Jahrbuch 2007

JAHRBUCH 2007 ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT FÜR ALPIN- UND HÖHENMEDIZIN

ALPINE NOTFALLMEDIZIN – FLUGRETTUNG VA R I A

HERAUSGEBER: W. S C H O B E R S B E R G E R W. D O M E J G. SUMANN F. B E R G H O L D

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IMPRESSUM Herausgeber: SCHOBERSBERGER Wolfgang, Univ.-Prof. Dr. med., Vizepräsident der ÖGAHM, Vorstand am Institut für Urlaubs-, Reise- und Höhenmedizin an der Privaten Universität für Gesundheitswissenschaften, Medizinische Informatik und Technik (UMIT), Eduard Wallnöfer-Zentrum 1, A-6060 Hall i. Tirol.

E-Mail: wolfgang.schobersberger@umit.at DOMEJ Wolfgang, Univ.-Prof. Dr. med., Vizepräsident der ÖGAHM, ARGEAlpinmedizin, Klinische Abteilung für Lungenkrankheiten, Medizinische Universitätsklinik, Medizinische Universität Graz (MUG), Auenbruggerplatz 20, A8036 Graz. E-Mail: wolfgang.domej@meduni-graz.at SUMANN Günther, Prim. Mag. Dr., IKAR MEDCOM, Institut für Anästhesiologie und Intensivmedizin, Landeskrankenhaus Vöcklabruck, Dr. Wilhelm Bock Strasse 1, A-4840 Vöcklabruck. E-mail: guenther.sumann@gespag.at BERGHOLD Franz, Univ.-Prof. Dr. med., past-Präsident der ÖGAHM, Salzburger Platz 130, A-5710 Kaprun. E-Mail: bergi@sbg.at

Verleger: Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin Satz, Gestaltung und Druck: Raggl digital graphic + print GmbH, Rossaugasse 1, A-6020 Innsbruck ISBN-Nr.: 978-3-9501312-7-7 Alle Rechte vorbehalten Umschlagbild U1: Mont Blanc de Cheilon (3.870m) Foto: Oliver Mühlmann Umschlagbild U4: Mountainbiken in Ladakh, Nordindien.

Abfahrt vom Wari La (5.311m) nach Sakti Foto: Günther Sumann

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VORWORT Am 3. November endete in Innsbruck mein Mandat als Präsident der Österreichischen Gesellschaft, und auf der Heimfahrt von dieser Generalversammlung habe ich versucht, einen persönlichen Blick zurück zu werfen, bis dorthin, wo die Alpinmedizin irgendwann einmal vage Wurzeln in mir geschlagen hatte. War das 1970, als Professor Gerhard Flora die erste Bergrettungs-Ärztetagung in Innsbruck veranstaltete und ich als kleiner Student in der letzten Reihe atemlos den Vorträgen lauschte? Später, 1975, als ich Ortstellenarzt der Bergrettung Salzburg und später Landesarzt werden durfte, nahm mich Bundesarzt Elmar Jenny unter seine Fittiche. Für uns Junge waren Jenny und Flora die einzigen Quellen, starke und gewaltige Inspirationen. Sie sind und blieben für uns Idole und Leitbilder. Und sie haben mich schließlich so stark inspiriert, dass ich 1978 meine erfolgreiche Klinikkarriere aufgab und (gänzlich unerwartet) als Landarzt ins Gebirge zog, ins Bergdorf Kaprun, um mich künftig so intensiv wie möglich mit Theorie und Praxis der Medizin des Bergsteigens befassen zu können. Kurz davor, 1977, begann unter Reinhold Messner auch meine Laufbahn zum Expeditionsarzt. Danach absolvierte ich die Bergführerausbildung und habilitierte später quasi im Schatten der Tauerngipfel.

Ich hab diesen lebensentscheidenden Schritt nach Kaprun und in die Berge der Welt nie bereut. Beim Blick zurück taucht in meiner dankbaren Erinnerung auch mein Freund und Förderer Fritz Moravec auf, der legendäre österreichische Alpinist und Leiter der Kapruner Hochgebirgsschule. Er war es, der es veranlasste, dass der Verband der Alpinen Vereine Österreichs ausgerechnet mich 1979 als Delegierten Österreichs zur Gründung der Medizinischen Kommission der UIAA nach Turin schickte. Damit taten sich neue Perspektiven, neue Inspirationsquellen und neue Kontakte auf. Später durfte ich dieser Kommission sogar 7 Jahre lang als Präsident vorstehen.

1987 wurde dann unversehens zu einer Art Schicksalsjahr: Im Mai dieses Jahres fand nämlich in Davos ein großer Weltkongress für Höhenmedizin statt – mit stolzen 5 (fünf!) Teilnehmern aus Österreich (davon waren drei geladene Referenten und nur 2 Teilnehmer, nämlich mein bester Freund Karl und meine spätere Frau Hildegard). Unglaublich aber wahr: In Österreich wusste praktisch keiner von den vielen jungen an der Alpinmedizin interessierten Kolleginnen und Kollegen von dieser Veranstaltung direkt vor unserer Haustüre.

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Dieses beschämende Dilemma, vor dem seltsamen Hintergrund der paradoxen Tatsache, dass die österreichische Bergrettungsmedizin unter Elmar Jenny und Gerhard Flora ja Weltspitze war, veranlasste noch vor Ort Egon Humpeler, Wolfgang Schobersberger und mich, in einem Davoser Kaffeehaus, konspirativ Jenny und Flora, den großen Pionieren, die Gründung einer österreichischen Fachgesellschaft vorzuschlagen. Ihr Hauptzweck sollte in einer gegenseitigen Informations- und Kooperationsplattform bestehen, zumal damals, 1987, das Internet noch in den Kinderschuhen steckte. So ein beschämendes Informationsdefizit wie damals mit Davos sollte jedenfalls nie mehr möglich sein. Jenny und Flora waren einverstanden, und so fand dann 1988, vor fast 20 Jahren, die Gründungsversammlung der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin statt. Sie wurde damals übrigens die weltweit erste und später die heute noch mitgliederstärkste nationale einschlägig alpinmedizinische Fachgesellschaft.

Mittlerweile gibt es das Web, und damit würde sich eine Gesellschaft wie die unsrige eigentlich wieder erübrigen. Man erhält ja heute jede gewünschte Information auf Knopfdruck frei Haus. Trotzdem gibt es uns noch – warum eigentlich? Ich weiß es nicht, ich ahne nur irgendwie, dass es daran liegen mag, für mich zumindest, dass hinter der alpinmedizinischen Wissenschaft und der fachlichen Wissensvermittlung Menschen stehen. Menschen mit einer außergewöhnlichen Ausstrahlung und einem Charisma wie Elmar Jenny oder Gerhard Flora, die uns durch ihre Persönlichkeiten über die fachliche Kompetenz hinaus beeindrucken und begeistern. Immer wieder, auch heute noch.

Jetzt, wo ich wieder ins „zweite Glied“ zurücktreten darf, möchte ich daher ein ganz persönliches Danke sagen an Elmar Jenny und Gerhard Flora, an Fritz Moravec und auch an andere. Danke, dass sie mir über die Alpinmedizin hinaus menschliche Leitbilder wurden, ohne die mein Leben um vieles ärmer und jedenfalls ganz bestimmt völlig anders verlaufen wäre. Danke.

Univ. Prof. Dr. Franz Berghold Präsident der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin

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Inhalt Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Vorwort des Präsidenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Autorenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Fachartikel E. Jenny Reminiszenzen zur Entwicklung der Alpin- und Bergrettungsmedizin . . . . 11 W. Domej, G. Schwaberger, C. Pietsch, C. Guger Pulmonale Hypertonie und struktureller Gefäßumbau in der Höhe . . . . . . . 29 R. Zweiker Hypertonie und Höhe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 W. Renner, G. Wolf, M. Truschnig, U. Langsenlehner, P. Krippl Molekulare Mechanismen der Höhenanpassung und ihre mögliche klinische Bedeutung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 S. Platzer, R. Bratschko Barodontalgie – Dentale Probleme beim Höhenbergsteigen. . . . . . . . . . . . . 73 R. Waanders, F. Pleh System <DARIX 4000> in der Praxis – Teil 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 D. Basic, V. Leichtfried, G. Hoffmann, G. Sumann, M. Burtscher, W. Schobersberger Bedeutung der Pulsoximetrie in der Diagnose der Acute Mountain Sickness (AMS) bei Trekkingtouren . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 M. Wille, T. Bucher, K. Mairer, M. Burtscher Alters- und geschlechtsspezifische Inzidenz der Akuten Bergkrankheit (ABK) in den Alpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

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T. Küpper, V. Schöffl, N. Netzer Cheyne-Stoke-Atmung in der Höhe – eine sinnvolle Reaktion des Körpers oder eher Ursache für Störungen?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 A. Maier Alpinmedizinische Aspekte des Thoraxtraumas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 M. Hohlrieder, H. Brugger, H. Schubert, M. Pavlic, P. Mair Verletzungsmuster bei Lawinenopfern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 V. Veitl Was können Ernährung und Nahrungsergänzung im Alpinsport leisten? – Fakten und Vermutungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 W. Pieringer, M. Wogrolly-Domej Zur Psychosomatik der Grenzerfahrung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 A. Koller, G. Sumann, C. Haid, W. Schobersberger Der Tirol-Speed-Marathon: Die Belastung eines Bergab-Marathons führt nur in den Beugemuskeln und in der exzentrischen Arbeitsweise zu einem verringerten Kraftvermögen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 V. Leichtfried, G. Hoffmann, D. Basic, W. Schobersberger Das Verhalten der Herzfrequenz und ihrer Variabilität in Hypoxie – ein Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 M. Mück-Weymann, V. Leichtfried, W. Schobersberger, G. Hoffmann, S. Greie, I. Reicht, E. Humpeler AMAS II (Austrian Moderate Altitude Study II): Auswirkungen eines einwöchigen Aktivurlaubs in mittleren Höhen (1700 m) auf bio-psychologische Parameter . . . . . . . . . . 209 H. D. Theiss, W. Schobersberger, E. Humpeler, W. M. Franz Die endogene Stammzellzirkulation als neuer Aspekt der Höhenmedizin – aktuelle Ergebnisse der AMAS-II-Studie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

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Autorenliste BASIC Daniel, Dr. med., Institut für Urlaubs-, Reise- und Höhenmedizin, Private Universität für Gesundheitswissenschaften, Medizinische Informatik und Technik (UMIT), Eduard Wallnöfer-Zentrum 1, A-6060 Hall in Tirol. E-Mail: daniel.basic@umit.at BRATSCHKO Rudolf, Univ.-Prof. Dr. med., Universitätsklinik für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde, Klinische Abteilung für Zahnersatzkunde, Medizinische Universität Graz, Auenbruggerplatz 12, A-8036 Graz. E-Mail: rud.bratschko@meduni-graz.at DOMEJ Wolfgang, Univ.-Prof. Dr. med., Vizepräsident der ÖGAHM, Klinische Abteilung für Lungenkrankheiten, ARGE-Alpinmedizin, Medizinische Universität Graz, Auenbruggerplatz 20, A-8036 Graz.

E-Mail: wolfgang.domej@meduni-graz.at HOHLRIEDER Matthias, Universitätsdozent Dr. med., Univ.-Klinik für Anästhesie und Allgemeine Intensivmedizin, Medizinische Universität Innsbruck, Anichstrasse 35, A-6020 Innsbruck.

E-Mail: matthias.hohlrieder@i-med.ac.at JENNY Elmar, Prof. Dr. med., Ehrenpräsident der ÖGAHM, Mitterhoferstrasse 10 A, A-6020 Innsbruck KOLLER Arnold, Dr., Institut für Sport und Kreislaufmedizin, LKH Innsbruck, Anichstrasse 35, A-6020 Innsbruck.

E-Mail: arnold.koller@uki.at KÜPPER Thomas, Priv. Doz. Dr. med., Inst. für Flugmedizin der RWTH Aachen, Kullenhofstrasse 52, D-52074 Aachen.

E-Mail: tkuepper@ukaachen.de LEICHTFRIED Veronika, Mag. rer. nat., Institut für Urlaubs-, Reise und Höhenmedizin, Private Universität für Gesundheitswissenschaften, Medizinische Informatik und Technik (UMIT), Eduard Wallnöfer-Zentrum 1, A-6060 Hall in Tirol. E-Mail: veronika.leichtfried@umit.at

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MAIER Alfred, Univ.-Prof. Dr. med., Klinische Abteilung für Thoraxchirurgie, Univ.-Klinik für Chirurgie, Medizinische Universität Graz, Auenbruggerplatz 29, A-8036 Graz. E-Mail: alf.maier@meduni-graz.at MÜCK-WEYMANN Michael, Univ.-Prof. DDr., Institut für Verhaltensmedizin und Prävention, Private Universität für Gesundheitswissenschaften, Medizinische Informatik und Technik (UMIT), Eduard Wallnöfer-Zentrum 1, A-6060 Hall in Tirol.

E-Mail: michael.mueck-weymann@umit.at PIERINGER Walter, Univ.-Prof. Dr. med., Univ.-Klinik für Medizinische Psychologie und Psychotherapie, Medizinische Universität Graz, Auenbruggerplatz 43, A-8036 Graz. E-Mail: walter.pieringer@meduni-graz.at RENNER Wilfried, Univ.-Doz. Dr. med., Klinisches Institut für Medizinische und Chemische Laboratoriumsdiagnostik, Medizinische Universität Graz, Auenbruggerplatz 15, A-8036 Graz.

E-Mail: wilfried.renner@meduni-graz.at THEISS Hans Diogenes, Medizinische Klinik und Poliklinik der LMU, Klinikum der Universität München – Grosshadern, Marchioninistrasse 15, D-81377 München. E-Mail: hans.theiss@med.uni-muenchen.de VEITL Volker, Dr. med., Ernährungsphysiologe, Mauerhofweg 9, A-5411 Oberalm. E-Mail: veitl.volker@web.de WAANDERS Robb, Mag. Dr., Klinischer Psychologe, Neuropsychologe, Kassier der ÖGAHM, Bahnhofstrasse 16/2, A-6800 Feldkirch.

E-Mail: robb.waanders@lkhr.at WILLE Maria, Mag., Institut für Sportwissenschaften der Universität Innsbruck, Fürstenweg 186, A-6020 Innsbruck.

E-Mail: maria.wille@student.uibk.ac.at ZWEIKER Robert, Univ.-Prof. Dr. med., Klinische Abteilung für Kardiologie, Universitätsklinik für Innere Medizin, Medizinische Universität Graz, Auenbruggerplatz 15, A-8036 Graz. E-Mail: robert.zweiker@meduni-graz.at

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Elmar Jenny

Reminiszenzen zur Entwicklung der Alpinund Bergrettungsmedizin Reminiscences regarding the development of alpine medicine and mountain rescue medicine S U M M A RY The present paper describes possible motives that may have caused physicians to study medical problems occurring specifically in mountainous regions. Those institutions will be specified that have engaged themselves in medical problems in mountains, and which ultimately – multiply networked – constituted the foundation of the development of an “alpine medicine”. Empirical observations and scientific methods enabled findings representing medical “terra incognita”: e.g. death after hanging in the rope; effects of hypothermia on the surface and interior of the human body and its consequences for the procedure after a fall into a glacier crevasse and after avalanche burial; optimal medical care of local freezing; death upon rescue and exhaustion in high altitude – often interpreted incorrectly; rotation trauma in helicopter rescue services; medical and sanitary-logistic peculiarities during expeditions in high or extreme altitudes. Eventually modern alpine rescue equipment according to the new medical findings and to the new rescue methods have been developed. Also the application of existing equipment has been modified accordingly. Examples are the Jenny-bag – used for helicopter-winch rescue and extreme terrestrial operations; the atmospherical-pressure adapted use of inflatable splints and vacuum mattresses and infusion practice. High-tech application in high altitude has defined the enormous advances of alpine rescue for the last decades, e.g. helicopter rescue operations in high altitude, electronic beepers’ application for rescue after avalanche burials and mobile radiotelephones/cellular phones. At the same time their application is connected with new risks.

Eventually the alpine-medical literature – as far as available to the author – will be summarized from the beginnings in 1943 until the foundation of the Austrian Society for Alpine and High Altitude Medicine (ÖGAHM) in 1989. Also the national and international spreading of the newly developed alpine medicine will be reported.

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Keywords: motivation, roots of alpine medicine, medical “terra incognita”, hanging in the rope, death upon rescue, Jenny-bag, high-tech and alpine medicine, early alpine-medical literature, spreading of alpine medicine.

Z U S A M M E N FA S S U N G In der vorliegenden Arbeit werden die möglichen Beweggründe aufgezeigt, welche Ärzte ursprünglich veranlasst haben, sich mit medizinischen Problemen zu befassen, die spezifisch im Gebirge auftreten. Es werden jene Institutionen aufgezählt, welche in irgendeiner Form aus unterschiedlichsten Gründen sich mit der medizinischen Problematik in den Bergen beschäftigen und – vielfach miteinander vernetzt – letztlich die Grundlage für die Entwicklung einer „Alpinmedizin“ bildeten. Durch empirische Betrachtung wie auch mit wissenschaftlichen Methoden konnten Erkenntnisse gewonnen werden, welche medizinisches Neuland bedeuteten: z. B. Tod nach freiem Hängen im Seil, Körperkern und Körperschale bei der allgemeinen Unterkühlung und deren Bedeutung für das Procedere bei Gletscherspaltensturz und Lawinenverschüttung, optimale Versorgung örtlicher Erfrierungen, Bergungstod und Erschöpfung im Hochgebirge – oft falsch interpretiert, Rotationstrauma im Hubschrauberrettungsdienst, medizinische und sanitätslogistische Eigenheiten bei Expeditionen in große und extreme Höhen. Schließlich mussten den jeweiligen medizinischen Erkenntnissen und neuen Bergungsmethoden entsprechende Rettungsgeräte entwickelt und vorhandene Ausrüstungen einer modifizierten Anwendung unterzogen werden. Als Beispiele seien genannt der für die Hubschrauberwindenbergung sowie extreme terrestrische Einsätze variabel zu verwendende JENNY-Bergesack, dem atmosphärischen Druck angepasste Verwendung von Luftkammerschiene und Vakuummatratze sowie Infusionspraxis. Hightech im Hochgebirge – hochalpiner Hubschrauberrettungseinsatz, elektronische Sender-Empfänger-Lawinenverschüttetensuchgeräte und Mobilfunktelefon (Handy) prägten die gewaltigen Fortschritte des alpinen Rettungswesens in den letzten Jahrzehnten; gleichzeitig war ihre Anwendung aber auch verbunden mit neuen Gefahren. Zuletzt wird noch die gebirgsbezogene medizinische Literatur – soweit vom Autor überschaubar – von den Anfängen 1943 bis zur Gründung der ÖGAHM 1989 zusammenfassend dargestellt und über nationale und internationale Verbreitung der neu entstandenen Alpinmedizin berichtet.

Schlüsselwörter: Motivation, alpinmedizinische Wurzeln, medizinisches Neuland, freies Hängen im Seil, Bergungstod, JENNY-bag, Hightech und Alpinmedizin, gebirgsmedizinische Frühliteratur, Verbreitung der Alpinmedizin.

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M O T I VAT I O N – Schlüsselerlebnisse: Motivation für den lebenslangen Kampf gegen Bergnot und Bergtod war für Gerhard Flora wahrscheinlich der tödliche Absturz seines Vaters, den er als junger Mediziner unmittelbar miterlebte, während es für mich der Absturz meines Bruders bei einer jugendlich-leichtsinnigen Klettertour im Rätikon war.

Erst viele Jahre später wurde mir bewusst, was für enorme Kräfte im Notfall im menschlichen Organismus frei werden – habe ich damals doch als von meinem Turnlehrer im Gymnasium stets schwächlich beurteilter hochgeschossener 14-Jähriger in mir unbekanntem Gelände – abwechselnd über steile Schotterkare, Schrofengelände und Jägersteige – meinen um 6 Jahre jüngeren Bruder, bewusstlos mit schwerem Schädel-Hirn-Trauma, 6 Stunden lang auf meinen Armen tragend, lebend heimgebracht.

– Persönliche Begegnungen mit charismatischen Persönlichkeiten, die begeistern und überzeugen konnten. Als leuchtende Beispiele darf ich zwei Namen nennen, die als Nestoren der Bergrettungsmedizin gelten: Der legendäre praktische Arzt aus Pontresina Rudi CAMPELL und der begnadete Chirurg und ärztliche Lehrer Burghard BREITNER, Vorstand der Chirurgischen Univ.-Klinik in Innsbruck.

Beide, am alpinen Rettungsgeschehen interessierte Ärzte, haben bereits im Sommer 1948 an der „Internationalen Bergrettungstagung“ am Stripsenjoch/Kaisergebirge und in Obergurgl/Ötztal als Beobachter teilgenommen, bei der Vertreter des Österreichischen Bergrettungsdienstes unter Leitung von Wastl Mariner die von Rometsch, Stiegler, Mariner und Gramminger entwickelten neuzeitlichen Bergrettungsgeräte und deren Verwendung im extremen hochalpinen Gelände demonstrierten. Es war dies die Geburtsstunde einer internationalen Zusammenarbeit im alpinen Rettungsdienst der Alpenländer Deutschland, Frankreich, Italien, Jugoslawien, Schweiz und Österreich. Ein medizinisches Pendant zu den rettungstechnischen Vorführungen gab es nicht.

Dies war für CAMPELL und BREITNER der Grund, mit aller Kraft in ihrem Bereich an der Bearbeitung medizinischer Probleme im alpinen Rettungsdienst fortzufahren.

So kam es 1955 in Bozen zur Gründung der Internationalen Kommission für Alpines Rettungswesen (IKAR). Es ist das große Verdienst des Gründungspräsidenten Rudi CAMPELL, dass dabei erstmals offiziell eine ärztliche Vertretung in ein internationales Gremium von Bergrettungsorganisationen aufgenommen wurde.

Burghard BREITNER wiederum befasste sich vor Ort und an seiner Klinik speziell mit den alpinmedizinischen Besonderheiten und forderte bei jedem schweren Alpinunfall „den Arzt zum Patienten“, um bereits früh-

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zeitig ärztliche Hilfe zu leisten und insbesondere den bis dahin häufigen Schocktod während eines langwierigen, erschütterungsreichen Abtransportes möglichst zu verhindern.

BREITNER sah hier wohl eine Parallele seiner segensreichen und trotz Widerwärtigkeiten erfolgreichen Tätigkeit in den Kriegsgefangenenlagern in Russland nach dem Ersten Weltkrieg zu den eingeschränkten ärztlichen Möglichkeiten am entlegenen Unfallort im Gebirge.

Um die Forderungen Breitners zu erfüllen, brauchte es aber speziell alpinmedizinisch ausgebildete, alpintechnisch geschulte sowie physisch und psychisch außergewöhnlich belastbare und zu Improvisationen fähige Ärzte, die auch mit bescheidener medizinischer Ausrüstung dem Unfallopfer als Arzt Hoffnung und Hilfe geben konnten.

BREITNER prägte damit bereits Anfang der 1950er Jahre das Bild des „Bergrettungsarztes“.

– Alpinmedizinische Defizite beim Medizinstudium und in der Krankenhausausbildung

WURZELN DER ALPINMEDIZIN Auf dem fruchtbaren Boden zahlreicher Institutionen, vielfach miteinander vernetzt, konnte das zarte Pflänzchen Alpinmedizin Wurzeln schlagen: CHIRURGISCHE UNIVERSITÄTSKLINIK INNSBRUCK – Ich möchte sie als Kreißsaal der Alpinmedizin mit Geburtshelfer Gerhard FLORA bezeichnen. Hier wurden nicht nur bahnbrechende alpinmedizinische Untersuchungen wissenschaftlich durchgeführt, sondern in zweijährigen Intervallen „Internationale Bergrettungsärzte-Tagungen“ veranstaltet, bei denen neben Bergrettungsexperten auch qualifizierte, im alpinen Rettungsdienst tätige Ärzte aus allen Teilen der Welt sich mit Referaten und zu Diskussionen trafen. ÖBRD (Österreichischer Bergrettungsdienst) – 1946 aus dem Oesterreichischen Alpenverein hervorgegangen. Von mir als Bundesarzt – 1971 bis 1988 – wurden u. a. bei jeder Ortsstelle die Funktion eines Sanitätswartes mit spezieller alpinmedizinischer Ausbildung eingeführt und jährliche Arbeitstagungen aller ÖBRD-Landesärzte veranstaltet.

Institut für SPORTWISSENSCHAFTEN der Universität Innsbruck – Die wertvolle Symbiose von Alpinmedizin und Sportwissenschaft verdanken wir dem unermüdlichen Einsatz von Friedrich FETZ und dem exzellenten Berg-

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steiger, Sportwissenschaftler und alpinmedizinischen Multitalent Martin BURTSCHER, beide angesiedelt am UniSportInstitut.

Abbildung 1: Alpinmedizinische Station Rudolfshütte des OeAV – Martin Burtscher 1983 Institut für SPORT- UND KREISLAUFMEDIZIN der Universität Innsbruck – Sein Vorstand Ernst RAAS war uns immer ein kompetenter Ansprechpartner in sportmedizinischen Fragen, welche die Alpinmedizin berührten.

OeAV (Österreichischer Alpenverein) / Referat für Alpines Rettungswesen und (später) Gesundheit [Pendant im DAV (Deutscher Alpenverein) unter Paul BERNETT] – dem ich von 1974 bis 1989 als Sachwalter vorstand. Gründung einer Alpinmedizinischen Ausbildungs-, Untersuchungs- und Forschungsstation am OeAV-Alpinzentrum Rudolfshütte/Hohe Tauern, 2315 m. Hier wurden u. a. von E. HUMPELER, W. HASIBEDER, W. SCHOBERSBERGER und H.-Chr. GUNGA erste physiologische Untersuchungsprogramme über Veränderungen im Organismus in „mittlerer Höhe“ durchgeführt. Weiters Evaluation von Symptomatik/Therapie der Akuten Bergkrankheit (AMS). Erstellung sportwissenschaftlicher und sportmedizinischer Leistungsprofile für die verschiedenen Formen des Bergsteigens durch Friedrich FETZ und Elmar JENNY. Alpinmedizinische Untersu-

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Abbildung 2: E. Jenny, Leiter der AUF-Station (Ausbildungs-, Untersuchungsund Forschungsstation) Rudolfshütte mit Mitarbeiter M. Burtscher 1982

Abbildung 3: Alpinmedizinische Station Rudolfshütte des OeAV – Dr. Elmar Jenny 1983 chungen des qualifizierten Alpinpersonals des Österreichischen Bundesheeres mit Festlegung von erforderlichen Leistungsstandards für den im Alpindienst tätigen Ausbildungskader durch Elmar JENNY und Martin BURTSCHER.

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ÖBH (Österreichisches Bundesheer) – Nach meiner Ausbildung zum Heeresbergführer Wahrnehmung der Sanitätsausbildung in den qualifizierten Alpinkursen des Bundesheeres. Spezielle Ausund laufende Fortbildung des alpinqualifizierten Sanitätspersonals, alpinmedizinische Ausbildung von aktiven und Grundwehrdienst leistenden Militärärzten.

Von 1962 bis 1988 Aufbau eines militärischen Flugrettungsdienstes durch den Militärarzt Dr. E. JENNY gemeinsam mit erfahrenen, ausgesuchten Heeresbergführern (Offiziere, Unteroffiziere) sowie bewährten, einsatzerprobten Militärpiloten und -windenführern unter der flugtechnischen Leitung des gewissenhaften und voll motivierten HS-Piloten Hans PRADER. Nach abgeschlossener Ausbildung der Piloten/Windenführer und der Heeresbergführer/-gehilfen standen ausgebildete HS-Rettungscrews für schwierigste Einsätze in extremer Fels- und Eisregion zur Verfügung. Neben Einsätzen für Soldaten wurden über Assistenzanforderung auch zivile Bergsteiger mit der HSWinde dann geborgen, wenn für den HS keine Landemöglichkeit bestand und/oder ein terrestrischer Einsatz zu gefährlich (z. B. durch Lawinen) oder langwierig schien oder für das Opfer in Hinblick auf Zeitaufwand, Gelände und Transportgeräte keine Überlebenschance bestand.

Für derartige Einsätze war naturgemäß eine flugtechnische und flugmedizinische Ausbildung auch für Flugretter und Flugrettungsarzt absolut notwendig.

Das Flugretter-Visum musste alle 2 Jahre durch eine praktische und theoretische Prüfung erneuert werden.

Abbildung 4: Einsatzbesprechung Mjr. Prader – ObstltArzt Dr. Jenny

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Unsere alpinmedizinischen und Flugrettungsaktivitäten wurden von Vorgesetzten leider nicht nur gefördert, sondern nicht selten sogar eingebremst.

Mit großer Hochachtung denke ich hingegen an Verteidigungsminister General Karl LÜTGENDORF, Armeekommandant General Emil SPANOCCHI und Sanitätschef Generalarzt Dr. Hannes SCHMID, die uns dienstlich stets großzügig unterstützt haben und uns durch ihr persönliches Engagement wertvolle internationale Kontakte mit anderen europäischen Armeen und Institutionen in alpinmedizinischen und Flugrettungsbelangen ermöglichten – ebenso wie sie verständnisvolle Anteilnahme an gelegentlichen Rückschlägen zeigten.

In der Person des für die Beschaffung von Hubschraubern für das Österreichische Bundesheer verantwortlichen Fliegeroffiziers Gustav HAUCK hatten wir immer einen kompetenten Fachmann und verlässlichen Förderer unserer Idee.

KURATORIUM FÜR ALPINE SICHERHEIT – Gegründet 1960 als Forum, das sich vorwiegend mit Statistiken, Ursachen und Vorbeugung, den Alpinunfall betreffend, befasst. Enger Mitarbeiter des Gründers Eduard RABOFSKY war Franz BERGHOLD, der sich mit dieser Thematik auch habilitierte.

IKAR (Internationale Kommission für Alpines Rettungswesen) – Seit 1948 tätig, 1955 offiziell unter dem legendären Arzt Rudolf CAMPELL aus Pontresina gegründet. Bereits damals dabei Gerhard FLORA, der – noch vor der späteren Installation von vier Kommissionen (Terrestrische, Lawinen-,

Abbildung 5: III. Internationales Helikopter-Symposium Kleine Scheidegg/ Schweiz 1974 – Prof. Dr. G. Flora und ObstA Dr. E. Jenny

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Abbildung 6: Gründungsversammlung der Internationalen Kommission für Alpines Rettungswesen – IKAR in Bozen 1955 (von links: Dr. Gert Mayer/AVS, Dr. Miha Potocnik/YU, Dr. Gerhard Flora/ÖBRD, Wiggerl Gramminger/Bayrische Bergwacht, Dr. Rudolf Campell/SAC, Dr. Andre Robic/YU, Wastl Mariner/OEAV, Oskar Kramer/DAV, Karl Frantz/Bayerische Bergwacht).

Medizinische und Flugrettungskommission) – die rettungsmedizinischen Belange abdeckte. Jährliche Treffen von Rettungstechnikern und Ärzten – abwechselnd in einem anderen Alpenland. Als österreichische ärztliche Delegierte entsandt – teilweise auch im IKAR-Vorstand tätig – wurden Gerhard FLORA und Elmar JENNY. UIAA (Union Internationale des Associations d’Alpinisme) – Gründung der Medizinischen Kommission der UIAA 1980 unter dem Vorsitz des Schweizers Pietro SEGANTINI. Gründungsmitglieder und Delegierte der österreichischen Mitgliedsverbände Elmar JENNY und Franz BERGHOLD, welcher später auch jahrelang die Funktion des Vorsitzenden innehatte. Meist in Verbindung mit einer medizinischen Fachtagung regelmäßige Zusammenkünfte der Kommissionsmitglieder, bei denen vorwiegend aktuelle Probleme der Alpin-, Höhen- und Expeditionsmedizin zur Sprache kamen.

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HÖHENMEDIZINISCHE FORSCHUNGSSTATION CAPANNA „REGINA MARGHERITA“, 4559 m, MONTE ROSA – wo Oswald OELZ und Peter BÄRTSCH u. a. das Höhenlungenödem (HAPE) und Höhenhirnödem (HACE) wissenschaftlich erforschten und wirksame medikamentöse Behandlungsschemata entwickelten.

MEDIZINISCHES NEULAND Freies Hängen im Seil bei alleiniger Anseilmethode um die Brust – Bis dahin rätselhafte Todesfälle nach Sturz ins Seil konnten von Gerhard FLORA gemeinsam mit dem Gerichtsmedizinischen Institut der Universität Innsbruck 1972 durch Seilhängeversuche mit freiwilligen Bergsteigern aufgeklärt werden: Drucklähmung der Armnerven mit Unfähigkeit zur Selbsthilfe schon nach kurzer Zeit. Störung der Atemmechanik und Kreislaufdynamik, Tod im irreversiblen orthostatischen Kollaps innerhalb von 2 Stunden. Bei Lebendbergung spätes Nierenversagen. Diese Erkenntnisse führten zur weltweiten Einführung der kombinierten Anseilmethode mit Brust- und Sitzgurt.

Allgemeine Unterkühlung – nach Lawinenverschüttung und Gletscherspaltensturz. Der Organismus versucht auf Kosten der äußeren Körperschale den Körperkern mit den lebenswichtigen Organen warm zu halten. Nach erfolgter Bergung kann durch fehlende Isolierung gegen weitere Abkühlung sowie Vermischung des kalten Schalenblutes mit dem wärmeren Körperkernblut durch Körperbewegungen der Unterkühlungstod herbeigeführt werden. Diese Erkenntnisse konnten nur durch jahrelange wissenschaftliche Untersuchungen gewonnen werden. Vorher wurde sowohl der Tod durch Unterkühlung als auch der ursächlich völlig unterschiedliche Tod bei freiem Hängen im Seil fälschlicherweise vielfach als Bergungstod bezeichnet. Örtliche Erfrierung – Jahrelang dauerte der Streit der Experten um die Entscheidung „rasche oder langsame Aufwärmung“ erfrorener Finger und Zehen. Viele betroffene Bergsteiger – wie Reinhold Messner oder Kurt Diemberger – suchten Hilfe bei Gerhard FLORA an der von ihm geleiteten gefäßchirurgischen Abteilung der Universitätsklinik Innsbruck, wo durch eine qualifizierte Behandlung Amputationen von Fingern und Zehen in möglichst geringem Umfang gehalten werden konnten.

Bergungstod und Erschöpfung im Hochgebirge – Mir ist bei Bergrettungseinsätzen dieses Phänomen des seltenen, plötzlich und unerwartet eintretenden Todes eines Erschöpften im Augenblick der oder kurz

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Abbildung 7: Notfallreaktion und Adaptionssyndrom

Abbildung 8: Unterbrechung der Ă&#x153;berlebensmechanismen â&#x17E;? Bergungstod (nach Jenny)

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nach erfolgter Bergung mehrfach begegnet und hat mich jahrzehntelang beschäftigt. M. E. erfolgt der Tod zu einem Zeitpunkt, wo angesichts der Rettung endokrin-nervöse Notfallmechanismen versagen sowie Spannung und Willensimpulse zum Überleben wegfallen: „Der Gerettete geht mangels eigener vegetativ-hormoneller Impulse deshalb zugrunde, weil er gerettet wurde!“ Diese Ansicht scheinen Berichte in der Alpinliteratur über Bergsteigertragödien zu bestätigen. Als Beispiele seien erwähnt: Die Umstände um das Sterben von Leo Maduschka 1932 in der Civetta-Nordwestwand, der Tod von Toni Kurz 1936 in der Eiger-Nordwand sowie der Erschöpfungstod von Oggioni, Kohlmann, Vieille und Guillaume 1961 im Inferno eines Wettersturzes am Freneypfeiler/Montblanc.

Trotz Befassung mit dem Thema durch hochrangige Universitätsphysiologen konnte die Frage nach den Ursachen oder beteiligten Mechanismen wissenschaftlich nicht beantwortet werden und wird beim Fehlen klinischer oder experimenteller Daten vor Ort der Bergungstod weiterhin ein Mythos bleiben.

Rotationstrauma – Konjunktivale und periphere Petechien, beobachtet bei der Hubschrauberwindenbergung durch starke Drehbewegung des am Windenseil Hängenden, Vorbeugung möglich durch raschen Übergang in Vorwärtsflug.

Expeditionsmedizin – Medizinische Untersuchungen bei Expeditionen, u. a. bei einer von Franz BERGHOLD geleiteten Himalaja-Expedition, erweiterten die Kenntnisse der notwendigen Akklimatisationstaktik und gaben wertvolle Hinweise auf Prophylaxe von Zwischenfällen (AMS, HAPE, HACE) sowie mögliche medikamentöse Hilfe bei Unternehmungen in großen und extremen Höhen.

Rettungsgeräte – Anfang der 70er Jahre wurde von mir ein hochgebirgstauglicher Spezialbergesack für die Hubschrauber-Winden- und -Taubergung sowie den Einsatz im terrestrischen Bergrettungsdienst entwickelt, der durch das druckmindernde Traggeflecht und die variable Aufhängevorrichtung einen schonenden Transport – je nach medizinischen Erfordernissen in Horizontallagerung, Antischocklage oder in Kauerstellung – ermöglicht. Dieser Bergesack steht bei den Flugrettungsdiensten in Österreich und in den meisten europäischen Alpenländern sowie in Kanada und Südamerika als „JENNY-bag“ in Verwendung. Aufgrund von Luftdruckschwankungen beim Hubschraubereinsatz mussten die Anwendung von Luftkammerschiene und Vakuumkissen modifiziert sowie Glasinfusionsflaschen durch Plastikinfusionsbeutel mit Druckmanschette für die Tropfregulierung ersetzt werden.

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Abbildung 9a: Planmäßige Hubschrauber-Windenbergung mit dem JENNYBergesack – in Horizontallage

Abbildung 9b: Planmäßige Hubschrauber-Windenbergung mit dem JENNYBergesack – in Antischocklage

Abbildung 9c: Planmäßige Hubschrauber-Windenbergung – in Kauerstellung

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HIGHTECH UND ALPINMEDIZIN – Flugrettungseinsätze im Hochgebirge – Beginn in der Schweiz ab 1950 durch Fredy WISSEL und ab 1952 durch Hermann GEIGER mit Piper-Flächenflugzeug sowie ab Ende 1952 durch die Schweizerische Rettungsflugwacht unter Fritz BÜHLER mit Helikoptern, in Österreich seit 1956 anfangs mit PiperFlächenflugzeugen und später Hubschraubern des BMfI sowie ab 1958 durch Hubschrauber des BMfLV – ermöglichten epochale Fortschritte in der Alpinmedizin durch Verkürzung der Zeit zwischen Unfall und erster ärztlicher Hilfe, raschen und schonenden Transport unter Fortführung der notwendigen Behandlungsmaßnahmen (z. B. Reanimation) und Möglichkeit des Direkttransports an Klinik oder Krankenhaus mit einer den jeweiligen medizinischen Erfordernissen entsprechenden Behandlungseinrichtung (z. B. Herz-LungenMaschine, Künstliche Niere).

• Der Einsatz von hochgebirgstauglichen Hubschraubern mit Rettungscrew an Bord seit 1952/Schweiz und seit 1957/Österreich, • die Verwendung elektronischer Sender-Empfänger-Lawinenverschüttetensuchgeräte in Kanada, Schweiz und Österreich in den späten 1960er Jahren sowie • das Mitte der 1980er Jahre entwickelte, im Bergrettungsdienst und von den Bergsteigern benutzte handliche Mobilfunktelefon (Handy) verbesserten aus alpinmedizinischer Sicht das Schicksal des Verunglückten überall dort, wo der Zeitfaktor eine entscheidende Rolle spielt (Alarmierung, Antransport von Rettungsmannschaften mit Arzt und Suchhund, Abtransport des Unfallopfers).

NEGATIVE BEGLEITERSCHEINUNGEN – Unschöne menschliche Schwächen, persönliche Rivalitäten und institutionelle Konkurrenzierungen, welche aber den Wettstreit eher angestachelt haben, hat es auch in der Alpinmedizin gegeben. Sie sollten mit Gründung der ÖGAHM Makulatur geworden sein.

EVALUATION – Bei Bewertung der Leistungen der Alpinmediziner meiner Generation in dem betrachteten Zeitraum ist zu berücksichtigen, dass uns weder PC noch Internet, E-Mail oder Fax zur Verfügung standen.

NATIONALE UND INTERNATIONALE VERBREITUNG – Die alpinmedizinischen Erkenntnisse wurden im Inland von den alpinen Vereinen und vom Bergrettungsdienst über Printmedien und relevante Veranstaltun-

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gen verbreitet. IKAR und UIAA brachten den jeweils aktualisierten Stand der Alpinmedizin weltweit – darunter auch in den interessierten, damals aber durch den „Eisernen Vorhang“ noch vom Westen getrennten Ostblockstaaten CSSR, Polen und Rumänien – in Umlauf. Publikationen und Vorträge von erfahrenen Alpinmedizinern im In- und Ausland trugen maßgeblich dazu bei.

Einladungen zu speziellen Referaten mit alpinmedizinischer Thematik an den Universitäten/Hochschulen Innsbruck, Zürich, Prag, Banff, Calgary, Mainz, Brixen und London öffneten die Pforten zu den „Elfenbeintürmen“ der Wissenschaft.

Dem Autor vorliegende frühe alpinmedizinische Literatur, Dokumentation – (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) 1943 1963 1967 1971– 1997 1999

1973

1974 1977 1978

1979

Dr. P. GUT, Unfallhilfe und Hygiene im Alpinismus und Wintersport – Schweizerischer Interverband für Skilauf.

Dr. G. NEUREUTHER, Erste Hilfe im Gebirge – 1. Auflage, OeAV und DAV. Prof. Dr. S. WELLER, Dr. G. NEUREUTHER, Notfälle in den Bergen – Thieme Verlag Stuttgart.

Prof. Dr. G. FLORA, Kongressbände der 1.–15. Internationalen Bergrettungsärzte-Tagungen – Eigenverlag G. Flora, Innsbruck.

Doz. Dr. P. MAIR, Doz. Dr. G. FASCHING, Dr. E. JENNY, Kongressband der 16. Internationalen Bergrettungsärzte-Tagung – Eigenverlag P. Mair, Innsbruck.

Dr. F. AUER, Höhenmedizin – Urban & Schwarzenberg Verlag, München/Berlin/Wien.

Prof. Dr. B. H. C. MÜLLER, Flugmedizin für die ärztliche Praxis – Kirschbaum Verlag, Bonn.

Dr. W. ODERMATT, Erste Hilfe im Gebirge – Schweizer Alpenclub.

Dr. A. W. ERBERTSEDER, Gesundheit und Bergsteigen – 1. Auflage, Rother Verlag, München.

Dr. A. W. ERBERTSEDER, Bergmedizin für Bergwanderer und Bergsteiger – Goldmann Verlag, München.

Dr. P. FORRER, Alpine Notfälle – Eigenverlag P. Forrer, Kandersteg.

Dr. E. JENNY, Der Lawinenunfall – 1. Auflage, Lehrschriften des OeAV. Dr. E. JENNY, Retter im Gebirge, Alpinmedizinisches Handbuch – 1. Auflage, Rother Verlag, München.

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1981

1982 1985

1987

1991

Prof. Dr. P. DEETJEN, Dr. E. HUMPELER, Medizinische Aspekte der Höhe – Thieme Verlag, Stuttgart.

Dr. E. JENNY, Bergsteigen und Gesundheit, Wissenschaftliches Alpenvereinsheft Nr. 27 – OeAV und DAV. Dr. K. STELZER, Handbuch Gebirgs-Sanitätsausbildung – DRK Bergwacht Württemberg.

Dr. E. JENNY, Ratownik w górach – Wydawnictwo „Sport i Turystyka“, Warszawa 1982.

Prof. Dr. P. BERNETT, Erste Hilfe; Bergrettung – Alpin-Lehrplan 8, DAV und OeAV. Dr. E. JENNY, Kameradenhilfe im Gebirge – 1. Auflage, Lehrschriften OeAV. Dr. F. BERGHOLD, Bergmedizin heute – F. Bruckmann KG, München.

Prof. Dr. P. BERNETT, Bergmedizin; Ernährung; Training – AlpinLehrplan 7, DAV und OeAV. Prof. Dr. F. BERGHOLD, Dr. W. SCHAFFERT, Handbuch der Trekking- und Expeditionsmedizin – 1. Auflage, DAV Summit Club.

Einzelpublikationen in der Frühperiode – Höhenmedizin – mittlere Höhen M. BURTSCHER, P. DEETJEN, W. HASIBEDER, E. HUMPELER, W. SCHOBERSBERGER u. a.

Höhenmedizin – große und extreme Höhen P. BÄRTSCH, F. BERGHOLD, M. MAGGIORINI, O. OELZ, W. SCHAFFERT u. a.

Flugrettungsmedizin G. FLORA, E. JENNY u. a. Ärztliche Probleme beim Hubschrauber-Transport von Schwerverletzten – Österreichische Ärztezeitung (26, 1971) E. JENNY. Diverse alpinmedizinische Beiträge (F. BERGHOLD, M. BURTSCHER, E. JENNY u. a.) in den Jahrbüchern des Kuratoriums für Alpine Sicherheit, Redaktion E. RABOFSKY und Nachfolger.

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S C H L U S S W O RT Abschließend darf ich in Dankbarkeit all jener Freunde gedenken, die uns ein Stück des Weges begleitet haben und die in Ausübung des Berg- oder alpinen Hubschrauber-Rettungsdienstes ums Leben gekommen sind, bei Alpinunfällen ihr Leben ließen, ein eisiges Grab im Himalaja, im Kaukasus oder am Biancograt gefunden haben und schließlich auch jener Kameraden, die den höchsten Punkt dieser Erde betreten und die höchste Stufe der Alpinmedizin erreicht hatten, deren Stern in einer Stunde tiefer Verzweiflung verglüht ist.

PS Der Zeitraum der vorliegenden geschichtlichen Betrachtungen erstreckt sich von den ersten Jahren nach dem Zweiten Weltkrieg bis zur Gründung der ÖGAHM im Jahre 1989, in die schließlich alle bisher zersplittert agierenden Kräfte der Alpinmedizin personell und fachlich zu koordinierter Arbeit eingebunden wurden.

Ein zweiter Teil „Geschichte der Alpinmedizin“, beginnend mit der Gründung der ÖGAHM 1989, ergibt sich aus fachlich-medizinischer wie auch vereinspolitischer Sicht aus den Beiträgen und Literaturangaben der seit dem Jahre 1990 jährlich herausgegebenen ÖGAHM-Jahrbücher sowie den zweimal pro Jahr erscheinenden Rundbriefen der ÖGAHM, welche zusammen eine stets aktuelle internationale Evaluation unserer Gesellschaft erlauben.

Fotos Archiv Dr. E. Jenny.

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Wo l f g a n g D o m e j , G ü n t h e r S c h w a b e r g e r, Clemens Pietsch, Christoph Guger

Pulmonale Hypertonie und struktureller Gefäßumbau in der Höhe High altitude pulmonary hypertension and vascular remodeling S U M M A RY Acute hypoxia causes vasoconstriction of precapillary pulmonary vessels, mainly arterioles, leading to an increase in pulmonary pressure. In contrast, chronic hypoxia leads to structural alterations such as media smooth muscle hypertrophy and extension of smooth muscles into normally non-muscularized arterial vessels, and intimal fibrosis. Severe pulmonary hypertension at high altitude may afflict high altitude mountaineers and may be followed by high altitude pulmonary edema (HAPE). Individuals with respiratory diseases associated with pulmonary hypertension even at rest at normal altitudes as well as rare cases of unilateral agenesia of a pulmonary artery need very special attention when going to high altitudes. These individuals are per se at high risk for HAPE and acute heart failure of the right ventricle, respectively. According to the impact of pulmonary hypertension in the pathogenesis of HAPE, each severe disease associated with pulmonary hypertension may be a relative contraindication for sojourning at high altitudes, which may aggravate pulmonary hypertension and have severe consequences. Right heart catheterization and simultaneous application of hypoxic gas mixtures may be helpful in the evaluation of the individual’s hypoxic tolerance.

Keywords: Acute and chronic pulmonary hypertension, high altitude, pulmonary circulation, hypoxic pulmonary vasoconstriction, pulmonary vascular remodeling.

Z U S A M M E N FA S S U N G Akute Hypoxie führt über eine Vasokonstriktion präkapillärer Pulmonalgefäße, vor allem der Arteriolen, zur Drucksteigerung im Lungenkreislauf. Im Gegensatz dazu zieht chronische Hypoxie strukturelle Änderungen infolge Mediahy-

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pertrophie, Ausweitung glatter Muskulatur auf normalerweise muskellose Gefäße sowie Intimafibrose nach sich. Eine schwere pulmonale Hypertonie in großer Höhe kann sich auf betroffene Alpinisten nachteilig auswirken und ein Höhenlungenödem (HAPE) zur Folge haben. Bei Krankheitsbildern mit pulmonalarterieller Drucksteigerung in Ruhe und Normalhöhe, insbesondere bei einseitiger Pulmonalarterienagenesie, ist bezüglich eines Aufenthaltes in großen Höhen Vorsicht geboten. Diese Patienten haben per se eine hohe Disposition, ein Höhenlungenödem bzw. ein akutes Rechtsherzversagen zu entwickeln. In Anbetracht der besonderen Stellung der pulmonalen Hypertonie in der Pathogenese des HAPE stellt jedes Krankheitsbild mit pulmonalarterieller Drucksteigerung eine relative Kontraindikation für einen Aufenthalt in großen Höhen dar, da ein überschießender Druckanstieg im pulmonalarteriellen Kreislauf infolge hypoxisch pulmonaler Vasokonstriktion (HPV) mit allen nachteiligen gesundheitlichen Konsequenzen nicht auszuschließen ist. Rechtsherzkatheteruntersuchungen bei gleichzeitiger Verabreichung hypoxischer Atemluftgemische können zur Abklärung individueller Hypoxietoleranz hilfreich sein.

Schlüsselwörter: Akut und chronisch hypoxische pulmonale Hypertonie, große Höhe, pulmonaler Kreislauf, hypoxisch-pulmonale Vasokonstriktion, struktureller Gefäßumbau.

EINLEITUNG Eine der auffallendsten kardiovaskulären Veränderungen unter hypobarer Hypoxie ist das Auftreten einer pulmonalarteriellen Hypertonie, hervorgerufen durch den Anstieg des pulmonal-vaskulären Gefäßwiderstandes (Euler-LiljestrandReflex). Gesunde Probanden zeigen auf Meeresspiegelniveau bei Atemgasgemischen niedrigen O2-Gehaltes nahezu ausnahmslos einen Anstieg des pulmonal-arteriellen Mitteldruckes (mPAP). Dieser Anstieg kann selbst bei akklimatisierten Flachland-Bewohnern in der Höhe und bei den meisten Höhenbewohnern beobachtet werden. Eine pulmonalarterielle Drucksteigerung infolge akuter Hypoxieexposition ist unter Sauerstoffgabe in der Regel reversibel. Diese Reversibilität ist jedoch bei gut akklimatisierten Flachländern oder Bewohnern großer Höhen nicht gegeben.

Die hypoxisch-pulmonale Vasokonstriktion (HPV) als Reaktion pulmonaler Arteriolen ist eine intrinsische, spezifische Eigenschaft der pulmonalen Zirkulation, die auch noch am isolierten, perfundierten Organ funktioniert. An isolierten Lungen beträgt die Schwelle der hypoxischen Gefäßantwort für den arteriellen paO2 55 mmHg, für den alveolären pAO2 65 mmHg beim Gesunden.

Der Eintritt der HPV erfolgt rasch. Es bleibt die Frage offen, ob die HPV eine

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direkte Folge der Hypoxieeinwirkung auf glatte Muskelzellen darstellt oder indirekt auf vasokonstriktorischen Substanzen beruht.

Eine mäßiggradige pulmonalarterielle Druckerhöhung kann unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft sein, eine schwere ist jedoch nahezu immer als ungünstig zu werten. Bei Ankunft in der Höhe führt der akute Einfluss der hypobaren Hypoxie zu einem Anstieg des pulmonalarteriellen Druckes. Damit verbunden sind auch schwerwiegende Änderungen der pulmonalen Durchblutung. Ein länger dauernder Höhenaufenthalt und somit eine chronische Hypoxieexposition führt über strukturelle Änderungen des pulmonalen Gefäßbettes (Remodeling) zu fixierter Erhöhung des Gefäßwiderstandes. Das Ausmaß des pulmonalarteriellen Druckanstieges steht im Zusammenhang mit einer Verstärkung der Arteriolenwände am Übergang von der Ankunft in großer Höhe zu einem länger dauernden Höhenaufenthalt. Das Verständnis dieses Überganges ist komplex, da sowohl die akute HPV als auch das Remodeling der Arteriolenwände selbst innerhalb einer Spezies sehr unterschiedlich sein können. Die Beziehung zwischen akuter und chronischer Hypoxieantwort lässt auch heute noch Fragen offen.

HISTORISCHER RÜCKBLICK Erste Beobachtungen des Pulmonalkreislaufes in großer Höhe gehen auf die 30er Jahre des letzten Jahrhunderts zurück, als der berühmte Arzt und Pathologe Carlos Monge aus Lima eine besondere Form der Herzinsuffizienz beschrieb, die mit chronischer Polyglobulie, Zyanose und Akzentuierung des 2. Herztones einherging („Monge’s Disease“). Er hielt eine Erhöhung des pulmonalarteriellen Druckes dafür verantwortlich, dessen detaillierte Pathogenese in einer permanenten kardialen Stauung, einer Vergrößerung des pulmonalen Blutvolumens, einem Anstieg der Herzfrequenz sowie in der Dominanz des rechten Ventrikels vermutet wurde. Als übergeordneter pathogenetischer Faktor wurde der Aufenthalt in großen Höhen erkannt, da sämtliche Symptome und Zeichen polyglober Patienten bei einem Aufenthalt auf niedriger Höhe reversibel waren.

Erste konkrete Hinweise auf eine pulmonalarterielle Drucksteigerung in der Höhe ergaben elektrokardiographische Untersuchungen bei Bergwerksarbeitern der peruanischen Anden in den 40er Jahren des vergangenen Jahrhunderts.

Capedehourat untersuchte junge asymptomatische Arbeiter anlässlich ihrer Einstellung in den hochgelegenen Minen auf 4.000 m (1). Mehr als 20 % der Untersuchten zeigten Hinweise einer pulmonalarteriellen Drucksteigerung in Form rechtsventrikulärer Hypertrophie, wobei die elektrische Herzachse in der Frontalebene (I, II, III) 90° übertraf. Rotta berichtete über radiologische Herzschat-

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tenverbreiterungen bei sonst unauffälligen peruanischen Hochlandbewohnern im Vergleich zu Einwohnern auf Meeresspiegelniveau, konnte sich jedoch bezüglich der Zuordnung der vergrößerten Herzhöhlen nicht festlegen. Erst mit Hilfe thorakaler Durchleuchtung und EKG-Untersuchungen konnten die Herzvergrößerungen letztlich dem rechten Ventrikel zugeordnet werden (2). Die gleichzeitig beobachteten erhöhten Venendrucke wurden als Hinweis gesteigerter Resistance bei rechtsventrikulärer Füllung gewertet. Diese Höhenstudien aus der Pionierzeit der Alpinmedizin nahmen die pulmonalarterielle Druckerhöhung in großer Höhe bereits vorweg, noch bevor die Höhenhypoxie als Ursache der akuten pulmonalen Vasokonstriktion erkannt wurde und routinemäßige Herzkatheteruntersuchungen zur genauen Messung des pulmonalarteriellen Druckes zur Verfügung standen.

Diesen frühen Studien folgten bahnbrechende tierexperimentelle Untersuchungen von Euler und Liljestrand, die zeigen konnten, dass sich bei der Katze der pulmonalarterielle Druck unter 10%iger Sauerstoffatmung erhöht (3). Im Jahre 1947 erfolgte der definitive Beweis, dass eine akute Hypoxieexposition auch beim Menschen drucksteigernd im Pulmonalkreislauf wirkt. Rotta und Mitarbeiter berichteten Mitte des letzten Jahrhunderts über Pulmonalisdruckmessungen unterschiedlicher Kollektive in großen Höhen (4). Dabei wurden Pulmonalisdruckmessungen bei Einwohnern von Lima (30 m) und Morococha (4.540 m), aber auch bei Zuwanderern und Einwohnern mit chronischer Polyglobulie durchgeführt. Im Rahmen dieser Messungen konnte der Nachweis erbracht werden, dass eine signifikante Korrelation zwischen dem Abfall der arteriellen Sauerstoffsättigung und dem Grad der pulmonalarteriellen Drucksteigerung besteht und die Dauer des Höhenaufenthaltes sowie die Polyglobulie bestimmende Faktoren darstellen. Langzeitbewohner großer Höhen mit vergleichsweise niedriger Sauerstoffsättigung wiesen ebenfalls erhöhte Pulmonalisdrucke auf, ein Hinweis dafür, dass chronische Hypoxie eine chronisch-pulmonalarterielle Drucksteigerung nach sich zieht. So wiesen Zuwanderer nach Morococha eine geringere Hypoxämie und geringere pulmonalarterielle Druckwerte auf als vergleichsweise gesunde Langzeitbewohner dieses Ortes. Erstmals wurden auch Höhenbewohner identifiziert, die bereits mehr als 25 Jahre in Morococha lebten und eine ausgeprägte Polyglobulie, schwerste Hypoxämie und höchste pulmonalarterielle Druckwerte aufwiesen (CMS, chronic mountain sickness).

F E TA L E U N D P O S T PA RTA L E D R U C K V E R H Ä LT N I S S E Die bedeutendste Funktion der hypoxisch-pulmonalen Vasokonstriktion (HPV) liegt am Übergang vom plazentaren zum pulmonalen Gasaustausch. Charakte-

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ristisch für den fetalen Kreislauf sind hohe pulmonal-vaskuläre Resistance, niedriger pulmonaler Blutfluss sowie intra- und extrakardiale Shunts. Der Fetus unterliegt einer pulmonalen Hypertension, da das pulmonalarterielle System mit dem systemisch-arteriellen System über den offenen Ductus arteriosus Botalli verbunden ist. Die Entlastung der pulmonalen Vasokonstriktion findet zu einem Zeitpunkt statt, da das Neugeborene selbständig zu atmen beginnt und sich die Zirkulation rasch auf einen selbständigen Kreislauf einstellen muss.

Beim Neugeborenen existieren noch gut entwickelte Mechanismen muskulärer Arteriolen, die zur hypoxisch- pulmonalen Vasokonstriktion fähig sind. Die Sensitivität des Pulmonalkreislaufes in Bezug auf die Drucksteigerung in der Höhe ist beim Neugeborenen noch sehr groß, da Mechanismen, die zur Aufrechterhaltung hoher Gefäßwiderstände und pulmonalarterieller Drucke im fetalen Leben maßgebend sind, beim Neugeborenen zeitabhängig beibehalten werden können. Es ist gut vorstellbar, dass Embryonen in großer Höhe lebender Arten auch ein ausreichend hohes Maß an pulmonalarterieller Drucksteigerung benötigen, um den Nachwuchs durch die Neugeborenenperiode zu bringen. Es kommt dies einer engen Gratwanderung zwischen Druckerfordernis und Überbelastung der rechten Herzhälfte gleich. Auf empirischer Basis zogen es schwangere spanische Frauen der südamerikanischen Konquistadoren ehemals vor, zur Entbindung nach Spanien zurückzukehren. Adulte Personen sind dagegen besonders dann für hypertensive Effekte der Höhe empfänglich, wenn sie an chronischen Herz- und Lungenkrankheiten mit starker Funktionseinschränkung leiden oder ein persistierendes Foramen ovale (FOP) aufweisen (5).

Unmittelbar nach der Geburt fand man bei Kindern aus Lima wie auch aus Morococha vergleichbare Rechtsabweichungen der elektrischen Herzachse.

Diese Veränderungen korrelierten auch mit den Pulmonalisdrucken und Wandstärken des rechten Ventrikels, wie sie bekannterweise auch beim Fetus existieren. In den ersten Kindheitsjahren kam es jedoch bei Kindern aus Lima zu einer sehr raschen Rückbildung der Rechtsachsenabweichung, wie es niedrigen Höhen entspricht. Untersuchungen aus den 50er- und 60er Jahren des vergangenen Jahrhunderts zeigten dazu, dass die Breite der Media fetaler pulmonaler Arteriolen postpartal sukzessive abnimmt. Die untersuchten Kinder aus Morococha behielten hingegen ihre EKG-Achsenabweichung und verblieben quasi in einem dem fetalen Kreislauf sehr ähnlichen Muster. Sogar 14-Jährige wiesen EKG-Achsen auf, die sich nicht wesentlich von jenen neugeborener Kinder unterschieden. In einer Studie mit 2–10-jährigen Kindern konnte auch gezeigt werden, dass am Meeresspiegel der Quotient aus links- und rechtsventrikulärem Gewicht auf Meeresspiegelniveau etwa 1.8, hingegen in großer Höhe (3.700–4.260 m) weniger als 1,3 betrug (6). Damit war auch der Beweis erbracht,

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dass postnatal auf Normalhöhe eine rasche rechtsventrikuläre Atrophie eintritt, dies in großen Höhen jedoch nicht oder nicht in diesem Ausmaß der Fall ist (7).

Wagenvoort und Mitarbeiter untersuchten den zeitlichen Verlauf der postnatalen rechtsventrikulären Regression bis zur Wandstärke Erwachsener, die 6–12 Wochen betrug (8). Dies bestätigten auch Untersuchungen von Arias-Stella und Saldana (9), die Arteriolen der pulmonalen Strombahn von Personen untersuchten, die in großen und niedrigen Höhen verstorben waren. Die Wandstärke der arteriolären Media war bei Verstorbenen niedriger geographischer Höhen deutlich geringer als bei jenen großer Höhen. Unter Beibehaltung hypoxischer Bedingungen zeigt die fetale Lunge einen hohen Grad an Muskularisierung der Pulmonalarterien. Babys, die in großer Höhe geboren wurden, zeigten eine Persistenz dieser Muskularisierung. Im Gegensatz dazu nahmen Pulmonalarterien von Babys, die am Meeresspiegel geboren wurden, bereits nach nur wenigen Wochen das morphologische Gefäßbild Erwachsener an (10). Diese Daten belegen die Persistenz einer fetalen pulmonalen Hypertonie postpartal in großer Höhe. Nach diesem Konzept erscheint besonders die Perinatalperiode zur raschen Proliferation vaskulärer Zellen und verstärkter Bildung von Matrixproteinen befähigt. Zusammenfassend zeigt sich bei in großer Höhe geborenen Kindern eine fehlende bis verzögerte Regression der rechtsventrikulären Hypertrophie, des muskulären Mediabandes pulmonaler Arteriolen und damit der vaskulären Resistance sowie der pulmonalarteriellen Druckwerte bis hin zur Persistenz fetaler Kreislaufmuster (11).

A K U T E H Y P O X I S C H - P U L M O N A L E VA S O K O N S T R I K T I O N Würde man nur einen kleinen Lungenabschnitt experimentell hypoxisch machen, käme es zu einer sehr starken Vasokonstriktion der Blutgefäße in diesem Bereich und etwa 80 % des Blutflusses würden an diesem Lungenabschnitt vorbeigeleitet. Dies ist ein Schutzmechanismus, der verhindert, dass aus einer Atelektase wenig oxygeniertes Blut in den großen Kreislauf gelangt. Auf Grund der Kleinheit des Areals ergibt sich jedoch bezüglich des pulmonalarteriellen Druckes kaum eine Änderung. Beim Bergsteigen kann hingegen, wenn in großer Höhe die gesamte Lunge hypoxisch ist, der Blutfluss nicht mehr von einer in die andere Region umgeleitet werden; es resultiert eine pulmonalarterielle Druckerhöhung (12).

HYPOXISCHE PULMONALE HYPERTONIE UNTERSCHIEDLICHER SPEZIES Auswirkungen akuter Hypoxieeinwirkung auf den Pulmonalkreislauf wurden in der Folge sowohl an verschiedenen Tierspezies als auch am Menschen intensiv

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untersucht. Barer und Kollegen untersuchten anästhesierte Katzen und Hunde an experimentell unterschiedlich hypoxischen Unterlappen (13). Dabei bestand eine typische, nichtlineare Beziehung zwischen Perfusion und alveolärem pAO2 ähnlich der Sauerstoffdissoziationskurve. Ab einem alveolären pAO2 von > 100 mmHg kam es nur mehr zu minimalen Änderungen der pulmonalvaskulären Resistance sowie Perfusion. Bei einer Verminderung des alveolären pAO2 < 70 mmHg zeigte sich hingegen ein bemerkenswerter Anstieg des pulmonal-vaskulären Widerstandes. Bei extrem niedrigen pO2-Werten, die sich bereits jenen des gemischt-venösen Blutes annäherten, war der lokale Blutfluss nahezu aufgehoben. Es gibt bezüglich Hypoxie-Antwort-Kurven allerdings große Speziesunterschiede (14). So berichteten Tucker und Mitarbeiter über eine Reihe von Untersuchungen, wobei Schafe und Hunde in Folge des Hypoxiereizes einen geringen Anstieg, Rinder und Schweine einen wesentlich deutlicheren Anstieg des pulmonalarteriellen Druckes aufwiesen und die HPV signifikant mit dem Grad der Muskularisierung pulmonaler Arteriolen korrelierte (15).

In großen Höhen lebende Tierarten wie Yaks oder Pikas weisen typischerweise eine sehr geringe HPV auf. Der Yak als Vertreter der Rinderspezies im Himalaya weist geringe Pulmonalisdrucke und sehr dünne Arteriolen auf (16). Bei Yaks gibt es zusätzlich Hinweise, dass eine verstärkte endogene NO-Produktion für den niedrigen pulmonal-vaskulären Tonus verantwortlich sein könnte (17). Eine verwandte Spezies, das in den Anden beheimatete Lama, zeigt einen signifikanten, wenn auch geringen Druckanstieg beim Aufstieg von niedrigen auf große Höhen.

Tierexperimentelle Untersuchungen an Ratten zeigten nach einer 5-wöchigen Exposition in 5.500 m bereits eine rechtsventrikuläre Hypertrophie (18).

H Y P O X I S C H E P U L M O N A L E H Y P E RT O N I E V E R S C H I E D E N E R P O P U L AT I O N E N Beim Menschen ist die hypoxische Vasokonstriktorenantwort sehr unterschiedlich, so dass man von Respondern und Nichtrespondern ausgehen kann. Akklimatisierte, gesunde Flachländer zeigen einen Anstieg des mittlereren pulmonalarteriellen Druckes (mPAP) von etwa 12 mm auf Meereshöhenniveau auf 18 mmHg nach einem Jahr Aufenthalt auf 4.540 m (+ 50%) (19). Unter Belastungsbedingungen steigt der pulmonalarterielle Druck jedoch beachtlich an.

Auch Höhenbewohner zeigen unter Belastungsbedingungen einen substanziellen Anstieg ihres pulmonalarteriellen Mitteldruckes (mPAP). So stieg einer Untersuchung von Sime et al. zufolge der pulmonalarterielle Mitteldruck (mPAP) unter Belastung von 26 auf 60 mm in 4.500 m Höhe (+131 %), was einem größeren Druckanstieg als bei akklimatisierten Flachländern entsprach (20).

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Die Tibeter, ein Volk, das wahrscheinlich von allen Populationen am längsten in großen Höhen lebt, weisen einen ungewöhnlich kleinen Anteil an hypoxischpulmonaler Vasokonstriktion im Vergleich zu anderen Hochlandbewohnern auf.

Ein kleines Kollektiv von Tibetern aus Lhasa (3.658 m) wurde unter Ruhebedingungen untersucht und nahe der Ausbelastungsgrenze ergometriert. Die pulmonalvaskuläre Resistance als auch der mittlere pulmonalarterielle Druck blieben jedoch innerhalb des Normalbereiches für das Meeresspiegelniveau (21).

Die alveoläre Hypoxie führte zu einem deutlich geringeren Anstieg des pulmonalarteriellen Mitteldruckes, als es vergleichsweise bei Höhenbewohnern Nord- oder Südamerikas der Fall ist. Diese Ergebnisse lassen auf eine verbesserte Adaptation innerhalb der tibetischen Population schließen.

Die Beziehung zwischen dem mittleren pulmonal-vaskulären Druckgradienten (mittlerer Pulmonalarteriendruck minus pulmonalarterieller Verschlussdruck) über der gesamten Lunge und der kardialen Auswurfleistung bei Probanden der Operation Everest II ergaben einen deutlichen Anstieg der Ruhe-Ausgangswerte, in erster Linie bestimmt durch den pulmonalarteriellen Druck. Körperliche Belastung hatte einen 3-fachen Anstieg des pulmonal-vaskulären Widerstandes zur Folge. Die Gabe von 100 % Sauerstoff während der Belastung hatte jedoch keine Auswirkung auf die vaskuläre Resistance oder den pulmonalarteriellen Druck. Manche Autoren vermuten in der pulmonalarteriellen Druckerhöhung bei Hochlandbewohnern einen Hinweis auf eine Maladaptation unter chronischer Hypoxie, wobei periphere Chemorezeptoren offenbar inadäquat reagieren (22). Allerdings ist die pulmonalarterielle Drucksteigerung gesunder bzw. polyglober Individuen im Rahmen einer längeren Aufenthaltsperiode auf Meeresspiegelniveau reversibel.

EKG UNTER HÖHENHYPOXIE Gelegentlich findet man auch bei Höhenbergsteigern nach Rückkehr aus großer Höhe Hinweiszeichen auf eine radiologische Rechtsherzvergrößerung (23). Es gibt eine Reihe indirekter Hinweise auf eine rechtsventrikuläre Hypertrophie auf Basis entsprechender EKG-Veränderungen in großer Höhe, die in den meisten Fällen auf eine pulmonalarterielle Druckerhöhung zurückzuführen sind.

Umfangreiche elektrokardiographische Untersuchungen wurden im Rahmen der American Medical Research Expedition zum Mt. Everest durchgeführt (24), wobei EKG-Aufzeichnungen auf Meeresspiegelniveau, auf 5.400 m, 6.300 m und letztlich wieder auf Meeresspiegelhöhe durchgeführt wurden. Bei 19 untersuchten Probanden stieg die mittlere Ruheherzfrequenz von 57/min auf Meeresspiegelniveau auf 70/min in 5.400 m und 80/min in 6.300 m Höhe. Die Ampli-

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tude der p-Welle stieg in der Standardableitung II um 40 % in 6.300 m im Vergleich zu Meeresspiegelniveau, vereinbar mit einer Vergrößerung des rechten Vorhofes. Auch Rechtsabweichungen der Achse des QRS-Komplexes wurden beobachtet. Der mittlere Winkel der QRS-Achse stieg von 64° auf 78° in 5.400 m und auf 85° in 6.300 m Höhe. 3 Probanden zeigten in extremer Höhe Abnormitäten der Reizleitung über den rechten Schenkel und drei weitere zeigten Veränderungen entsprechend einer rechtsventrikulären Hypertrophie. 7 Probanden wiesen eine Abflachung der T-Welle sowie weitere 4 eine Inversion der T-Welle auf. Alle Veränderungen waren im Anschluss an die Expedition auf Meeresspiegelhöhe reversibel. Aigner und Kollegen fanden anlässlich der Salzburger Karakorum-Expedition zum Broad Peak (8.047 m) im Jahre 1978 während des Aufstieges ohne supplementären Sauerstoff bei gut trainierten und akklimatisierten Alpinisten keinerlei elektrokardiographische Hinweise auf eine myokardiale Ischämie (25). Milledge führte Messungen während der legendären Silver-Hut-Expedition durch und berichtete über Probanden, die mehrere Monate in einer Höhe von 5.800 m zubrachten (26). Dabei wurden EKG-Messungen an Kletterern bis zu einer Höhe von 7.440 m ohne supplementären Sauerstoff durchgeführt. Der Großteil der Probanden wies eine T-Inversion in den rechts-, ein kleiner Teil in den linkspräkordialen Ableitungen auf. Sauerstoffgabe hatte keinen Effekt auf diese Veränderungen. Das und Kollegen berichteten über 40 Probanden, die nach passivem Höhenaufstieg in 3.200 m bzw. 3.780 m Höhe untersucht wurden. Im EKG zeigte sich ein Trend zur Rechtsabweichung der elektrischen Herzachse, die sich bei den meisten Probanden nach zehntägigem Höhenaufenthalt tendenziell zurückbildete (27).

M E C H A N I S M E N H Y P O X I S C H - P U L M O N A L E R VA S O K O N S T R I K TION (HPV) Die HPV hat die Aufgabe, den Blutfluss von hypoxischen Lungenabschnitten, die meist durch respiratorische Teilobstruktionen hervorgerufen werden, zu gut ventilierten Arealen umzuleiten. Der Sinn pulmonalarterieller Druckerhöhung, wie sie bei Mensch und Tier in großer Höhe auftritt, ist nicht klar zu beantworten. Durch den Anstieg des pulmonalarteriellen Druckes kommt es zu einer Angleichung der Perfusionsvehältnisse in sämtlichen Lungenabschnitten, was sich möglicherweise positiv auf den Gasaustausch auswirkt. Dieser Vorteil ist allerdings für sehr kleine Lungen wie von Ratte, Maus oder Meerschweinchen nicht nachvollziehbar. Über die Druckerhöhung unter Ruhebedingungen hinaus stellt sich die Frage, welchen Vorteil eine überproportionale Drucksteigerung während körperlicher Belastung in der Höhe wohl haben könnte. Es ist

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anzunehmen, dass ein weiterer Druckanstieg im Pulmonalkreislauf funktionell nicht von Vorteil ist. Physische Belastung selbst gesunder Höhenbewohner wird von einem höheren Anstieg des Pulmonalisdruckes begleitet, als das auf Meeresspiegelniveau der Fall ist.

Trotz umfangreicher wissenschaftlicher Erkenntnisse ist der Mechanismus der HPV nicht bis ins Detail geklärt. Kalzium- und Kaliumkanäle der glatten Muskulatur der Pulmonalgefäße spielen ebenfalls eine Rolle in der Entwicklung der Vasokonstriktion. Hypoxie reduziert die Aktivität verschiedener Kaliumkanäle, was über Membrandepolarisation zu verstärktem Kalziumeinfluss und zur Kontraktion glatter Muskulatur führt (28). Über den resultierenden transmembranösen Ionenfluss wird die Exzitation-Kontraktion-Koppelung glatter Muskelzellen moduliert. Der Ionenfluss reguliert das Zellvolumen, Apoptose und Proliferation, die zu strukturellen Veränderungen der Blutgefäße (vaskuläres Remodeling) beitragen (29). Exzidierte Segmente aus Pulmonalarterien zeigen auch unter Hypoxieeinfluss eine Vasokonstriktion (30). Somit ist die HPV unabhängig von der Funktion des Zentralnervensystems. Die Ursache der HPV dürfte in erster Linie in der lokalen Hypoxieeinwirkung auf die Gefäßwand liegen.

Es ist darüber hinaus bekannt, dass in erster Linie der Sauerstoffpartialdruck des Alveolargases (pAO2) und nicht des pulmonalarteriellen Blutes (paO2) für die HPV bestimmend ist (30, 31). Eine Bedingung, unter der eine vom Blut unabhängige Hypoxieantwort experimentell gut nachvollzogen werden könnte, wäre, wenn die Lunge mit Blut und hohem pO2 perfundiert wird, während der alveoläre PO2 niedrig gehalten wird. Die überwiegende Vasokonstriktion findet in den kleinen Pulmonalarterien statt (32). Aber auch Kapillargefäße, die unter erhöhtem transmuralen Druck stehen, sind einem erhöhten Stress der Gefäßwand ausgesetzt. Einige Studien lassen vermuten, dass auch alveoläre Kapillaren für den Anstieg der vaskulären Resistance zumindest mitverantwortlich sein könnten, zumal kontraktile Zellen auch im Interstitium der Alveolarwand vorkommen, die die Kapillaren verformen und damit zur Erhöhung der vaskulären Resistance beitragen können (33).

Die Tatsache, dass bei Probanden in großer Höhe der pulmonalarterielle Druck bis zu 50 mmHg und höher ansteigen kann, ohne dass es zu einer Permeabilitätsstörung kommt, weist darauf hin, dass die Hauptlokalisation der pulmonalen Vasokonstriktion stromaufwärts des Kapillarbettes liegt, wo keine wesentliche Ödembildung ausgeht. Als wahrscheinliche Ursache des nicht kardial bedingten Höhenlungenödems (HAPE) gilt die ungleiche Verteilung der pulmonalen Vasokonstriktion und damit auch der Perfusion (34). Jene Kapillaren, die vor einem ansteigenden pulmonalen Hypertonus ungeschützt sind, können ultrastrukturelle Schäden ihrer Wand entwickeln. Das kann zu einem alveolären Ödem infolge erhöhter Permeabilität Anlass geben (Abbildung 1) (35).

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Abbildung 1: Einseitiges Höhenlungenödem bei einem in Rechtsseitenlage schlafenden 40-jährigen Top-alpinisten in 3.500 m (36)

P U L M O N A L E H Y P E RT O N I E U N D Z I R K U L AT I O N I N D E R H Ö H E Das Schlagvolumen (SV) nimmt innerhalb weniger Tage bereits bei Höhenexposition in mittlerer Höhe ab. Diese Verminderung des SV geht Hand in Hand mit einer Abnahme des Plasmavolumens. Ob die Zunahme des pulmonalen Gefäßwiderstandes zur Abnahme des SV unter Belastung und chronischer Höhenexposition beiträgt, ist nicht bekannt. Rein spekulativ könnten mehrere Faktoren, wie Tachykardie infolge adrenerger Stimulation, Einschränkung des Plasmavolumens und Anstieg der pulmonalvaskulären Resistance, zur zeitabhängigen Abnahme des SV in der Höhe beitragen.

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M E D I AT O R E N E I N F L U S S Mediatoren, die in der Vergangenheit bezüglich der pulmonal-vaskulären Hypoxieantwort (HPV) untersucht wurden, umfassten Katecholamine, Histamin, Angiotensin und Prostaglandine (37). Eine wichtige Beobachtung war die Tatsache, dass inhalatives NO die hypoxische Vasokonstriktion mitigiert. NO ist ein vom Endothel als auch der Schleimhaut gebildeter Relaxationsfaktor der Blutgefäße (38), wobei die Synthese aus L-Arginin unter der katalytischen Wirkung der endothelialen NO-Synthase (eNOS) erfolgt (39). NO aktiviert die lösliche Guanylcyclase, die durch die Synthese von zyklischem GMP zur Relaxation glatter Muskelfasern führt. In vitro konnte der Beweis erbracht werden, dass Inhibitoren der NO-Synthese die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion isolierter Pulmonalarterienringe verstärken (40) und die pulmonale Vasodilatation gesunder Lämmer abschwächen (41). Inhalatives NO vermindert die hypoxische Vasokonstriktion bei Tieren (42) sowie beim Menschen (39) und setzt die pulmonal-vaskuläre Resistance bei Patienten mit HAPE herab (43). Die dafür notwendige NO-Konzentration liegt bei etwa 20 ppm; NO ist allerdings in hoher Konzentration toxisch. Die Erkennung der Rolle von NO eröffnete eine neue Ära im Verständnis der pulmonalen Vasokonstriktion.

VA S K U L Ä R E S R E M O D E L I N G U N D C H R O N I S C H E H Y P O X I E Das Verhalten der Lungenzirkulation in Ruhe als auch unter Belastung ist eng mit dem Grad struktureller Veränderungen des pulmonalen Gefäßbettes verbunden, das sich im Rahmen chronischer Hypoxieexposition in der Höhe einstellt. Der Begriff „Remodeling“ bedeutet in diesem Zusammenhang sowohl strukturelle als auch funktionelle Änderungen für den Pulmonalkreislauf. Die graduellen Veränderungen können wie nachfolgend eingeteilt werden: 1. Registrierung geänderter physikalischer und hämodynamischer Kräfte 2. Übertragung des Signals auf endotheliale Zellen, glatte Muskulatur und Fibroblasten, die am Prozess des Remodelings beteiligt sind 3. Synthese von Substanzen, die Zellteilung und Hypertrophie fördern sowie antagonistisch wirksame Substanzen 4. Alteration und Verdickung der Matrix und Zellwandzusammensetzung Sämtliche Zellarten innerhalb der Gefäßwand sind an den höhenassoziierten Veränderungen beteiligt. Faktoren wie Hypertrophie, Proliferation, Matrixsynthese und Chemotaxis tragen zur Verbreiterung der Gefäßwand bei. Darüber hinaus gibt es Faktoren, die zur interindividuellen sowie speziesbezogenen Variabilität im Rahmen des vaskulären Remodeling beitragen. Die bedeutsams-

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Abbildung 2: Hypertrophiertes Mediaband aus glatten Muskelfasern einer pulmonalen Arteriole (Durchmesser 250 µm; H. E.) ten Einflussfaktoren dürften im postnatalen Verlauf, der Dauer der Hypoxieexposition sowie der genetischen Konstellation zu finden sein. Lungen langzeitexponierter Höhenbewohner weisen beachtliche Veränderungen in Bezug auf pulmonale Hypertonie auf (44). Kleine Pulmonalarterien (Arteriolen) mit einem Durchmesser von etwa 250 µm weisen normalerweise eine Wand aus einer einzigen elastischen Faserschicht auf. Diese Arteriolen entwickeln unter zeitabhängiger Hypoxieeinwirkung eine Mediaschicht aus ringförmig angeordneten glatten Muskelfasern verbunden mit einer internen und externen elastischen Faserschicht. Diese Veränderungen ziehen eine Einengung des Gefäßquerschnittes und eine Erhöhung der pulmonal-vaskulären Resistance nach sich (Abbildung 2). Unter Langzeithypoxie-Exposition beobachteten einige Autoren tierexperimentell auch eine Dichtezunahme von Mastzellen, was insofern interessant ist, als in einem frühen Stadium auch Mastzellmediatoren an der vasokonstriktorischen Reizbeantwortung beteiligt sein könnten (45, 46).

Für strukturelle Veränderungen spricht weiters auch die Tatsache, dass der pulmonalarterielle Druck von Höhenbewohnern auf Sauerstoffgabe nur um etwa 15 % abfällt (47). Dieselben Autoren konnten auch zeigen, dass sich der mittlere pulmonalarterielle Druck (mPAP) von Einwohnern aus Cerro de Pasco (4.330 m) erst nach 2 Jahren Aufenthalt auf Meeresspiegelniveau von 24 auf 12 mmHg absenkt. Andererseits entwickelten Flachländer bereits nach 2–3-wöchiger Höhenexposition eine pulmonalarterielle Drucksteigerung, die sich auch nach Atmung von 100 % O2 nicht vollständig zurückbildete (48). Es liegt die Vermutung nahe, dass in den Pulmonalgefäßen bereits zu einem frühen Zeitpunkt ein Zuwachs glatter Muskelfasern stattfindet. Dieser strukturelle Umbau kleiner Pulmonalarterien infolge chronischer Hypoxieexposition und pulmonalarterieller Drucksteigerung wurde von Meyrick und Reid tierexperimentell untersucht (49), indem Ratten 1–52 Tage dem halben Barometerdruck ausgesetzt wurden. Bereits nach 2 Tagen konnte das erste Auftreten neuer glatter wandständiger Muskelfasern in

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kleinen Pulmonalarterien beobachtet werden. Nach weiteren 10 Tagen kam es zu einer Verbreiterung von Media und Adventitia. Neben der Zunahme glatter Muskulatur kam es auch zur Zunahme von Kollagen, Elastin und eingelagerter Flüssigkeit. Nach 3 Tagen normoxischer Bedingungen erfolgte wieder eine gewisse Regression der Veränderungen und nach weiteren 14–28 Tagen erfolgte eine Normalisierung der Mediabreite. Allerdings konnte eine Zunahme des Kollagens bis zu 70 Tage nach Exposition nachgewiesen werden.

VERSTÄRKTE GENEXPRESSION Der molekularbiologische Hintergrund der Hypoxieantwort pulmonaler Gefäße wurde von verschiedenen Forschergruppen untersucht. Mecham und Mitarbeiter untersuchten die Hypoxieantwort von Pulmonalarterien neugeborener Kälber (50). Dabei zeigte sich ein 2–4-facher Anstieg der Elastinproduktion sowie eine Zunahme glatter Muskelzellen in der Media im Einklang mit einem Anstieg der mRNA für Elastin als Zeichen der Regulation auf Transskriptionsebene.

Poiani et al. hielten Ratten über 1–14 Tage unter 10 % Sauerstoff (51). Bereits innerhalb von 3 Tagen erfolgte eine verstärkte Synthese der Matrixproteine Kollagen und Elastin sowie ein Anstieg der mRNA für a1-Prokollagen. In einer besonders interessanten Studie von Tozzi und Mitarbeitern wurden Ringe großer Pulmonalarterien in Krebs-Ringer Bikarbonat in Gewebekulturen explantiert (52). Die Untersucher applizierten anschließend mechanisch einen transmuralen Druck von 50 mmHg über 4 Stunden und fanden einen Anstieg der Kollagen- und Elastinsynthese sowie eine Zunahme der mRNA für a1-Prokollagen und Protoonkogene v-sis. Die Autoren konnten auch zeigen, dass die Veränderungen vom Endothel ausgingen, denn sie traten nach Entfernung des Endothels von den Arterienringen nicht mehr auf. Das vaskuläre Remodeling der Lunge dürfte deshalb eine spezielle Eigenschaft des pulmonal-vaskulären Endothels darstellen (53). Es scheint, als befände sich die Kapillarwand in einer Zwangslage, als sie einerseits für den Gasaustausch möglichst schmal sein sollte, andererseits ausreichend wandstark, um der Beanspruchung während mechanischer Stresseinwirkung unter hochgradiger körperlicher Belastung und hypoxiebedingter pulmonalarterieller Drucksteigerung zu widerstehen (54). Auch bei Mitralstenose, bei der der Kapillardruck über einen längeren Zeitabschnitt ansteigt, kommt es zu einer Zunahme extrazellulärer Matrixproteine (55). Daher ist es möglich, dass das Kapillarnetz kontinuierlich die Struktur der Gefäßwand in Reaktion auf den vom Endothel registrierten Kapillardruck mitreguliert.

Kapillaren dürften die auf Druck vulnerabelsten Gefäßabschnitte der pulmonalen Zirkulation darstellen. Das vaskuläre Remodeling, das in erster Linie in

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größeren Gefäßen untersucht wurde, ist eine spezifische Eigenschaft pulmonaler Gefäßstrukturen. Mechanismen der Strukturveränderungen von Kapillarwänden in Reaktion auf erhöhten Stress der Gefäßwand wurden bereits in etlichen Studien untersucht. Berg exponierte Rattenlungen hohen Graden der Lungenbelüftung, da bekannt war, dass sich dadurch der Stress auf die Lungenkapillaren erhöht (56). Eine erhöhte Genexpression für a1(III)- und a2(IV)-Prokollagen, Fibronectin, basalen Fibroblastenwachstumsfaktor (bFGF) und TGFb1 im peripheren Lungengewebe im Vergleich zu Kontrolltieren unter normalen Ventilationsbedingungen war die Folge. Allerdings blieb die Expression der mRNA-Spiegel für a1-Prokollagen und vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor (VEGF) unverändert. Parker und Mitarbeiter erhöhten den transmuralen Kapillardruck durch intermittierende Erhöhung des venösen Druckes in isolierten perfundierten Rattenlungen (57). In der Folge zeigten sich signifikante Anstiege der Genexpression für a1(I)- und a1(III)- Prokollagen, Fibronectin und Laminin im Vergleich zu Kontrolltieren mit normalem Venendruck. Berg et al. exponierten Ratten mit 10 % O2 für 6 Stunden bis zu 10 Tagen. Der mRNA-

HÖHENHYPOXIE Mechanische Belastung

ALTER

Scherkräfte

DAUER

Druck

Endothelzellen

Fibroblasten

Myozyten

Wachstumsfaktoren Hypertrophie EMPFÄNGLICHKEIT

Vasodilatation Antiproliferative Faktoren NO PGI2 Heparin

Neu ?????

Proliferation PDGF bFGF TGF-ß Endothelin IGF-1 A II

Synthese Matrixproteine Chemotaxis

Kollagen Elastin Fibronectin Proteoglykane

Pulmonal-vaskulärer Gefäßumbau Remodeling pulmonaler Arteriolen

Abbildung 3: Zusammenhang chronischer Hypoxie und vaskulärer Strukturänderungen (59)

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Spiegel für a2(IV)- Prokollagen stieg um das 6-Fache nach 6-stündiger Hypoxie und auf das Siebenfache nach 3 Tagen Hypoxieexposition. Allerdings nahmen die Spiegel nach 10-tägiger Exposition wieder ab. Die mRNA-Spiegel für PDGF-B, a1(I)- und a3(III)-Prokollagen sowie Fibronectin stiegen ebenfalls an (58). Alle genannten Genexpressionen tragen zum Kapillarwand-Remodeling in Folge erhöhter Stressbelastung der Gefäßwand bei (Abbildung 3). Allerdings sind Details des Gesamtmechanismus weiterhin nicht vollständig geklärt.

CHRONISCHE HYPOXIE UND CHRONISCH PULMONALE H Y P E RT O N I E Strukturelles Remodeling der Gefäßwand dürfte die hauptsächliche Ursache für die chronische hypoxisch-pulmonale Hypertonie darstellen. Die Wandverdickung unter chronischen Hypoxiebedingungen kann ein großes Ausmaß erreichen und ist strategisch lokalisiert, wo das pulmonalarterielle System am effektivsten obstruiert werden kann. Relevante alpinmedizinische Studien dazu fehlen.

Ein ständiger Verlust kleiner arterieller Gefäße im Rahmen chronisch pulmonaler Hypertonie ist umstritten. Die Beantwortung der Frage, ob bei chronisch-hypoxischer Vasokonstriktion der Anstieg des Gefäßtonus auf hohe Sauerstoffgaben wieder reversibel ist, ist nicht einheitlich. Letztlich sind weder Studien bekannt, die das Ausmaß hypoxisch bedingter Wandverdickung bei Gefäßen unterschiedlicher Größe in ihrer Auswirkung auf das Lumen untersuchten, noch gibt es Daten, die die Lumeneinengung verschieden großer Arteriolen mit der vaskulären Resistance unter chronischen Hypoxiebedingungen in Beziehung setzen.

Es steht heute außer Streit, dass chronische Hypoxie zu erhöhter Wandstärke pulmonaler Arteriolen führt. Verdickte Gefäßwände greifen auch auf das Gefäßlumen über und führen zur Einengung des Querschnittes mit nachfolgender Erhöhung der pulmonalarteriellen Resistance und des pulmonalarteriellen Druckes. Nachfolgende Punkte charakterisieren den strukturellen Umbau vorwiegend pulmonaler Widerstandsgefäße (vaskuläres Remodeling) (60): 1. Bei Mensch und Tier nimmt in großer Höhe zeitabhängig die Wanddicke der Media arterieller Gefäße zu, in venösen Gefäßabschnitten deutlich weniger. Die Zunahme der Media ist in kleinen arteriellen Gefäßen relativ gesehen viel ausgeprägter als in größeren Arterien (Abb. 2). Die größte Reaktion glatter Muskulatur erfolgt auf Ebene der arteriolären Widerstandsgefäße, in denen eine Einengung des Lumens den Gefäßwiderstand am effektivsten erhöht.

2. Präkapilläre Arteriolen mit geringer Muskelausstattung oder nahezu fehlender glatter Muskulatur können in großer Höhe muskularisiert werden und damit besonders effektiv bezüglich Vasokonstriktion wirksam sein.

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3. Die Entwicklung einer glatten Muskelschicht bleibt einige Stunden oder Tage hinter der pulmonalarteriellen Druckerhöhung zurück. Der initialen hypoxischen Vasokonstriktion folgt der chronische Prozess der Muskularisation.

4. Wenn Tiere mit höheninduzierter pulmonaler Hypertonie auf niedrige Höhenlage zurückkehren, nehmen sowohl der pulmonalarterielle Druck als auch die Stärke der Mediaschicht wieder ab. Das entspricht der kausalen Rolle glatter Gefäßmuskulatur in der Pathogenese der pulmonalen Hypertonie in großer Höhe.

5. Mit der Abnahme der Hypoxie nehmen auch Druckwerte und Mediabreite innerhalb mehrerer Wochen wieder ab, was mit einer Muskelatrophie vereinbar ist und nicht primär auf Rückbildung der Vasokonstriktion beruht.

6. Wirkstoffe wie Heparin oder Inhibitoren der Kollagensynthese, die zwar keine Vasodilatatoren darstellen, aber die Zunahme der glatten Muskulatur inhibieren, führen zu einer Abschwächung des Anstieges des pulmonalarteriellen Druckes in der Höhe.

7. Auf Grund des begrenzten perivaskulären Raumes beeinträchtigt eine zunehmende Wanddicke ab einem bestimmten Grad auch das Gefäßlumen.

8. Alle Wandschichten einschließlich der Adventita nehmen an der Wandverdickung in großer Höhe teil.

9. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen auch eine Verbreiterung der Endothelzellschicht, muskuläre Ausstülpungen sowie eine longitudinale Muskelfaseranordnung in der Intima, Veränderungen, die ebenfalls die Lumina kleiner Arterien einschränken können.

SAUERSTOFF IN DER HÖHE Im Gegensatz zur hervorragenden Wirksamkeit von Sauerstoff bei akuter Hypoxie zur Minderung der pulmonal-vaskulären Resistance bringt eine Sauerstoffatmung bei akklimatisierten Flachländern wie auch Höhenbewohnern keinen wesentlichen Vorteil. Beispielhaft sei an dieser Stelle wieder die Everest II Operation in der hypobaren Kammer angeführt, wo Probanden für 2–3 Wochen hypobarer Hypoxie ausgesetzt wurden. 100%ige Sauerstoffatmung führte in der Folge zu einer Abnahme der kardialen Auswurfleistung sowie des pulmonalarteriellen Druckes, obwohl kein signifikanter Rückgang der pulmonal-vaskulären Resistance gemessen werden konnte (48). In Betrachtung dieses Ergebnisses sollte man allerdings berücksichtigen, dass im Normalfall ein Anstieg des pulmonalen Gefäßwiderstandes mit einer Abnahme des „Cardiac Output“ verbunden ist. Die Abnahme des Kapillardruckes zieht auch eine Abnahme des Kali-

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bers pulmonaler Arteriolen nach sich. Die Tatsache, dass sich die pulmonal-vaskuläre Resistance wider Erwarten unter Sauerstoff nicht ändert und sogar leicht ansteigt, lässt vermuten, dass Sauerstoff nur bis zu einem bestimmten Grad die pulmonal-vaskuläre Resistance zu senken imstande ist. Es ist bemerkenswert, dass bei Probanden, die sich mehrere Wochen lang in hypoxischer Atmosphäre aufhielten, bereits ein deutlicher Grad an irreversibler pulmonal-vaskulärer Resistanceerhöhung nachzuweisen ist. Das impliziert neben der einfachen Kontraktion glatter Muskelfasern strukturelle Veränderungen des pulmonalen Gefäßbettes und entspricht neueren Studien bezüglich eines rasch eintretenden Remodeling der pulmonalen Zirkulation (52). Permanente Hochlandbewohner zeigen nur eine geringe Antwort ihrer erhöhten pulmonal-vaskulären Resistance (HPV) auf 100 % Sauerstoffatmung. Dabei kann angenommen werden, dass bereits substanzielle Veränderungen des Gefäßbettes einschließlich einer Zunahme der glatten Muskulatur kleiner Pulmonalgefäße stattgefunden haben.

Nachteilige Folgen pulmonaler Hypertension in großer Höhe können besonders bei Kindern, jungen Erwachsenen und Angehörigen mäßig adaptierter Populationen beobachtet werden. Im tibetischen Hochland wurden beispielsweise bei Kindern chinesischer Einwanderer fatale pulmonalarterielle Drucksteigerungen beobachtet, selten jedoch bei Kindern tibetischer Eltern (61). Chronische pulmonalarterielle Druckerhöhungen mit konsekutiver Rechtsherzinsuffizienz wurden bei jungen indischen Soldaten, die in großer Höhe in der Himalayaregion stationiert waren, beobachtet (43). Diese Befunde jugendlicher Menschen, aber auch von Jungtieren verschiedener Spezies bestätigen eine Empfänglichkeit gerade jugendlicher Individuen für eine ausgeprägte höhenassoziierte pulmonalarterielle Hypertonie.

PRÄVENTION/THERAPIE Unter bestimmten Bedingungen können pulmonale Vasodilatatoren den Grad pulmonaler Hypertonie reduzieren. Kalziumkanalblocker wie Nifedipin vermindern den pulmonalarteriellen Druck und sind sowohl zur Behandlung als auch Prävention des Höhenlungenödems nützlich (62). Eine Proliferation glatter Muskelzellen in pulmonalen Widerstandsgefäßen kann durch 5-Phosphodiesterase-Inhibitoren wie Sildenafil unterbunden werden (63). Diese Substanzklasse ist somit ebenfalls imstande, die pulmonalarterielle Hypertonie in großer Höhe sowohl in Ruhe als auch unter Belastung zu mitigieren (64–66).

Tierexperimentell konnte neuestens durch Gabe des Insulinsensitizers Rosiglitazone eine Abschwächung bzw. Reversibilität des hypoxievermittelten Remodeling pulmonalarterieller Gefäßstrukturen aufgezeigt werden (67).

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BESSERES VERSTÄNDNIS Es stellt sich die Frage, wie sich der Kreislauf in einer strukturell veränderten Lunge unter persistierenden atmosphärischen Bedingungen der Höhe verhält.

Auf Meeresspiegelniveau führt ein akuter intraluminaler Druckanstieg pro mmHg zu einer Erweiterung mikrozirkulatorischer Gefäße um jeweils 2 %, was sich innerhalb bestimmter Grenzen günstig auf die Diffusionskapazität auswirkt. Aber ab wann kommt es zu einer Beeinträchtigung der Diffusionskapazität, falls die pulmonale Mikrozirkulation unter körperlicher Belastung in der Höhe nicht mehr ausreichend erweitert werden kann? Kommt es unter pulmonalarterieller Druckerhöhung auch bei permanenten Höhenbewohnern zu einer Erweiterung verdickter Arteriolen? Es bestehen zur Zeit noch wenig Informationen darüber, bis zu welchem Grad der steigende intraluminale Druck auch den Durchmesser des pulmonalen Gefäßbettes in der Höhe zu erweitern vermag. Mehr Klarheit bezüglich der Rolle struktureller Veränderungen der Arteriolenwände, der Kapazität passiver Dehnung sowie des Vasomotorentonus wäre für ein besseres Verständnis notwendig. Letztendlich stellt die erhöhte periphervaskuläre Resistance einen Flaschenhals für die kardiale Auswurfleistung auch beim Höhentouristen dar. Ausgehend von hypoxischen Alveolen und hypoxämisch gemischt-venösem Blut wurde speziell unter Belastung der pulmonalen Vasokonstriktion eine besondere Rolle zugeschrieben. Es ist verwunderlich, dass unter körperlicher Belastung das Vasokonstriktion/Vasodilatations-Verhältnis Richtung Vasokonstriktion verschoben wird. Mechanismen, die Kreislaufänderungen unter chronischer Hypoxie kontrollieren, werden auch weiterhin bedeutsame physiologische und klinische Herausforderungen bleiben.

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Robert Zweiker

Hyper t o n i e u n d H ö h e Hypertension and moderate to high altitude S U M M A RY Exposure to moderate or high altitudes has a great impact on the human cardiovascular system. As a mechanism of acclimatization circulatory functions try to adapt to lower oxygen partial pressures, which are the consequence of lower barometric pressure at higher altitudes. The resulting hypoxemia stresses sympathetic tone and elevates blood pressure as well. Additionally, cardiac load and peripheral arterial pressure escalate as total body water decreases due to dehydratation while the hematocrit rises as erythropoesis is stimulated. Hypertensive patients should therefore have cardiac and pulmonary examinations before spending time at altitudes above 2500 meters. A bicycle ergometer test is ideal to check physical fitness and blood pressure behavior in advance. Uncontrolled hypertension is one of the major contraindications for high altitude exposures. On the other hand, exposure to moderate altitudes below 2500 m is not dangerous for hypertensives and might even improve a variety of cardiovascular and laboratory risk stratification parameters as well as possibly lowering blood pressure. It is very beneficial, if patients participate in exercise training programs at moderate altitude levels on a regular basis.When considering antihypertensive therapy strategies for patients planning to spend appreciable amounts of time at moderate altitudes dehydration and activation of the renin angiotensin aldosteron system should be kept in mind. In this setting, RAAsystem blockers might cause an undesirable drop in blood pressure.

Keywords: hypertension, altitude, antihypertensive medication, bicycle stress test.

Z U S A M M E N FA S S U N G Ein Aufenthalt in mittleren Höhen und darüber bedeutet für das Herz- und Kreislaufsystem des Menschen eine gravierende Umstellung im Vergleich zu den Lebensbedingungen in einer Seehöhe < 2000 m. Durch Akklimatisationsvorgänge stellt sich der Kreislauf nach einigen Tagen auf den niedrigeren Luftdruck und den damit einhergehenden niedrigeren Sauerstoffpartialdruck in der Höhe ein, wobei diese Anpassungsvorgänge mit einem deutlich stimulierten Sympathiko-

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tonus einhergehen. Blutdruckerhöhend wirken zusätzlich die in der Höhe zu beobachtende Verminderung des Gesamtkörperwassers sowie die Erhöhung des Hämatokrits, der inital durch die Dehydratation und in weiterer Folge durch eine Stimulation der Erythropoiese zustande kommt. Patienten mit arterieller Hypertonie sollten daher vor Antritt eines Aufenthaltes in Höhen > 2500 m kardiovaskulär und pulmonologisch auf ihre Tauglichkeit dafür getestet werden. Ein ideales Untersuchungsinstrument hierfür stellt die Ergometrie dar. Eine unkontrollierte Hypertonie stellt neben anderen internistischen Diagnosen eine Kontraindikation für einen Aufenthalt in größeren Höhen dar. Längere Aufenthalte in moderater Höhenlage < 2000 m sind für Hypertoniker jedoch nicht nur ungefährlich, sondern haben sogar günstige Einflüsse auf eine Reihe von kardiovaskulären und laborchemischen Risikoparametern wie auch auf den Blutdruck, insbesondere wenn sie mit einem regelmäßigen physisch fordernden Bewegungsprogramm einhergehen. Die antihypertensive Therapie des einen Höhenaufenthalt planenden Hypertonikers muss an die mögliche Dehydratation und die damit verbundene Aktivierung des Renin-Angiotensiin-Aldosteron-Systems angepasst werden. So können RAAS-Blocker eine verstärkte blutdrucksenkende Wirkung entfalten.

Schlüsselwörter: Hypertonie, Höhe, Antihypertensiva, Ergometrie.

EINLEITUNG Die arterielle Hypertonie stellt eine der häufigsten Erkrankungen der westlichen Welt dar. In Österreich repräsentiert sie die häufigste Nebendiagnose nach den Richtlinien der ICD-Kodierung. So kann man davon ausgehen, dass 25 % der erwachsenen Bevölkerung der westlichen Länder an einer Hypertonie erkrankt sind. Da immer mehr Personen im Zuge ihrer Freizeitgestaltung oder seltener aus beruflichen Gründen Aufenthalte in größeren Höhen absolvieren, kommt dem kardiovaskulären Risikofaktor Hypertonie eine immer größer werdende Bedeutung zu, zumal die Höhe einen direkten Einfluss auf den Blutdruck nimmt, andererseits aber eine sportliche Betätigung, wie sie von Freizeitaktivisten ausgeübt wird, wiederum günstige Auswirkungen auf die Höhe des Blutdruck haben kann.

BEDEUTUNG DER ARTERIELLEN HYPERTONIE ALS RISIKOFAKTOR Kein anderer Risikofaktor weist einen so direkten Bezug zu kardio- und zerebrovaskulären Endpunkten wie Myokardinfarkt oder Schlaganfall auf wie die arterielle Hypertonie. Man kann davon ausgehen, dass 62 % der Schlaganfälle und 49 % der Herzinfarkte mit einer Erhöhung des systolischen Blutdrucks >115 mmHg zusammenhängen (1) (Abb. 1). So existiert eine direkte logarithmische

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Abbildung 1: Hypertonie als kardio- und zerebrovaskulärer Risikofaktor (adaptiert nach 1) Beziehung zwischen Blutdruck einerseits und Ereignisraten andererseits ohne klare Trennlinie zwischen „gesund“ und „krank“, wobei aber arbiträr weiterhin ein Blutdruck von > 140/90 mmHg in der Ordinationsmessung als diagnostisches Kriterium für das Vorliegen einer Hypertonie angesehen wird. Nach den derzeit gängigen Richtlinien ist jedoch der Blutdruck dann als optimal zu betrachten, wenn er < 120/80 mmHg liegt (2, 3) (Abb. 2).

KREISLAUFPHYSIOLOGISCHE AUSWIRKUNGEN DER HÖHE In den uns leicht zugänglichen Bergregionen liegt im Allgemeinen eine mittlere Höhe (1500–2500 m Seehöhe) vor. Vergleichbar mit dieser Höhe ist unter anderem auch der Luftdruck in der Passagierkabine eines Jets. Aber weltweit leben immerhin 140 Mio. Menschen in einer Höhe > 2500 m. Beruflich halten sich beispielsweise Mitarbeiter von Observatorien sowie Minenarbeiter in Nord-/Mittel- und Südamerika, in Asien, aber auch in Ostafrika in mittleren bis hohen Höhenlagen auf. Bei längerem Aufenthalt in mittleren Höhen kommt es innerhalb der ersten 2 – 4 Tage zur Adaptionsphase mit Anstieg von Sympathikotonie-Parametern wie tachykarder Herz- und Atemfrequenz sowie Anstieg des Atemzugvolumens, aber auch des Blutdrucks. Danach ist in der Akklimatisationsphase ein Rückgang der Sympathikusaktivierung zu verzeichnen (4).

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Abbildung 2: Hypertonie: Einteilung nach Schweregraden entsprechend den Guidelines der Europäischen Gesellschaften für Kardiologie und Hypertonie (schwarz)(2) und der amerikanischen Richtlinien des Joint National Committee (JNC VII)(3) Der (patho)physiologische Hintergrund der Höhenanpassung liegt selbstredend im Absinken des Luftdrucks und der damit einhergehenden Hypoxämie mit zunehmender Höhe. So liegt der in Meereshöhe übliche Luftdruck bei 760 mmHg, im Bereich der höchsten menschlich bewohnten Siedlungen (5.000 m Seehöhe) bei 400 und am Gipfel des Mt. Everest (8.848 m) nur mehr bei 200 mmHg. Dadurch sinkt der in Normallagen vorhandene inspiratorische Sauerstoffpartialdruck von 150 mmHg am Gipfel des höchsten Berges der Erde auf nur 50 mmHg und somit auf weniger als 30 % des Wertes auf Meereshöhe ab.

Die Auswirkungen der Höhe auf den menschlichen Organismus vermindern sowohl die mentale als auch physische Leistungsfähigkeit, äußern sich aber auch in Schlafproblemen (5) (Abb. 3).

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Abbildung 3: Beziehungen zwischen Sauerstoffpartialdruck (inspiratorisch bzw alveolär) und Höhe. Die Akklimatisation bewirkt nur eine marginale Erhöhung der alveolären Sauerstoffpartialdrücke. Zur Orientierung ist der Grenzwert für die Indizierung einer Sauerstofflangzeittherapie bei COPD-Patienten eingezeichnet (adaptiert nach 5).

A RT E R I E L L E H Y P E RT O N I E U N D H Ö H E Länger dauernde Höhenaufenthalte bewirken hypoxiebedingt eine Polyzythämie, die sowohl durch eine gesteigerte Erythropoiese als auch durch die häufig entstehende Dehydratation (bedingt durch die Hyperventilation) mit der Folge eines reduzierten Plasmavolumens erklärt wird. Zusammenfassend führen die oben beschriebenen Mechanismen zu einer Verminderung des Gesamtkörper-

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wassers und einer Erhöhung des Hämatokrits sowie der Blutviskosität, wodurch das Renin-Angiotensin-Aldosteron-System aktiviert und die Herzarbeit erhöht wird (6). Alle genannten Mechanismen sind in der Lage, den Blutdruck signifikant zu erhöhen.

Prädisponierende Begleitumstände, während eines Höhenaufenthaltes eine Hypertonie manifest werden zu lassen, sind ein erhöhter Body-Mass Index sowie ein von vornherein gesteigerter Sympathikotonus. Weiters besteht eine positive genetische Assoziation mit dem ACE-D Gen-Allel. Diese beschriebenen Faktoren sind selbstverständlich auch prädisponierend für die Entwicklung einer Hypertonie in normalen Meereshöhen, der Höhenaufenthalt wirkt jedoch demaskierend und führt zu einer früheren Manifestation (7).

Die oben beschriebenen negativen Auswirkungen eines Höhenaufenthaltes auf den Blutdruck müssen jedoch mit prinzipiell positiven und somit den Blutdruck senkenden Folgen in Beziehung gesetzt werden. So ist gerade die Hypertonie als klassische Lifestyle-assoziierte Erkrankung häufiger bei adipösen, sich wenig bewegenden Personen mit erhöhter alimentärer Zufuhr von tierischen Fetten, Kochsalz und auch Alkohol anzutreffen. Aus diesen Zusammenhängen heraus kann mit non-pharmakologischen Maßnahmen wie dem Erreichen von Normalgewicht, einer regelmäßigen körperlichen Bewegung und einer Umstellung der Ernährung eine sehr positive Veränderung des Blutdrucks bei Hypertoni-

Abbildung 4: Blutdrucksenkende Effekte von non-pharmakologischen Massnahmen (systolisch/diastolisch) bei entsprechenden Ausgangsbedingungen.

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kern erreicht werden, die man mit der Wirkung einer Komponente einer antihypertensiven pharmakologischen Kombinationstherapie vergleichen kann (8) (Abb. 4). Da Höhenaufenthalte eine gewisse Sportlichkeit voraussetzen, ist daher auch eine positive Motivation zur Umstellung der Lebensweise und einer Erhöhung der Fitness des Patienten mit dem Hintergrund eines geplanten Höhenaufenthaltes ins Kalkül zu ziehen.

Die in der Austrian Moderate Altitude Study (AMAS) erhobenen Daten sprechen ebenfalls für günstige Auswirkungen eines Aufenthaltes in mittleren Höhen. In dieser Untersuchungsreihe wurden Patienten mit einem metabolischen Syndrom (= zumindest 3 der 5 folgenden Faktoren: erhöhter Bauchumfang [> 88 cm weiblich/> 102 cm männlich]; erhöhter Triglyceridspiegel, erniedrigtes HDL, gestörte Glucosetoleranz oder Diabetes mellitus, Hypertonie) einem Höhenaufenthalt ausgesetzt und verschiedene kardiovaskuläre und laborchemische Parameter gemessen. Als Folge des Aufenthaltes konnte eine Verminderung des Sympathikotonus, des ambulanten 24-Stunden-Blutdrucks, der Herzfrequenz, aber auch von Blutzuckerspiegel und Insulinresistenzindizes verbunden mit einem Anstieg der HDL-Cholesterin-Konzentration gezeigt werden (9, 10, 11). Besonders bedeutsam bei diesen Ergebnissen ist die Tatsache, dass der mittlerweile als besonders risikoreich angesehene nächtliche Blutdruck durch den Höhenaufenthalt signifikant reduziert werden konnte. Als Erklärungsmodell dafür ist eine Reduktion des Sympathikotonus durch das Erreichen eines Trainingseffektes in Betracht zu ziehen. Eine bessere Adaptierung der Patienten an die Messmethode des ambulanten Blutdruckmonitorings durch die wiederholte Durchführung kann im Rahmen des verwendeten Studiendesigns jedoch nicht ausgeschlossen werden. Mit Sicherheit kann aber aus den vorliegenden Ergebnissen geschlossen werden, dass für Patienten mit einem metabolischen Syndrom bedingt durch den positiven lebensstilmodifizierenden Einfluss des Aufenthaltes in mittleren Höhen nicht nur kein Schaden zu erwarten war sondern sicherlich eine Verbesserung zahlreicher kardiovaskulärer und laborchemischer Risikoparameter erreicht werden konnte.

INTERNISTISCHE VORAUSSETZUNGEN FÜR EINEN H Ö H E N A U F E N T H A LT V O N H Y P E RT O N I K E R N Patienten mit einem erhöhten Blutdruck, die Aufenthalte in Höhen > 2500 m Seehöhe planen, sollten allerdings aufgrund der zu erwartenden symphatikotonen Stressreaktion internistisch sowie pulmonologisch abgeklärt werden. Eine ideale Untersuchungsmethode zur Beurteilung der körperlichen Fitness einerseits und der zu erwartenden Blutdruckregulation auf Stressreize stellt der Ergo-

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meter-Belastungstest dar. So sollte die Belastungsbreite einem alters- und geschlechtsnormierten Vergleichskollektiv entsprechen. Weiters soll der Blutdruck bei einer Belastung nicht über 200 mmHg systolisch zu liegen kommen.

Bei Nichterreichen dieses Wertes ist vor Antritt des Höhenaufenthaltes eine adäquate Anpassung der Antihypertensiva-Therapie anzustreben.

Kontraindikationen für einen Aufenthalt in größeren Höhen stellen neben der unkontrollierten Hypertonie und der verminderten kardiovaskulären Belastungsbreite selbstverständlich auch das Vorliegen einer Belastungsangina als Ausdruck einer Koronarinsuffizienz, Belastungsdyspnoe > NYHA-II (kardial, pulmonal), ein hämodynamisch relevantes Vitium cordis sowie das Vorliegen einer kardialen Dekompensation dar.

In der Wahl der antihypertensiven Therapie muss in Betracht gezogen werden, dass in größerer Höhe mit einer Dehydratation sowie mit einer Aktivierung des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems zu rechnen ist. ACE-Hemmer sowie Angiotensin-II-Rezeptor-Antagonisten entfalten ebenso wie die in Kürze zu erwartenden Renin-Inhibitoren unter solchen Bedingungen eine ausgeprägtere Blutdrucksenkung. Weiters sollten Diuretika nur in niedriger Dosis (< 25 mg Hydrochlorothiazid-Äquivalent) verwendet werden und der Patient auf die Notwendigkeit der Aufrechterhaltung eines adäquaten Hydratationszustandes hingewiesen werden.

DANKSAGUNG Der Autor bedankt sich für die wertvolle Hilfe von Frau Eugenia Lamont bei der Erstellung des Manuskripts.

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W i l f r i e d R e n n e r, G e r a l d Wo l f , M a r t i e Tr u s c h n i g , U w e L a n g s e n l e h n e r, P e t e r K r i p p l

Molekulare Mechanismen der Höhenanpassung und ihre mögliche klinische Bedeutung Molecular mechanisms of adaptation to high altitude and their potential clinical implication S U M M A RY The lower amount of oxygen in the atmosphere at high altitude (hypoxia) leads to a row of adaptation processes in the body, such as sensitizing of breath activity, an expression and activation of hormones Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) and Erythropoietin (Epo).

VEGF is a signal molecule which has an important function in the vasculogenesis (de novo formation of the the embryonic vascular system) and angiogenesis (development of additional vessels to the existing vascular system). VEGF plays furthermore an important role in the vascularisation of tumors and development of metastases. Elevated VEGF levels have been associated with a worse prediction of different tumors in a variety of studies. A rather fast adaptation to high altitude is mediated by Epo, which stimulates the formation of red blood cells in the bone marrow. Recombinant Epo is used in patients with anemia. The expression of VEGF and Epo is regulated by HIF-1, which plays a key role in response to hypoxia, including the regulation of up to 100 different genes.

Recently, HIF-1 stabilizers have been tested as a new therapy option for a variety of diseases. Since HIF-1 is known to be an essential factor for the development and growth of tumors, the application of HIF-1 stabilizers might lead to serious unwanted side-effects in cancer patients. The safety of HIF-1 stabilizers is currently tested in clinical studies.

Keywords: High altitude hypoxia, HIF-1, VEGF, erythropoietin, gene expression.

Z U S A M M E N FA S S U N G Das mit einem Aufenthalt in der Höhe einhergehende verringerte Sauerstoffangebot in der Umgebungsluft (Hypoxie) führt im Organismus zu einer Reihe von Anpassungsprozessen, wie eine Sensibilisierung der Atemtätigkeit sowie die

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Ausschüttung der körpereigenen Hormone Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) und Erythropoietin (Epo).

VEGF ist ein Signalmolekül, das sowohl in der Vaskulogenese (de novo Bildung des embryonalen Blutkreislaufes) als auch in der Angiogenese (Aussprossung zusätzlicher Gefäße aus dem bestehenden Blutkreislauf) eine wichtige Funktion hat. Eine wesentliche Rolle spielt VEGF auch bei der Vaskularisierung und Metastasierung von Tumoren, höhere VEGF-Spiegel sind in zahlreichen Studien mit einer schlechteren Prognose bei verschiedenen Tumoren assoziiert worden. Eine schnellere Adaption an Hypoxie wird durch die Ausschüttung von Epo bewirkt, welches im Knochenmark die Neubildung roter Blutzellen stimuliert. Als Therapeutikum wird biotechnologisch hergestelltes Erythropoetin bei Blutarmut eingesetzt. Aktuelle Forschungsarbeiten zeigen, dass der VEGF- und Epo-Erhöhung die Produktion des HIF-1 vorangeht. HIF-1 wird direkt durch einen geringeren Sauerstoff-Partialdruck im Blut aktiviert und kann die Expression von bis zu 100 unterschiedlichen Genen regulieren. Seit kurzem werden HIF-1-Stabilisatoren als neue Therapiemöglichkeit zur Behandlung verschiedener Krankheiten getestet. In der Krebsforschung gilt HIF-1 als ein essentieller Faktor für die Vaskularisierung und Metastasierung von Tumoren, der Einsatz von HIF-1 könnte daher bei Krebspatienten zu einem fatalen Wachstum des Tumors führen. Die Sicherheit und Anwendbarkeit von HIF-1Stabilisatoren muss daher noch in umfangreichen klinischen Tests überprüft werden.

Schlüsselwörter: Höhenhypoxie, HIF-1, VEGF, Erythropoetin, Genexpression.

EINLEITUNG Der starke Aufschwung der molekularen Medizin in den letzten Jahren hat dazu beigetragen, dass die biochemischen und genetischen Grundlagen von physiologischen Phänomenen der Alpinmedizin immer besser erforscht und verstanden wurden. Der Aufenthalt in der Höhe führt zu einer Reihe von physiologischen Veränderungen, die in manchen Fällen eine therapeutische Wirkung haben können, in anderen Fällen aber die Entstehung bestimmter Krankheiten provozieren können. Während sich früher die Alpinmedizin in erster Linie auf das Beobachten und Beschreiben der Anpassung an große Höhen beschränken musste, sind heute bereits einige molekulare Schalter und Mechanismen für diese Veränderungen im Detail bekannt.

Ab welchen Höhen kommt es zu Auswirkungen auf den menschlichen Organismus? Wikipedia, eine der wichtigsten Informationsquellen im Internet, definiert den Begriff „High Altitude“ als den Bereich ab einer Meereshöhe von

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1.500 Metern – das entspricht in unseren Regionen etwa der Baumgrenze. In Wirklichkeit kann aber natürlich keine scharfe Grenze gezogen werden, bereits der Wechsel von einer Seehöhe von 500 auf 1.000 m führt zu nachweisbaren physiologischen Änderungen im Organismus.

Bei der Höhenanpassung muss sich ein Organismus im Wesentlichen an drei physiologische Änderungen anpassen: Kälte, verstärkte UV-Strahlung und geringerer Luftdruck. Die Auswirkungen von Kälte oder UV-Strahlung sind nicht unbedingt spezifisch für die Höhenmedizin, da beide Phänomene auf Meereshöhe ebenso anzutreffen sind wie in großer Höhe. Der Faktor, der eindeutig der Höhenmedizin zuzuordnen ist, ist der in steigender Höhe abnehmende Sauerstoffpartialdruck. In einer Höhe von 3.000 Metern enthält die Atmosphäre nur noch die Hälfte der Sauerstoffmenge wie auf Meeresniveau, in 5.000 Metern ist es gar nur noch ein Drittel (1).

Während ein Schutz gegen Kälte und UV-Strahlung durch entsprechende Kleidung leicht zu erreichen ist, ist man dem geringeren Luftdruck in der Höhe weitgehend schutzlos ausgeliefert. Bereits ab einer Höhe von nur 2.500 m kann es zur gefährlichen Höhenkrankheit kommen, die entsteht, wenn der Sauerstoffpartialdruck der Luft rapide abnimmt und der Körper nicht genug Zeit hat, sich auf die neuen Verhältnisse einzustellen. Die geringe Sauerstoffversorgung und der verminderte Druck in den Lungenbläschen haben zur Folge, dass sich vermehrt Flüssigkeit aus den Blutgefäßen in das umgebende Gewebe einlagert.

Dies kann besonders Lunge und Gehirn schwerwiegende Probleme bereiten – es entwickelt sich ein Hirnödem (High Altitude Cerebral Edema, HACE) bzw. ein Lungenödem (High Altitude Pulmonary Edema, HAPE) (2, 3).

Bei einer langsamen Gewöhnung besitzt der Organismus eine erstaunliche Anpassungsfähigkeit an Änderungen des Umgebungsdruckes. Millionen von Menschen leben in Höhen über 3.500 Metern und haben keinerlei Probleme damit. Bei einem raschen Anstieg auf diese Höhe ist der Körper allerdings noch nicht auf die dortigen Verhältnisse vorbereitet. Zunächst steigt vor allem der Gehalt an roten Blutkörperchen (Erythrozyten). Normalerweise liegt der Anteil dieser Sauerstofftransporter (Hämatokrit) im Blut bei Männern zwischen 42 und 52 Prozent, bei Frauen etwas darunter. Nach Ablauf von zwei Wochen ist dieser Anteil um 10 Prozent gestiegen. Leistungssportler machen sich diesen Effekt beim Höhentraining zunutze, um die Sauerstoff-Transportkapazität ihres Blutes zu steigern. Bei längeren Aufenthalten in extremer Höhe kann der Hämatokrit sogar auf 70 Prozent ansteigen.

Neben der Transportkapazität des Blutes verbessert sich auch die Sauerstoffnutzung: In der Muskulatur sprießen neue Kapillaren, die Endversorgungsleitungen des Gefäßsystems. Weiters wird in den Zellen versucht, das geringe Sau-

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erstoffangebot der Umgebung bestmöglich zu nutzen: Enzymsysteme in den Mitochondrien, den Energiekraftwerken der Zelle, laufen jetzt auf Hochtouren.

Die molekularen Prozesse, die hinter dieser Anpassung an Höhe stehen, sind mittlerweile weitgehend aufgeklärt (4).

HYPOXIE Das mit einem Aufenthalt in der Höhe einhergehende verringerte Sauerstoffangebot in der Umgebungsluft (Hypoxie) führt im Organismus bei ausreichender Höhe und Aufenthaltsdauer zu einer Reihe von Anpassungsprozessen, die über verschiedene Hormone gesteuert werden (5). Dazu zählen typischerweise eine Sensibilisierung der Atemtätigkeit, also der Ventilation bei Belastung, sowie die Ausschüttung der körpereigenen Hormone Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) und Erythropoietin (Epo) (6, 7).

Die physiologischen Anforderungen steigen dabei mit zunehmender Höhe an, bei langsamer Akklimatisation ist bis zu einer Höhe von maximal 5.500 m eine Anpassung des Organismus an den geringen Sauerstoffgehalt der Luft grundsätzlich möglich. Darüber beginnt die sogenannte „Todeszone“, bei der ist für den Menschen eine dauerhafte Anpassung an den geringen Sauerstoffgehalt der Luft nicht mehr möglich.

VEGF Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) ist ein Signalmolekül, das sowohl in der Vaskulogenese (de novo Bildung des embryonalen Blutkreislaufes) als auch in der Angiogenese (Aussprossung zusätzlicher Gefäße aus dem bestehenden Blutkreislauf) eine wichtige Funktion hat. Wie der Name bereits impliziert, stimuliert dieser Faktor hauptsächlich vaskuläres Endothel, hat aber auch Effekte auf andere Zellen (z.B. Stimulation der Migration von Monozyten und Makrophagen). Das durch VEGF induzierte Wachstum von Gefäßen führt damit zu einer verbesserten Versorgung des Gewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen; allerdings ist diese Adaption ein relativ langsamer Prozess, der Wochen bis Monate dauert. Eine wesentliche Rolle spielt VEGF auch bei der Vaskularisierung und Metastasierung von Tumoren, höhere VEGF-Spiegel sind in zahlreichen Studien mit einer schlechteren Prognose bei verschiedenen Tumoren assoziiert worden. Die Verwendung von VEGF-Inhibitoren zur Tumorbekämpfung wird aktuell in mehreren klinischen Studien getestet (8).

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E RY T H R O P O E T I N Eine schnellere Adaption an Hypoxie wird durch die Ausschüttung von Epo bewirkt. Epo stimuliert im Knochenmark die Neubildung roter Blutzellen, wobei gleichzeitig auch mehr Hämoglobin gebildet wird. Steigt die Gesamthämoglobinmasse im Körper an, so hat dies günstige Auswirkungen auf die Ausdauerleistungsfähigkeit, da sich die Sauerstofftransportkapazität erhöht. Zum anderen gibt es Hinweise dafür, dass Belastungen in Hypoxie zu zusätzlichen Veränderungen auf muskulärer Ebene wie einer Aktivitätserhöhung von Enzymen des Energiestoffwechsels oder einer Zunahme des muskulären Sauerstoffspeichers, dem Myoglobin führen können (8). Als Therapeutikum wird biotechnologisch hergestelltes Erythropoetin vorwiegend bei der Behandlung der Blutarmut von Dialysepatienten, bei denen die Blutbildung infolge eines Nierenversagens gestört ist, und nach aggressiven Chemotherapiezyklen eingesetzt (ATC-Code B03XA). Daneben erwarb sich Erythropoetin durch zahlreiche Dopingskandale insbesondere im Radsport den zweifelhaften Ruf als „Radfahrerdroge“.

Höhentraining, bei dem der Organismus unter leichter Hypoxie einem Ausdauertraining unterzogen wird, ist gleichsam natürliches EPO-Doping. Obwohl Höhentraining natürlich nicht unter das Dopingverbot fällt, kann ein damit erzielter erhöhter Hämatokrit mit einer vorübergehenden Sperre des Athleten geahndet werden.

HIF-1 Aktuelle Forschungsarbeiten zeigen, dass der VEGF-Erhöhung die Produktion des HIF-1 vorangeht. HIF-1 wird direkt durch einen geringeren Sauerstoff-Partialdruck im Blut aktiviert und kann die Expression von über 100 unterschiedlichen Genen regulieren, das Hormon HIF-1 ist also sowohl „Sensor“ als auch „Effektor“ (9, 10).

Seit kurzem werden HIF-1-Stabilisatoren als neue Therapiemöglichkeit zur Behandlung verschiedener Krankheiten getestet. Die möglichen Anwendungsgebiete sind unter anderem all jene Krankheiten, bei denen bisher Epo eingesetzt wurde, wie beispielsweise Anämien als Folge von Niereninsuffizienz oder Chemotherapien. Die Tatsache, dass HIF-1 zahlreiche andere Gene reguliert, bietet einerseits ein breites mögliches Anwendungsspektrum, andererseits erhöht sich damit die Gefahr von unerwünschten Nebenwirkungen. In der Krebsforschung gilt HIF-1 als ein essentieller Faktor für die Vaskularisierung und Metastasierung von Tumoren, der Einsatz von HIF-1 könnte daher bei Krebspatienten zu einem fatalen Wachstum des Tumors führen. Die Sicherheit

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und Anwendbarkeit von HIF-1-Stabilisatoren muss daher noch in umfangreichen klinischen Tests überprüft werden (11).

Die Tatsache, dass sowohl VEGF als auch HIF-1 essentiell für das Tumorwachstum sind, führt zu der Frage, ob ein Aufenthalt in der Höhe für Krebspatienten sich nicht nachteilig auswirken könnte. Es gibt derzeit dazu noch keine klare Datenlage, es kann aber heute zumindest nicht ausgeschlossen werden, dass die in der Höhe verstärkte VEGF- und HIF-1-Produktion das Wachstum von Tumoren verstärken würde.

L I T E R AT U R (1)

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S u s a n n e P l a t z e r, R u d o l f B r a t s c h k o

Barodontalgie – Dentale Probleme beim Höhenbergsteigen Barodontalgia among high mountain climbers S U M M A RY The negative change in pressure in great altitudes (4,000 to 8,000 m) leads to an increasing volume of gas in closed systems, such as the sinus maxillaris or the pulpchamber which results sometimes in pain. The origin of pain is the sinus maxillaris if there is no way of decompensation or teeth if there are deep fillings, chronic inflammated pulp, or insufficient crowns or inlays. In most cases pain appears suddenly, with great intensity and well located at the region of the 1st molars. But not only decreased airpressure, but also deep temperatures and the effort of climbing lead to stress for the body. Those factors encourage formation of Barodontalgia. Further hypersensitivity of teeth and decreased possibilitys for hygenic treatment are problems, too.

This article offers advices for behavioral management to avoid dental problems during high mountain climbing.

Keywords: dental pain, barodontalgia, aerodontalgia.

Z U S A M M E N FA S S U N G Der geringere Luftdruck in Höhen zwischen 4.000 und 8.000 m bedingt eine Gasexpansion in geschlossenen Systemen, wie etwa dem Sinus Maxillaris, dem Pulpenkavum, oder auch unter Zahnkronen und Füllungen. Der damit einhergehende Druckanstieg kann zu Schmerzen in der Kieferhöhle und den Zähnen führen, sofern eine direkte anatomische Nahbeziehung durch tiefe Füllungen, Inlays oder Kronen zur Pulpa besteht. Die Schmerzen werden am häufigsten als plötzlich auftretend, stechend, sehr stark und gut lokalisierbar im Bereich der Zähne, insbesondere der 1. Molaren beschrieben. Der geringe Luftdruck in großen Höhen, die tiefen Temperaturen, die großen Anstrengungen und der damit verbundene Stress führen zu einer Verminderung der Immunabwehrlage, welche das Entstehen einer Barodontalgie begünstigt.

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Aber nicht nur Barodontalgie zählt zu den Problemen beim Höhenbergsteigen.

Auch Hypersensibilitäten der Zahnhälse, bedingt durch Kälte, verstärkte Mundatmung, sowie eingeschränkte Möglichkeiten der Mundhygiene führen zu Zahnschmerzen beim Bergsteigen.

Der Artikel beschreibt Verhaltensmaßnahmen, welche helfen können, Zahnprobleme beim Höhenbergsteigen zu verhindern.

Schlüsselwörter: Zahnschmerzen, Höhenbergsteigen, Barodontalgie, Aerodontalgie.

EINLEITUNG Nahm man noch vor einigen Jahren an Expeditionen in hochalpinen Gegenden zwischen 4.000 und 8.000 m teil, so wurde auf einen bestens sanierten Gebisszustand größter Wert gelegt. Der Grund für diese Forderung war, dass durch den geringen Luftdruck in großen Höhen oft luftdruckbedingte Zahnprobleme auftraten.

Gemäß dem Boyle-Mariotte’schen Gasgesetz verändert sich bei einer gegebenen Temperatur das Volumen eines Gases indirekt proportional zum Umgebungsdruck (Luft oder Wasser); das bedeutet, dass bei sinkendem Luftdruck in großen Höhen ein Anstieg des Gasdrucks in geschlossenen Systemen erfolgt.

Im Sinus Maxillaris ist physiologischerweise eine Möglichkeit des Druckausgleiches vorgesehen. Sind diese Wege jedoch aufgrund enger anatomischer Verhältnisse, diverser pathologischer Befunde oder schon bei einer leichten Verkühlung verlegt, so entsteht ein geschlossenes System, ähnlich wie im Pulpenkavum, und der Druckausgleich wird unmöglich. Der Druckanstieg in diesen Systemen führt zu Schmerzen sowohl in der Kieferhöhle als auch der Zähne, sofern eine Nahbeziehung zur Kieferhöhle oder durch Füllungen, Kronen, Inlays eine gereizte Pulpa vorhanden ist. So werden in Expeditionsberichten teilweise abenteuerliche Methoden der Zahnbehandlung geschildert. Während des Zweiten Weltkrieges wurden diese Symptome vor allem bei Piloten beobachtet und als Aerodontalgie bezeichnet. Da diese Probleme jedoch auch bei Tauchern zu sehen waren, wurde daraus der Begriff Barodontalgie. Die Definition von Barodontalgie lautet: Zahnschmerz, der in direktem Zusammenhang mit einer Änderung des Umgebungsdruckes auftritt.

S Y M P T O M AT I K In der Literatur werden vor allem plötzlich auftretende, heftige, gut lokalisierbare Schmerzen der 1. Molaren genannt, welche nach Normalisierung des Umgebungsdrucks persistieren und erst nach adäquater Behandlung Besserung

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eintritt (1). Seltener sind die Schmerzen auch dumpfer Natur und betreffen andere Zähne, welche mit Füllungen, Kronen oder Inlays versorgt sind. Die Intensität der Beschwerden kann mitunter so groß sein, dass sie zu psychischer und physischer Beeinträchtigung, in extremen Fällen sogar zur Bewusstlosigkeit führen und die Unfallgefahr rapide ansteigen lassen (2, 3, 4).

H Y P O T H E S E N Z U R B A R O D O N TA L G I E Kollmann erhebt 3 Hypothesen über die pathophysiologische Entstehung von Barodontalgie (5): * Expansion von Gasblasen unter einer Wurzelbehandlung * Stimulation von Nocizeptoren des Sinus Maxillaris * Stimulation der Nervenendigungen einer chronisch inflammierten Pulpa unter Kronen, Inlays und Zahnfüllungen Studien an extrahierten Zähnen, welche zyklischen Druckveränderungen ausgesetzt waren, zeigen, dass nur vorgeschädigte Zähne strukturelle Defizite aufweisen (6). Zu diesen Vorschädigungen werden Karies, Restaurationen und Füllungen gezählt. Eine Barodontalgie tritt bevorzugt an prädisponierten Zähnen auf (7). Durch die anatomische Nähe der Zahnwurzeln im oberen Seitenzahnbereich zum Sinus Maxillaris können Schmerzen, welche durch Druckanstieg induziert wurden, als odontogene Beschwerden imponieren, auch wenn die Zähne keinerlei pathologische Veränderungen aufweisen.

Interessanterweise wurde kein direkter Zusammenhang zwischen Barodontalgie und Parodontitis gefunden (1). Jedoch sollte man beim Höhenbergsteigen die verminderten Möglichkeiten einer adäquaten Mundhygiene und die damit in Zusammenhang stehende drohende Gingivitis bzw. Parodontitis infolge verminderter Abwehrlage in Betracht ziehen.

Ein weiteres Problem beim Höhenbergsteigen sind die tiefen Temperaturen und große körperliche Belastungen, welche für das Immunsystem Stress bedeuten.

Dadurch geschwächt können bereits bestehende Läsionen nicht mehr in Schach gehalten werden. Diese Tatsache kann zum Auftreten einer Barodontalgie führen.

Eine etwaige verstärkte Mundatmung durch die Anstrengung und die damit verbundene erhöhte Austrocknung der Mundhöhle sowie die tiefen Temperaturen führen ebenfalls zu Schmerzen durch Hypersensibilitäten der Zahnhälse.

EMPFEHLUNGEN Folgende Verhaltensmaßnahmen können helfen, dentale Probleme beim Höhenbergsteigen zu verhindern:

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* * * *

Vor Expeditionen ist auf einen sanierten Gebisszustand zu achten.

Keine Zahnbehandlungen 24 Stunden vorher Keine HNO- und kieferchirurgischen Eingriffe 7 Tage vorher Auf entsprechende Mundhygiene auch unter erschwerten Bedingungen achten.

Zu empfehlen sind in diesem Zusammenhang tägliche Spülungen mit 0,2 % Chlorhexidindigluconatlösung oder eine Zahnreinigung mit 1 % Chlorhexidindigluconatgel.

Durch entsprechende Vorbereitung und Akklimatisation kann Überanstrengung und damit verstärkte Mundatmung vermieden werden.

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R o b b Wa a n d e r s , F r a n z P l e h

System <DARIX 4000> in der Praxis – Te i l 1 <DARIX 4000> applied – Part 1: Gran Paradiso, Jbel Toubkal, Mt. Ararat S U M M A RY During exposure to high and extreme altitude a major question in the context of risk and health management concerns the acclimatization state. The Damgiri-Index or DARIX allows for a quick evaluation of this state at altitude ranging from fully acclimatized to severely deficient. For easy application System <DARIX 4000> was developed running on a Pocket PC or Smart Phone. So far this new system has been tested on three moderately high mountains: Gran Paradiso (4061 m), Jbel Toubkal (4167 m) and Mt. Ararat (5165 m). The results will be presented here. System <DARIX 4000> proves to be a reliable aid for addressing the individual acclimatization state. Based on its outcome guidelines for managing the next step in acclimatization at high and extreme altitude are now being developed and tested. These guidelines will make an integral part of System <DARIX 4000>.

Keywords: acclimatization state, risk management, prevention, DARIX-Scoring-System, Pocket PC.

Z U S A M M E N FA S S U N G In der Höhe stellt sich im Sinne des Risiko- bzw. Sicherheitsmanagements zu jedem Zeitpunkt die Frage, wie gut jemand akklimatisiert ist. Der DamgiriIndex bzw. kurz DARIX ermöglicht eine relativ einfache Evaluation der Situation in der Höhe sowie eine zuverlässige Beurteilung der Höhenanpassung bzw. im Falle einer Störung der Höhenanpassung die Einteilung nach Schweregraden. Zu diesem Zweck wurde System <DARIX 4000> für Anwendungen am Pocket PC oder Smart Phone entwickelt. Diese neue Anwendung wurde bislang an drei mäßig hohen Bergen auf ihre Funktionstauglichkeit hin überprüft: Gran Paradiso (4061 m), Jbel Toubkal (4167 m) und Großer Ararat (5165 m). Die Resultate zeigen, dass das System <DARIX 4000> eine einfache und zuver-

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lässige Hilfestellung zur Beurteilung des individuellen Akklimatisationszustandes in großen Höhen darstellt. Der nächste Schritt besteht darin, Richtlinien für die Akklimatisation im System <DARIX 4000> zu integrieren.

Schlüsselwörter: Risiko- & Sicherheitsmanagement, Höhenanpassung, Prävention, System DARIX 4000, Automatisierung, Pocket PC.

EINFÜHRUNG In der Höhe stellt sich zu jedem Zeitpunkt die Frage, wie gut jemand akklimatisiert ist. Mit zunehmender Höhe wird die Atemluft bekanntlich „dünner“, was zu individuell unterschiedlichen körperlichen Reaktionen führt. Zusätzlich zur Höhenexposition und zur begleitenden Hypoxie gesellt sich das Ausmaß an subjektiv empfundener physischer Anstrengung, mit der die Tagesetappe einhergeht.

Auch spielen psychologische Faktoren wie „Stressverarbeitungsstrategien“ und „emotionale Belastbarkeit“ eine wichtige Rolle bei der Höhenanpassung (1, 2).

Der DAMGIRI-Index (DARIX) ermöglicht eine relativ einfache Beurteilung der Höhenanpassung und im Falle einer Störung der Höhenanpassung die Einstufung nach Schweregrad (3). System <DARIX 4000> wurde für die Anwendung auf Pocket PC oder Smart Phone am Berg entwickelt und (vorläufig) an drei mäßig hohen Gipfeln erprobt: Am Gran Paradiso (4061 m), Jbel Toubkal (4167 m) und Großen Ararat (5165 m). Die kontinuierliche Energieversorgung am Berg war mittels Solar Charger (Abbildung 1) und Mobile Charger B.200 von PowerGuy ausreichend gewährleistet.

Abbildung 1: Solar Charger SP1000

R E S U LTAT E Gran Paradiso [Aus Wikipedia (4):] „Der Gran Paradiso (fr: Grand-Paradis) ist mit 4.061 Metern der höchste Berg in den Grajischen Alpen, gelegen im Aostatal im Nordwesten Italiens. Der Gebirgsstock des Gran Paradiso erhebt sich südlich der beiden höchsten Alpenmassive, des Montblanc und des Monte Rosa. Nach Südosten geht er ohne vorgelagerte Hügellandschaft unmittelbar in die Ebene des Piemont über. Charakteristisch für das Massiv sind tiefe Taleinschnitte mit steilen Felshängen, spitze Berggipfel und schmale Grate. Zum Teil ist es mit mäch-

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tigen Gletschern bedeckt. Es liegt im Gran-Paradiso-Nationalpark, der aus einem 1856 zum Schutz des Alpensteinbocks geschaffenen königlichen Jagdreservat hervorgegangen ist. Die Erstbesteigung erfolgte am 4. September 1860 durch J. J. Cowell, W. Dundas, J. Payot und J. Tairraz. Die Besteigung gilt bis auf die letzten 60 Meter zum Gipfel als relativ einfach. Ausgangspunkt ist normalerweise das Rifugio Chabod oder das Rifugio Vittorio Emanuele.“ Im Rahmen einer kommerziell geführten Besteigung des Gran Paradiso sowie des Montblanc wurde die Höhenanpassung bei n = 12 Teilnehmern protokolliert. Nach Überschreiten der Schwellenhöhe (2500 m) fand die erste Bestimmung des Höhenanpassungsindexes DARIX nach dem Abendessen auf dem Rifugio Vittorio Emanuele (2732 m) statt. Hieraus ergab sich ein Schwellenwert von 2,73 für diese Evaluation (Abbildung 2).

Abbildung 2: Schwellenwerte sind rot markiert; sechs Teilnehmer (A bis F) Im Allgemeinen gilt: Ist der DARIX über dem Schwellenwert gelegen, deutet dies auf eine verfehlte Höhenanpassung hin. Je mehr der DARIX über dem Schwellenwert liegt, desto stärker ist die aktuelle Höhenanpassungsstörung bzw. umso dringlicher wird eine Anpassung der Strategie, die wieder zu einer erfolgreichen Höhenanpassung führt.

Anschließend wurde der DARIX an weiteren neun Messpunkten eruiert. Abbildung 2 zeigt das Verlaufsprofil für sechs der zwölf Bergsteiger, die Schwellenwerte sind rot markiert. Mit einer Ausnahme (Messpunkt 7) wurden die Schwel-

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lenwerte generell unterschritten. Ein einzelner Teilnehmer (C, gelbe Linie) erzielte aufgrund mäßiger Müdigkeit und erhöhter physikalischer Anstrengung (Borg von 15) an diesem Messpunkt einen DARIX von 6. Der Schwellenwert wurde um 3 Punkte überschritten und von System <DARIX 4000> mit „VORSICHT, der aktuelle Schwellenwert wurde überschritten: geringe Höhenanpassungsstörung“ bewertet. Die nachfolgende Messung - nach der Nacht in einer Höhe von 3165 m – zeigte bei Messpunkt 8 eine Normalisierung der Höhenanpassung. Der Damgiri-Index DARIX betrug (nur mehr) 1 bei einem Schwellenwert von 3,165.

Jbel Toubkal [Aus Wikipedia (5):] „Der Toubkal (auch Djebel Toubkal, Jebel Toubkal oder Jbel Toubkal) ist der höchste Berg des Atlasgebirges im Nordwesten Afrikas.

Mit 4165 Metern ist er auch der höchste Berg Marokkos. Er befindet sich 63 Kilometer südlich von der Stadt Marrakesch in dem gleichnamigen Nationalpark Toubkal. Der Berg liegt in einer zerklüfteten, felsigen Landschaft inmitten anderer, sehr ähnlicher Gipfel. Im Winter fällt Schnee, der auch für Wintersport genutzt werden kann, aber regelmäßig spätestens in den Sommermonaten abschmilzt. Er ist im Verhältnis zu seiner Höhe zumindest in den Sommermonaten recht einfach zu besteigen und gilt daher unter Bergsteigern als ein Gipfel, an dem man besonders gut die dünne Luft hoher Höhen erfahren kann. Vom Gipfel hat man einen schönen Panoramablick über Marokko und kann bei günstigen Wetterbedingungen sogar auf die südlich vom Berg liegende Sahara schauen. Ausgangspunkt für eine Besteigung ist meist das Berberdorf Imlil, an dem eine Straße aus Marrakesch endet. Die Erstbesteigung erfolgte 1923 von Marquis de Segonzac, V. Berger und H. Dolbeau.“ Im Rahmen eines kommerziell geführten Marokko-Atlastrekkings wurde die Höhenanpassung bei n = 6 Teilnehmern protokolliert. Abbildung 3 zeigt das Verlaufsprofil, die Schwellenwerte sind rot markiert. Die Ausgangsschlafhöhe für die Besteigung des Jbel Toubkal betrug ca. 3200 m (Camp nahe der Neltner Hütte). Der Aufstieg nimmt ca. drei bis dreieinhalb Stunden in Anspruch. Während beim Erreichen des 4165 Meter hohen Gipfels bei keinem der Bergsteiger Höhenbeschwerden auftraten (entspricht Messpunkt 3), wurde eine Stunde später (Messpunkt 4) von Teilnehmer A (orange Linie) der Schwellenwert von 4,2 leicht überschritten (DARIX = 6,17). Die Person klagte über mäßig starke Kopfschmerzen bei einem Borg von 14. System <DARIX 4000> bewertete die Evaluation am Gipfel des Toubkal mit „VORSICHT, der aktuelle Schwellenwert wurde überschritten: geringe Höhenanpassungsstörung“. Wenige Stunden nach

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dem Abstieg ins Lager in 3200 m war der DARIX mit einem Wert von 1,82 deutlich unter den Schwellenwert von 3,2 gerutscht, das Kopfweh war spürbar weniger geworden. Die übrigen Teilnehmer zeigten generell keine Höhenbeschwerden, ihre DARIX-Werte lagen durchwegs bei NULL. Von System <DARIX 4000> wurden sämtliche Evaluationen mit „Der aktuelle Schwellenwert wurde nicht überschritten: keine Höhenanpassungsstörung“ bewertet.

Abbildung 3: Schwellenwerte sind rot markiert; sechs Teilnehmer (A bis F) Ararat [Aus Wikipedia (6):] „Der Berg Ararat, auch Großer Ararat (entstanden aus assyrisch Urartu; türkisch Büyük Aǧrı Daǧı, armenisch Masis oder Ararat) genannt, ist ein ruhender Vulkan im Ararathochland in der östlichen Türkei nahe der Grenze zu Armenien und dem Iran. Er ist mit 5.165 Meter über dem Meeresspiegel der höchste Berg der Türkei. Der kurdische Name, Çiyayê Agirî, bedeutet „der feurige Berg“ (agir = Feuer, çiya = Berg). Der kleinere Nachbarberg, der Kleine Ararat (türk. Küçük Aǧrı Daǧı), ist 3.896 m hoch. Der Große Ararat wurde im Jahre 1829 erstmals von J. J. Friedrich Parrot jun., dem damaligen Rektor der Universität Dorpat (Estland), und seinem armenischen Führer und Studenten, dem späteren bekannten Romancier Chatschatur Abowjan, sowie einigen seiner Studenten bestiegen.“ Im Rahmen einer kommerziell geführten Besteigung des Großen Ararat unter Führung von Ismet Öztürk, dem bekanntesten Bergführer der Türkei, wurde die

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Höhenanpassung bei n = 4 Teilnehmern protokolliert. Nach Überschreiten der Schwellenhöhe (2500 m) fand die erste Bestimmung des Höhenanpassungsindexes DARIX vor dem Abendessen im so genannten „Green Camp“ (ca. 3200 m) statt. Bereits hier zeigte einer der Teilnehmer („si“) aufgrund von schwerer Übelkeit einen erhöhten DARIX. In den nächsten Tagen, die zur Akklimatisation genutzt wurden, normalisierten sich die Indexwerte annähernd. Abbildung 4

Abbildung 4: Schwellenwerte sind rot markiert; vier Teilnehmer (be – jo) zeigt das Verlaufsprofil, die Schwellenwerte sind rot markiert. In der Nacht vor dem „Gipfelsturm“ wurde in ca. 4000 m übernachtet, der Aufbruch war kurz nach 2:00 Uhr. Während für die beiden Teilnehmer „ek“ und „jo“ gilt, dass ihr DARIX an Messpunkt 7 im Normbereich gelegen war, müssen die Werte von „be“ und „si“ zu diesem Zeitpunkt als bereits grenzwertig eingestuft werden.

Nach viereinhalb Stunden Aufstieg wurde der 5165 Meter hohe Gipfel um ca.

6:30 Uhr unter erhöhter Anstrengung erreicht. Alle DARIX-Werte sind – wie Abb. 4 eindrücklich zeigt – mehr oder weniger deutlich angehoben, die von „be“, „si“ und „ek“ deuten laut System <DARIX 4000> auf eine mäßig schwere Höhenanpassungsstörung (9 < DARIX < 25) während sich bei Teilnehmer „jo“ (blaue Linie) mit einem DARIX über 25 eine schwere Höhenanpassungsstörung andeutet! In diesem Zusammenhang ist vermeldenswert, dass „jo“ eine frühere Expedition (am Cho Oyu) aufgrund eines HAPE abbrechen musste.

Aufgrund der Gesamtumstände wurde nach ca. zehn Minuten mit dem Abstieg begonnen. Camp 4000 wurde kurz vor 10:00 Uhr erreicht. Hier wurde geruht.

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Nach einigen Stunden ging es weiter hinunter bis ins „Green Camp“, ein Abstieg von insgesamt zweitausend Höhenmetern! Im „Green Camp“ hatten sich die Werte von allen vier Teilnehmern am nächsten Morgen erholt (Messpunkt 10).

DISKUSSION In der Höhe stellt sich im Sinne des Risiko- bzw. Sicherheitsmanagements zu jedem Zeitpunkt die Frage, wie gut jemand akklimatisiert ist. Diese Frage lässt sich meistens nicht präzise bzw. nur „annähernd“ von Bergsteigern, Höhentouristen oder Ärzten beantworten. System <DARIX 4000> beruht auf der Bestimmung eines Höhenanpassungsindexes DARIX (3) und ermöglicht eine systematische, noninvasive Evaluation der Situation in der Höhe. System <DARIX 4000> wurde für den Einsatz auf einem Pocket PC oder Smart Phone entwickelt und bisher an drei mäßig hohen Bergen auf seine Funktionstauglichkeit hin überprüft.

Der Index für die Höhenanpassung DARIX ist in erster Instanz als praktikable Erweiterung des Lake-Louise-Acute-Mountain-Sickness-Scoring-System (LLAMS-Score; 7) zu sehen und soll Höhentouristen im Sinne eines erweiterten Risikomanagements zu einer besseren Einschätzung ihrer Sicherheitslage verhelfen. Die Praxis der letzten zehn Jahre hat gezeigt, dass der LL-AMS-Score bei individuellen Bergsteigern und Trekkingtouristen nur wenig Beachtung und Anwendung findet, d. h. primär im Rahmen von Höhenstudien verwendet wird.

Auf dieser eher wissenschaftlich orientierten Basis kann der LL-AMS-Score kaum zu einer Verbesserung des Risikomanagements von Individuen beitragen.

Dazu braucht es eine gezielte, standardisierte Evaluation der subjektiven und objektiven Gegebenheiten bzw. Parameter einer Höhentour/Tagesetappe. Die tägliche Bestimmung des Index für die Höhenanpassung DARIX führt zu einer größeren Transparenz der momentanen Situation in der Höhe und hilft somit, (verborgene) Faktoren, die das Risikomanagement beeinflussen, leichter zu erkennen. Idealerweise wird DARIX nach dem Überschreiten der Schwellenhöhe (2500 m) täglich in der Früh und am frühen Abend bestimmt. Längerfristig können so auffallende Veränderungen im Höhenanpassungsprofil registriert und protokolliert werden. Bei Bedarf können auch Zwischenbestimmungen, z. B. am Gipfel, oder im Rahmen von takAbbildung 5: Darix 4000 tischen In-situ-Überlegungen durchgeführt werden.

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Tabelle 1: Bewertungsschema System <DARIX 4000>

84

Die bisherigen Ergebnisse haben gezeigt, dass System <DARIX 4000> (Abbildung 5) eine praktikable Anwendung zur einfachen Bestimmung der Höhenanpassung darstellt. Eine Evaluation mittels Pocket PC ist technisch einfach durchzuführen und nimmt kaum eine Minute in Anspruch. Die Benutzeroberfläche ist laut Rückmeldung von (unabhängigen) Anwendern übersichtlich und informativ gestaltet. Als so genannte Schwachstellen von System <DARIX 4000> gelten derzeit einerseits die Energieversorgung, die – um keinen Datenverlust zur Folge zu haben – kontinuierlich gewährleistet sein muss. Dieses „Problem“ lässt sich jedoch durch eine kombinierte Anwendung von mobilen Solar- und Batteriechargern (z. B. von PowerGuy; 8) entschärfen. Auch empfiehlt sich die Verwendung eines Pocket-PCs mit ausreichender Akkuleistung. Zum anderen kann aufgrund der Outdoor-Lichtverhältnisse das Ablesen des Displays teilweise erschwert sein. Hier können wir nur auf die Verwendung in Situationen ohne direkte Sonneneinstrahlung hinweisen. Es empfiehlt sich auch, die Herstelleranweisungen zur Optimierung der Kontrastwerte am Display genau zu befolgen.

Die drei Tests am Gran Paradiso, Toubkal und Ararat belegen, dass bei konsequenter Anwendung von System <DARIX 4000> oberhalb der Schwellenhöhe dieses neue System eine zuverlässige Hilfe zur Beurteilung der Akklimatisation darstellt. Zur Interpretation der Ergebnisse von System <DARIX 4000> empfehlen wir Tabelle 1.

Das Bestreben eines jeden Höhentouristen muss somit sein, DARIX, den persönlichen Index für die Höhenanpassung, niedrig, am besten unter 9 zu halten.

Er sollte seine Taktik der intelligenten Akklimatisation auf dieses Ziel ausrichten. System <DARIX 4000> stellt einen wichtigen und neuen Beitrag dar, das Risiko- und Sicherheitsmanagement in großen und extremen Höhen zu verbessern. Mit dem Ziel, System <DARIX 4000> einem möglichst breiten Publikum zugänglich zu machen, wird nach einem geeigneten, international operierenden Partner in der Industrie gesucht.

L I T E R AT U R (1)

Nicolas, M., Thullier-Lestienne, F., Bouquet, C., Gardette, B., Gortan, C., Joulia, F., Bonnon, M., Richalet, J. P., Therme, P., Abraini, J. H.: An anxiety, personality and altitude symptomatology study during a 31-day of period hypoxia in a hypobaric chamber (experiment „Everest-Comex 1997“).

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Glück, M., Beck, K., Vogel-Heinrich, C., Kramer, G.: Stressbewältigungstraining als hilfreiches Instrument zum Risikomanagement beim Höhentrekking und Höhenbergsteigen. In: R. Waanders, H. Frisch, W. Schobersberger, F. Berghold (Hrsg.), Jahrbuch 2003 der Öster. Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, 53–65 (2003)

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Waanders, R., Studer, W.: DARIX: Index für Höhenanpassung. In: W. Domej, W. Schobersberger, G. Sumann, F. Berghold (Hrsg.), Jahrbuch 2006 der Österr. Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, 167–176 (2006)

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Dumler, H., Burkhart, W. P.: Viertausender der Alpen, Bergverlag Rother, München (2001)

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Collomb, R.: Atlas Mountains, West Col, Goring (1980)

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Roach, R. C., Bärtsch, P., Hackett, P. H., Oelz, O.: The Lake Louise Acute Mountain Sickness Scoring System. In: Sutton, J. R., Houston, Ch., Coates, G. (eds.). Proceedings of the 8th International Hypoxia Symposium held at Lake Louise, Canada, 9–13 (1993)

(8)

www.powerguy.de

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D a n i e l B a s i c , Ve r o n i k a L e i c h t f r i e d , G e o r g H o f f m a n n , G ü n t h e r S u m a n n , M a r t i n B u r t s c h e r, Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r

Bedeutung der Pulsoximetrie in der Diagnose der Acute Mountain Sickness ( A M S ) b e i Tr e k k i n g t o u r e n Is the application of pulse oximetry useful to detect acute mountain sickness during trekking tours?

S U M M A RY A big increase in trekking tourism in the Himalajan region was recorded in the past few years. Many tourists participate in special “Cultural-Treks”, which are composed of busdriving, sightseeing and hiking. This population in particular would benefit from a non invasive and user friendly aid to diagnose Acute Mountain Sickness (AMS). Because hypoxia is the possible reason for AMS, the measurement of the arterial oxygen saturation (SaO2) could be well suited for this purpose. All of the previous studies dealing with this issue give inconsistent results. In our study, which was performed in 22 trekking tourists within the first 8 days at high altitude (project “TRAMS”), we were not able to demonstrate any significant correlation between Lake Louise Score (LLS) and SaO2.

Rather a broad individual variation of the SaO2 and the respective LLS was found. We assume, that pulse oximetry is not suitable as a sole tool for diagnosis of AMS. In order to clarify this issue in detail a further study with more participants is needed.

Keywords: Acute Mountain Sickness, Arterial Oxygen Saturation, Pulse Oximetry, Lake Louise Score, Trekking.

Z U S A M M E N FA S S U N G In den letzten Jahren war ein großer Anstieg an Trekkingtouristen in der indischen und nepalesischen Region zu verzeichnen. Die Teilnehmer erkunden häufig im Rahmen spezieller „Kultur-Treks“ die Gegend mittels einer Kombination aus Busfahrt, Sightseeing und Wandern. Besonders diese Population würde von einem nicht invasiven und benutzerfreundlichen Hilfsmittel zur Diagnose

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der Acute Mountain Sickness (AMS) profitieren. Aufgrund der für die AMS unterschiedlichen Reaktionsmuster auf Hypoxie könnte sich die Messung der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO2) gut für diese Zwecke eignen. Die bisher zu diesem Thema durchgeführten Studien liefern jedoch widersprüchliche Ergebnisse. In der von uns in den ersten 8 Tagen in der Höhe durchgeführten Trekkingstudie (Projekt „TRAMS“; 22 Teilnehmer) konnte nachgewiesen werden, dass die SaO2 an keinem der Tage einen signifikanten Zusammenhang mit dem Lake Louise Score (LLS) aufweist. Es zeigte sich vielmehr eine große individuelle Streuung der SaO2 bei den jeweiligen LL-Scores, was vermuten lässt, dass die Pulsoximetrie als alleiniges Instrument zur Diagnose oder auch Vorhersage der AMS nicht geeignet ist. Wir empfehlen aber aufgrund unserer kleinen Fallzahl die Durchführung einer größeren Folgestudie mit einer einheitlichen Routenplanung, um diesen Zusammenhang genauer zu untersuchen.

Schlüsselwörter: Akute Bergkrankheit, Sauerstoffsättigung, Pulsoximetrie, Lake Louise Score.

EINLEITUNG In den letzten zwei Jahrzehnten ist ein deutlicher Anstieg von Trekkingtouristen in der nepalesischen und indischen Region zu verzeichnen. Die WHO schätzt, dass ungefähr 35 Millionen Menschen jährlich Gegenden in über 3000 m Höhe aufsuchen.

1982 kamen ca. 23.500 Menschen nach Nepal, um an Trekkingtouren in großen Höhen teilzunehmen. 1994 betrug die Anzahl an Reisenden 76.800, im Jahr 2000 sogar 350.000. Dies bedeutet einen relativen Anstieg um +330 % von 1982 bis 1994 und um +450 % von 1994 bis 2000 (1). Unter diesen Reisenden befinden sich zunehmend wenig oder nicht höhenerfahrene Personen, die an speziellen „Kultur-Treks“, welche meist eine Kombination aus Busfahrt, Sightseeing und Wandern darstellen, teilnehmen. AMS (Acute Mountain Sickness) stellt in einer Höhe von über 2500 m eine relativ häufig auftretende Erkrankung dar (2), welche sich bei Unterbrechung des Aufstiegs meist innerhalb von einigen Tagen von selbst zurückbildet. Bei weiterem Aufstieg jedoch können sich HACE (High Altitude Cerebral Edema) oder HAPE (High Altitude Pulmonary Edema) entwickeln, die lebensbedrohlich sind. Besonders bei der oben genannten Trekkingpopulation wäre ein nicht invasives, benutzerfreundliches und verlässliches Hilfsmittel zur Diagnose oder Vorhersage der AMS sehr wünschenswert.

Man könnte den „Trekkingguides“ oder auch den einzelnen Teilnehmern auf diese Weise eine gute Hilfestellung geben, um die AMS von anderen Erkrankungen abzugrenzen, und so die Entscheidung „Abstieg oder Aufstieg“ sehr

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erleichtern. Es wäre auch hilfreich, Personen mit erhöhter Anfälligkeit für eine Höhenkrankheit bereits im Vorhinein zu erkennen. So könnte man bei nachgewiesener Suszeptibilität z. B. durch eine Erhöhung der Anzahl an Akklimatisationstagen das Risiko, an AMS zu erkranken, stark verringern. Aufgrund der mit der AMS einhergehenden Hypoxie würde sich die Messung der Sauerstoffsättigung im Blut (SaO2) mittels Pulsoximetrie gut für diese Zwecke eignen, da diese leicht anwendbar und nicht invasiv ist. Mehrere Studien, welche sich mit dem Zusammenhang zwischen SaO2 und AMS beschäftigen, liefern jedoch widersprüchliche Ergebnisse. Man kann bisweilen immer noch nicht genau sagen, ob eine erniedrigte SaO2 Ausdruck einer aufgetretenen AMS bzw. eines miteinhergehenden Lungenödems ist oder einfach einen normalen individuellen Parameter in der Höhe darstellt.

Ziel dieses Artikels ist es, zuerst die Grundlagen der Höhenkrankheit kurz zu besprechen und anschließend einen Überblick über die bestehende Literatur, welche sich mit dem Zusammenhang von SaO2 und AMS befasst, zu geben.

Anschließend wird versucht, im Rahmen der von uns durchgeführten Studie nähere Informationen bezüglich des Zusammenhanges der AMS und der SaO2 in der Phase der Akklimatisation (die ersten 8 Tage) zu gewinnen und die Brauchbarkeit der Pulsoximetrie für Trekkingorganisationen zu bestimmen.

GRUNDLAGEN Der inspiratorische Sauerstoffpartialdruck (PiO2) auf einer Höhe von 3000 m beträgt 70 % des Wertes auf Meereshöhe und in einer Höhe von ca. 5000 m, welche die Grenze für die Besiedelung durch den Menschen darstellt, 50 % des PiO2 auf Meereshöhe. Bei Besteigung des Mount Everest (8848 m) stehen nur mehr 30 % des PiO2 auf Meereshöhe zur Verfügung (3). Durch die Akklimatisation ist es bis zu einer Höhe von 5300 m möglich, die Toleranz des Körpers gegenüber der Höhe zu steigern und so die Auswirkungen der Hypoxie abzuschwächen. Die wichtigsten Maßnahmen hierfür stellen die Hyperventilation, mit Hilfe derer der alveoläre PO2 erhöht und der alveloäre PCO2 erniedrigt wird, und die Polyzythämie, wodurch eine Vergrößerung der Sauerstofftransportkapazität erreicht wird, dar. Durch den partiellen Ausgleich der durch die Hyperventilation entstandenen respiratorischen Alkalose trägt der Körper weiters zu einer Anpassung an große und extreme Höhen bei (4). Sind diese Mechanismen nun gestört oder werden bestimmte Regeln der Höhenakklimatisation missachtet, kann es zum Auftreten der „Höhenkrankheit“ kommen.

Man unterscheidet zwischen 3 verschiedenen Erscheinungsformen der akuten Höhenkrankheit (3, 4):

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• Acute Mountain Sickness (AMS): tritt von allen Formen am häufigsten auf und verläuft nur selten dramatisch.

• High Altitude Cerebral Edema (HACE): stellt eine schwerwiegende Form von AMS dar.

• High Altitude Pulmonary Edema (HAPE): gilt als die häufigste Todesursache der akuten Höhenkrankheit.

In einer Studie von Gaillard et al. (5) wird die Prävalenz der AMS zwischen 15 % und 75 % angegeben. Bei Besteigern des Mt. Whitney (2) mit einer Höhe von 4419 m wurde eine Prävalenz von 28 % berichtet. Die Untersucher führen dies aber darauf zurück, dass viele der Bergsteiger mit AMS schon vor Besteigung des Gipfels umgekehrt sind und somit die wahre Prävalenz in dieser Höhe eher den von Maggiorini et al. (6) in den Schweizer Alpen berichteten 53 % nahekommt. Weiters ist die über die letzten drei Jahrzehnte in der nepalesischen Region sinkende Prävalenz der AMS auffallend, was auf ein erhöhtes Bewusstsein der mit dem Aufstieg verbundenen Gefahren zurückgeführt wird (5). Die Inzidenz des HACE wird von Hackett et al. (7) in einer Höhe von 4200 bis 5500 m in Nepal mit 1 % beziffert.

Bei adäquater Aufstiegsrate entspricht die Inzidenz des HAPE 1–2 %, bei schnellem Aufstieg auf 4500 m entwickeln bis zu 10 % ein HAPE (8). Schneider et al. (9) konnten erstmals in einer großen Gruppe von Bergsteigern nachweisen, dass eine bereits aufgetretene AMS, die Anzahl der innerhalb der letzten zwei Monate in der Höhe verbrachten Tage und die Aufstiegsgeschwindigkeit die drei wichtigsten unabhängigen Determinanten der AMS-Prävalenz darstellen. Geschlecht und Trainingszustand haben keinen signifikanten Einfluss auf die Entwicklung der AMS (2, 9). Li et al. (10) erkannten aufgrund von Experimenten in einer Druckkammer einen Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit und AMS. Zwischen Alter und AMS wird in verschiedenen Studien eine inverse Korrelation gezeigt (2, 5, 9), wobei das sich im Alter verringernde Hirnvolumen und die damit einhergehende erhöhte Compliance des Gehirns als Grund genannt wird. Bis heute wurden zahlreiche ScoringSysteme eingeführt, welche zur Diagnose und Quantifizierung der AMS im Bereich der höhenmedizinischen Forschung dienen sollten. Einige davon bestehen nur aus Fragebögen, andere umfassen eine zusätzliche ärztliche Untersuchung.

Der Environmental Symptom Questionnaire (ESQ) III wurde 1983 von Sampson et al. (11) eingeführt. Dieser Test besteht aus 67 Fragen, wobei die Inhalte sich teilweise überschneiden und die Bedeutung für die Diagnose einer AMS unsicher ist.

Der Lake Louise Score (LLS) wurde, basierend auf zwei Consensus-Meetings, 1991 und 1993 (12) in Lake Louise, Kanada eingeführt. Hier wurde die AMS durch das Auftreten von Kopfschmerz bei Erreichen einer Höhe von 2500 m sowie von einem oder mehreren der folgenden vier Symptome charakterisiert: Gastrointesti-

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nale Beschwerden, Schlaflosigkeit, Schwindel und Müdigkeit. Diese 5 Symptome werden je nach Schweregrad auf einer Skala von 0 bis 3 eingeteilt, wobei ein Score > 3 als AMS gedeutet wird. Es konnte gezeigt werden (13), dass der LLS trotz der einfachen Gestaltung des Fragebogens vergleichbare Ergebnisse mit dem weitaus komplizierter aufgebauten ESQ-Fragebogen lieferte, weshalb der Lake-Louise-Fragebogen im Rahmen vieler wissenschaftlicher Studien bevorzugt wird.

Typischerweise treten die Symptome von AMS 6–12 Stunden nach Erreichen großer Höhen auf (14). Aufgrund der recht unspezifischen Symptomatik kann es bei der Diagnosestellung manchmal zu Schwierigkeiten kommen, da Überanstrengung, Dehydration, Hypothermie oder Migräne eine ähnliche Symptomatik aufweisen können (3).

Das HACE stellt eine schwere Form der AMS dar, welche sich mit denselben Symptomen präsentieren kann, die jedoch im Unterschied zur AMS in eine klinisch eindeutige neurologische Symptomatik, wie z. B. Ataxie oder Bewusstseinsstörung, übergehen können. Meist gehen die Symptome der AMS denen des HACE 24-36 h voraus. Kopfschmerzen, Photophobie und Erbrechen sind häufig, wobei der Übergang von AMS zu HACE schwierig zu fassen ist (4).

Es konnte gezeigt werden, dass ein beeinträchtigter Hypoxic Ventilatory Response (HVR) mit dem Auftreten von AMS assoziiert ist (15). Weiters könnte eine Flüssigkeitsfehlverteilung, welche durch eine mögliche Übersekretion von Aldosteron und ADH hervorgerufen wird, zu zerebralen, interstitiellen und peripheren Ödemen führen (16). Mittels MRI wurde bewiesen, dass bei moderater bis schwerer AMS ein erhöhter Hirndruck und ein Hirnödem auftreten (17), was eine gemeinsame Pathophysiologie von AMS und HACE sehr wahrscheinlich macht. Die hier vorwiegend in der weißen Substanz im Bereich des Corpus callosum gefundene hohe T2-Signalintensität spricht für eine vasogene Entstehung des Ödems. Man nimmt an, dass die hypoxisch bedingte zerebrale Gefäßdilatation in Kombination mit einer veränderten Gefäßpermeabilität die zentrale Rolle in der Entstehung des HACE darstellt (3).

HAPE zeigt sich meist innerhalb von 2 bis 5 Tagen nach Ankunft in einer Höhe von über 2500 bis 3000 m. Unterhalb dieser Höhe und nach einer Akklimatisation von einer Woche wird diese Erkrankung recht selten beobachtet. In der frühen Phase des HAPE kommt es zu Husten, Dyspnoe und verminderter Belastungsfähigkeit. Das Auftreten von Orthopnoe, Ruhedyspnoe und Aufhusten von pinkfarbigem Sputum sind klassische Zeichen für ein fortgeschrittenes HAPE (4, 18). Dieses Krankheitsbild kann sich auch ohne vorhergehende Symptome einer AMS entwickeln.

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Die Pathophysiologie wird bis heute noch nicht vollständig verstanden. Als mögliche Gründe (18) dafür kommen neben einer übermäßigen hypoxischen Vasokonstriktion ein erhöhter pulmonaler Kapillardruck, wobei hier die heterogene Verteilung des pulmonalen Blutflusses mit Überperfusion von Gebieten mit der geringsten Vasokonstriktion eine Rolle spielt, und eine reduzierte alveoläre Clearance, welche durch Inaktivierung eines alveolären Na+ Transporters entsteht, in Frage. Das entstehende Ödem wird in der frühen Phase der Entstehung als druckbedingt angesehen, wobei in der späten Phase eine Entzündung hinzukommen kann, welche nach Normalisierung des pulmonalen Drucks für eine Verlängerung des Zeitraums bis zur Restitutio verantwortlich sein dürfte.

T R A M S : M AT E R I A L U N D M E T H O D E N Die TRAMS-Studie (Trekking Related Acute Mountain Sickness) wurde 2006 gestartet, um den Zusammenhang zwischen Auftreten der akuten Höhenkrankheit und der SaO2 näher zu definieren, und wurde an zwei verschiedenen Orten im Himalaya durchgeführt. Der Trek von Gruppe 1 führte von Manali (Indien, 2050 m) bis Parang La (5600 m), dem höchsten Pass der Route. Gruppe 2 startete von Kathmandu (Nepal, 1355 m) in Richtung Mount Everest Base Camp, wobei der Kala Patthar mit seinen 5580 m den höchsten Punkt des Treks markierte. Gruppe 1 bestand aus 8 Teilnehmern (5 Frauen und 3 Männer), Gruppe 2 aus 13 Teilnehmern (7 Frauen und 6 Männer). Es wurden keine Ausschlusskriterien angewandt. Abbildung 1 und 2 veranschaulichen die ähnlichen Höhenprofile der beiden Gruppen.

Abbildung 1: Höhenprofil Gruppe 1

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Abbildung 2: Höhenprofil Gruppe 2 Zu Beginn der Studie wurde von den Teilnehmern ein Fragebogen mit persönlichen Daten ausgefüllt. Im Laufe der Trekkingtour wurde jeden Tag am Morgen beim Frühstück die Sauerstoffsättigung (Fingerpulsoximeter, SPO 5500 Medical) in Ruhe gemessen und gleichzeitig durch den Lake-Louise-Fragebogen der aktuelle Lake Louise Score erhoben.

Charakteristika der Teilnehmer Beide Gruppen zusammen bestanden aus 21 Teilnehmern. Insgesamt nahmen 12 weibliche und 9 männliche Trekker im Alter von 23 bis 65 Jahren an dieser Studie teil. 6 Teilnehmer gaben eine regelmäßige Einnahme von Medikamenten (Antikonzeptiva, Antiepileptika, Antidepressiva, Schilddrüsenhormone) an.

R E S U LTAT E 9 der 21 Teilnehmer zeigten im Laufe der Tour einen Score von > 3, was per definitionem als Auftreten von AMS gilt (12). Von diesen neun hatten drei Teilnehmer einen max. LL-Score von 3, zwei Teilnehmer einen max. LL-Score von 4, zwei Teilnehmer einen max. LL-Score von 5 und weitere zwei einen hohen LL-Score von 7. Abb. 3 und 4 zeigen deutlich die Anzahl der erkrankten Teilnehmer mit dazugehörigem AMS-Score an den verschiedenen Tagen der Trekkingtour.

Die Ergebnisse der Korrelationsanalyse (Tab. 2) zwischen LLS und SaO2 an insgesamt 21 Teilnehmern zeigten keinen signifikanten Zusammenhang dieser

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männlich weiblich < 160 161-170 171-180 181-190 191-200 21-30 31-40 41-50 51-60 61-70 < 299 300-599 600-899 > 900 0 1 >2 1-3 x 4-6 x >7x Nein Ja Nein Ja Nein Ja Nein Ja Nein Ja Nein Ja

Geschlecht Größe (cm)

Alter

Wohnhöhe (m)

Wie häufig > 3000 m für länger als eine Woche Sportliche Betätigung pro Woche Kopfschmerzneigung Bereits aufgetretene AMS Spezielle Vorbereitung für Trekking Regelmäßige Medikamenteneinnahme Chronische Erkrankungen Raucher

Gruppe 1 3 6 0 2 4 2 0 0 3 5 0 0 4 3 1 0 2 3 3 6 2 0 6 2 8 0 3 5 7 1 8 0 8 0

Gruppe 2 6 7 1 5 4 2 1 1 4 3 2 3 0 1 5 7 9 1 3 9 4 0 10 3 12 1 7 6 8 5 11 2 5 8

Tabelle 1: Charakteristika der Teilnehmer

beiden Parameter bei der Analyse über jeden einzelnen der acht Tage. Bei der Korrelationsanalyse der gepoolten Daten ist das Ergebnis zwar hochsignifikant, es zeigt sich aber trotzdem ein relativ geringer Korrelationskoeffizient von nur –0,329. Dieses Ergebnis steht in Einklang mit bereits veröffentlichten Studien (2, 19, 20, 21), wobei diese aber meist nur den Zusammenhang an einem bestimmten Tag des Treks beobachteten. Die innovative Idee unserer Studie war es jedoch, diese Parameter über den Zeitraum der Akklimatisation zu verfolgen. Es konnte gezeigt werden, dass der Zusammenhang innerhalb der ersten 8 Höhentage nicht gegeben und somit nicht vom Zeitverlauf abhängig ist.

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Abbildung 3: Anzahl der pro Tag mit bestimmtem AMS-Score ermittelten Teilnehmer, Gruppe 1

Abbildung 4: Anzahl der pro Tag mit bestimmtem AMS-Score ermittelten Teilnehmer, Gruppe 2

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Korrelationskoeffizient (Spearman)

Signifikanz (2-seitig)

Tag 1 (n = 20) Tag 2 (n = 21) Tag 3 (n = 21) Tag 4 (n = 20) Tag 5 (n = 21) Tag 6 (n = 21) Tag 7 (n = 17) Tag 8 (n = 8)

0,431 -0,099 -0,047 -0,161 -0,067 0,103 -0,225 -0,295

0,058 0,668 0,841 0,497 0,773 0,658 0,385 0,479

Daten gepoolt (n = 164)

-0,329

< 0.001

Tabelle 2: Spearman-Korrelation zwischen Lake Louise Score und SaO2 für jeden Tag

DISKUSSION Wie schon eingehend erwähnt liefert die bisher bestehende Literatur widersprüchliche Ergebnisse über den Zusammenhang der SaO2 und der AMS. In einer von Baertsch et al. (8) bei 57 Patienten durchgeführten Studie erkannte man eine signifikante negative Korrelation zwischen der SaO2, welche durch ein Pulsoximeter gemessen wurde, und dem klinischen und durch den ESQ-CFragebogen erhobenen AMS-Score (ESQ-C-Score). Sutton et al. (22) kamen zu demselben Ergebnis, Roeggla et al. (23) fanden bei 99 Alpinisten während eines Aufstiegs auf 2940 m eine ebenfalls signifikante inverse Korrelation zwischen ESQ-C-Score und SaO2, nicht jedoch zwischen Lake Louise Score (LLS) und SaO2.

1999 fanden Basnyat et al. (24) im Rahmen einer Studie in Pheriche auf 4234 m im Himalalaya, dass Trekker bei Vorhandensein einer durch den Lake-LouiseFragebogen diagnostizierten AMS 2, 35-mal so häufig im Vergleich zu Trekkern ohne AMS eine SaO2 < 85 % zeigen. Shah et al. (25) konnten bei einer Gruppe nepalesischer Pilger zeigen, dass diejenigen mit AMS gegenüber jenen ohne AMS eine statistisch signifikant niedrigere SaO2 aufwiesen.

Bei einem Aufstieg auf den Broad Peak (8047 m) fand man einen Zusammenhang zwischen einem auf dem ESQ-Fragebogen basierenden Individual Score und der SaO2 in großen Höhen (26).

O’Connor et al. (20) untersuchten den Zusammenhang zwischen LLS und SaO2 bei 169 Personen am Mount Rainier, USA, in 3080 m Höhe. Man konnte hier

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aber keine signifikante Korrelation zwischen den beiden Parametern finden.

Die Ergebnisse der von uns an 21 Trekkingtouristen durchgeführten Studie zeigen ähnlich zu der vorhergehend genannten Studie (20) keinen Zusammenhang zwischen LLS und SaO2. Anhand von Tabelle 2 wird ersichtlich, dass an keinem der acht Tage eine signifikante Korrelation der beiden Parameter besteht. Bei genauerer Betrachtung der Ergebnisse kann man erkennen, dass 2 Teilnehmer einen LLS von 7 zeigten. Während jedoch einer der beiden aufgrund der schwerwiegenden Erkrankung ausgeflogen werden musste und eine SaO2 von unter 60 % aufwies, wies der andere eine Sättigung von fast 90 % auf, was normalerweise auf eine sehr gute Akklimatisation hindeuten würde. Weiters zeigte sich bei einem LLS von 1 eine Spanne der SaO2 von 67 bis 97 %, was auf eine sehr große Variabilität der Sättigung bei verschiedenen AMS-Scores schließen lässt.

Roach et al. (19) konnten bei einer Untersuchung an 97 älteren Personen in moderater Höhe und Grant et al. (21) bei einer Trekkingtour zwischen 2600 und 5400 m im Himalayagebirge keine signifikante Korrelation der beiden Parameter finden. Auch bei einer Besteigung des Mt. Whitney (2) mit einer Höhe von 4419 m konnte der pulsoximetrisch gemessene SaO2-Wert nicht mit einer Diagnose der AMS in Zusammenhang gebracht werden.

1998 wurde versucht, die SaO2 als prädiktiven Wert für eine später auftretende AMS zu verwenden, wobei asymptomatische Bergsteiger mit niedrigerer Sättigung auf 4200 m bei einer folgenden Besteigung des Mt. McKinley (6195 m) eher eine AMS-Symptomatik aufweisen sollten als solche mit höherer Sättigung. Es konnte gezeigt werden, dass alle Personen mit einer SaO2 von > 84 % unempfänglich gegenüber der AMS waren, wobei allerdings nur 55 % der Teilnehmer mit einer Sättigung < 84 %, welche als Cut-off-Wert angenommen wurde, eine folgende AMS-Symptomatik entwickelten. Daraufhin wurde dieser Cut-off-Wert auf 81,6 % festgelegt, womit man nun 81 % der AMS-anfälligen Teilnehmer und 67 % der gesund bleibenden Teilnehmer richtig identifizieren konnte.

Nun stellt sich die Frage, warum die vorhin genannten Studien so unterschiedliche Ergebnisse liefern: • Man vermutet, dass der Zusammenhang zwischen AMS und SaO2 maßgeblich durch das Aufstiegsprofil beeinflusst wird (20), wobei man annimmt, dass bei Treks mit langsamer Aufstiegsrate eine Assoziation zwischen erniedrigter SaO2 und Auftreten von AMS besteht.

• Bei der Messung der SaO2 bei bereits aufgetretenen AMS-Symptomen könnte diese durch den Hypoxic Ventilatory Response (HVR) schon nach oben korrigiert worden sein, während die Symptome jedoch unverändert bleiben. Somit würde die Veränderung der SaO2 einem anderen Zeitsche-

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ma als den bei der AMS auftretenden zerebralen Veränderungen entsprechen, welche sich im AMS-Score widerspiegeln. Damit ginge die Diagnose einer AMS also nicht mit einer verminderten SaO2 einher (20).

• Die Höhe und somit der Grad der Hypoxie (20) könnten den Zusammenhang der beiden Parameter aufgrund eines subklinischen HAPE beeinflussen und somit zu unterschiedlichen Ergebnissen der Studien führen, die in verschiedenen Höhenlagen durchgeführt worden sind.

• Bekannte Probleme der Pulsoximetrie (26), wie schlechtes Signal an kalten Extremitäten, Tendenz zur Unterschätzung der SaO2 bei extremer Hypoxie und Fluktuation der Sättigung aufgrund der Cheyne-StokesAtmung könnten neben der Verwendung verschiedener Pulsoximeter und damit einhergehender unterschiedlicher Qualität der Messungen zu Diskrepanzen zwischen den verschiedenen Studien beitragen.

• Die Verwendung verschiedener Methoden zur Evaluation des Schweregrads der AMS (ESQ-Fragebogen, Lake-Louise-Fragebogen, Klinisches Scoring-System) könnte dazu führen, dass sich die unterschiedlichen Studien miteinander schlecht vergleichen lassen.

Es stellt sich nun die Frage, ob die Pulsoximetrie begleitenden Trekkingguides oder auch einzelnen, medizinisch nicht erfahrenen Teilnehmern eine gute Hilfestellung bieten kann: • Erleichtert diese das Erkennen der AMS, die Einschätzung des Schweregrads und die damit zusammenhängende Entscheidung über Auf- und Abstieg?

• Ist es möglich, „anfällige“ Personen schon in den ersten Tagen des Aufstiegs zu erkennen und somit durch einfache Maßnahmen das Auftreten einer folgenden AMS oder auch HAPE/HACE zu verhindern?

In unserer Studie konnte zwischen SaO2 und dem Schweregrad der AMS nur bei der gepoolten Analyse ein schwacher, aber statistisch signifikanter Zusammenhang gefunden werden. Auffallend war eine große individuelle Variabilität der SaO2 bei verschiedenen LLS. Aufgrund dieser großen individuellen Streuung scheint es, dass die pulsoximetrische Bestimmung der SaO2 bei leichten Formen der AMS nur von beschränkter Wertigkeit ist (24). Es konnte gezeigt werden, dass ein Sinken der SaO2 < 85 % nicht diagnostisch für AMS ist, aber eine Diagnose von AMS fast immer mit einer solchen SaO2-Erniedrigung einhergeht. Tannheimer et al. (26) entwickelten Leitlinien bezüglich verschiedener Individual-Scores in akklimatisiertem und unakklimatisiertem Zustand und damit zusammenhängender SaO2. Trotz der sehr nützlich erscheinenden Klassifikation muss man hier aber die relativ geringe Teilnehmeranzahl als wesentliche Limitation nennen. Die

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Autoren empfehlen, die Sättigungswerte nur in Kombination mit einem Symptom-Fragebogen, einer ausführlichen Anamnese und einer klinischen Untersuchung zu verwenden. Hieraus wird klar ersichtlich, dass die Pulsoximetrie ihren größten Nutzen in den Händen eines erfahrenen Mediziners hat.

Bezüglich des prädiktiven Nutzens der Pulsoximetrie in den ersten Tagen der Akklimatisation ist eine relativ große Variabilität zu erkennen. Wie die Studie von Basnyat et al. (24) zeigt, werden bei einem Cut-off-SaO2-Wert von 84 % zwar alle Teilnehmer mit folgender schwerer AMS erkannt, 55 % der Teilnehmer werden aber als falsch positiv erkannt. Bei Verwendung einer SaO2 von 81,5 % als Cut-off-Wert kann man nun 81 % der AMS-Risiko- und 67 % der gesund bleibenden Teilnehmer richtig identifizieren. Tannheimer et al. (26) geben als Cut-off-Wert 75 % vor und 65 % nach Akklimatisation an.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Pulsoximetrie als alleiniges Instrument zur Diagnose und Vorhersage der AMS für Trekkingguides ungeeignet ist.

Es besteht hier immer die Gefahr, dass niedrige SaO2 Werte aus dem Zusammenhang gerissen und ohne Anamnese und klinische Untersuchung falsch interpretiert werden, was zu Unsicherheit der Trekkinggäste führen könnte.

Als Limitation unserer Studie müssen aber klar die geringe Teilnehmeranzahl und die Unterteilung in 2 verschiedene Gruppen genannt werden. Die Durchführung einer Folgestudie mit einer größeren Teilnehmeranzahl und einer einheitlichen Route wäre deshalb hilfreich, um die Beziehung zwischen AMS und SaO2 genauer zu definieren.

DANKSAGUNG Das Projekt TRAMS wurde teilweise aus Mitteln der ÖGAHM unterstützt. Die Autoren bedanken sich bei Herrn Andreas Frech (Alpincenter Pyhrn Priel) und bei Frau Elfi Knoflach, Patsch, für die essentielle Mithilfe bei der Erhebung der Daten.

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102

M a r i a W i l l e , T h o m a s B u c h e r, K l e m e n s M a i r e r, M a r t i n B u r t s c h e r

Alters- und geschlechtsspezifische Inzidenz der Akuten Bergkrankheit (ABK) in den Alpen Age and gender related incidence of acute mountain sickness (AMS) in the Alps S U M M A RY Purpose: To assess the incidence of AMS at six different altitudes in the Eastern and Western parts of the Alps with a special focus on the incidence of AMS in relation to age and gender. Methods: Questionnaires were used to obtain information from 576 mountaineers at six different altitudes in the Alps: 2200 m, 2500 m, 2800 m, 3000 m, 3500 m and 3800 m, after having spent at least one night (except at 3000 m) at altitude. AMS was assessed using the Lake Louise Score.

Subjects with a score of four or more were defined as suffering from AMS. Heart rate and oxygen saturation were measured with a pulse oxymeter. Statistical analyses were made using the open source program package R, version 2.4.0. Results: 25% of the mountaineers suffer from acute mountain sickness. The incidence of AMS rises increasingly with higher altitude: 10,1 % at 2200 m, 16,4 % at 2500 m, 26,1 % at 2800 m, 21,3 % at 3000 m, 42,5 % at 3500 m and 43,4 % at 3800 m. Women show a 1,8 higher relative chance to develop AMS than men. Older subjects have also a higher risk for AMS, e.g. the relative chance of a 52 year old person to suffer from AMS is 4 times higher than for a 9 year old. Conclusion: AMS occurs already at moderate altitudes like 2200 m and increases markedly with increasing altitudes. Women are more susceptible to develop AMS than men. The relative chance to develop AMS increases with aging. These findings are partly in contrast to prior studies. This might probably be explained by the fact that our study population, by including the Eastern Alps, rather reflect the general population as did prior studies, which mainly considered the Western Alps.

Keywords: acute mountain sickness (AMS), altitude, incidence, mountaineering, susceptibility, gender, age, Eastern Alps, Western Alps.

Z U S A M M E N FA S S U N G Symptome der Akuten Bergkrankheit (ABK) kรถnnen bereits in moderaten Hรถhen auftreten, wobei die Inzidenz von ABK mit zunehmender Hรถhe signifi-

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kant ansteigt. Hauptzielsetzung der vorliegenden Studie war es, die Inzidenz der ABK in den Ost- und Westalpen auf sechs verschiedenen Höhenstufen zu erheben und speziell in Bezug auf alters- und geschlechtsspezifische Unterschiede zu untersuchen. Methode: Mithilfe von Fragebögen wurde von 576 Wanderern und Bergsteigern auf den Höhenstufen von 2200 m, 2500 m, 2800 m, 3000 m, 3500 m und 3800 m relevantes Datenmaterial erhoben. Die BergsteigerInnen mussten mindestens eine Nacht auf der jeweiligen Höhe (mit Ausnahme 3000 m) verbracht haben, um an der Studie teilzunehmen. ABK wurde anhand des Lake Louise Scores definiert. Bei einem Score von vier oder mehr wurde ABK diagnostiziert. Zusätzlich wurden die Sauerstoffsättigung und die Herzfrequenz anhand eines Pulsoximeters gemessen. Ergebnisse und Interpretation: Die Ergebnisse zeigen, dass 25 % der BergsteigerInnen in der vorliegenden Studie ABK entwickeln. Die Inzidenz von ABK steigt mit zunehmender Höhe signifikant an: 10,1 % auf 2200 m, 16,4 % auf 2500 m, 26,1 % auf 2800 m, 21,3 % auf 3000 m, 42,5 % auf 3500 m und 43,4 % auf 3800 m. Im Hinblick auf geschlechtsspezifische Unterschiede zeigen Frauen eine 1,8-fach höhere relative Chance ABK zu entwickeln als Männer. In Bezug auf das Alter zeigen ältere BergsteigerInnen ein deutlich höheres ABK-Risiko. Die Ergebnisse vorliegender Studie stehen teilweise im Gegensatz zu jenen anderer Untersuchungen. Dies dürfte auf die Einbeziehung von BergsteigerInnen in den Ostalpen zurückzuführen sein, die eher die Anfälligkeit der Gesamtbevölkerung für ABK widerspiegeln als dies in den Westalpen der Fall ist.

Schlüsselwörter: Akute Höhenkrankheit, ABK, Höhe, Inzidenz, Geschlecht, Alter, Ostalpen, Westalpen.

EINLEITUNG Die Akute Bergkrankheit (ABK) äußert sich durch verschiedene unspezifische Symptome, die in der Regel sechs bis zwölf Stunden nach akuter Höhenexposition auftreten und nach ein bis zwei Tagen, wenn kein weiterer Anstieg erfolgt, abklingen (3,7). Zu den häufigsten Symptomen zählen Kopfschmerzen, Schwindel, Müdigkeit und Schlaflosigkeit, wie auch Appetitlosigkeit, Übelkeit oder Erbrechen (16,30). Die genauen Zusammenhänge, die zur Entstehung von ABK führen, sind noch nicht vollständig geklärt. Als wichtige Einflussfaktoren auf die Entwicklung von ABK werden die Aufstiegsrate (30), die absolut erreichte Höhe (17), Geschlecht (23, 19, 20, 15), Alter (14, 17, 9, 11, 28), permanente Wohnhöhe (14, 18, 10, 2), Fettleibigkeit (14, 13, 8), körperliche Fitness (14, 12), Grad der Ermüdung (27), Vorakklimatisation (30, 11) und eine individuelle Disposition (3, 14) diskutiert.

104

Über 40 Millionen Schifahrer und Alpinisten sind jährlich in den Alpen unterwegs; allein in Österreich zieht es über 10 Millionen Menschen in die Berge (4). Um einen möglichst umfassenden Überblick über die Inzidenz von ABK in den Alpen zu bekommen, wurden in vorliegender Studie auf sechs unterschiedlichen Höhenstufen, von 2200 m bis auf 3800 m, Daten erhoben und diese speziell auf alters- und geschlechtsspezifische Unterschiede analysiert. Bisher wurden vergleichbare Untersuchungen fast ausschließlich in den Westalpen durchgeführt (30, 17). Die Einbeziehung von BergsteigerInnen in den Ostalpen aber dürfte eher die Anfälligkeit der Gesamtbevölkerung für ABK widerspiegeln als dies für die Westalpen zutrifft.

METHODE Die Studie wurde in den Sommermonaten 2006 auf folgenden Hütten durchgeführt: Franz-Senn-Hütte und Adamek-Hütte auf 2200 m, Martin-Busch-Hütte und Alte Prager Hütte auf 2500 m, Neue Prager Hütte und Oberetteshütte auf 2800 m, Similaunhütte auf 3000 m, Erzherzog-Johann-Hütte auf 3500 m und Gouter Hütte auf 3800 m Höhe.

Die Daten wurden anhand von Fragebögen erfasst, welche am Morgen, nach mindestens einer verbrachten Nacht in der jeweiligen Höhe, an die Probanden verteilt wurden. Lediglich auf der Similaunhütte (3000 m) wurde aus organisatorischen Gründen bereits am Vorabend gemessen bzw. der Fragebogen ausgefüllt. Neben persönlichen Charakteristika wie Alter, Größe und Geschlecht wurden auch andere relevante Daten im Hinblick auf die Entwicklung von ABK erfasst. Kernstück des Fragebogens im Hinblick auf die Inzidenz von ABK stellte der Selbstbeurteilungsscore nach Lake Louise (20) dar. Nach fünf Symptomkomplexen – Kopfschmerzen, gastrointestinale Störungen, Müdigkeit, Schwindel und Schlafstörungen – mit jeweils einem Score von 0 bis 3 mussten die Probanden ihr individuelles Befinden zum Erhebungszeitpunkt subjektiv beurteilen. Pro Symptom gab es bei Abwesenheit von Beschwerden einen Score von 0, leichte Beschwerden hatten einen Score von 1, moderate Symptome einen Score von 2 und bei schwerer Ausprägung einen Score von 3. ABK wurde definiert als ein Score von 4 oder mehr. Zusätzlich zum Fragebogen wurde die Herzfrequenz und Sauerstoffsättigung mithilfe eines Pulsoximeters (Pulsox-3i, Konica Minolta) gemessen.

Alle BergsteigerInnen, die auf der jeweiligen Höhe übernachtet hatten, wurden gebeten, einen Fragebogen auszufüllen. Die Teilnahme war freiwillig. Auf den Höhenstufen von 2200–3000 m lehnten es ca. 5–10 % ab, den Fragebogen auszufüllen, auf 3500 m ca. 30 % und auf 3800 m Höhe ca. 50 % der Personen, vorwiegend aufgrund von Zeitmangel (früher Aufbruch) oder psychischer

105

Anspannung vor der weiteren Bergtour. Eine Selektion der Probanden (ABKBetroffene vs. nicht Betroffene) kann nicht vermutet werden.

Insgesamt nahmen 576 Bergsteiger an der Untersuchung teil: 426 (76 %) Männer und 138 (24 %) Frauen mit einem Durchschnittsalter von 37,6 (±12,5) Jahren.

Statistik Die statistischen Analysen sowie Grafiken wurden mit dem Open-source-Programmpaket R, Version 2.4.0. durchgeführt (25). Für die Untersuchung der Wir-

Höhe und ABK ***

*

***

***

0

ABK Inzidenz

0.2

0.4

0.6

0.8

1 1 2200m

2 2500m

3 2800m

4 5 3000m 3500m

6 3800m

Höhe Abbildung 1: Inzidenz von ABK in den sechs erhobenen Höhenstufen von 2200 m bis 3800 m. Auf der y-Achse ist die Inzidenz von ABK aufgetragen, auf der x-Achse die Höhenstufen; ABK-Betroffene (hell), nicht Betroffene (dunkel). Die Breite der Balken repräsentiert den relativen Anteil an Beobachtungen in der jeweiligen Höhenstufe. Die strichlierte Linie weist den Anteil von ABK-Fällen, die Gesamtinzidenz unter den Beobachtungen aus. Die Sterne zeigen die Signifikanz relativ zur Höhenstufe 1 auf 2200 m * < 0,05, *** < 0,001.

106

kung der fixen Effekte wie Höhe der Hütten und Geschlecht auf die Inzidenz von ABK wurde eine logistische Regression angepasst. Es wurden absolute und relative Risiken sowie Odds Ratio mit 95 % Konfidenzintervall berechnet. Für die kontinuierliche Variable Alter wurde der nicht parametrische Wilcoxon-Rangsummentest angewandt. Zur Analyse der Wirkung fixer sowie kontinuierlicher Einflussfaktoren auf die Inzidenz von ABK wurde eine multiple logistische Regression angepasst. Ein p-Wert von < 0,05 wird als statistisch signifikant angesehen.

ERGEBNISSE Inzidenz von ABK 25% der Bergsteiger in vorliegender Studie entwickelten ABK. Mit zunehmender Höhe nimmt die Inzidenz von ABK signifikant zu (p < 0,05) (Abbildung 1, Tabelle 1). Prozentual beträgt die Inzidenz von ABK auf 2200 m 10,1 %, auf

Tabelle 1: Ergebnisse der multiplen logistischen Regression der fixen Einflussfaktoren Geschlecht und Höhe auf die Inzidenz von ABK. Beobachtungen (n), Fälle von ABK, absolutes Risiko (AR), relatives Risiko (RR) und Odds Ratio mit 95 % Konfidenzintervall (KI). Die Signifikanztests aus multipler logistischer Regression beziehen sich auf die Referenzniveaus a) b) der jeweiligen Effekte.

107

2500 m 16,4 %, auf 2800 m 26,1 %, auf 3000 m 21,3 % (schon am Abend des Ankunftstages bestimmt!), auf 3500 m 42,5 % und auf 3800 m Höhe 43,4 %.

Geschlechtsspezifische Unterschiede im Hinblick auf die Inzidenz der ABK Es sind 33,3 % der Frauen von ABK betroffen, im Vergleich dazu nur 22,7 % der Männer (p < 0,05). Im Hinblick auf das Geschlecht zeigen die Ergebnisse der multiplen logistischen Regression (MLR) eine ~1,8-fachen höhere relative Chance der Frauen, ABK zu entwickeln, im Vergleich zu Männern (Tabelle 1).

Altersspezifische Unterschiede im Hinblick auf die Inzidenz von ABK Die Differenz der Mittelwerte bezogen auf das Alter der von ABK Betroffenen im Vergleich zu nicht Betroffenen beträgt 2,29 Jahre (p < 0,05). Mit zunehmendem Alter steigt die relative Chance, ABK zu entwickeln. Die adjustierten Odds Ratios der MLR zeigen beispielsweise eine ~ 4-fach höhere relative Chance der 52-Jährigen, ABK zu entwickeln, im Vergleich zu 9-Jährigen (Abbildung 2).

8

MLR LR

Odds Ratio

6

4

2

0 9

16,1 23,2 30,3 37,4 44,5 51,6 58,7 65,8 73

Alter Abbildung 2: Odds Ratio für ABK aus multipler logistischer Regression (MLR) und univariater logistischer Regression (LR) bezogen auf das Alter. Auf der yAchse sind die Odds Ratio aufgetragen, auf der x-Achse das Alter in Jahren. Die Odds-Ratio-Schätzwerte beziehen sich auf das Referenzniveau 9 Jahre.

108

DISKUSSION Das Ergebnis einer ABK-Inzidenz von 25 % in einer Höhe von 2200–3800 m in der vorliegenden Studie ist vergleichbar mit den Ergebnissen anderer Studien (14, 20, 22, 31). Im Unterschied dazu fanden Röggla et al. (1992) in den österreichischen Alpen (2000–3000 m) eine nur 5,5 %ige ABK-Inzidenz (29).

Dies ist im Vergleich zu den Ergebnissen dieser Studie, mit einer ABK-Inzidenz von 18 % auf 2000–3000 m Höhe, sehr gering. Der Grund hierfür dürfte vorwiegend in den unterschiedlichen Studiendesigns liegen. Röggla et al. (1992) untersuchten vorwiegend Tagestouristen und nur 38 von den 420 Probanden schliefen auch auf der entsprechenden Höhe. Zieht man in Betracht, dass die Symptome vorwiegend nach 6 bis 12 Stunden Höhenexposition und am stärksten nach der ersten Nacht auftreten (30, 3, 4), dürfte dies die unterschiedlichen Ergebnisse erklären. In diesem Zusammenhang sind auch die ermittelten Daten der Höhenstufe 3000 m vorliegender Studie zu interpretieren. Hier wurden die Daten am Vorabend erhoben und die relativ kurze Exposition der BergsteigerInnen auf dieser Höhe spiegelt sich auch in der vergleichbar niedrigen ABKInzidenz wider (21,3 % auf 3000 m vs. 26,1 % auf 2800 m).

Ein Hauptrisikofaktor für das Entwickeln von ABK ist die absolut erreichte Höhe (7, 3, 1), was sich in den Ergebnissen mehrerer Untersuchungen zeigt (31, 17). Übereinstimmend damit zeigen sich auch die Resultate vorliegender Studie über die Verteilung der Häufigkeit von ABK in den unterschiedlichen Höhenstufen. So sind auf 2200 m 10,1 %, auf 2500 m 16,4 %, auf 2800 m 26,1 %, auf 3000 m 21,3 %, in 3500 m Höhe 42,5 % und auf 3800 m 43,4 % der BergsteigerInnen von ABK betroffen. Eine vergleichbare Studie in den Schweizer Alpen zeigt ebenfalls eine Zunahme der ABK-Inzidenz mit steigender Höhe (17), wenn auch die absoluten Zahlen der Häufigkeit von ABK mit den Ergebnissen dieser Studie nicht übereinstimmen. So tritt ABK auf 2850 m bei 9 %, auf 3050 m bei 13 % bzw. auf 3650 m bei 34 % der Personen auf. Erklärungen für die divergierenden Studienergebnisse müssen ebenfalls in der voneinander abweichenden Methodik gesehen werden.

In Bezug auf geschlechtsspezifische Unterschiede der ABK-Inzidenz zeigen die Ergebnisse dieser Studie ein deutlich höheres Risiko bei Frauen im Vergleich zu Männern (p < 0,05). In der Literatur wird dies kontrovers diskutiert.

Es gibt sowohl Studien, die eine höhere ABK-Inzidenz bei Frauen zeigen (19, 20, 15, 14) als auch Studien, in denen keine signifikanten Unterschiede zwischen den Geschlechtern vorliegen (30, 17, 11, 31, 6). Untersuchungen, in welcher Weise der Menstruationszyklus oder die Einnahme von Kontrazeptiva einen Einfluss auf die Entwicklung von ABK haben könnten, erbrachten bislang keine klaren Ergebnisse (32). Ein möglicher Erklärungsansatz für die erhöhte ABK-

109

Inzidenz bei Frauen kann in deren größeren Bereitschaft, Symptome im Vergleich zu Männern zuzugeben, vermutet werden.

Bezüglich altersspezifischer Unterschiede der ABK-Inzidenz zeigen die Ergebnisse dieser Studie, dass die relative ABK-Chance mit zunehmendem Alter klar ansteigt. Im Gegensatz dazu zeigen andere Studien niedrigere ABK-Risiken bei älteren Personen (14, 28) oder keine Einflüsse des Alters (30, 5). Untersuchungen über ABK bei Kindern zeigen keine erhöhte Anfälligkeit, sondern eine ähnliche Inzidenz wie bei Erwachsenen (24). In Anbetracht der mit akuter Hypoxie einhergehenden Schwellung des Gehirns (4), die möglicherweise in der Pathophysiologie der ABK eine Rolle spielt, sollten ältere Personen im Vergleich zu jüngeren weniger anfällig für ABK sein (26, 3). In Anbetracht aber, dass mit dem Alter die physiologischen Reserven abnehmen und es zu einem allgemeinen Anstieg von Beschwerden kommt, würde dies für ein größeres ABK-Risiko bei älteren Personen sprechen (9). In diesem Zusammenhang werden auch die Ergebnisse der vorliegenden Studie, mit einer erhöhten relativen Chance für ABK bei älteren Personen, gesehen. Eine Stärke dieser Untersuchung ist ohne Zweifel der Einbezug von wenig erfahrenen BergsteigerInnen durch die Ausdehnung der Erhebungen auf Hütten in den leicht zugänglichen Ostalpen.

Die Vergleichbarkeit von Studienergebnissen untereinander ist aufgrund unterschiedlicher Studiendesigns (Erhebungsmethode, Messinstrumente), Untersuchungspopulation (Touristen vs. Bergsteiger) und der Definition von ABK erschwert. Die relative Unspezifität der Symptome bei ABK, Kopfschmerzen, Unwohlsein, Erbrechen, Schwindel und Schlaflosigkeit erschwert die eindeutige Diagnostizierung der ABK, da sie ihren Ursprung z.B. auch in kleinen Infekten, durch Überanstrengung, Sonnenstich, Dehydrierung oder andere Gründe haben können (3, 21, 12).

Zusammenfassend sprechen unsere Ergebnisse für ein höheres ABK-Risiko von Frauen und älteren BergsteigerInnen aus der Gruppe der Normalbevölkerung.

Dies ist bei der Tourenplanung und -durchführung, besonders mit wenig alpinerfahrenen Personen in den Ostalpen, zu berücksichtigen.

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T h o m a s K ü p p e r, Vo l k e r S c h ö f f l , N i k o l a u s N e t z e r

Cheyne-Stoke-Atmung in der Höhe – eine sinnvolle Reaktion des Körpers oder eher Ursache für Störungen?

Cheyne-Stokes-breathing at altitude – a helpful response or a trouble maker?

S U M M A RY Sleep disorders at high altitude are common and well-known since centuries.

One symptom of this complex is periodic breathing (PB). PB occurs from a dysbalance of the negative feedback loop of ventilation control and at high altitude it is increased by a phase shift of 180° between hyperventilation and hypoxia.

This paper explains the mechanisms which triggers the problem and discusses, whether PB may be of advantage or disadvantage for the person going to high altitude. Up to about 3,000–3,500 m PB may be of advantage, because it stabilizes oxygen saturation at a relatively high level. At higher altitudes disadvantages predominate because frequent arousals cause total sleep deprivation and mental and physical impairment of the victim. Correct acclimatization and “defensive” altitude profiles are gold standard to avoid these problems as much as possible.

Keywords: Altitude, sleep, Cheyne-Stokes-breathing, sleep disturbances, acclimatization.

Z U S A M M E N FA S S U N G Schlafstörungen in der Höhe sind häufig und ein seit Jahrhunderten wohlbekanntes Phänomen. Eines der häufigsten auftretenden Symptome ist die periodische Atmung. Diese entsteht durch eine Dysbalance zwischen der negativen Rückkopplung der Atmungssteuerung in großer Höhe und den Partialdrücken der Blutgase und ist gekennzeichnet durch eine Phasenverschiebung von 180° zwischen der Hyperventilation und der Hypoxie. In der vorliegenden Arbeit wird beschrieben, welche Mechanismen diese Vorgänge triggern. Außerdem wird diskutiert, ob es sich bei dieser Reaktion möglicherweise um einen phy-

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siologischen Vorteil oder eher um einen Nachteil für Personen handelt, die große Höhen aufsuchen.

Bis in etwa 3.000–3.500 m Höhe überwiegen die Vorteile des Phänomens die Nachteile, denn es gelingt so, die mittlere Sauerstoffsättigung auf einem recht hohen Niveau stabil zu halten. In noch größeren Höhen überwiegen dagegen die Nachteile, denn häufige Arousals führen zu einer mehr oder weniger kompletten Zerstörung der Schlafstruktur mit weitgehendem Wegfall der Tiefschlafphasen III und IV und damit am Folgetag zu einer signifikanten mentalen und körperlichen Beeinträchtigung. Sorgfältige Akklimatisation und „defensive“ Höhenprofile sind nach wie vor der Goldstandard, um derartige Probleme so gut wie möglich zu vermeiden.

Schlüsselwörter: Höhe, Schlaf, Cheyne-Stokes-Atmung, Schlafstörungen, Akklimatisation.

EINFÜHRUNG „Ich konnte unmöglich schlafen und verbrachte eine Nacht, die so fürchterlich war, dass ich sie meinem ärgsten Feind nicht wünschen würde!“ – Dieses Zitat von Dr. Jacottet anlässlich seiner Montblanc-Besteigung 1881, die er damals völlig unakklimatisiert unternahm, ist legendär und fasst charakteristisch die subjektiven Probleme zusammen, denen gegenüber Menschen konfrontiert sind, die in großen Höhen übernachten, insbesondere wenn sie dies unakklimatisiert tun.

Schlafstörungen in der Höhe sind häufig und werden heute als eines der Symptome der akuten Höhenkrankheit (Acute Mountain Sickness, AMS) zugeordnet (1). Darüber hinaus gibt es einige Hinweise, dass höhenbedingte Schlafstörungen auch für das Höhenlungenödem (High Altitude Pulmonary Edema, HAPE) prädisponieren könnten, allerdings gibt es diesbezüglich auch Gegenargumente (2, 3).

In der folgenden Arbeit soll die Fragestellung näher beleuchtet werden, ob die Veränderungen in der Schlafstruktur und des Atemrhythmus eher einen Vorteil für den Organismus in der Höhe darstellen oder möglicherweise nachteilig sind.

SCHLAF IN DER HÖHE – EIN KURZER HISTORISCHER RÜCKBLICK Auch andere als Dr. Jacottet hatten Jahrhunderte früher ähnliche Erlebnisse, nicht nur Alexander von Humboldt auf seiner Südamerikareise, sondern auch beispielsweise Pater Acosta, dem fälschlicherweise die erste Beschreibung der AMS zugeordnet wird (4–7). Acosta hatte keinerlei Kenntnis von viel älteren

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Abbildung 1: Angelo Mossos Messanordnung zur Messung der Atembewegungen im Schlaf – aus (12) Berichten aus einer Region, die wir heute Tibet nennen: Hui Jiao beschrieb im Jahre 403 v. Chr. im Detail die Höhenkrankheit seines Reisegefährten Hui King (z. B. in 8). Etwa 150 Jahre später überquerte Moul Mirza Mohammed Haidar das tibetische Plateau mit seinen Truppen und beklagte sich bitterlich über die in der Höhe auftretende Schwäche und die Höhenbeschwerden seiner Soldaten (4, 8). Bereits aus dem Jahre 50 n. Chr. liegen schriftliche Berichte vor, dass Teile des heutigen Himalaya „Kopfschmerzberge“ genannt wurden (4, 8). Diese offensichtlich wesentlich ältere Bezeichnung impliziert, dass der Zusammenhang zwischen der Höhe und den daraus resultierenden Symptomen längst bekannt war.

Berichte über mehr als 1.000 Jahre beschreiben immer wieder Schlafstörungen in der Höhe, auch wenn den Autoren der Zusammenhang nicht immer bekannt war. Aber Arbeiter in Silberminen in den Anden wussten wohl, dass sie jeden Tag etwa 600 hm auf- und abends wieder absteigen mussten, um so niedrig wie möglich so gut es eben ging zu schlafen. Auf diese Weise entstand mit rein empirischem Wissen im 14. Jahrhundert Aucanquilchen, mit 5.340 m die höchste jemals dauerhaft bewohnte Siedlung der Menschheit (9). Interessanterweise entspricht diese empirisch ermittelte Höhe genau der Höhe, die wir heute als Dauerakklimatisationsgrenze betrachten (z. B. in 10).

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Abbildung 2: Atemkurven, die Paul Bert in 4.559 m Höhe (Margheritahütte) aufgenommen hat – aus (11) Die ersten Wissenschaftler, die diese Phänomene systematisch untersuchten und darüber berichteten, waren Paul Bert, Alexandro Mosso und Nathan Zuntz im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert (Abbildung 1–4; 11–13). Auch wenn sie heute nur schwer zu bekommen sind, geben ihre fantastischen Bücher einen detaillierten Einblick in die Schlafforschung in der Höhe während der „klassischen“ Ära (Beispiel in Abbildung 2). Dessen ungeachtet sind auch heute noch die Probleme für diejenigen, die Höhenlagen aufsuchen, die gleichen geblieben.

D E R M E C H A N I S M U S N O R M A L E R AT E M S T E U E R U N G I N NIEDRIGER UND MITTLERER HÖHE Hypobare Hypoxie oder reduzierter Sauerstoffpartialdruck (pO2) aktiviert den Chemorezeptor im Glomus caroticum. Die typische Reaktion des Organismus auf diesen Reiz ist Hyperventilation, um einen möglichst konstanten pO2 im Körper zu gewährleisten (z.B. in 10). Nach einer Art Dosis-WirkungsKurve verstärkt sich die Hyperventilation mit zunehmender Höhe (abnehmendem pO2) oder mit zunehmendem CO2-Partialdruck (pCO2). Das Ausmaß dieser hypoxischen Atemantwort (Hypoxic ventilatory drive, HVR oder HVD) vari-

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iert interindividuell ganz erheblich (3, 10, 14, 15, 16). Weitere Variabilität des HVR ergibt sich aus seiner Alters- und Geschlechtsabhängigkeit (17).

Menschen mit hoher HVR stabilisieren ihren pO2 auf einem signifikant höheren Niveau als solche mit niedriger HVR (z. B. in 18). Unabhängig davon ist jedoch jede Reaktion des Systems durch negative Rückkopplung in ihrem Ausmaß limitiert: Durch Hyperventilation steigt der pO2 und sinkt der pCO2. Beides führt zu einer Reduktion der Aktivität des Glomus caroticum und damit zu einer Begrenzung der Hyperventilation. Diese Rückkopplung soll das System stabilisieren und tut dies in der Tat – zumindest auf Meereshöhe, nicht jedoch in großer Höhe.

S C H L A F U N D AT M U N G I N G R O S S E R U N D E X T R E M E R H Ö H E Zunächst einmal sollte erwähnt werden, dass nicht jede Schlafstörung, die oberhalb von 2.500 m Höhe auftritt, durch periodische Atmung (Cheyne-StokeAtmung, CSA) verursacht wird. Zahlreiche unabhängige Faktoren wie Stress (z. B. vor einer Tour, die an die persönlichen Grenzen geht), kalte Umwelttemperaturen (inadäquate Kleidung oder Schlafsack), störende Umwelteinflüsse (z. B. Windgeräusche), unkomfortable Schlafposition, „soziale Faktoren“ (schnarchende Bergkameraden, Spannungen in der Gruppe usw.), inadäquate Akklimatisation, Stimulantien und viele andere können alleine oder zusammen erholsamen Nachtschlaf erheblich beeinträchtigen.

Aber auch bei ansonsten perfekten Rahmenbedingungen kann der Schlaf durch CSA massiv beeinträchtigt werden. CSA kann bei den meisten Personen beobachtet werden, die Höhenlagen aufsuchen, und zwar auch dann, wenn sie im Tiefland ein völlig unauffälliges Atem- und Schlafverhalten zeigen. Wie oben bereits angedeutet, weist dies darauf hin, dass der beschriebene Regelkreis das System oberhalb von etwa 2.500 m Höhe nicht mehr stabilisieren kann. Auch

Abbildung 3: Originalkurven von Angelo Mossos Probanden, 1899 auf der Margheritahütte (4.559 m) aufgenommen. Hier periodische Atmung einer wachen Person – aus (12)

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wenn das Phänomen während des Schlafes stärker ausgeprägt ist, kann es auch am wachen Menschen gezeigt werden (Abbildung 3).

CSA ist in der Höhe durch die folgenden Eigenschaften charakterisiert: • Sich wiederholende Oszillationen von recht einheitlicher Zykluslänge (Abbildung 4) und einer Zyklusdauer von 21,2 +/-8 Sekunden (18).

• Cluster von 2 bis 5 Atemzügen mit ausgesprochen variablem Atemzugvolumen und Abstand zwischen den Atemzügen, die sich mit verlängerten exspiratorischen Pausen nach dem letzten Atemzug jeder Gruppe abwechseln (Apnoe, Abbildung 4).

• Zentrale Apnoen, die etwa die Hälfte der jeweiligen Zykluslänge ausmachen (Abbildung 4).

• Abnahme der Zykluslänge mit zunehmender Höhe.

Abbildung 4: Übergang von normaler Atmung zu Cheyne-Stokes-Atmung. Originalkurven von Angelo Mossos Studie 1899 auf der Margheritahütte, jedoch erst 1906 in (13) publiziert CSA wird in der Höhe durch eine Destabilisation der negativen Rückkopplung verursacht, bei der das Maximum der Korrekturvorgänge (Hyperventilation) größer als die Störgröße (Hypoxie) ist. In der Konsequenz nimmt pCO2 zu schnell und zu stark ab und unterbricht dadurch den Atemantrieb. Zwischen dem Höhepunkt der Atemaktivität und dem Maximum der Sauerstoffsättigung (SaO2) liegt physiologischerweise eine Zeitverzögerung. Diese beträgt in Meereshöhe etwa 6,8–9,4 Sekunden. Mit der Höhe steigt diese Verzögerung signifikant auf 12,0 Sekunden in 5.400 m Höhe (19).

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Die Folge dieser nun erheblich größeren Verzögerung ist, dass die korrigierende Reaktion des Organismus entsprechend zeitversetzt eintritt, nämlich mit einer Phasenverschiebung von 180° oder π/2. Eine Phasenverschiebung in dieser Größenordnung ist aber nicht geeignet, um ein System zu stabilisieren, im Gegenteil: Die Reaktion setzt genau zu einem Zeitpunkt ein, an dem sie am wenigsten gebraucht wird. Als Folge wird das System nicht mehr negativ rückgekoppelt, sondern sogar verstärkt. Je größer nun die Verstärkung bei einer Phasenverschiebung von 180° ist, desto stärker wird die Ausprägung und umso kürzer die Zykluslänge der CSA sein.

Der Haupttrigger der CSA in der Höhe ist das Ausmaß der Reduktion des pCO2.

Hypoxämie alleine, also ohne pCO2, führt nämlich nicht zu CSA. Gleiches gilt für induzierte Hypocapnie auf Meereshöhe (20). Allerdings führt Letztere während REM-Schlafphasen doch zu CSA. Offensichtlich existiert während des Schlafes eine hochsensible CO2-Schwelle. Hierdurch wird die Steuerung des Atemrhythmus in hohem Maße von chemischen Stimuli abhängig.

Auf Meereshöhe tritt CSA vor allem außerhalb der REM-Phasen auf, oberhalb von 4.300 m jedoch sowohl in REM- als auch außerhalb von REM-Phasen (18).

Zwischen Schlaflosigkeit und Höhe besteht ein enger Zusammenhang: In 4.572 m Höhe waren die Probanden einer Untersuchung während 29,3 % der totalen Schlafzeit wach, in 7.620 m Höhe bereits 75,3 % (18). Man kann davon ausgehen, dass oberhalb von 8.000 m Höhe ein Schlaf im eigentlichen Wortsinn unmöglich ist.

CSA-Episoden führen zu erheblichen Schwankungen der SaO2. Aufgrund der Dissoziationskurve des Oxyhämoglobins verursachen in der Höhe bereits geringe Schwankungen des pO2 erhebliche Veränderungen der SaO2. Während der CSA-Episoden ist die mittlere SaO2 weitgehend konstant und die maximale SaO2 manchmal sogar erhöht, aber dazwischen liegen längere Phasen mit kritischer Entsättigung. Allerdings stehen diese Entsättigungen nicht in direktem Zusammenhang mit schlechter Schlafqualität.

Was also macht die Schlafqualität in der Höhe so schlecht? Arousals oder die Veränderung der Schlafstruktur bzw. die quantitative Verschiebung der Schlafstadien? Vermutlich die Arousals. Sie stehen in unmittelbarem Zusammenhang mit den Veränderungen des Atemmusters. Auf Meereshöhe führen diese Arousals, soweit sie vorübergehend sind und nicht länger als 3–5 Sekunden dauern, nicht zu einer Fragmentation des Schlafes. In der Höhe tun sie dies dagegen schon. Hinzu tritt eine progressive Zunahme der Arousalhäufigkeit von 21,7/Std. auf Meereshöhe auf 161/Std. in 7.620 m (Abbildung 5) (18). In dieser Höhe treten nahezu drei Arousals pro Minute auf, was einem völligen Schlafentzug gleichkommt: Wenn gesunde junge männliche Probanden in Normoxie häufig aufgeweckt wer-

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Abbildung 5: Effekt zunehmender Höhe auf die Häufigkeit von Arousals während des Schlafes (nach Daten von (18) gezeichnet) den (jede Minute, alle 2 oder alle 10 Minuten), ist ihre geistige Leistungsfähigkeit vergleichbar eingeschränkt wie bei totalem Schlafentzug (21, 22).

Ein Vergleich der zahlreichen Untersuchungen zum Thema ist allerdings schwierig, denn die Verteilung der Schlafstadien differiert erheblich. Einige Autoren berichten eine Zunahme der Wachphasen und des Schlafstadiums 1, einer Abnahme der Schlafphase 2 und einer unveränderten Gesamtschlafzeit (23). Andere dagegen fanden eine Zunahme der Stadien 1 und 2, eine Abnahme der Stadien 3 und 4 und des REM-Schlafes (24). Bei der Studie „Operation Everest II“ nahmen die Wachphasen von 9,5 % auf Meereshöhe auf 45,8 % in 7.620 m Höhe zu. Parallel fiel der Anteil der REM-Phasen von 17,9 % auf 4,0 %, die Stadien 3 und 4 blieben unverändert (18). Interessanterweise unterschieden sich die Schlafstadien nicht wesentlich in 4.572 m und 7.620 m Höhe und die Schlafeffizienz blieb ebenfalls unverändert (18). Wiederum andere fanden eine nahezu unveränderte Schlafstruktur, allerdings wurde die Studie in nur 3.200 m Höhe durchgeführt (25).

I S T P E R I O D I S C H E AT M U N G I N D E R H Ö H E N U N V O N V O RT E I L O D E R U R S A C H E F Ü R S T Ö R U N G E N ?

Vermutlich reden wir von zwei Seiten einer Münze: Zum einen stabilisiert intermittierende Hyperventilation die mittlere SaO2. Andererseits hat dies seinen Preis, denn der Schlaf wird spürbar gestört und die Betroffenen fühlen sich am

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nächsten Tag entsprechend schlecht, wenn die Hyperventilation nicht innerhalb des üblichen Ausmaßes bleibt und des Öfteren Phasen mit Apnoen und Arousals auftreten. In mittlerer Höhe bis etwa 3.000 oder 3.500 m Höhe überwiegen vermutlich die Vor- die Nachteile: SaO2 ist recht konstant, während das Schlafmuster kaum gestört ist und die Zahl der Arousals nur etwas zunimmt. Dies stimmt mit Beobachtungen überein, die jeder, der in einer Berghütte entsprechender Höhe einmal geschlafen hat, bestätigen kann: Wenn es hier zu Schlafstörungen kommt, dann beklagen sich die Betroffenen über alle möglichen externen Faktoren, aber nur selten über subjektiv empfundene Atemstörungen.

Mit weiter zunehmender Höhe ändert sich dies in bemerkenswertem Ausmaß.

Hier muss periodische Atmung als Störgröße für erholsamen Schlaf angesehen werden, denn sie beeinträchtigt nicht nur die Schlafstruktur, sondern zerstört sie schließlich vollständig mit der Konsequenz eines völligen Schlafentzugs und dessen physische und mentale Folgen für den Bergsteiger. Der Goldstandard, diese Probleme zu vermeiden oder in extremer Höhe zumindest so weit wie möglich in Grenzen zu halten, ist adäquate Höhenakklimatisation.

Einige Autoren empfehlen Acetazolamid (2x 250 mg/Tag) zur Prävention von CSA in der Höhe und zur Besserung der am nächsten Morgen resultierenden Symptome. Der Mechanismus beruht auf einer Steigerung der renalen Bikarbonatausscheidung durch Hemmung der Carboanhydrase. Die entstehende metabolische Azidose wirkt dem atemhemmenden Effekt der Hyperventilation entgegen, oder – formal gesprochen – die oben beschriebene Phasenverschiebung wird minimiert und das System der negativen Rückkopplung so stabilisiert. Allerdings muss dieser Effekt mit einigen Nebenwirkungen erkauft werden, neben weniger relevanten wie Geschmacksveränderungen vor allem der diuretischen Hauptwirkung dieser Substanz. Diese wird eine sowieso bei jedem Bergsteiger bestehende Dehydratation weiter verstärken und damit indirekt diverse alpine Risiken erhöhen, neben Erfrierungsgefahr und Thrombose-/ Embolierisiko in extremen Höhen vor allem auch die Anfälligkeit gegenüber AMS. Daneben reduziert Exsikkose die aerobe Leistungsfähigkeit und die Diurese stört primär den Nachtschlaf, denn Betroffene müssen nachts des Öfteren urinieren – in der eisigen Umgebung sicher kein Vergnügen und danach ist man sicher hellwach.

Vorläufige Ergebnisse einer Studie haben gezeigt, dass der atemstimulierende Effekt von Acetazolamid auch mit geringeren Dosen (2x 125 mg/Tag) und dann deutlich geringeren Nebenwirkungen erreicht werden kann (26), aber vor dem Hintergrund, dass nahezu alle Personen, die sich großer Höhe aussetzen, exsikkiert sind, stellt sich nach wie vor die Frage, warum diese primär diuretische Substanzen einnehmen sollen.

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In der Zukunft gibt es möglicherweise bessere Alternativen. Auch wenn vereinzelt gegenläufige Ergebnisse publiziert wurden – wobei im Einzelfall die Untersuchungen methodische Defizite aufwiesen –, konnte in einer doppelblinden, randomisierten und placebokontrollierten Studie gezeigt werden, dass Theophyllin einen signifikanten positiven Effekt auf die höhenbedingte CSA und die Symptome der AMS in 4.559 m Höhe hat (27, 28). Gieseler berichtete in nicht systematisierten Feldstudien an etwa 100 Bergsteigern in den Anden und im Himalaya in Höhen zwischen 5.000 und 8.000 m über gleichlautende Beobachtungen (U. Gieseler, persönliche Mitteilungen 2005–2007). Auch wenn es zu früh ist, auf der derzeitigen Datenbasis einen neuen „Goldstandard“ zu definieren, so kann doch festgestellt werden, dass es bei einer einmaligen abendlichen Einnahme von 300–400 mg Theophyllin retard zu einer erheblichen Besserung der Veränderungen, des subjektiven Empfindens und der mentalen wie physischen Belastbarkeit kommt. Wenn die Medikation bereits 2–3 Tage vor Höhenaufstieg begonnen wurde, wurden in der Höhe keine unerwünschten Wirkungen beobachtet, insbesondere keine Tachykardie. Dies begründet sich durch die in der Literatur gut belegte Tachyphylaxie des Theophyllins über etwa 72 Stunden. Im Gegensatz dazu berichtet Fischer über eine hohe Abbrecherrate in seinen Studien wegen Tachykardie und Diurese und kommt dadurch zu dem Schluss, die Anwendung von Theophyllin in der Höhe abzulehnen (29, 30).

Dabei sollte aber auf die entscheidende Schwäche seines Studiendesigns aufmerksam gemacht werden: Der Beginn der Medikation nach abruptem (passivem) Höhenaufstieg auf über 3.400 m. Zusammenfassend muss festgestellt werden, dass weitere Untersuchungen nötig sind, bevor endgültig über die Anwendung von Theophyllin in der Höhe entschieden werden kann.

Unabhängig von jeglichen Daten zur Prävention von CSA und Schlafstörungen in der Höhe stellt sich die prinzipielle Frage nach „Doping“ im erweiterten Wortsinn. Sportlich-faires Bergsteigen und die Einnahme von Medikamenten zur Prävention irgendwelcher Beschwerden schließen sich eigentlich aus. Andererseits gibt es Situationen, bei denen ein schneller Höhenaufstieg unvermeidbar ist. Als Vorschlag werden die folgenden Situationen formuliert, in denen die Anwendung von Medikamenten zur Vermeidung von höhenbedingten Beschwerden ethisch vertretbar ist: • Reproduzierbare Höhenprobleme trotz erfolgter Akklimatisation entsprechend den allgemeinen Empfehlungen (sog. „slow acclimatizer“).

• Notwendiger Direktflug zu hoch gelegenen Flughäfen (z. B. La Paz).

• Zwingend nötige schnelle Aufstiege, beispielsweise zu Rettungszwecken.

In jedem Fall ist der Einsatz von Medikamenten also nur im Einzelfall und nach besonderer Abwägung von Nutzen und Risiken zu erwägen.

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Alfred Maier

Alpinmedizinische Aspekte des Thoraxtraumas Thoracic trauma in mountaineering S U M M A RY Trauma has been shown the most common cause of death in people < 40 years.

Approximately 25 % of these lethal cases are directly related to thoracic trauma.

The initial management in the first “golden” hour after injury is responsible for a substantial survival. Therefore, early diagnosis and treatment are the main variables on outcome. The primary diagnosis and treatment on scene depends on a fundamental understanding of anatomy and pathophysiology as well as the typical clinical signs. Injury to the chest must always be considered as multicavity affecting, if the superior or inferior extent of the thorax has been violated. The pathophysiological considerations are based on the disturbed cardiorespiratory functions as a result of the trauma. One should consider, that respiration depends on the integrity of the chest wall, the underlying membranes, a negative intrapleural pressure and an intact musculo-skeletal system. Shock and hypoxemia are always the response to major trauma.

Typical clinical signs are contusions of the thorax, rip fractures, hematoma, lung contusions, flail chest due to multiple rip fractures, hemoptysis due to lung lesions or tracheo-bronchial lesions, subcutaneous and mediastinal emphysema, cyanosis, and shock symptoms.

In general treatment options on scene are resuscitation, intubation and chest tube drainage. However, the decision depends on many variables and the individual situation. In general load and go is recommended in hemodynamic and respiratory stable patients with GCS > 8. In contrast, stay and play is recommended in unstable patients with shock and/or unconciousness.

Keywords: Thoracic trauma, prehospital thoracostomy, chest tube thoracostomy.

Z U S A M M E N FA S S U N G Ein Trauma ist die häufigste Todesursache bei den < 40-Jährigen, 25 % davon sind direkt assoziiert mit einem Thoraxtrauma. Die Verletzung des thorakalen

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Skeletts (Rippen/Wirbelsäule) sowie der Viszera ist bedingt durch die pathophysiologischen Besonderheiten – Atmung, Herz-Kreislauf – in alpiner Umgebung als besonders problematisch einzustufen, da die Transportwege und -möglichkeiten schwierig sind. Die rechtzeitige Diagnose und Therapie im Falle einer Brustkorbverletzung sind für die Prognose von entscheidender Bedeutung.

Verletzungen des Thorax entstehen prinzipiell durch Krafteinwirkung (mv2/2) auf den Brustkorb, wobei die enge Verbindung des cardio-respiratorischen Systems massiv beeinträchtigt wird und kleine Ursachen große Folgewirkungen haben können.

Die Grundlage für rationale Entscheidungsprozesse am Unfallort ist ein fundamentales Verständnis der speziellen anatomischen und pathophysiologischen Zusammenhänge beim Thoraxtrauma. Die Kenntnis der typischen Symptome thorakaler Verletzungen und deren möglicher Ursachen und Folgewirkungen sollte eine Entscheidungshilfe für mögliche therapeutische Schritte darstellen.

Im Speziellen geht es dabei immer um die Frage „load and go“ oder „stay and play“, d. h. soll vor Ort intubiert und thoraxdrainiert werden oder nicht.

Zusammenfassend kann jedoch festgestellt werden, dass, basierend auf Literaturdaten, bei hämodynamischer und respiratorischer Stabilität sowie erhaltenem Bewusstsein auf die präklinische Maßnahme der Intubation verzichtet werden sollte. Es darf jedoch keinesfalls auf die notwendigen lebensrettenden therapeutischen Schritte verzichtet werden, wenn es sich um instabile schwerstverletzte Patienten handelt, insbesondere auch dann, wenn die Situation aussichtslos erscheint.

Schlüsselwörter: Thoraxtrauma, Thoraxdrainage, Prähospitalphase.

EINLEITUNG Der Massentourismus hat, wie das letzte Jahrzehnt gezeigt hat, auch nicht vor dem Alpinismus, und im Speziellen dem Hochalpinismus, Halt gemacht. Diese Tatsache führte dazu, dass immer mehr Menschen mit schlechtem Trainingszustand und ungenügender Ausrüstung in alpines Gelände aller Kontinente vorrücken. Damit ist neben vielen negativen Aspekten für die Natur auch die Gefahr von zunehmenden Alpinunfällen verbunden.

Die meisten Unfälle beziehen sich dabei jedoch auf das skeleto-muskuläre System der Extremitäten. Schwerere Verletzungsmuster unter Mitbeteiligung abdomineller und thorakaler Viszera sind dabei zweifelsohne eine Seltenheit.

Dennoch ist ein Trauma die häufigste Todesursache bei den < 40-Jährigen und ~ 25 % davon sind direkt assoziiert mit einem Thoraxtrauma (1, 2).

Die Verletzung des thorakalen Skeletts (Rippen/Wirbelsäule) sowie der Viszera ist bedingt durch die anatomischen und pathophysiologischen Besonderhei-

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ten – Atmung, Herz-Kreislauf – in alpiner Umgebung als besonders problematisch einzustufen, da die Transportwege und -möglichkeiten oftmals extrem schwierig sind. Diese Tatsache ist besonders vor dem Hintergrund zu sehen, dass die rechtzeitige Diagnose und Therapie im Falle einer Brustkorbverletzung für die Prognose von entscheidender Bedeutung ist. Die Mortalität wird dabei unter optimalen Bedingungen mit ca. 10 % angegeben. In der ersten Stunde nach der Krankenhausaufnahme ist bei einem Todesfall, die häufigste Ursache ein Thorax- oder Schädel-Hirn-Trauma (3) Entsprechend den Literaturdaten findet man eine thorakale Verletzung bei einem Polytrauma in der Hälfte der Fälle, wobei 80-90% aller Thoraxtraumen immer mit einem Polytrauma assoziiert sind (1). Im Bereich der Alpinunfälle ist ein Thoraxtrauma bei ~30% der Fälle als Begleitverletzung vorhanden (2).

Schwere Verletzungen der thorakalen Viszera (Lunge, Gefäße, Herz, Zwerchfell) wurden in unserem Krankengut an 1159 nachuntersuchten Fällen in ~20% der Fälle diagnostiziert. In ~80% der Fälle handelte es sich um einen Pneumound/oder Hämatothorax mit oder ohne Instabilität des knöchernen Thoraxgerüstes.

URSACHEN DES THORAXTRAUMAS Verletzungen des Thorax entstehen prinzipiell durch Krafteinwirkung (mv2/2) auf den Brustkorb, wobei die enge Verbindung zum cardio-respiratorischen System zu massiven Beeinträchtigungen führt. Kleine Ursachen können somit große Folgewirkungen haben.

Prinzipielle Möglichkeiten der Krafteinwirkung: * Direkttrauma * Dezelerationstrauma * Akzelerationstrauma * Perforationstrauma * Thoraxkompressionssyndrom (Perthes-Syndrom), z. B. bei Lawinenunfall * Dekompressionssyndrom, z. B. bei Lawinenunfall – Druckwelle, Barotrauma, Caisson bei Einschluss in eine Luftkammer unter Überdruckbedingungen

A RT E N D E S T H O R A X T R A U M A S Stumpfes Thoraxtrauma Jedes stumpfe Thoraxtrauma kann durch die gebrochenen scharfkantigen Rippen zu penetrierenden Verletzungen der Viszera führen.

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Perforierendes/penetrierendes Thoraxtrauma Immer verbunden mit der Gefahr von Verletzungen der Viszera und konsekutivem großem Blutverlust.

TYPISCHE KLINISCHE ZEICHEN DES THORAXTRAUMAS Schmerzen Rippenfrakturen Atemnot Hämatopneumothorax Lungenkontusion Rippenfrakturen Zwerchfellruptur Tracheo-bronchiale Läsion Zyanose Perikardtamponade Perthessyndrom Hypoxämie Krepitationen (subkutanes Emphysem) Rippenfrakturen Lungenläsionen Tracheo-bronchiale Läsionen Ösophagusläsionen Kontusionen Rippenfrakturen Viszerale Läsionen Hämoptysen Lungenläsion Tracheo-bronchiale Läsion Hämodynamische Instabilität Schock/Blutung

PAT H O P H Y S I O L O G I S C H E Ü B E R L E G U N G E N A U F B A S I S D E R KLINIK Respiratorische Insuffizienz: Knöcherne Verletzungen Die Atemfunktion basiert auf: • einem intakten knöchernen Brustkorb mit den darunterliegenden Membranen (Rippen- und Lungenfell)

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• einem negativen intrapleuralen Druck • koordinierter Funktion des muskuloskeletalen Systems Atemwegsverletzungen • Larynx • Trachea • Bronchien Häufig assoziiert mit Pneumothorax, subkutanem und mediastinalem Emphysem Lungenverletzungen Häufig assoziiert mit Hämoptysen • Pneumothorax • Hämatothorax • Spannungssymtomatik Schock und Hypoxämie (4) (Tabelle 1) Blutverlust > 2.000 ml oder 40 % des Blutvolumens

Estimated blood loss based on clinical parameters CLASS I

CLASS II

CLASS III

CLASS IV

< 750

150–1500

1500–2000

> 2000

< 15 %

15–30 %

30–40 %

> 40 %

Pulse rate

< 100

> 100

> 120

> 140

Blood pressure

normal

normal

decreased

decreased

Respiratory rate Urine output (ml/hr)

14–20

20–30

30–40

> 35

> 30

20–30

5–15

negligible

Mental status

anxious

anxious

confused

lethargic

Fluid replacement (3:1 rule)

crystalloid

crystalloid

crystalloid and blood

crystalloid and blood

Blood loss (ml) Blood loss (% volume)

Tabelle 1: Geschätzter Blutverlust nach klinischen Parametern Mediastinal- oder Subkutanes Emphysem • Lungenverletzung • Atemwegsverletzung • Ösophagusverletzung

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LAGERUNGSOPTIONEN BEIM THORAXTRAUMA Der thoraxtraumatisierte Patient sollte bei erhaltenem Bewusstsein prinzipiell sitzend gelagert werden, da die Atemfunktion durch Unterstützung der auxiliären Atemmuskulatur dabei gut erhalten werden kann.

Besteht eine hämodynamische und/oder respiratorische Instabilität mit der Notwendigkeit der Intubation, sollte der Patient auf der verletzten Seite gelagert werden, um eine Blutaspiration auf die gesunde Seite (inneres Ertrinken) zu verhindern. Der intubierte Patient muss des weiteren permanent abgesaugt werden. Im Idealfall sollte bei Hämotysen aber eine Doppellumenintubation durchgeführt werden.

Besteht keine Möglichkeit zur notwendigen Intubation, muss der Patient auf der traumatisierten Seite und Oberkörper tief gelagert werden.

DIAGNOSTISCHE UND THERAPEUTISCHE OPTIONEN VOR ORT Die Grundlage für rationale Entscheidungsprozesse am Unfallort ist ein fundamentales Verständnis der anatomischen und pathophysiologischen Zusammenhänge beim Thoraxtrauma. Die Kenntnis der typischen Symptome thorakaler Verletzungen und deren möglicher Ursachen und Folgewirkungen sollte eine Entscheidungshilfe für mögliche therapeutische Schritte darstellen.

Es müssen dabei innerhalb kürzester Zeit lebensrettende Maßnahmen ergriffen werden, wobei am Unfallort von Notfallmedizinern prinzipiell zwei Grundprinzipien verfolgt werden: 1. „load and go“ 2. „stay and play“ Prinzipiell bleibt die Entscheidung, nach welchem Prinzip gehandelt wird, immer eine Individualentscheidung, basierend auf einer Vielfalt an Einzelfaktoren.

Dennoch gibt es Entscheidungshilfen basierend auf Literaturdaten und Erfahrungen großer Zentren (Tabelle 1 und 2) (4). Im Speziellen geht es dabei immer um die Frage, soll vor Ort intubiert und thoraxdrainiert werden oder nicht.

In Beantwortung der Frage nach präklinischer Intubation, eine für den betreffenden Patienten möglicherweise lebensrettende Maßnahme, wird immer wieder gerne die Studie von Ruchholtz et. al. zitiert (5). Dabei wurden aus einem Kollektiv von 3.814 Patienten mit oder ohne Intubation am Unfallort zwei vergleichbare Gruppen mit je 44 Patienten gebildet. Die Gruppen waren vergleichbar betreffend: Alter (36a), „Injury Severity Score“ (29) sowie „Trauma and Injury Severity Score“ (TRISS) 92,5. Keiner der Patienten in den beiden Gruppen war bewusstlos oder hatte eine respiratorische Insuffizienz.

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Response to initial fluid resuscitation: A decision for load and go vs. stay and play based on clinical signs Rapid response

Transient Response

No Response

normalize

Transient improvement

Remain abnormal

Minimal (< 20 %)

Moderate and ongoing (20–40 %)

Severe (> 40 %)

low

high

high

Need for blood

low

Moderate to high

immediate

Need for operative intervention

possibly

likely

highly likely

Vital Signs Estimated blood loss Need for more crystalloid

Tabelle 2: Ansprechen auf Flüssigkeitssubstitution zur Entscheidungsfindung „stay and play“ oder „load and go“

Es zeigten sich signifikante Ergebnisse zugunsten der nicht intubierten Gruppe betreffend: * die Zeit zwischen Unfall und Krankenhausaufnahme * präklinischer Flüssigkeitsbedarf * Anzahl an Transfusionen und Notfalloperationen * Anzahl der Multiorganversagen, Intensivaufenthaltstage * Mortalitätsrate Eine rezente australische Studie (6) konnte andererseits zeigen, dass bei Schwerstverletzten mit hämodynamischer und respiratorischer Instabilität die präklinische Intubation und Thoraxdrainage unerwartet vielen Patienten das Leben retten konnte.

Jeder Notfallmediziner muss sich jedoch des Faktums bewusst sein, dass die Entscheidung zur präklinischen Intubation beim Thoraxtrauma immer mit der Entscheidung zur Thoraxdrainage verbunden ist (7, 8, 9, 10). Die Begründung dafür liegt in der während des Transportes durchgeführten Überdruckbeatmung und dem extrem hohen Risiko eines Spannungspneumo- und/oder Hämathothorax.

I N D I K AT I O N E N Z U R P R Ä K L I N I S C H E N T H O R A X D R A I N A G E * Respiratorische Insuffizienz und konsekutive Intubation Immer zuerst intubieren und danach thoraxdrainieren.

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Subkutanes und medistinales Emphysem bei langem Transportweg und/oder Helikoptertransport (Gefahr des Spannungspneumothorax) * Hämodynamische Insuffizienz Drainage bei Blutverlust von > 750 ml: Klemmen bis zum Erreichen des Zielkrankenhauses

TECHNIK DER PRÄKLINISCHEN THORAXDRAINAGE (ABBILDUNG 1A + 1B)

Abbildung 1a + 1b: Technik der Anlage einer digitalen Thoraxdrainage Instrumentarium Skalpellklinge, Handschuhe, Tubus Lagerung Rücken mit 90° abduziertem Arm Hautdesinfektion und sterile Abdeckung Im Notfall nicht notwendig Technik • Hautschnitt etwa 5 cm im Bereich der mittleren Axillarlinie auf Mamillenhöhe • Subkutis muss mit dem Skalpell durchtrennt werden • stumpfe Eröffnung des Intercostalraumes am Oberrand der Rippe • digitale Austastung des Pleuraraumes • Einbringen des Tubus in den Pleuraraum und Blocken des Cuffs • Eine Saugung oder ein Heimlichventil ist nicht notwendig, da davon auszugehen ist, dass der Patient überdruckbeatmet ist und ein externer Pneumothorax damit ausgeschlossen werden kann.

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SCHLUSSFOLGERUNGEN Zusammenfassend kann damit festgestellt werden, dass basierend auf Literaturdaten bei hämodynamischer und respiratorischer Stabilität sowie erhaltenem Bewusstsein auf die präklinische Maßnahme der Intubation verzichtet werden sollte. Es darf jedoch keinesfalls auf die notwendigen lebensrettenden therapeutischen Schritte verzichtet werden, wenn es sich um instabile schwerstverletzte Patienten handelt. Wie aus der Literatur bekannt ist, kann dabei selbst in aussichtslosen Situationen Menschenleben gerettet werden. Die Indikationen und Grundtechniken der Intubation und Thoraxdrainage sollten daher jedem Notfallmediziner bewusst sein. Entsprechende Schulungen und Kurse sollten daher speziell von nicht chirurgischen Ärzten regelmäßig besucht werden.

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M a t t h i a s H o h l r i e d e r, H e r m a n n B r u g g e r, H e i n r i c h S c h u b e r t , Marion Pavlic, Peter Mair

Verletzungsmuster bei Lawinenopfern Pattern of Injury in Avalanche Victims* S U M M A RY In avalanche accidents, the significance of major trauma as a cause of morbidity and mortality is controversial. The aim of this retrospective study is to determine the severity and pattern of injury in avalanche victims admitted to the University Hospital of Innsbruck between 1996 and 2005. A total of 49 significant injuries were found in 105 avalanche victims; the most frequent were of the extremities (n = 20), the chest (n = 18) and the spine (n = 7). In contrast, cerebral (n = 2), abdominal visceral (n = 1), and pelvic trauma (n = 1) were rare.

The severity of injury was minor or moderate in most patients with only 9 (8.6 %) being severely or critically injured. 36 of 105 (34.3 %) avalanche victims died.

Autopsy was performed in 30 of 36 non-survivors. The cause of death in the remaining 6 victims was concluded from clinical, radiological and electrophysiological findings. Trauma was responsible for deaths of only 2 avalanche victims (5.6 %); both had cervical spine fractures with dislocation leading to death.

One death was due to hypothermia, whereas the remaining 33 fatalities (91.7 %) were due to asphyxia. The incidence of life-threatening or lethal trauma was well below 10 %. Asphyxia is by far the most important reason for death. Deaths from trauma were solely due to isolated cervical injuries, demonstrating that the cervical spine may be a region particular at risk in avalanche victims.

Keywords: avalanche, autopsy, death, injury, trauma.

Z U S A M M E N FA S S U N G Bei Lawinenopfern wird die Bedeutung schwerer Verletzungen für Morbidität und Mortalität kontrovers beurteilt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Schwere und das Verletzungsmuster der zwischen 1996 und 2005 an der Medizinischen Universität Innsbruck aufgenommenen Lawinenopfer zu erheben. * Die vorliegende Arbeit basiert auf der Originalpublikation: Hohlrieder M., Brugger H., Schubert H., Pavlic M., Ellerton J., Mair P. Pattern and Severity of Injury in Avalanche Victims. High Alt Med Biol 2007; 8(1): 56–61

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Insgesamt wurden 49 Einzelverletzungen bei 105 evaluierten Patienten diagnostiziert, am häufigsten im Bereich der Extremitäten (n = 20), des Thorax (n = 18) und der Wirbelsäule (n = 7). Sowohl Schädel-Hirn-Traumen (n = 2) als auch abdomino-viszerale Traumen (n = 1) waren selten. Die meisten Opfer wiesen leichte oder moderate Verletzungsmuster auf, lediglich 9 (8.6 %) wurden schwer oder kritisch verletzt. Die Letalitätsrate lag bei 34,3 % (n = 36); 30 Lawinenopfer wurden gerichtsmedizinisch autopsiert, in den restlichen 6 Fällen wurde die Todesursache aufgrund klinischer, radiologischer und elektrophysiologischer Befunde bestimmt.

In zwei Fällen (5,6 %) standen die erlittenen Traumen als Todesursache im Vordergrund, beide Patienten erlitten zervikale Luxationsfrakturen. Ein Opfer (2,8 %) starb infolge Hypothermie, alle anderen (91,7 %) infolge akuter Asphyxie.

Konklusion: Die Inzidenz lebensbedrohlicher und letaler Traumen liegt bei Lawinenopfern deutlich unter 10 %. Letale Traumen traten lediglich in Form isolierter schwerer Halswirbelsäulen-Traumen auf, offensichtlich ist die Halswirbelsäule bei Lawinenopfern prinzipiell besonders gefährdet.

Schlüsselwörter: Lawine, Autopsie, Tod, Trauma.

EINLEITUNG Rund 100 bis 150 Menschen sterben jährlich im Rahmen von Lawinenunfällen in Europa und Nordamerika (1). Man geht davon aus, dass das Ersticken in den meisten Fällen die Todesursache darstellt (2–4). Allerdings sind in der Literatur auch schwere Verletzungen beschrieben worden, unter anderem stumpfe Abdominal-, Becken-, Thorax- und Schädelhirntraumen (5–7). Die Inzidenz lebensbedrohlicher oder letaler Traumen wurde zwischen 4 % (8) und 50 % (6) angegeben, deren Bedeutung für Mortalität und Morbidität wird kontrovers beurteilt. Ziel dieser retrospektiven Arbeit war es, die Inzidenz signifikanter Traumen bei Lawinenopfern zu erheben und das Verletzungsmuster zu beschreiben.

M E T H O D E N U N D PAT I E N T E N Im Einzugsbereich der Medizinischen Universität Innsbruck als Level-1-Trauma-Zentrum liegen mehrere beliebte Varianten- und Tourenschigebiete.

Während des 10-Jahres-Zeitraums zwischen 1996 und 2005 wurden 105 Lawinenopfer entweder über die unfallchirurgische Ambulanz bzw. den Schockraum aufgenommen oder primär ans gerichtsmedizinische Institut überstellt. Für alle Patienten wurden sämtliche medizinischen Diagnosen während des Aufenthalts sowie gegebenenfalls die autoptischen Befunde analysiert.

Alle Verletzungen wurden anhand des Abbreviated Injury Scale (AIS) gradu-

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iert, daraus wurde der Injury Severity Score (ISS) errechnet (9–10). ISS-Werte zwischen 1 und 7 wurden als leichtes Trauma gewertet, 8–13 als moderates, 14-20 als schweres und größer 20 als kritisches Trauma (11). Zur Analyse des Verletzungsmusters wurden lediglich Frakturen und Luxationen sowie Verletzungen mit AIS-Werten größer oder gleich 3 berücksichtigt. Außerdem wurden zu den einzelnen Unfällen die Begleitumstände anhand der Aufzeichnungen des Österreichischen Bergrettungsdienstes sowie durch persönliche Interviews der Lawinenopfer erhoben. Festgehalten wurden in jedem Fall die Art der Aktivität (Schifahrer, Snowboarder, Bergsteiger), die Art der Verschüttung (ganz, teilweise) und die Verschüttungstiefe. Als ganz verschüttet wurde ein Lawinenopfer konventionsgemäß dann bezeichnet, wenn Kopf und Thorax komplett schneebedeckt waren, unabhängig davon, ob andere Körperteile oder Ausrüstungsgegenstände an der Schneeoberfläche sichtbar waren.

Statistik Zur Beschreibung kontinuierlicher Variablen wurden Mittelwerte und Standardabweichungen berechnet, P-Werte kleiner 0,05 wurden als signifikant betrachtet.

ERGEBNISSE Das Durchschnittsalter betrug 38 (± 15) Jahre, 85 der 115 Opfer (81 %) waren männlich. Die meisten Betroffenen waren Schifahrer (76.2 %), ein kleinerer Teil Snowboarder (15.2 %) und Bergsteiger (8.6 %). Ganzverschüttet wurden 67 (63.8 %) Betroffene, die durchschnittliche Verschüttungstiefe betrug bei diesen 1.1 (± 0.8) Meter. Rund die Hälfte (n = 37) aller Ganzverschütteten wurden im Kreislaufstillstand aus den Schneemassen geborgen.

Management und Outcome Elf (10.5 %) Lawinenopfer wurden bereits vor Ort für tot erklärt und direkt ans Institut für Gerichtsmedizin in Innsbruck transportiert, die restlichen 94 (89.5 %) wurden an den Innsbrucker Universitätskliniken aufgenommen (Abbildung 1). Von den aufgenommenen Opfern wurden 11 im Schockraum nach prolongierter Reanimation entsprechend den ICAR-MEDCOM-Kriterien (12) für tot erklärt und ans gerichtsmedizinische Institut transferiert. 62 Patienten mussten stationär behandelt werden, die restlichen 21 Patienten waren leicht oder unverletzt und konnten ambulant behandelt werden. Vierzehn Patienten starben im Laufe des Klinikaufenthaltes, 8 davon wurden gerichtsmedizinisch obduziert.

Von 5 mittels extrakorporaler Zirkulation (ECMO) wiedererwärmten Patienten überlebte einer.

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Abbildung 1: Management und Outcome Verletzungsmuster Insgesamt blieben 78 (74.3 %) Lawinenopfer unverletzt oder erlitten nur leichte Verletzungen (ISS < 8), 18 (17.1 %) wurden mittelgradig (ISS 8–13), zwei (1.9 %) schwer (ISS 14–20) und 7 (6.7 %) lebensbedrohlich (ISS > 20) verletzt.

Unter den 49 diagnostizierten Einzelverletzungen (Tabelle 1) waren Frakturen der Extremitäten (n = 20) am häufigsten. Thoraxtraumen traten bei 18 Patienten auf, Rippen- und Sternumfrakturen wurden in 12 von 16 Fällen als Reanimationsverletzungen interpretiert. Wirbelsäulenfrakturen wurden bei 7 Patienten (6.7 %) diagnostiziert, drei davon in der Zervikalregion. Schwere SchädelHirn-, Abdominal- und Beckentraumen waren selten.

Todesursachen Insgesamt starben 36 der 105 Lawinenopfer (34.3 %). Ein Opfer (2.8 %) starb infolge Hypothermie, dies wurde autoptisch in erster Linie anhand zahlreicher Wischnewsky`s-Spots in der gastralen Mukosa nachgewiesen. Zwei Opfer (5.6 %) erlitten letale, isolierte Halswirbel-Luxationsfrakturen. Bei den restlichen 33 Opfern wurde Asphyxie als Todesursache eruiert, hauptsächlich basierend auf der Kombination von rechtsventrikulärer Dilatation, Hirnödem sowie kleiner pleuraler, konjunktivaler und oraler Schleimhautblutungen. 30 der 36 Todesopfer wurden obduziert. Bei den restlichen sechs konnte die Todesursache aufgrund klini-

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Tabelle 1: Verletzungen der 105 Lawinenopfer scher, radiologischer und elektrophysiologischer Untersuchungen bestimmt werden, relevante Traumen konnten bei diesen Patienten ausgeschlossen werden.

DISKUSSION Die Inzidenz lebensbedrohlicher und letaler Traumen lag in dieser retrospektiven Untersuchung deutlich unter 10 %. Nachdem viele unverletzte oder leicht verletzte Lawinenopfer wohl nie in 채rztliche Behandlung kommen und damit hier unber체cksichtigt bleiben, d체rfte die tats채chliche Inzidenz bedeutender Traumen noch niedriger liegen.

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Unsere Ergebnisse bestätigen in Übereinstimmung mit mehreren anderen Studien (7, 8, 13–15), dass schwere Traumen beim Lawinenopfer selten sind.

Nichtsdestotrotz fand Grossman (6) in Utah (USA) Multisystemtraumen mit möglichen Todesfolgen in 50 % aller mit Herzkreislauf-Stillstand im Krankenhaus aufgenommenen Patienten. Allerdings wurden im Rahmen Grossmans Untersuchung keine Autopsien durchgeführt, sodass der hohe Anteil traumatischer Todesfälle bezweifelt werden darf. Die Angaben in der Literatur zur Inzidenz des letalen Traumas beim Lawinenunfall sind insgesamt sehr unterschiedlich, weil unterschiedliche Lawinentypen, unterschiedliches Terrain, verschiedene Schneedichten und Hindernisse wie Bäume oder Felsen im Bereich der Lawinenbahn das Verletzungsmuster maßgeblich beeinflussen. Insbesondere erleiden Opfer bei Katastrophenlawinen oder Bergsteiger, die in felsigem, steilem Gelände erfasst werden, häufiger letale Traumen als Opfer klassischer Schifahrer-Lawinen.

Die Tatsache, dass letale Traumen bei Lawinenopfern selten sind, ist von großer Bedeutung – ist doch die gesamte Sicherheitsausrüstung nicht auf die Vermeidung von Verletzungen, sondern allein auf die Verhinderung der Asphyxie ausgerichtet: Lawinenairbags (Airbag-System™, Mountain Safety Systems Ltd., Whistler/Canada) zur Reduktion der Verschüttungstiefe, Lawinen-Verschütteten-Suchgeräte zur Verkürzung der Verschüttungszeit oder das AvaLung-System (AvaLung-System™, Black Diamond Equipment, Salt Lake City) zur Verlängerung der Überlebenszeit unter den Schneemassen.

Neben Thoraxtraumen konnten Frakturen der unteren Extremität und Schulterluxationen als häufigste Verletzungen eruiert werden. Diese Traumen kommen offensichtlich durch Kräfte der fliessenden Schneemassen zustande, die über Schier/Snowboards und Schistöcke auf den menschlichen Körper übertragen werden. Die befestigten Schier könnten darüber hinaus wie eine Art Anker wirken und zu einer tieferen Verschüttung beitragen. Deshalb wird häufig empfohlen, sich im Falle einer Lawinenerfassung nach Möglichkeit von Schiern, Snowboard und Schistöcken zu befreien.

Thoraxtraumen können bei Lawinenopfern denkbar durch den hohen Schneedruck oder beim Anprall an Hindernissen entstehen. Im untersuchten Patientengut scheint jedoch die Mehrzahl der 18 thorakalen Verletzungen durch die Herzmassage im Rahmen der kardiopulmonalen Reanimation entstanden zu sein. Diese hohe Inzidenz an reanimationsbedingten Verletzungen kann unter anderem durch die Hypothermie-bedingte Steifheit des Thorax erklärt werden (16). Ferner sind viele Reanimationsverletzungen aber auch durch die schwierigen Umstände der Reanimation erklärbar, die bei hypothermen Patienten oft prolongiert durchgeführt werden muss. Thoraxtraumen haben bei kardiovaskulär instabilen

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Patienten insofern eine besondere Bedeutung, als dass es durch die notwendige Antikoagulation bei Anwendung extrakorporaler Rewarming-Verfahren (Extrakorporale Membranoxygenation) zu unstillbaren Blutungen kommen kann.

Zwei Lawinenopfer starben infolge der erlittenen Traumen, sie wiesen schwere isolierte Halswirbelsäulen-Verletzungen auf. Aufgrund der Umstände der beiden Unfälle kann ein Hyperflexions-/Hyperextensionsmechanismus angenommen werden. Derartige Verletzungen sind bereits vereinzelt in der Literatur beschrieben worden (14, 15). Zum Schutz vor Halswirbelsäulenverletzungen ist eine spezielle Airbag-Weste (Avagear™, Avagear INC., San Francisco/USA) entwickelt worden, die in der Lage sein soll, die beim Lawinenabgang auf die Halswirbelsäule einwirkenden Kräfte zu reduzieren (17). Sie hat allerdings bis dato keine breite Verwendung gefunden. Gerade bei bewusstlosen Lawinenopfern sollte im Rahmen der präklinischen Versorgung unbedingt auf eine adäquate Immobilisation der Halswirbelsäule geachtet und diese mittels Schanzkrawatte (z. B. Stiffneck™, Laerdal Medical Corporation, New York) stabilisiert werden.

Schädel-Hirn-Traumen traten in lediglich 2 % der Fälle auf. Im Gegensatz dazu berichteten Johnson et al. (5) aus Utah (USA) von 61 % Schädel-Hirn-Traumen, rund jedes dritte davon lebensbedrohlich. Dieser markante Unterschied kommt allem Anschein nach durch die unterschiedlichen Geländeverhältnisse zwischen mitteleuropäischen Alpen und nordamerikanischen Rocky Mountains zustande. Die Kollision mit Hindernissen wie Bäumen oder Felsformationen während des Lawinenabgangs birgt eine große Gefahr für Kopfverletzungen und scheint unter den Lawinenopfern in Utah ein gängiger Unfallmechanismus zu sein. In unserem Patientengut ist die Kollision mit Hindernissen allerdings selten und die Schädel-Hirn-Trauma-Inzidenz damit auch entsprechend gering.

Ein wichtiger Mechanismus für die Entstehung schwerer Traumen im Rahmen eines Lawinenabgangs dürfte auch der Sturz über steiles, felsiges Gelände sowie die Kollision mit Bäumen oder Felsen sein. Dies scheint in unserem Patientengut die führende Ursache schwerer Multisystemtraumen zu sein, welche typischerweise bei teil- oder unverschütteten Opfern nach einem Absturz in felsigem Gelände gesehen wurden. Auch Stalsberg (7) wies bereits darauf hin, dass mechanische Traumen häufiger bei Teilverschütteten zu finden waren.

Konklusion Die Inzidenz des lebensbedrohlichen oder letalen Traumas liegt bei Lawinenopfern deutlich unter 10 %, die Asphyxie ist die bei weitem wichtigste Todesursache. Letale Traumen traten lediglich in Form isolierter, zervikaler Luxationsfrakturen auf, offensichtlich ist die Halswirbelsäule bei Lawinenopfern überhaupt besonders gefährdet.

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Vo l k e r Ve i t l

Was können Ernährung und Nahrungsergänzung im Alpinsport leisten? – Fakten und Vermutungen What can nutrition and nutritional supplements achieve in alpine sports? – Facts and fiction S U M M A RY Long-term as well as short-term nutrition is directly related to physical performance in man. For endurance exercise of more than one hour, nutritional quantity as well as quality is relevant. Energy intake requirement and meal frequency are defined by intensity and length of physical activity, need of minerals and vitamins by energy requirement and losses. Adaptation to the type of diet is essential for tolerance and utilisation of the food available. Extreme physical activities are prone to cause gastrointestinal disturbances, with reduction of physical efficiency. Athletes attempt to compensate for their uncertainty with regard to nutrition by using supposedly safe mixtures of nutrients that claim to optimize nutrition or even increase physical performance. Profiles of nutritional need in alpine sports result from physical effects of altitude and the type of sport.

Reduced oxygen partial pressure influences energy metabolism, thermal load and reduced water vapour pressure influence water metabolism and the higher radiation load affects oxidative stress. Influences of altitude on the organism and metabolism change nutritional habits and impair the physical performance of alpine athletes. The primary aim of nutrition at high altitude is to maintain physical performance by maintaining body weight. There is a linear correlation between time spent at increasing altitudes and negative energy balance. The composition of macronutrients in food does not. Supplementation of nutrients would not seem to be necessary with a balanced diet that provides sufficient energy.

The expected physical load will determine nutritional needs, with preference either for fat or carbohydrate metabolism. The relation of the main sources of energy from food, fat and carbohydrates, determines optimal energy supply in hypoxia. Limited glycogen stores demand frequent carbohydrate intake during

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long-term physical activity. To maintain body weight under extreme conditions, everything has to be eaten that is available at high altitude. During long-term physical exertion at high altitude, a meal plan should be followed, and every effort should be made to fill up in advance during rest periods. Another factor in preventing altitude-related weight loss is sufficient fluid intake in the form of food and drinks. A daily drinking schedule based on physical activity and a drinking protocol is useful for prevention and monitoring.

A well-balanced diet providing adequate energy and sensible food choices are the cornerstone for supply of all essential nutrients. Optimised nutrition providing sufficient energy to maintain body weight will supply everything the body needs. During preparation for expeditions to high altitudes, the body pool of antioxidants should be filled up as well as possible in advance on the basis of sound nutritional choices. This applies as well to the iron supply; tissue stores should be filled to provide for haemoglobin synthesis and erythropoiesis. There is as yet no scientific proof that nutritional supplements do a better job than a well-balanced diet.

Keywords: Nutrition, physical efficiency, energy balance, nutrient balance, fluid need, stable body weight, nutritional behaviour, nutritional supplements.

Z U S A M M E N FA S S U N G Sowohl die langfristige als auch die kurzfristige Ernährung stehen in einem direkten Zusammenhang mit der Leistungsfähigkeit des Menschen. Für Ausdauerbelastungen ab etwa einer Stunde ist die Nahrungsqualität und -quantität auch während der Belastung bestimmend. Erforderliche Energiezufuhr und Mahlzeitenfrequenz werden durch Intensität und Dauer der körperlichen Aktivität definiert, Wirkstoffzufuhr (Mineralstoffe und Vitamine) durch Energiebedarf und eventuelle Verluste. Für Toleranz und Verwertung ist die Adaptierung an eine Ernährungsform maßgeblich. Extreme körperliche Belastungen können gastrointestinale Störungen hervorrufen mit Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit. Es wird versucht, Unsicherheit in der Ernährung durch quasi „sichere Nährstoffmischungen“ auszugleichen, die eine Optimierung der eigenen Ernährung versprechen oder gar eine Leistungssteigerung propagieren.

Das Ernährungsprofil für Bergsport ergibt sich aus den physikalischen Einflüssen in der Höhe und die Charakteristika der Sportart. Verminderter O2-Partialdruck beeinflusst Energiehaushalt und thermische Belastung, verminderter Wasserdampfdruck den Flüssigkeitshaushalt, vermehrte Strahlenbelastung den oxidativen Stress. Einflüsse der Höhe auf Organismus und Stoffwechsel verändern das Ernährungsverhalten mit Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit des Berg-

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sportlers. Erstes Ziel der Ernährung in großer Höhe ist es, durch ein konstantes Körpergewicht die Leistungsfähigkeit zu erhalten. Aufenthalt in zunehmender Höhe steht in linearer Beziehung mit einer negativen Energiebilanz. Dagegen verändert sich die Zusammensetzung der Makronährstoffe in der Nahrungswahl im Vergleich zur Normoxie nicht. Eine Supplementierung zur Nahrungsergänzung scheint bei ausreichender Energiezufuhr mit gemischter Kost nicht erforderlich zu sein. In Abhängigkeit von der zu erwartenden Belastungsintensität ergeben sich unterschiedliche Ernährungsanforderungen mit Bevorzugung des Fettstoffwechsels oder des Kohlenhydratabbaus. Die Relation der Hauptenergielieferanten der Nahrung, Kohlenhydrate und Fette, bestimmt die optimale Energiebereitstellung unter Hypoxie. Die begrenzten Glykogenvorräte machen eine häufige Kohlenhydratzufuhr während längerer körperlicher Aktivität erforderlich.

Für das Ziel eines stabilen Körpergewichtes muss schließlich alles verzehrt werden, was bei dem gestörten Ernährungsverhalten in großer Höhe möglich ist.

Man sollte bei längerer Ausdauerbelastung in großer Höhe bewusst nach Plan sowie praktisch auf Vorrat essen.

Zur Prävention höhenbedingter Gewichtsabnahme ist auf eine reichliche Flüssigkeitszufuhr mit Getränken und Lebensmitteln zu achten. Ein Trinkplan für jeden Tag unter Berücksichtigung der körperlichen Aktivität und ein Trinkprotokoll dienen der Prävention und Kontrolle.

Die Basisernährung bei adäquater Energiezufuhr mit vielseitiger und ausgewogener Lebensmittelwahl bildet die Eckpfeiler für die Versorgung mit allen essentiellen Nährstoffen. Mit einer optimierten Ernährung und ausreichend Nahrungsenergie zur Stabilisierung des Körpergewichtes ist auch die Wirkstoffversorgung ausreichend. Bei Vorbereitung von Expeditionen in große Höhen ist der Körperpool an Antioxidantien durch eine optimierte Ernährung so weit als möglich aufzufüllen. Dies betrifft auch die Eisenversorgung als Basis zur Auffüllung von Gewebseisen und zur Hämoglobinsynthese bzw. zur Bildung von Erythrocyten. Ein besserer Effekt durch Einsatz von Nahrungsergänzungsmitteln ist wissenschaftlich nicht bestätigt.

Schlüsselwörter: Ernährung, Leistung, große Höhe, Energiebilanz, Nährstoffgleichgewicht, Flüssigkeitsbedarf, Gewichtskonstanz, Ernährungsverhalten, Nahrungsergänzung.

EINLEITUNG Sowohl die langfristige als auch die kurzfristige Ernährung stehen ohne Zweifel in einem direkten Zusammenhang mit der Leistungsfähigkeit des Menschen.

Es ist zwar die Ernährung nur einer der Faktoren, die die physiologische Leis-

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tungsbereitschaft beeinflussen, jedoch durch ihre Quantität und Qualität wesentlich für das Erreichen sportlicher Ziele. Während kurzzeitige Belastungen unter einer Stunde vor allem durch die langfristige Ernährungsweise beeinflusst werden, sind für die Erfolge bei Ausdauerbelastungen ab etwa einer Stunde die Qualität und Quantität der Nahrungszufuhr auch während der Belastung bestimmend. Erforderliche Energiezufuhr und Frequenz der Mahlzeiten werden durch Intensität und Dauer der körperlichen Aktivität definiert, Wirkstoffzufuhr (Mineralstoffe und Vitamine) durch Energiebedarf und eventuelle Verluste. Für eine optimale Regulation des Stoffwechsels ist je 1.000 kcal Energieverbrauch eine definierte Menge an Wirkstoffen erforderlich (s. DACH-Richtlinien). Ihre notwendige Höhe der Zufuhr ergibt sich daher aus dem Energiebedarf. Die Adaptierung an eine spezielle Ernährungsform ist maßgeblich für deren Tolerierbarkeit und Verwertbarkeit. Extreme körperliche Belastungen, die eine ebenso umfangreiche Ernährung zur Folge haben, können gastrointestinale Störungen hervorrufen, die ebenfalls eine mehr oder weniger umfangreiche Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit nach sich ziehen.

In dieser Situation, die vor allem extreme Ausdauersportler betrifft, wird versucht, die Unsicherheit mit der Ernährung durch quasi „sichere Nährstoffmischungen“, die zudem eine Optimierung der eigenen Ernährung versprechen oder gar eine Leistungssteigerung propagieren, auszugleichen. Daraus ergibt sich die Frage, welche Anforderungen die Alpinsportarten vor allem in großer Höhe an die Ernährung stellen und welche Präparate zur Nahrungsergänzung hilfreich, nicht effizient oder gar schädlich sein können.

E R N Ä H R U N G S A N F O R D E R U N G E N I M A L P I N S P O RT Mit Alpin- oder Bergsport werden Sportarten beschrieben, die im Gebirge in verschiedenen Höhen und mit unterschiedlicher Intensität ausgeübt werden.

Dazu zählen z. B. Mountainbiken, Klettern, Bergsteigen, Bergwandern, alpine Skitouren und Trekking (Fernwandern). Charakterisiert sind diese als Ausdauersportarten mit Kraftausdauer und teils kürzerer, teils höherer Intensität. Spezielle Ernährungsanforderungen ergeben sich nur für Aktivitäten mit einer dominierenden Ausdauerkomponente und dabei einer überwiegenden Langzeitausdauer, wofür eine gute Grundlagenausdauer als Voraussetzung gilt.

Das Anforderungsprofil für die Ernährung beim Bergsport ergibt sich aus den physikalischen Einflüssen in der Höhe und den Charakteristika der Sportart.

Verminderter O2-Partialdruck beeinflusst den Energiehaushalt, thermische Belastung und verminderter Wasserdampfdruck den Flüssigkeitshaushalt, vermehrte Strahlenbelastung den oxidativen Stress.

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Ab einer Höhe von 2500 m können Symptome der Höhenkrankheit [„d’AcostaKrankheit“ – spanischer Missionar (1539 – 1599), Acute Mountain Sickness, AMS] auftreten. Unter anderem geht sie mit Appetitlosigkeit, Übelkeit, Brechneigung und schwerem Erbrechen einher. Eine infolge verminderten Luftdruckes in großer Höhe bedingte Ausdehnung der Darmgase fördert gastrointestinale Beschwerden. Verdauungsprobleme werden meist durch Kostumstellung und durch die Höhe hervorgerufen, weniger durch Infektionen. Kälte verzögert die Magenentleerung und die Darmmotilität. Die Sekretion von Magenund Pankreassaft ist ebenfalls vermindert, was zu eingeschränkter Verdauungsleistung, Dyspepsie und Blähungen führen kann. Dies schränkt bei Aufenthalt in großer Höhe den Verzehr ungewohnter und leicht blähender Speisen ein. Supplementierung von Verdauungsenzymen und Medikamente zur „Entblähung“ können hilfreich sein. Allgemein ist guter Appetit in der Höhe ein gutes Leistungs- und Akklimatisationsbarometer!

V E R Z E H RV E R H A LT E N I N D E R H Ö H E Im Zusammenhang mit den Einflüssen der Höhe auf den Organismus und den Stoffwechsel ergeben sich auch Veränderungen des Ernährungsverhaltens, die nach derzeitigem Verständnis nicht kompensierend wirken, sondern die Leistungsfähigkeit des Bergsportlers einschränken.

Ein Ziel der Ernährung in großer Höhe ist es, das Körpergewicht zur Erhaltung der Leistungsfähigkeit konstant zu halten. Im Rahmen einer Untersuchung in einer Unterdruckkammer wurden der Aufstieg und der Aufenthalt von akklimatisierten Personen am Mount Everest simuliert. Im Zeitraum von 31 Tagen verloren die Probanden allein durch die hypobare Hypoxie, ohne körperliche Belastung, 5,0 ± 2,0 kg an Körpermasse. Dieser durchschnittliche Gewichtsverlust war offensichtlich das Ergebnis einer negativen Energiebilanz. Von anfangs etwa 13.500 kJ/d unter Normoxie auf Meeresspiegel sank die freiwillige Energiezufuhr um 55 % bei Aufenthalt in 8.000 m Höhe. Die Energiezufuhr aus Mahlzeiten und Zwischenmahlzeiten war bei allen Höhen (5000 m, 6000 m, 7000 m, 8000 m) signifikant unterschiedlich zum Verzehr in der normoxischen Periode (p < 0,01). Es zeigt sich eine progressive lineare Beziehung zwischen Energiezufuhr und Aufenthalt in unterschiedlicher Höhe (1) sowie eine negative Energiebilanz, obwohl sich die Mahlzeitenfrequenz von 4,6/d auf 7,6/d erhöht hatte.

Die Zusammensetzung der Makronährstoffe in der Nahrungswahl war im Vergleich zur Periode der Normoxie nicht verändert (2). Unter hypoxischen Bedingungen zeigten Ratten bei freiem Zugang zum Futter eine verminderte Präferenz für eiweißreiches Futter (3). Einen vorübergehenden verminderten Verzehr

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von Hauptnährstoffen (EW, KH, Fett), Vitaminen (A, B1, B2, Niacin, C) und Mineralstoffen (Na, K, Ca, P) stellen Hannon J. P. et al. bei Aufenthalt in mittlerer Höhe (4300 m) mit einer minimalen Zufuhr am Tag 3 fest. Kohlenhydrate wurden auf Kosten des Fettanteiles vermehrt verzehrt. Die hypobare Hypophagie korrelierte mit der Schwere der AMS (4).

Auf eine Höhe von 3.660 m akklimatisierte Probanden waren in der Lage, sowohl mit frischen Lebensmitteln als auch mit Konserven und mit Konserven zuzüglich Vitaminsupplementen ihren Versorgungszustand, gemessen an Enzymaktivitäten in Erythrocyten bzw. Leucocyten, bei einer Energiezufuhr von ca. 19,5 MJ/d in einem akzeptablen Bereich in allen Gruppen zu stabilisieren. Unter einem Ernährungsregime von 30 Tagen konnten alle Probanden ihr Körpergewicht erhalten und zeigten keinerlei Defizite in der Vitaminversorgung. Eine separate Supplementierung zur Nahrungsergänzung scheint bei ausreichender Energiezufuhr mit gemischter Kost nach dieser Untersuchung nicht erforderlich zu sein (5).

E N E R G I E V E R S O R G U N G – K O H L E N H Y D R AT E O D E R F E T T ?

In Abhängigkeit von der zu erwartenden Belastungsintensität ergeben sich unterschiedliche Ernährungsanforderungen, eine extensive mit Bevorzugung des Fettstoffwechsels bei 60–70 % der maximalen Herzfrequenz (Hfmax) und eine intensive mit überwiegendem Kohlenhydratabbau bei 70–80 % Hfmax. Für die Verhältnisse in mittlerer (ab 2000–3000 m) und großer Höhe (> 3000 m) ergibt sich wegen der relativen Hypoxie eine kompensatorische Steigerung der Herzfrequenz, so dass die Energiegewinnung aus den Kohlenhydraten, entsprechend dem zur Verfügung stehenden Sauerstoff, schon bei geringerer körperlicher Belastung als auf Meereshöhe beginnt.

Mit zunehmender Aufenthaltshöhe nimmt im Alpinsport die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max) um etwa 7 % pro 1000 m ab und liegt in 4000 m bei etwa 75 %, bei 7000 m nur noch bei etwa 42 %. Bei akuter Höhenexposition bleibt die anaerobe Leistungsfähigkeit gleich, jedoch sinkt bei vergleichbarer Belastungsintensität (Hf) die aerobe Leistungsfähigkeit im Verhältnis zur maximalen Verfügbarkeit von Sauerstoff. In dieser Situation wirkt sich die Verfügbarkeit von Nahrungsenergie mit einem hohen Energiequotienten (Kohlenhydrate 5,0 kcal/lO2) im Vergleich zu solcher mit geringerem Energiequotienten (Fett 4,69 kcal/lO2) günstig auf den Energiestoffwechsel aus. Entsprechend ist die Relation der Hauptenergielieferanten in der Nahrung, Kohlenhydrate und Fette, bestimmend für die optimale Energiebereitstellung bei geringerer Sauerstoffkonzentration in der Atemluft.

Eine erhöhte Kohlenhydratzufuhr mit der Nahrung über einen Zeitraum von 4 Tagen hat im Laborversuch keinen Einfluss auf das Auftreten von AMS (6).

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Ein Zusammenhang von kohlenhydratreicher Ernährung unter Hypoxiebedingungen und Auftreten von AMS scheint nicht zu existieren. Überschreitet der Energiebedarf die Bereitstellung durch den aeroben Stoffwechsel, so wird bei hoher Belastung zusätzlich Energie durch anaerobe Glykolyse geliefert, was zum Anstieg der Laktatspiegel führt. Diese Form der Energiegewinnung ist bei sehr großen Höhen ab etwa 6000 m nicht mehr möglich, da die Muskelzelle kein Laktat mehr toleriert. Entsprechend kann schnelle Energie über energiereiche Phosphate hinaus aus eventuell vorhandenen Glykogenvorräten nicht geliefert werden.

Da Glykogenvorräte bei optimaler Erholung und Wiederauffüllung nur für einen erhöhten Energiebedarf von ca. maximal einem halben Tag ausreichen, ist eine häufige Kohlenhydratzufuhr mit der Nahrung während der körperlichen Aktivität erforderlich. Das bedeutet, dass ein Bergsportler (ca. 70 kg) mit einem nicht zu hohen Energiebedarf von 4.000 kcal/d in mehreren Portionen (Zwischenmahlzeiten) etwa 8–9 g/kg Kohlenhydrate verzehren bzw. mit Getränken aufnehmen muss. Einen großen Teil davon während der körperlichen Belastung. Für eine extremere Belastung (5.000 kcal/d) erhöht sich diese Menge auf etwa 11 g/kg oder 750 g/d. Derartig hohe Mengen an Kohlenhydraten mit normalen Lebensmitteln zu verzehren ist schon bei sportlichen Belastungen auf Meereshöhe mühsam, ohne die dazukommenden logistischen Probleme zu berücksichtigen. Bei hohen mehrtägigen Ausdauerbelastungen müssen zur Erholung und zur Wiederaufladung der Kohlenhydratreserven kohlenhydratreiche Lebensmittel (z. B. Brot, Müsli, Reis, Teig- und Backwaren, Obst, Trockenobst und Kohlenhydratsupplemente) auch in den Ruhephasen vermehrt zugeführt werden, da diese schnell verfügbaren rationellen Energiereserven sonst nicht mehr ergänzt werden können.

Bei einer maximal möglichen täglichen Energiezufuhr mit üblichen Lebensmitteln von 6.000 kcal/d und einem möglichen Verbrauch von 10.000 kcal/d und mehr ist es mühsam, ein Energiegleichgewicht herzustellen. Wegen des in großer Höhe abnehmenden Appetits und wegen des Geschmackverlustes wird das Risiko des Energiedefizits noch verstärkt, wodurch der Verlust an Köpergewicht und, bei zu geringer Kohlenhydratzufuhr, ungünstigerweise von magerer Körpermasse (Glukoneogenese) vorprogrammiert ist. Um das Körpergewicht stabil zu halten, muss schließlich alles verzehrt werden, was bei dem gestörten Ernährungsverhalten in großer Höhe möglich ist. Man sollte bei längerer intensiver Ausdauerbelastung in großer Höhe bewusst nach Plan, in den Ruhephasen praktisch auf Vorrat essen.

Doppelt so viel Energie als kohlenhydratreiche Lebensmittel könnten fettreiche liefern!

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Abbildung 1: Physiologischer Zusammenhang zwischen Höhe und Ernährung.

Allerdings mit dem Nachteil, dass in der Körperzelle nur 4,7 kcal/l verbrauchter Sauerstoff an Energie gewonnen wird, etwa 6 % weniger als bei Kohlenhydratverbrennung. Die geringere Effizienz der Energiegewinnung durch Fettverbrennung ist bei der relativen Hypoxie in großen Höhen für die Leistungsfähigkeit von Bedeutung. Fettreiche Lebensmittel, Wurst und Speck sind hochwertige Energielieferanten mit intensivem Eigengeschmack, wodurch das „Essen müssen“ erleichtert wird. Allerdings werden diese Lebensmittel nicht so gut vertragen wie auf Meereshöhe.

WA S S E R H A U S H A LT Für die Ernährung in großer Höhe stellt sich die Stabilisierung des Körpergewichtes als dominanter Parameter für den Erhalt der Leistungsfähigkeit heraus. Das Körpergewicht ist sowohl durch den Energiehaushalt als auch durch den Wasserhaushalt bestimmt. Luft über 5000 m ist trockener als in geringeren Höhen. Es ist nahezu kein Wasserdampf enthalten. Wegen der Kälte, der trockenen Luft und der durch Hypoxie bedingt erhöhten Atemfrequenz ist der Wasserverlust über Atmung und Schweiß sehr hoch. Dadurch macht sich eine gewisse Oligurie bemerkbar.

Zur Vorbeugung für eine höhenbedingte Gewichtsabnahme beim Höhenbergsteigen muss auf eine reichliche Flüssigkeitszufuhr mit Getränken und Lebens-

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mitteln geachtet werden. Unter normalen Umweltbedingungen ist eine Flüssigkeitszufuhr – Getränke und Lebensmittel – von 35–45 ml/kg mageres Körpergewicht notwendig. Das ist für einen Menschen mit 70 kg eine Flüssig-keitsmenge von 2,8 l/d. Je nach individueller Situation am Berg kann sich diese Menge ohne weiteres verdoppeln. Mit der Atmung alleine können bis 200 ml/h verloren gehen. Eine optimale Flüssigkeitszufuhr ist dann erreicht, wenn eine ausreichende bis normale Ausscheidung von hellem Harn beobachtet werden kann und das Körpergewicht nicht mehr als ± 0,1 kg vom Ausgangsgewicht abweicht.

Da am Berg eine standardisierte Wägung kaum realisierbar ist, muss der Harnkontrolle verstärktes Gewicht beigemessen werden. Ein Trinkplan für den ganzen Tag unter Berücksichtigung der geplanten körperlichen Aktivität und ein Trinkprotokoll sollten zur Prävention und Kontrolle vorliegen.

Als Getränke sind starker schwarzer Tee oder Kaffee ungünstig, sie wirken diuretisch. Leichter schwarzer Tee und schmackhafter Früchtetee sind gut geeignet. Das Trinken kann gleichzeitig mit der Wiederauffüllung der Kohlenhydratreserven verbunden werden. Geht wenig Flüssigkeit verloren, so verwendet man Kohlenhydratgetränke mit der Standardkonzentration von 250–350 mOsmol/l. Geht viel Flüssigkeit verloren, so kann man die Standardkonzentration verlassen und mehr Wasser zum Lösen der Pulver verwenden.

Ideal für die Wiederauffüllung der Zellflüssigkeit ist eine standardisierte Rehydrierungslösung (z. B. für Säuglinge) mit metabolisierbaren Glukosepolymeren (Maltodextrin, 80–350 kcal/l, 20–90 g/l), Natrium 460–1150 mg/l (ca. 1–1,3 g Kochsalz) und einer Osmolarität 200 bis 330 mOsmol/kg H2O. Andere Inhaltsstoffe oder Mineralstoffe sind für Getränke zur Rehydrierung nicht erforderlich. Sie verringern nur die Verträglichkeit (höhere Osmolarität)!

Meist haben derartige Getränke in Relation zu ihrem Energiegehalt zu wenig Wirkstoffe, so dass die übrige Ernährung eine entsprechend höhere Nährstoffdichte an Mineralstoffen und Vitaminen aufweisen muss. Zur besseren Verwertung der Kohlenhydrate muss ein Mindestgehalt an Vitamin B1 von 1 mg/1.000 kcal (0,4 mg/100 g) metabolisierbare Kohlenhydrate gefordert werden. Geschmacklich müssen diese Getränke unbedingt den persönlichen Erwartungen entsprechen.

N A H R U N G S E R G Ä N Z U N G – A K T U E L L G E S I C H E RT E FA K T E N Die Basisernährung zur adäquaten Energieversorgung mit vielseitiger und ausgewogener Lebensmittelwahl bildet die Eckpfeiler für die Versorgung mit allen erforderlichen Wirkstoffen. Solange eine optimierte Ernährung mit frischer Kost zur Verfügung steht und ausreichend Nahrungsenergie zur Stabilisierung des Kör-

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pergewichtes verzehrt wird, ist auch die Wirkstoffversorgung ausreichend. Auch bei einer Ernährung mit Konserven und ausgeglichener Energiebilanz sind keine klinisch relevanten Wirkstoffdefizite beobachtet worden. Eine zusätzliche Supplementierung von Wirkstoffen ergibt keine bessere Situation (5).

Man kann davon ausgehen, dass bei einer guten Versorgung mit Wirkstoffen eine weitere Supplementierung keinen Nutzen bringt. Anders ist die Situation bei negativer Energiebilanz von etwa einer Woche und mehr, in der bei einigen BVitaminen die biologische Halbwertszeit der Präsenz im Körper überschritten wird und Unterversorgungen mit Mangelerscheinungen (z. B. Leistungsabfall) auftreten können. Multivitamintabletten sind bei stark erhöhter körperlicher Aktivität und verminderter Frischverpflegung, z. B. bei überwiegender Konservenund Trockennahrung oder während langer Expeditionen, sinnvoll.

Unter extremen Umweltbedingungen mit hoher körperlicher Belastung kann ein erhöhter metabolischer Stress zu vermehrter Radikalbildung führen. Im Gebirge mit körperlicher Belastung und hohem Energieverbrauch, photobiologischer Belastung durch extremes Licht und Reflexion ist die Radikalbildung verstärkt und damit wird ein erhöhter Bedarf an Antioxidantien (Vitamin C, E und ß-Carotin) hervorgerufen. Indikator für eine erhöhte Lipidoxidation z. B. in 5100 m Höhe ist die Pentan-Abatmung. Diese beträgt in dieser Höhe mehr als 180 % des Wertes in Meereshöhe (Kontrollgruppe) und kann durch Vitamin-E-Supplementation (2x 200 mg/d) auf 100 % reduziert werden (7). Gut trainierte Bergsportler haben eine geringere Lipidperoxidation. Um maximale Serumkonzentrationen an Vitamin E zu erreichen, ist eine Supplementierung (800 mg/d) von etwa 15 Tagen erforderlich. Eine Supplementierung an Antioxidantien verringert zwar Symptome und Indikatoren der Lipidperoxidation, bleibt jedoch ohne Wirkung auf die körperliche Leistungsfähigkeit. Zur Vorbereitung von Expeditionen in große Höhen sollte in der physischen Vorbereitungszeit der Pool an Antioxidantien durch eine optimierte Ernährung so weit als möglich aufgefüllt werden. Dies betrifft auch die Eisenversorgung als Basis zur Auffüllung von Gewebseisen und zur Synthese von Hämoglobin bzw. zur Bildung von Erythrozyten. Ein besserer Effekt durch Einsatz von Nahrungsergänzungsmitteln ist wissenschaftlich nicht bestätigt.

NAHRUNGSERGÄNZUNGSMITTEL – EC-VERORDNUNG Nahrungsergänzungsmittel (NEM) im Sinne der EC-Verordnung sind Lebensmittel, die dazu bestimmt sind, die allgemeine Ernährung mit Nährstoffen und/oder mit Stoffen mit ernährungsphysiologischer Wirkung zu ergänzen. Sie

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werden z. B. als Kapseln, Pastillen und Tabletten in abgemessenen kleinen Mengen in den Verkehr gebracht und müssen auf der Verpackung folgende Angaben enthalten: 1. Name und Kategorie der Nährstoffe oder sonstigen Stoffe 2. empfohlene tägliche Verzehrmenge (Portion) 3. Warnhinweis, die Tagesdosis nicht zu überschreiten 4. Hinweis: „Nicht als Ersatz für abwechslungsreiche Ernährung!“ 5. Außerhalb der Reichweite von kleinen Kindern aufbewahren!

Alle Aussagen zu physiologischen oder gesundheitlichen Wirkungen von NEM müssen wissenschaftlich fundiert nachgewiesen werden.

L E B E N S M I T T E L F Ü R S P O RT L E R – „SCIENTIFIC COMMITTEE ON FOOD” Als Grundlage für die EC-Verordnung hat das „Scientific Committee on Food“ einen Bericht über die Spezifizierung von Lebensmitteln für Sportler mit hoher körperlicher Belastung veröffentlicht, in dem die verfügbare wissenschaftliche Literatur zur Wirkung dieser Produkte geprüft wurde (8). Darin hat die Gruppe von Wissenschaftlern festgestellt, dass eine gut bilanzierte Ernährung die Basis zur Deckung des Nährstoffbedarfes von Athleten ist. Bei besonderer Berücksichtigung von intensiver Muskelbelastung und der einfachen Verwendung von speziellen Lebensmitteln oder Inhaltsstoffen können Einzelpersonen einen Nutzen haben. Dieser ist jedoch nicht auf Athleten beschränkt, sondern auch für andere Personen mit harter körperlicher Arbeit oder unter extremen Umweltbedingungen vorhanden.

Die Hypothese eines durch körperliche Belastung bedingten zusätzlichen Bedarfes an Mikronährstoffen ist aus heutiger wissenschaftlicher Sicht abzulehnen. Im Hinblick auf eine positive Korrelation von Energiebedarf für körperliche Aktivität und Bedarf an Mikronährstoffen wird festgestellt, dass dieser ausreichend durch eine energiebilanzierte Ernährung mit ausgeglichener Nährstoffdichte gedeckt werden kann. Unter Ausdauerbelastung kann ein erhöhter Bedarf an Kohlenhydraten erforderlich sein, der mit kohlenhydratreichen Sportlergetränken oder Sportsnacks gedeckt werden kann. Diese enthalten jedoch überwiegend keine optimale Dichte an Mikronährstoffen.

Für eine unzureichende Versorgung von Athleten mit Mineralstoffen (K, Mg, Ca) im Vergleich zu den Empfehlungen für die Nährstoffzufuhr (z. B. DACH, RDA) gibt es keine objektiven Daten. Defizite sind unter chronisch negativer Energiebilanz zu beobachten. Der Begriff „Sportanämie“ wird im Zusammenhang mit sportlicher und körperlicher Aktivität häufig aber nicht gerechtfertigt verwendet. Die Prävalenz von Anämie, dokumentiert durch Konzentrationen an

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Plasmaferritin, ist bei Athleten fast genauso groß wie bei Kontrollpersonen. Es gibt Hinweise dafür, dass die Zinkzufuhr bei Athleten grenzwertig ist. Dies erhöht das Risiko für Infektionen der oberen Atemwege. Spurenelemente wie Kupfer, Selen und Mangan sind signifikant bei der physischen Leistungsfähigkeit, im Energiestoffwechsel und der Bildung freier Radikale involviert. Anhaltendes Schwitzen während körperlicher Aktivität kann zu Verlusten dieser Spurenelemente führen. Daten zur Bilanzierung dieser Spurenelemente bei Sportlern sind nicht repräsentativ. Plasma-Vitaminspiegel und enzymatische Stimulationstests zeigten dieselbe Inzidenz für marginale oder defizitäre Spiegel, wie sie bei körperlich nicht aktiver Bevölkerung gefunden wird. Studien mit Vitaminsupplementierung weisen keine Auswirkungen auf die Verbesserung der körperlichen Leistung nach. Untersuchungen zum ergogenen Effekt von Vitaminen haben keinen Nachweis erbracht, dass über die Empfehlungen zu einer bilanzierten Ernährung hinaus eine Supplementierung erforderlich ist.

Körperliche Belastung fördert die Produktion freier Radikale. Diese können zu Muskelermüdung und zu erhöhtem Risiko von Muskelverletzungen führen. Für die Supplementierung an antioxidativen Vitaminen wurde zwar eine verringerte Bildung freier Radikale, aber kein Einfluss auf die körperliche Leistungsfähigkeit nachgewiesen. Dagegen ist es auf Basis verfügbarer wissenschaftlicher Untersuchungen wahrscheinlich, dass Creatin-Supplementation die körperliche Leistungsfähigkeit bei wiederholten extremen, aber kurzen Belastungen verbessert. Creatin verbessert die isometrische Muskelkraft, jedoch nicht die Maximalkraft. Es scheint auf aerobe Aktivitäten keinen Einfluss zu haben.

Für den Einfluss von Carnitin auf die körperliche Leistungsfähigkeit gibt es keine wissenschaftlich ausreichende beweisende Datenlage. Die Verwendung von MCT zur Verbesserung der Energieversorgung hatte keinen oder negativen Effekt und war häufig mit gastrointestinalen Krämpfen verbunden.

Für die Verwendung von BCAA konnte der wissenschaftliche Beweis für einen ergogenen Effekt in heißem Klima erbracht werden, nicht jedoch für Ausdauerbelastung in klimatisch gemäßigter oder kühler Umgebung.

Zur besonderen Situation von Supplementierung mit Nährstoffen bzw. Nahrungsergänzungsmitteln hat das SCF der EC keine Stellung bezogen.

SCHLUSSFOLGERUNG: A L P I N S P O RT – E R N Ä H R U N G I N G R O S S E N H Ö H E N • Es ist sehr schwer, den Appetit zu erhalten!

• Geruch und Geschmack sind beeinträchtigt!

• Lethargie, Übelkeit und leichte Höhenkrankheit verleiden das Essen.

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• Die Zubereitung von Essen ist ungleich schwieriger.

• „Essen und Trinken nach Plan“.

• Ein optimaler Ernährungszustand vor längeren Touren in alpinem Gelände ist von großem Wert.

• Eine besondere Wirksamkeit von Nahrungssupplementen bei bilanzierter Ernährung ist nicht erwiesen.

E R N Ä H R U N G S R I C H T L I N I E N F Ü R D E N A L P I N S P O RT L E R • Ausgleich von häufigen Bilanzdefiziten – Wasser, Energie, Kohlenhydrate, Eiweiß • Flüssigkeit Luft in der Höhe ist kühl und trocken! Risiko großer Flüssigkeitsverluste – Ausgleich der Verluste notwendig!

• Bilanzierte Energiezufuhr: o Aufrechterhaltung der Leistungsfähigkeit o Effizientere Energiegewinnung aus Kohlenhydraten.

Kohlenhydratreiche Ernährung – Reis, Kartoffeln, Nudelgerichte o konstantes Körpergewicht anstreben • Optimale Eiweißzufuhr – Lebensmittel mit tierischem Eiweiß (Eisenzufuhr) und pflanzlichem Eiweiß kombiniert im Verhältnis 1 : 2 • Fettreduktion – schlechtere Verträglichkeit in der Höhe • Optimales Verhältnis der Hauptnährstoffe: EW : F : KH = 18 % : 15 % : 67 % (eiweiß- und kohlenhydratreiche, aber fettarme Kost) • Wirkstoffreiche Ernährung – Auswahl von mineralstoffreichen (K, Mg, Fe) und vitaminreichen Lebensmitteln • Leichte Vollkost; leicht verdaulich, gut verträglich • Alkohol meiden! Erhöhtes Risiko für Höhenkrankheit

GESUND-LEBEN-PYRAMIDE: RICHTLINIE FÜR ERNÄHRUNG IN DER HÖHE Ernährung nach den Richtlinien der „Gesund-Leben-Pyramide“ des Österreichischen Akademischen Instituts für Ernährungsmedizin bildet auch die Grundlage für die Basisernährung bei Aufenthalt in großen Höhen (Abb. 2). Unter Beibehaltung der vorgeschlagenen Relationen der Lebensmittelgruppen und bei Verzehr der individuell notwendigen Mengen für eine ausreichende Energiezufuhr mit Stabilisierung des Körpergewichtes ist die Zufuhr an Vitaminen und Mineralstoffen bzw. Spurenelementen bedarfsgerecht und leistungsfördernd.

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Abbildung 2: Ernährungspyramide: Basis für Ernährung in großer Höhe (Österreichisches Akademisches Institut für Ernährungsmedizin).

162

L I T E R AT U R (1)

Westerterp-Plantenga, M. S.: Effects of extreme environments on food intake in human subjects; Proceedings of the Nutrition Society 58, 791– 798 (1999)

(2)

Westerterp-Plantenga, M. S., Westerterp, K. R., Rubbens, M., Verwegen, C. R. T., Richelet, J. P., Gardette, B.: Appetite at ‘‘high altitude’’ [Operation Everest III (Comex-’97)]: a simulated ascent of Mount Everest; J. Appl. Physiol. 87, 391–399 (1999)

(3)

Morel, O. E., Aubert, R., Richalet, J. P., Chapelot, D.: Simulated high altitude selectively decreases protein intake and lean mass gain in rats; Physiology & Behavior Volume 86, Issues 1–2, 145–153 (2005)

(4)

Hannon, J. P. et al.: Nutritional aspects of high altitude exposure in women.

AJClN 29, 605–613 (1976)

(5)

Sridharan, K., Ranganathan, S., Mukherjee, A. K., Kumria, M. L., Vats, P.: Vitamin Status of High Altitude (3660 m) Acclimatized Human Subjects during Consumption of Tinned Rations; Wilderness Environ. Med., 15, 95–101 (2004)

(6)

Swenson, E. R., MacDonald, A., Vatheuer, M., Maks, C., Treadwell, A., Allen, R., Schoene, R. B.: Acute mountain sickness is not altered by a high carbohydrate diet nor associated with elevated circulating cytokines; Aviat. Space Environ. Med. 68, 499–503 (1997)

(7)

Simon-Schnass, I., Pabst, H.: Influence of vitamin E on physical performance; Int. J. Vit. Nutr. Res. 58, 49–54 (1988)

(8)

Report of the Scientific Committee on Food on composition and specification of food intended to meet the expenditure of intense muscular effort, especially for sportsmen. (Adopted by the SCF on 22/6/2000, corrected on 28/2/2001, SCF/CS/NUT/SPORT/5 FINAL)

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Wa l t e r P i e r i n g e r, M o n i k a Wo g r o l l y - D o m e j

Zur Psychosomatik der Grenzerfahrung Psychosomatic medicine and the experience of borders S U M M A RY In this psychosomatic study the phenomenon of mountain climbing is investigated as an expression of a human borderline experience. The main hypothesis is that in mountain climbing, the concept of a philosophical dualism, which has been typical for the European tradition since the antiquity, can be found. Depending on the climber’s personality, extreme mountain climbing manifests itself either more as a social or as an existential boundary experience. The social boundary experience – we regard Hermann Buhl as a typical representative – is identified as a catecholamine stress-reaction. The existential boundary experience – examined on the example of Reinhold Messner – is interpreted as a cortisol stress-reaction and is discussed with its psychosomatic results. The main conclusion is that through the boundary experience on the mountain, these in daily life mostly separated perspectives confluence to one biopsychosocial unity: The artificial separation in object and subject, respectively in body, soul and mind is reversed at the boundary.

Keywords: Boundary experience, psychosomatic medicine, cortisol stress, catecholamine stress.

Z U S A M M E N FA S S U N G In dieser psychosomatischen Studie wird das Phänomen Bergsteigen als Ausdruck menschlicher Grenzerfahrung untersucht. Das in der europäischen Tradition seit der Antike bekannte Konzept eines philosophischen Dualismus wird in seiner Spiegelung im Extrembergsteigen beleuchtet. Extrembergsteigen erweist sich dann, je nach Charakter des Bergsteigers, eher als soziale oder als existentielle Grenzerfahrung.

Die soziale Grenzerfahrung – hier wird Hermann Buhl als Beispiel gesehen – wird als kritische Manifestation der Katecholaminstressreaktion identifiziert und wird mit ihren psychosomatischen und immunologischen Befunden skizziert. Die existentielle Grenzerfahrung – am Beispiel Reinhold Messner beleuchtet – wird als Kortisolstressreaktion interpretiert und mit ihren psychosomatischen Befunden zur Diskussion gestellt. Als Ergebnis wird gesehen, dass alpine Grenzerfahrungen die

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Zusammenführung dieser im Alltag meist getrennten Perspektiven zu einer biopsychosozialen Einheit widerspiegeln: Die künstliche Trennung von Objekt und Subjekt, bzw. Körper, Seele und Geist wird dort an der Grenze wieder aufgehoben.

Schlüsselwörter: Grenzerfahrung, Psychosomatik, Kortisolstress, Katecholaminstress.

BERGSTEIGEN – BEGIERDE DER VERNUNFT Im Verständnis des sehr auf Nüchternheit bedachten großen deutschen Philosophen Immanuel Kant (1724–1804) ist das Phänomen „Bergsteigen“ als „unausweichliche Begierde der Vernunft“ zu bezeichnen. Irdische Grenzen zu erkunden erkennt er als Voraussetzung dafür, die eigene Wirklichkeit und Verantwortlichkeit im Leben auszuloten. Als zentrale Implikationen dieser Begierde der Vernunft führt Kant die berühmten drei Fragen des Menschen an sich selbst an: „Was kann ich wissen?“ „Was soll ich tun?“ „Was darf ich hoffen?“ Diese drei persönlichen Fragen münden in der allgemeinen Reflexion: „Was ist der Mensch?“ Innerhalb der Medizin hat sich unter dem Begriff Psychosomatik eine Grundlagendisziplin etabliert, die nach Berücksichtigung gerade dieser Fragen ausgerichtet ist. Als gemeinsame Thesen und Grundpositionen der Psychosomatik, wie sie durch Sigmund Freud (1), Alfred Adler (2), Karl Jaspers (3), Viktor v. Weizsäcker (4) und Thure v. Uexküll (5) vertreten wurden, gelten heute folgende Leitgedanken: • Die Entwicklung des Menschen verläuft durch Krisen.

• Erst in der Grenzsituation erkennt sich der Mensch selbst.

• Was wir aus dem Bewusstsein verbannen, wird im Körper wirksam.

• Erkrankung ist, unabhängig von ihrer unterschiedlichen Ätiopathogenese, jedenfalls immer auch persönliche Krise und schmerzliche Grenzerfahrung.

Diese phänomenologische Skizzierung menschlicher Erkrankungen kann so auch als Beschreibung für das Bergsteigen dienen. Einen „Berg“ zu erklimmen, welcher auch immer es ist, bedeutet, Höhen menschlicher Wirklichkeit zu erklimmen, Krisen zu durchwandern, das Bewusstsein zu fordern, und bedeutet ferner, die eigene Vernunft bezüglich der Frage „Was ist der Mensch?“ zu prüfen.

DER BERG UND DAS DILEMMA EUROPÄISCHER K U LT U R E N T W I C K L U N G Seit der griechischen Antike entwickelte sich innerhalb der europäischen Philosophie eine widersprüchliche wissenschaftliche Theorie und Methodologie für die

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zentralen Fragen nach dem Wesen des menschlichen Lebens. Die Polarisierung in „rechte und linke Weltsicht“ bestimmte von jeher das politische Klima Europas von der Antike bis zur Gegenwart. Die Aufspaltung in „final-orientierte Subjektdenker“, welche sich primär der phänomenologischen Methode verpflichtet, und in „kausal-linear orientierte Objektdenker“, die sich der empirisch-analytischen Methodologie primär zugehörig fühlen, erweckt das zentrale Dilemma der europäischen Kulturentwicklung. Kreativisten, von der Idee einer Schöpfung überzeugt, versus Evolutionisten, von der Annahme der durch Zufall getragenen Evolution geprägt, sind in der europäischen Geschichte maßgeblich bestimmend. Obgleich schon Platon undAristoteles, in Nachfolge von Sokrates, die Zusammenschau dieser methodologischen Ansätze als wesentliche philosophische Aufgabe betrachtet haben, gelten heute weiterhin Begriffe wie „Platoniker“ und „Aristoteliker“ als Bezeichnungen konträrer Grundhaltungen. Platoniker schauen primär nach dem inneren Gehalt und der subjektiven Struktur, Aristoteliker nach der äußeren Form und objektiven Funktion des Gegenstandes. Aus der neueren neurobiologischen Forschung erhalten wir eine Bestätigung dieser klassischen Annahmen, wonach sogenannte Platoniker eher die rechte Hirnhälfte und sogenannte Aristoteliker eher die linke Hirnhälfte bevorzugen, wogegen eine ganzheitliche Erfassung der Welt der Berücksichtigung beider Seiten bedürfte. In der Medizin von heute spielen diese beiden Traditionen weiterhin eine wichtige akzentuierende, trennende bzw. differenzierende Rolle und werden hier als so genannte humanwissenschaftliche bzw. naturwissenschaftliche Tradition bezeichnet (6, 7).

Folgende Thesen sind für eine humanwissenschaftliche, subjektorientierte Krankheitstheorie von zentraler Bedeutung: • Erkrankung ist primär kreatives Ringen des Lebens um das Überleben in einer unverlässlichen oder fremden Umwelt.

• In der Erkrankung zeigen sich die Grundzüge des Menschen; sein Aufgerufensein zur Freiheit, sein Verhältnis zu sich selbst, zur Umwelt und zur Transzendenz.

• Im Erkennen dieser Bedeutungsaspekte liegen die Chance zum persönlichen Neubeginn und ein soziokultureller Impuls.

Demgegenüber stehen nachfolgende Aussagen als Hauptthesen einer naturwissenschaftlichen, objektorientierten Krankheitstheorie: • Krankheit bedeutet eine verursachte Störung mit Gefahr in Verzug, die es so früh und so umfassend als möglich zu diagnostizieren und zu behandeln gilt.

• Der Patient selbst ist eher ein passiv Leidender; seiner Freiheit beraubt – der Arzt aktiver Experte; durch Fortschritte der Medizin können immer mehr Krankheiten erkannt, entdeckt und erfolgreich behandelt werden.

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• Durch diese kategorische Negativsetzung von Krankheit wächst aber gleichzeitig auch beständig die Angst vor Erkrankung und Tod. Nach Auffassung des großen deutschen Pathologen Wilhelm Dörr (8) gilt es, die sich aus einer unterschiedlichen wissenschaftlichen Methodologie ergebenden konträren Positionen in der Medizin immer wieder neu aufeinander abzustimmen und zusammenzuführen. Dörr geht davon aus, dass die unterschiedlichen Krankheitstheorien, die einmal den Menschen überwiegend als kreatives, nach innen orientiertes (= sub-jacere) Subjekt und einmal als nach außen geworfenes (= ob-jacere) Objekt betrachten, einer tragischen und künstlichen Spaltung entspringen. Die Einheit des Menschen als Subjekt und Objekt definiert Dörr wie folgt: „Die Einheit der menschlichen Natur ist – trotz des Januskopfes – garantiert. Denn für den Menschen ist sein eigener Körper (Objekt) keine für sich alleine gegebene Struktur. Er ist das sich strukturierende Sein des Subjekts.“ Noch schärfer, und die Philosophie des Bergsteigens noch klarer spiegelnd, hat Karl Jaspers (9) diese für den Menschen typische, sich selbst strukturierende Lebensdynamik beschrieben: „Der Mensch findet in sich, was er nirgends in der Welt findet, etwas Unerkennbares, Unbeweisbares, niemals Gegenständliches, etwas, das sich aller forschenden Wissenschaft entzieht: die Freiheit. Die Freiheit des Menschen ist

Abbildung 1: Reinhold Messner und Monika Wogrolly-Domej im Juni 2007 in Ramsau am Dachstein

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weder beweisbar noch widerlegbar. Die Freiheit zeigt sich in der Entscheidung und Tat; in der Verantwortung.“ Wie stark das „Abenteuer Berg“ Ausdruck und Sehnsucht dieser Lebensphilosophie ist, wurde von vielen Bergsteigern eindrucksvoll in eigenen Berichten beschrieben. Immer wieder spiegeln sich in diesen Schilderungen, wie etwa von den beiden konträren Denkern Hermann Buhl und Reinhold Messner, die einleitend formulierten Grundfragen von Immanuel Kant nach dem Wesen des Menschen wider. Messner bezeichnet das Bergsteigen sogar als „die Kunst, nicht umzukommen“ und betont, dass es sich beim Höhenbergsteigen um ein Eindringen des Menschen in Bereiche handle, wo er nichts mehr zu suchen habe, um eine beabsichtigte Grenzerfahrung also, aber gleichviel um Selbstüberwindung, Selbstkontrolle und zugleich Überwindung der Angst und Macht und Kontrolle gegenüber der Naturgewalt (Besteigung als Bezwingung und Unterwerfung eines Du). Er habe sich, von einem Achttausender zurückgekehrt, jedes Mal wie neugeboren gefühlt, als wäre ihm das Leben neu geschenkt worden, auch verjüngt, so Messner.

Die typischen Positionen des menschlichen Seins hat Karl Jaspers mit Worten formuliert, die auch das Abenteuer des Bergsteigers charakterisieren könnten.

Jaspers sieht die Grundzüge der menschlichen Natur in einer vierstufigen Existenz: • Der menschliche Geist als Teilhaber an ganzheitlichen und sinnstiftenden Ideen, der den Zusammenhang in der Zerstreutheit des Wissbaren und Erfahrbaren erzeugt.

• Das menschliche Bewusstsein überhaupt als Medium des objektiven/subjektiven Denkens (Ichsein).

• Das biologische menschliche Dasein als rücksichtsloser, vitaler Daseinswille mit Macht-, Geltungs- und Genussinteresse.

• Die Existenz als das, was der Mensch sein kann, als nicht mehr empirisch erfassbare Ebene des eigentlichen Selbstseins als Möglichkeit.

Auch wenn das „Abenteuer Berg“ uns diesen menschlichen Grundpositionen annähert, führt uns die „unausweichliche Begierde der Vernunft“ (Kant) immer auch zur Grenze, zur Erfahrung der Grenze und zur Grenzsituation. In diesem Zusammenhang betont Jaspers: „Dabei könne der Mensch sich selbst letztlich nicht verstehen, er könne sich nur in seiner Grenzsituation, in der Angst erkennen. Erst in der Grenzsituation, wie Sterben, Schuld, Schicksal und Erkrankung, werde sich der Mensch seines Wesens bewusst.“ Denn erst in der Grenzerfahrung sei die Erweiterung des Horizontes im Denken und Handeln verborgen.

Dass dieser Marsch nach außen auf die Spitze der Berge gleichzeitig den Auf-

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bruch nach innen, mit der Expression neuer genetischer Markierungen bedeute, haben schon die beiden Nobelpreisträger Hans Spemann 1935 und Eric Kandel 2000 erkannt.

Im Rahmen der Grenzerfahrung – in diesem Punkt decken sich die Befunde aus der Existenzphilosophie und der Mikrobiologie – werden für das Individuum neue, dabei spezifisch als sinnstiftend erfahrene Intentionen spürbar. Während Kandel und Spemann vor allem die biologische Sicht beschrieben, haben die Existenzphilosophen vor allem auf die geistige Dimension dieses intentionalen Entwicklungsprozesses des Menschen hingewiesen. Eine neurobiologische Verbindung der beiden Ansätze wurde nun mit der Entdeckung und Beschreibung der Spiegelneurone durch Giacomo Rizzolatti, Vittorio Gallese und Joachim Bauer (10) aktuell. Die Spiegelneurone, jene frühesten, schon in der existentiellen perinatalen Entwicklungsstufe reifenden neuronalen Strukturen, die in den ersten Lebenswochen im Rahmen der synästhetischen Mutter-Kind-Beziehung ihre spezifische persönliche Ausformung erfahren, leiten und bestimmen das, was im Tierreich mit Instinkt und für den Menschen mit intuitivem Spüren der eigenen guten Lebensrichtung bezeichnet wird. Während im geschäftigen Alltagsleben andere neuronale Strukturen das Denken und Fühlen bestimmen, werden in der Grenzsituation, der existentiellen Lebenserfahrung, die Spiegelneurone zum zentral leitenden neuronalen Netzwerk, indem sie für das intuitive Verstehen und Spüren primärer Lebensintentionen, für soziale Resonanzbildung meist im Sinn nonverbaler Kommunikation verantwortlich zeichnen. Spiegelneurone erwirken auch die spezifische Öffnung zum inneren Selbst, das heißt zum Kern der Person, und fördern damit die Entwicklung persönlicher Authentizität. Die inhaltlich gleichen Aussagen trifft Reinhold Messner bei seinem Alleingang in die existentielle Dimension der Berge. Er beschreibt dort die Überwindung der Trennung der Sinne zu einer synästhetischen ganzheitlichen Schau, die Aufhebung der Spaltung von inneren und äußeren Bildern und die Wahrnehmung einer intentionalen als authentisch erlebten Koexistenz. Koexistenz bedeutet hier Spiegelung der inneren Welt in der Natur außerhalb und ästhetische Resonanz der äußeren Grenzerfahrung am Berg in der inneren Befindlichkeit. Reinhold Messner zitiert gern Gottfried Benn mit dem Satz: „Bergsteigen, Widerstand gegen den herausgeforderten Tod.“ Er will damit ein Bewusstsein für die existenzphilosophische Deutung der Grenzerfahrung fördern.

Diese Deutung lautet nach Martin Heidegger (11): Sinnerfülltes Leben entwickelt sich in der Entschlossenheit zum Tod. Reinhold Messner betrachtet Hermann Buhl als seinen geistigen wie körperlichen Vorgänger (12), vor allem mit seinem Gipfelerlebnis am Nanga Parbat.

Hermann Buhl hat diese Grenzerfahrung als synästhetisches Da-Sein beschrie-

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ben, als Wahrnehmung der Welt, in der Raum und Zeit eins werden. Aus heutiger Erfahrung weiß man, dass dies über die Spiegelneurone geleitet wird. Nicht zufällig beschreibt auch seine Tochter Kriemhilde Buhl dieses ihr durch den früh verstorbenen Vater dennoch mitgegebene Gespür für existentielle Zeitlosigkeit und ästhetische Wirklichkeit: „In meinen guten Stunden denke ich, er steht unsichtbar hinter mir, er war immer da, er hat mir seinen Atem gegeben. In meinen schlechten Stunden denke ich: Er hat mir gefehlt und das hat mich geprägt.“ Hermann Buhl und Reinhold Messner (13) beschreiben als „Bergsteiger“ in faszinierendem Gleichklang wie der Philosoph Karl Jaspers die Annäherung an die menschliche Grenzsituation. Für Jaspers eröffnen sich in der Grenzsituation die Radikale, die Wurzeln der menschlichen persönlichen Existenz: Tod, Kampf, Schuld und Schicksal. Für den Bergsteiger wie den Philosophen wird evident, dass das Gewahrwerden des Todes erst persönliches Sein eröffnet und dass dieses persönliche Leben Mut zum Kampf, Jaspers spricht vom „liebenden Kampf, Bekenntnis zur Schuld und Annahme von Schicksalhaftigkeit“ bedeutet. Beide Bergsteiger nähern sich aber dieser menschlichen Grenzerfahrung auf unterschiedliche Weise.

DER BERG UND DIE GRENZE DER TRENNUNG VON KÖRPER, GEIST UND SEELE Psychosomatische Befunde der Grenzerfahrung Bergsteigen, wie auch der psychosomatischen Forschung, ist es wesenhaft und gemeinsam, nach der Überwindung der künstlichen Trennung von Körper, Geist und Seele auszuschauen. Bergsteigen – die menschliche Weite, die mögliche Höhe und die persönliche Grenze zu erkunden ist ein ganzheitlicher Prozess.

Auch im Rahmen der psychosomatischen Forschung findet sich die Zusammenschau der biologischen, psychologischen, sozialen und philosophischen Befunde in ihrer einander sich treffenden Grenzlinie als zentrales Anliegen. Aus psychosomatischer Sicht der Grenzerforschung lassen sich zumindest zwei Formen menschlicher Grenzerfahrung differenzieren, denen aber eine ontogenetische Hierarchie innewohnt: Die soziale Grenzerfahrung und die existentielle Grenzerfahrung.

Der Berg als soziale Grenzerfahrung Aus psychosomatischer Sicht entspricht die soziale Grenzerfahrung weitgehend dem, was B. W. Cannon als Notfallreaktion beschrieben hat, und verkörpert hier die radikale Konfrontation des menschlichen Ich mit dem Du der Umgebung bzw. dem Du des Berges. Im Rahmen dieser von Cannon als Kampf-Fluchtre-

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aktion beschriebenen Grenzerfahrung kommt es vor allem zur Erregung des Sympatikus, zum Katecholaminstress und damit zur Bahnung entzündlicher Prozesse mit Aktivierung der T-Zellen und des Interleukin 6 sowie zur Schärfung von Identität durch Akzentuierung von Aggression und Autoaggression und Triggerung natürlicher Killerzellen und Interferone. Psychologisch geht diese soziale Grenzerfahrung mit Belebung innovativer Kreativität und dialektischer Denkstile einher. Das Ziel sozialer Grenzerfahrung ist es, die eigenen sozialen Grenzen zu erkennen und die Grenzen des anderen auszuloten. Wie viel bin ich bereit zu geben, für mich und den anderen zu kämpfen, und wie viel bin ich bereit Hilfe vom anderen anzunehmen, ohne mich dabei zu entwerten?

Nach einer tiefenpsychologischen Deutung war Hermann Buhl jener Bergsteiger, der den Berg, auch den höchsten, deutlich als soziale Grenzerfahrung erfuhr und beschrieb. Aus tiefenpsychologischer Sicht gelten die soziale Grenzerfahrung und ihre bewusste Beschreibung als Vorläufer und Voraussetzung, um die nächsttiefere, letztmögliche Grenzerfahrung zumindest teilbewusst zu erleben.

Der Berg als existentielle Grenzerfahrung Die existentielle Grenzerfahrung hat, wie bereits erwähnt, Reinhold Messner, auf Hermann Buhl aufbauend, eindrucksvoll beschrieben. Aus den psychosomatischen Untersuchungsbefunden verkörpere die existentielle Grenzerfahrung jene gar nicht mehr mit vollen Sinnen wahrnehmbare, tiefste und höchste Dimension menschlichen Seins, wo ein Blick in die Zeitlosigkeit, in die Unendlichkeit, als Kohärenzsinn möglich und wo emergentive Kreativität spürbar werde. Es kommt hier zum Verlust oder besser gesagt zur Überwindung des Ichbewusstseins, zur Aufhebung von Grenzen, körperlich wie psychisch; körperlich bis zum Einbruch der Grenzflächen zwischen ektodermaler und endodermaler Organisation. Dies bedeutet Auflösung/Umbau der Identität einer Person und damit biologisch ebenfalls einen inneren Umbau, mit Abnahme der Identität sichernden natürlichen Killerzellen und Zunahme der Identität aufweichenden Beta-Zellen, des Interleukin 10 und der antiinflammatorischen Zytokine. Im Rahmen dieser existentiellen Grenzsituation wird das Unheimliche des Lebens, das bislang unfassbare Fremde in mir draußen, alleine am extremen Berg erfahrbar, oder drinnen, wie z. B. als maligne Neubildung, als emergenetiver, radikaler Neubeginn persönlichen Lebens evident (14). Aus psychosomatischer Sicht und Zusammenschau der Befunde wird diese tiefste existentielle Grenzerfahrung durch den Parasympatikus und das endodermale Nebenrindenhormon Kortisol (Kortisolstressreaktion) primär vermittelt.

Während die soziale Grenzerfahrung als Infragestellung und Prüfung des Ich und der Ichverantwortlichkeit vom Sympathikus und den Katecholaminen ver-

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körpert werde, ist die existentielle Grenzerfahrung jene tiefste, hinter das Ich führende zeitlos gültiges menschliches Selbst offenbarende Lebensbewegung eben vor allem vom Parasympathikus getragen. Als zentrales Ergebnis dieser psychosomatischen Differenzierung sehen wir aber, dass beide Erlebnisweisen nur zwei Seiten derselben Einheit verkörpern. Die objektorientierte, soziale Grenzerfahrung, durch H. Buhl verkörpert, wird in der existentiellen, durch R. Messner beschriebenen Lebenserfahrung verinnerlicht und aufgehoben.

Aus der Sicht der Psychosomatik und der tiefenpsychologischen Entwicklungslehre ist menschliche Entwicklung, welche die Verantwortung ethischer und ästhetischer Werte anstrebt, an die wiederkehrende soziale und existentielle Grenzerfahrung gebunden. Gesundheit und Genesung aus Erkrankung sind durch diese beiden Grenzerfahrungen bestimmt: Viktor von Weizsäcker hat den Satz formuliert, der im selben Sinne für einen mutigen guten Lebensweg wie für die Philosophie, die hinter dem Phänomen „Bergsteigen“ stehen mag, Gültigkeit hat: „Die Aufrechterhaltung und Wiederherstellung des Subjektes durch Krisen hindurch ist immer Aufgabe und nie objektiver Besitz; sie muss stets erkämpft und gleichzeitig erlitten werden.“

L I T E R AT U R (1)

Freud, S.: Gesammelte Schriften. Studienausgabe. Fischer, Frankfurt (1997)

(2)

Adler, A.: Heilen und Bilden. Fischer, Frankfurt (1973)

(3)

Jaspers, K.: Allgemeine Psychopathologie. Springer, Berlin (1913)

(4)

Weizsäcker, V.: Der Gestaltkreis. Thieme, Leipzig (1940)

(5)

Uexküll, T., Wesiack, W.: Theorie der Humanmedizin. Urban & Schwarzenberg, München (1998)

(6)

Pieringer, W., Ebner F.: Zur Philosophie der Medizin. Springer, Wien (2000).

(7)

Fazekas, C.: Psychosomatische Intelligenz. Spüren und Denken – ein Doppelleben. Springer, Wien (2005)

173

(8)

Doerr, W., Schipperges, H.: Was ist theoretische Pathologie? Springer, Berlin, Heidelberg (1979)

(9)

Jaspers, K.: Philosophische Autobiographie. Piper, München (1984)

(10) Bauer, J.: Warum ich fühle, was du fühlst. Hoffmann & Campe, Hamburg (2005) (11) Heidegger, M.: Sein und Zeit (1926). Niemeyer, Tübingen (1957) (12) Buhl, K.: Mein Vater Hermann Buhl. Malik, München (2007) (13) Messner, R.: Nanga Parbat – Bruder, Tod und Einsamkeit. Malik, München (2002) (14) Balint, M.: Arzt-Patient-Krankheit. Klett, Stuttgart (1986)

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A r n o l d K o l l e r, G ü n t h e r S u m a n n , C h r i s t i a n H a i d , Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r

D e r Ti r o l - S p e e d - M a r a t h o n : D i e B e l a s t u n g eines Bergab-Marathons führt nur in den Beugemuskeln und in der exzentrischen Arbeitsweise zu einem verringerten Kraftvermögen The Tyrolean Speed Marathon: Running a downhill marathon is associated with eccentric hamstring fatigue S U M M A RY Upper-leg fatigue may increase the risk of knee and soft tissue injuries and lower the running speed during downhill running (e.g., running a downhill marathon).

The objective of this study was to test the hypothesis that running a downhill marathon fatigues thigh muscles. Thirteen runners (12 male and one female) performed an isokinetic muscle test three to four days before and 18 hours after the Tyrolean Speed Marathon. Both legs were tested. The testing protocol consisted of concentric and eccentric quadriceps and hamstring contractions. There were no significant differences between peak torque before and after the race, except that eccentric peak hamstring torque (both thighs) was reduced. Interestingly, running the Tyrolean Speed Marathon is associated with eccentric hamstring fatigue. Eccentric hamstring fatigue may be a potential risk factor for knee and soft tissue injuries and may lower the running speed during downhill running. Eccentric hamstring training (e.g., “Nordic hamstring lower exercise“) should therefore be introduced as an integral part of the training programme for downhill marathoners.

Keywords: concentric, isokinetic, knee injuries, soft tissue injuries, upper-leg fatigue.

Z U S A M M E N FA S S U N G Die in den Oberschenkeln nur bedingt tolerable Bergabbelastung scheint einerseits dafür verantwortlich zu sein, dass die überwiegende Zahl der Läufer Berg-

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abpassagen in einem langsameren Tempo als im Flachstück laufen, und dürfte andererseits, wie die wissenschaftliche Literatur zeigt, auch Ursache dafür sein, dass Beschwerden in den Gelenken der unteren Extremitäten auftreten und das Verletzungs- bzw. Unfallrisiko steigt. In der vorliegenden Studie wurde geprüft, ob es bei Teilnehmern des Tirol-Speed-Marathons, einem Bergab-Marathon, zu einer Beeinträchtigung des Kraftvermögens der Oberschenkel kommt. 13 Läufer (12 Männer und eine Frau) mussten sich drei bis vier Tage vor dem Wettbewerb und 18 Stunden nach Beendigung des Rennens isokinetischen Krafttests unterziehen. Die Streck- und Beugemuskeln beider Beine wurden sowohl in konzentrischer als auch exzentrischer Arbeitsweise getestet. Interessanterweise wurde die Bergabbelastung nur in den Beugemuskeln und nur in der exzentrischen Arbeitsweise nicht toleriert. Da die Bergabbelastung in den Beugemuskeln in der exzentrischen Arbeitsweise nicht toleriert wird, wird Teilnehmern an Bergab-Marathons empfohlen, ein exzentrisches Training der Beugemuskulatur (z. B. „Nordic hamstring lower exercise“) in das Trainingsprogramm zu integrieren.

Schlüsselwörter: konzentrisch, isokinetisch, Knieverletzung, Bandverletzung, lokale Ermüdung der Oberschenkel.

EINLEITUNG Nach einer Studie des britischen Leistungsdiagnostikers Dr. Mervyn Davies bringt jedes Prozent Steigung bergab 0,35 km/h (1). Das bedeutet für den TirolSpeed-Marathon, dass man bei knapp zwei Prozent Gefälle über die komplette Distanz (vom Start am Brenner, 1370 m, bis zum Ziel in Innsbruck, 585 m, über 42 km) 0,7 Kilometer pro Stunde schneller sein sollte (1). Bei einer Endzeit von 2:45 Stunden entspricht dies 1,92 km (0,7 mal 2:45 Stunden), die man schneller läuft (1). Das Tempo berücksichtigend (~ 3:55 min/km) spart man in diesem Leistungsbereich rein rechnerisch um die 7:30 Minuten gegenüber einer Flachstrecke (1). Tatsächlich lief aber die überwiegende Zahl der Läufer die letzten Bergabpassagen in einem langsameren Tempo als die Flachstücke (1).

Die Spekulation, dass Bergablaufen einen Zeitgewinn bedeutet, hängt scheinbar eng mit der zu laufenden Distanz und dem Grad des Gefälles zusammen.

Auf die Marathondistanz bringt ein Prozent Gefälle vielleicht einen kleinen Vorteil, zwei und mehr Prozent sind aber wohl des Guten zu viel (1). Alles reine Spekulation, die es wissenschaftlich zu beweisen gilt (1).

Thomas Steffens, Autor von Runners World und Teilnehmer des Tirol-SpeedMarathons schildert seine persönlichen Erlebnisse während des Tirol-SpeedMarathons so: „Durchaus tolerabel war der „Sturz“ vom Brenner über Gries

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Richtung Steinach. Das Gefälle lag bei über zwei Prozent, aber die Muskulatur war noch frisch. Marschtabellen bzw. Zwischenzeitenvorgaben waren auf dieser Strecke natürlich Makulatur. Man musste sich nach seinem Körpergefühl richten, und das verführt leider immer zu einem zu schnellen Beginn, und dies erst recht, wenn es bergab geht. Schon im flacheren Abschnitt nach Matrei spürte man die ungewohnte Bergabbelastung. Interessanterweise weniger in den Oberschenkeln oder Knien, sondern eher in den Unterschenkeln. Der veränderte Fußaufsatz bzw. das ungewohnte Abrollverhalten machten sich negativ bemerkbar und rechneten sich mit zunehmender Streckenlänge scheinbar gegen das Gefälle auf. Inwieweit das kalte Regen- und Spritzwasser die Muskulatur zusätzlich irritierte, sei dahingestellt. Auf jeden Fall: Je höher das Tempo und je höher das Körpergewicht, desto stärker auch die Aufprallkräfte in den Gefällpassagen, und die sind eben nur bedingt tolerabel. Wer vielleicht selbst schon einmal den Tirol-Speed-Marathon geschafft hat, kann ermessen, was ein solcher Kurs in der Beinmuskulatur eines Läufers veranstaltet. Wenn alles so einfach wäre, wie sich dies manche vorstellen, dann hätten wir schon einen Marathon-Weltrekord von unter zwei Stunden. Dass dem nicht so ist, zeigt, dass es einer differenzierten Betrachtungsweise bedarf, um einem solchen Thema gerecht zu werden“ (1).

Bei dieser differenzierten Betrachtungsweise spielt die Muskulatur offensichtlich eine wichtige Rolle. Die nur bedingt tolerable Bergabbelastung in den Muskeln scheint aber nicht nur dafür verantwortlich zu sein, dass die überwiegende Zahl der Läufer des Tirol-Speed-Marathons die letzten Bergabpassagen in einem langsameren Tempo als die Flachstücke liefen, sondern, wie die wissenschaftliche Literatur (2, 3) zeigt, auch dafür, dass Beschwerden in den Gelenken der unteren Extremitäten auftreten und das Verletzungs- bzw. Unfallrisiko steigt.

Deshalb bestand das Ziel der vorliegenden Studie darin, die Frage zu beantworten, wie sich die Bergabbelastung während des Tirol-Speed-Marathons in den Oberschenkeln auswirkt. Aus diesem Grund wurden Läufer vor und nach dem Marathon isokinetischen Krafttests (Streck- und Beugemuskulatur), sowohl in der exzentrischen als auch konzentrischen Arbeitsweise, unterzogen.

Krafttests der Beugemuskeln wurden aus dem Grund durchgeführt, da eine eingeschränkte Funktion (Flexibilität) dieser Muskelgruppe als Risikofaktor bei Läufern bereits beschrieben wurde (4).

M AT E R I A L U N D M E T H O D E N 16 Läufer (14 Männer und zwei Frauen) nahmen an dieser Studie teil. Drei bzw. vier Tage vor dem Marathon mussten sich die Teilnehmer an dieser Studie einer

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eingehenden medizinischen Untersuchung unterziehen und isokinetische Krafttests absolvieren. Diese Krafttests wurden bei jenen 13 Läufern (12 Männer und eine Frau), die das Rennen beendeten, 18 Stunden, nachdem sie die Ziellinie überquerten, wiederholt. Die Teilnehmer an dieser Studie trainierten etwa viermal wöchentlich mit einem wöchentlichen Trainingsumfang von ca. 6 Stunden.

Das mediane (interquartiler Bereich) Alter betrug 41,0 Jahre (23,0 – 54,0 Jahre), das mediane (interquartiler Bereich) Gewicht 79,0 kg (61,1 – 89,1 kg). Alle Teilnehmer unterzeichneten eine Einverständniserklärung; das Studienprotokoll wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Universität Innsbruck genehmigt.

Die Krafttests wurden mit Hilfe eines isokinetischen Dynamometers (CONTREX MJ; CMV AG; Zürich, Schweiz) durchgeführt und folgte den vom Hersteller vorgegebenen Standardprotokollen. Es wurden beide Beine getestet.

Das Testprotokoll beinhaltete nach dem Aufwärmen (10 Minuten auf dem Fahrradergometer) 4 Wiederholungen der Streck- und Beugemuskulatur (Winkelgeschwindigkeit: 60°s-1) sowohl in konzentrischer als auch exzentrischer Arbeitsweise. Die maximalen Drehmomente der Streck- und Beugemuskulatur beider Beine wurden registriert und für die statistische Analyse herangezogen.

Da die Gesamtpersonenstichprobe keine Normalverteilung aufwies, kamen ausschließlich nonparametrische Testverfahren zum Einsatz. Zur Überprüfung von Signifikanzen wurden der Wilcoxon-Test und der Friedman-Test durchgeführt (Signifikanzniveau: p < 0.05).

ERGEBNISSE Von den 16 Läufern, die an dieser Studie teilnahmen, erreichten 13 (12 Männer und eine Frau) das Ziel. Die mediane (interquartiler Bereich) Laufzeit betrug 3 Stunden 43 Minuten und 50 Sekunden (3 Stunden 12 Minuten 52 Sekunden – 4 Stunden 26 Minuten 28 Sekunden). Interessanterweise wurde die Bergabbelastung (statistisch signifikant) nur in den Beugemuskeln und nur in der exzentrischen Arbeitsweise nicht toleriert. Wie Tabelle 1 zeigt, konnte eine statistisch signifikante Abnahme des maximalen Drehmomentes nur in den Beugemuskeln in der exzentrischen Arbeitsweise festgestellt werden.

DISKUSSION Er sollte mindestens der schnellste Marathon Österreichs werden, die Veranstalter des Tirol-Speed-Marathons träumten von einer Siegerzeit von 2:06 Stun-

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Maximale Drehmomente der Beugemuskeln in konzentrischer Arbeitsweise [N·m] Rechter Oberschenkel vor: 105,2 (92,2 –127,7); nach: 101,2 (80,9 – 130,7); p = 0,1016 Linker Oberschenkel vor: 111,5 (87,5 – 130,6); nach: 103,3 (83,9 –126,7); p = 0,1763 ____________________________________________________________________ Maximale Drehmomente der Beugemuskeln in exzentrischer Arbeitsweise [N·m] Rechter Oberschenkel vor: 127,7 (118,5 – 148,6); nach: 117,7 (93,7 – 144,4); p = 0,0244 Linker Oberschenkel vor: 134,5 (120,7 – 174,6); nach: 117,0 (93,7 – 136,1); p = 0,0122 ______________________________________________________________________ Maximale Drehmomente der Streckmuskeln in konzentrischer Arbeitsweise [N·m] Rechter Oberschenkel vor: 142,8 (111,0 – 177,9); nach: 128,7 (84,9 – 158,8); p = 0,0830 Linker Oberschenkel vor: 156,6 (139,5 – 165,9); nach: 137,9 (92,9 – 162,8); p = 0,0640 ____________________________________________________________________ Maximale Drehmomente der Streckmuskeln in exzentrischer Arbeitsweise [N·m] Rechter Oberschenkel vor: 196,7 (163,2 – 205,6); nach: 162,7 (144,0 – 192,0); p = 0,1475 Linker Oberschenkel vor: 189,2 (169,9 – 216,8); nach: 167,3 (135,2 – 204,7); p = 0,1240

Tabelle 1: Maximale Drehmomente der Beuge- und Streckmuskeln bei Teilnehmern des Tirol-Speed-Marathons Isokinetische Krafttests wurden bei 13 Läufern (12 Männer und eine Frau) drei bis vier Tage vor dem Marathon (vor) und 18 Stunden, nachdem sie die Ziellinie überquert hatten (nach), durchgeführt. Es wurden beide Beine getestet. Das Testprotokoll beinhaltete 4 Wiederholungen der Streck- und Beugemuskulatur, sowohl in konzentrischer als auch exzentrischer Arbeitsweise. Eine statistisch signifikante Abnahme des maximalen Drehmomentes konnte nur in den Beugemuskeln in der exzentrischen Arbeitsweise festgestellt werden. Zur Überprüfung von Signifikanzen wurde der Wilcoxon-Test verwendet (Signifikanzniveau: p ≤ 0,05). Die Messwerte werden als Mediane (interquartile Bereiche) dargestellt. den und schneller, und dann das: keine Rekorde (1). Tatsächlich blieben die Siegerzeiten deutlich über 2:06. 2004: Imboi Micah-Kipyego 2:21:45 Stunden (3:21 min/km); 2005: Chebet Ben-Kipruto 2:12:04 Stunden (3:07 min/km)

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Abbildung 1: Chebet Ben-Kipruto, der den Tirol-Speed-Marathon 2005 in 2:12:04 Stunden, in der bis jetzt schnellsten Zeit, gewonnen hat.

(Abbildung 1); 2006: Kiptoon Eric Chepkwony 2:22:43 Stunden (3:28 min/km); 2007: Zenuccitr Emanuele 2:28:50 Stunden (3:32 min/km). Im Gegensatz dazu stellte der 34-jährige Haile Gebrselasie aus Äthiopien am 30. 09. 2007 in Berlin, einem Flachkurs, einen neuen Marathon-Weltrekord in 2:04:26 Stunden auf. Auf die Marathondistanz bringen zwei Prozent Gefälle offensichtlich keinen Vorteil.

Dass Bergablaufen keinen Zeitgewinn bedeutet, ist nichts Neues. Seit Jahren wird eine Diskussion über die Bostoner Strecke (leichter oder schwerer als Flachkurse) geführt (1). Interessant mag in diesem Zusammenhang sein, dass in Boston (Nettogefälle: 3,2 Meter pro Kilometer) in der mehr als 100 Jahre langen Geschichte dieses Laufes gerade einmal drei „Weltrekorde“ aufgestellt wurden (1).

Die nur bedingt tolerable Bergabbelastung in den Beinmuskeln wird häufig als Erklärungsversuch herangezogen, dass Läufer die Bergabpassagen in einem langsameren Tempo als Flachstücke zurücklegen. Alles reine Spekulation, die es zu beweisen gilt (1).

In der nun vorliegenden Untersuchung wurde geprüft, ob es bei Teilnehmern des Tirol-Speed-Marathons zu einer Beeinträchtigung des Kraftvermögens der Oberschenkel kommt. Überraschenderweise wurde die (Bergab)belastung nur

180

Abbildung 2: Streckenprofil. Beim Tirol-Speed-Marathon beträgt der Höhenunterschied vom Start am Brenner (1370 m) bis zum Ziel in Innsbruck (585 m) 785 Meter. Das sind knapp zwei Prozent Gefälle über die komplette Distanz. in den Beugemuskeln und nur in der exzentrischen Arbeitsweise nicht toleriert.

Der Tirol-Speed-Marathon hat ein Gefälle von 18,6 Meter pro Kilometer (Abbildung 2). Das Nettogefälle der Bostoner Strecke vom Start in Hopkinton (149 m ü. M.) bis zum Ziel in Boston (3 m ü. M.) beträgt 146 Meter. Das sind 3,2 Meter pro Kilometer. Vom Start bis Kilometer 25,7 geht es bergab, danach sind auf den nächsten acht Kilometern 52 Höhenmeter zu überwinden. Dieser Streckenteil ist bekannt als Heartbreak Hill und bezeichnet in Wirklichkeit eine Serie von wellenartigen Anstiegen im Vorort Newton, bevor es auf den letzten acht Kilometern 52 Meter bergab geht (1). Solche Anstiege fehlen beim Tirol-SpeedMarathon, der daher besser geeignet sein dürfte, sich wissenschaftlich mit den (muskulären) Auswirkungen des Bergablaufens zu beschäftigen, als der traditionsreiche Bostoner Marathon.

Ob die Abnahme des maximalen Drehmomentes nur in den Beugemuskeln und nur in der exzentrischen Arbeitsweise (Tabelle 1) auf das Bergablaufen (42 km; knapp zwei Prozent Gefälle über die komplette Distanz) zurückzuführen ist oder auch nach Flachkursen, wie z. B den Strecken von Rotterdam oder Berlin, auftritt, kann nicht beantwortet werden. Untersuchungen wie die vorliegende fehlen für Flachkurse. Ebenso können die Ergebnisse dieser Studie nicht ohne weiteres auf andere Kurse (mehr oder weniger Prozent Gefälle) übertragen werden.

Betrachtet man die wissenschaftliche Literatur (3, 5, 6), so ist die in der vorliegenden Untersuchung festgestellte Abnahme des maximalen Drehmomentes speziell in den Beugemuskeln (nur in exzentrischer Arbeitsweise) auch insofern interessant, da diese Abnahme als mögliche Ursache für Beschwerden in den Gelenken der unteren Extremitäten und für erhöhte Verletzungs- bzw.

Unfallrisiken beim Bergablaufen sehr wahrscheinlich ist (3, 6).

Randomisierte, kontrollierte Studien, die verletzungsreduzierende Effekte von spezifischen Interventionen in bestimmten Sportarten nachweisen können, wur-

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den bislang nur vereinzelt vorgestellt. Hervorzuheben ist eine von Olsen et al.

(7) durchgeführte Untersuchung an insgesamt 120 Handballmannschaften mit mehr als 1800 Spielern über eine Spielsaison. In dieser Studie wurden signifikante Reduktionen der Verletzungsraten in der Interventionsgruppe, die ein Balance- und Krafttraining der Beugemuskulatur in exzentrischer Arbeitsweise („Nordic hamstring lower exercise“) absolvierte, nachgewiesen. Im Vergleich zur Kontrollgruppe konnten die Autoren eine Senkung der Verletzungsrate von 50 % berichten, unabhängig von der Art der Verletzung und relativ unabhängig davon, ob es sich um trainings- oder wettkampfbedingte Verletzungen handelte.

Obwohl aus der Untersuchung von Olson et al. (7) nicht hervorgeht, ob primär das Balance- oder das exzentrische Krafttraining der Beugemuskeln für die Senkung der Verletzungsrate verantwortlich ist, und obwohl unsere Ergebnisse nur bedingt auf andere Kurse (mehr oder weniger Prozent Gefälle) übertragbar sind, wird Teilnehmern an Bergab-Marathons empfohlen, ein exzentrisches Training der Beugemuskulatur (z. B. „Nordic hamstring lower exercise“) in das Trainingsprogramm zu integrieren.

DANKSAGUNG Die Autoren bedanken sich bei Mag. Michael Wanievenhaus und seinem Team für die organisatorische Unterstützung bei der Durchführung der Untersuchungen.

L I T E R AT U R (1)

Steffens, T.: Der Weltrekord fiel ins Wasser. Die Premiere des Tirol SpeedMarathons: Im Regen ertrunken und vom Winde verweht. Runners World 8, 59–60 (2004)

(2)

Gottschall J. S., Kram, R.: Ground reaction forces during downhill and uphill running. J Biomech 38, 445–452 (2005)

(3)

Hayes, P. R., Bowen, S. J., Davies, E. J.: The relationship between local muscular endurance and kinematic changes during a run to exhaustion at VO2max. J Strength Cond Res 18(4), 898–903 (2004)

(4)

Hreljac, A., Marshall, R. N., Hume, P. A.: Evaluation of lower extremity overuse injury potential in runners. Med Sci Sports Exerc 32(9), 1635– 1641 (2000)

182

(5)

Westblad, P., Svedenhag, J., Rolf, C.:The validity of isokinetic knee extensor endurance measurements with reference to treadmill running capacities. Int J Sports Med 17, 134–139 (1996)

(6)

Melnyk, M., Gollhofer, A.: Submaximal fatigue of the hamstrings impairs specific reflex components and knee stability. Knee Surg Sports Traumatol Arthrose 15, 525–532 (2007)

(7)

Olsen, O. E., Myklebust, G., Engebretsen, L., Holme, I., Bahr, R.: Exercise to prevent lower limb injury in youth sports: cluster randomised controlled trial. BMJ 330, 449–455 (2005)

183

184

Ve r o n i k a L e i c h t f r i e d , G e o r g H o f f m a n n , D a n i e l B a s i c , Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r

Das Verhalten der Her zfrequenz und ihrer Variabilität in Hypoxie â&#x20AC;&#x201C; eine Review Characteristics of the heart rate and its variability under hypoxic conditions â&#x20AC;&#x201C; a review

S U M M A RY Heart rate variability (HRV) characterizes the chronological variation of successive heartbeats. Besides the importance for clinical practice, studies with measurement of the heart rate and its variability seem to gain importance in a variety of field studies, not only because of the invention of more simplified measuring equipment and innovative display formats. A decreased partial pressure of oxygen induces modifications of the HRV course: Under resting conditions a shift towards sympathetic predominance and a contemporary decrease of the activity of the vagal-cardiac nerve traffic can be observed, which seems to be associated with the tachycardia induced by hypoxia. Modifications of the baroreflex control can be observed as well. Acclimatisation may be associated with an increased total power and an augmented activity of the parasympathetic drive towards baseline values, although intra- and interindividual differences are observed. The results of studies determining the additive effect of physical stress to hypoxia are very inconsistent. Concerning the heart rate and its variability highlanders seem to be well adapted to their habitual surroundings whereas genetic factors may play a major role.

The close preoccupation with recent literature of heart rate variability and hypoxia leads to the perspective that there is a great impact for diagnostic possibilities in the measurement of HRV in high altitude medicine. However, certain extents of experience with HRV-measurement as well as strictly standardized conditions are required.

Keywords: Hypoxia, heart rate variability, altitude, cardiac autonomic control, autonomic nervous system.

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Z U S A M M E N FA S S U N G Die Herzfrequenzvariabilität (HRV) bezeichnet die zeitliche Variation aufeinanderfolgender Herzschläge. Neben der Bedeutung für die klinische Praxis bei diversen Erkrankungen kommt die HRV-Messung, nicht zuletzt aufgrund neuer und vereinfachter Messapparaturen und innovativer Darstellungsformen, auch in Feldstudien vermehrt zum Einsatz. Ein verminderter Sauerstoffpartialdruck führt im Vergleich zur Normoxie zu Veränderungen des HRV-Verlaufes, die unter Ruhebedingungen durch einen Shift in Richtung sympathischer Dominanz bzw. durch eine Abnahme parasympathischer Aktivität gekennzeichnet sind und im Einklang mit der hypoxiebedingten Tachykardie zu stehen scheinen. Auch lassen sich Modifikationen der Baroreflexkontrolle unter hypoxischen Bedingungen feststellen. Akklimatisationsvorgänge äußern sich meist in einer Erhöhung der Gesamtvariabilität und einer Steigerung der parasympathischen Modulation der Herzfrequenz auf Ausgangswerte. Allerdings zeigen sich hier mehr oder weniger große inter- und intraindividuelle Unterschiede. Diverse Untersuchungen zu den additiven Effekten körperlicher Belastung in Hypoxie zeigen ein sehr inkonsistentes Bild. Hochlandbewohner sind bezüglich HRV optimal an ihre Umgebung angepasst, wobei hier wahrscheinlich genetische Hintergründe ausschlaggebend sind. Die eingehende Beschäftigung mit der Literatur über HRV-Messungen in Hypoxie führt zu der Ansicht, dass die HRVMessung eine Vielzahl an Möglichkeiten in sich birgt, die vor allem für die Sicherheit der fortwährend weltweit steigenden Trekkingpopulation (Früherkennung von Höhenkrankheit etc.) von Bedeutung sein können. Vorauszusetzen sind jedoch eine gewisse Erfahrung mit der HRV-Messung und streng standardisierte und normierte Untersuchungsbedingungen, ohne die gewonnene Ergebnisse nicht vergleichbar sind.

Schlüsselwörter: Hypoxie, Herzfrequenzvariabilität, Höhe, kardiale autonome Kontrolle, autonomes Nervensystem.

EINLEITUNG Die Herzfrequenzvariabilität (HRV, englisch: heart rate variability) bezeichnet die Variation im zeitlichen Abstand von Herzschlag zu Herzschlag. Aufeinanderfolgende Herzschlagintervalle (RR-Intervalle), im EKG ablesbar von RZacke bis R-Zacke, sind keineswegs gleich lang, sondern variieren intra- und interindividuell mehr oder weniger stark. Je größer diese Variation der Herzschläge, desto höher die HRV. Eine hohe HRV ist physiologisch günstig, während eine niedrige Variation der Herzfrequenz mit unterschiedlichen Krankheitsbildern assoziiert sein kann. Die Änderung der zeitlichen Abfolge der RR-Inter-

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valle wird von verschiedensten exogenen und endogenen Faktoren beeinflusst.

So bestimmen beispielsweise Alter und Geschlecht (1–5), Körperzusammensetzung (6, 7) und Lebensstil (7–12) die HRV bedeutend mit. Wesentlichen Einfluss auf die HRV haben außerdem Faktoren wie Atmung (13–15), Tageszeit (16, 17) und Körperposition (17–19), die – um reproduzierbare und vergleichbare Ergebnisse liefern zu können – bei der Messung der HRV berücksichtigt werden müssen.

Die Kenntnis der physiologischen Grundlagen und der Modulatoren, die an der Entstehung der HRV beteiligt sind, eröffnet eine Vielzahl an Möglichkeiten im diagnostischen Bereich. Diese Möglichkeiten machten sich Forscher bereits ab Mitte der 60er Jahre zunutze (20). Nicht zuletzt aufgrund der Vereinfachung der Messung mittels benutzerfreundlicher Messgeräte und Auswertesysteme (21, 22) erfuhr die Messung der HRV als diagnostisches Mittel in den letzten Jahren einen immensen Aufschwung und kam vermehrt in Feldstudien zum Einsatz. Aufgrund der Fülle an Möglichkeiten und der Bedeutung, die in der HRVMessung liegen können, setzte sich in den 90er Jahren eine Arbeitsgruppe aus Medizinern, Mathematikern und Ingenieuren zusammen (TASK FORCE of the European Society of Cardiology and the North American Society of Pacing and Electrophysiology), um die Menge der inzwischen entstandenen Parameter der HRV zu standardisieren, zu definieren, Goldstandard-Methoden zu benennen und physiologische Hintergründe sowie etwaige pathophysiologische Zusammenhänge zu klären (23).

Die Beeinflussung der Herzfrequenz und die dadurch hervorgerufene Variation der RR-Intervalllängen erfolgt unter anderem durch autonome Mechanismen, die eine sehr rasche Anpassung der Herzfrequenz auf exogene und endogene Einflüsse ermöglichen. Hier spielen unter anderem arterielle Baroreflexe und Reflexe des Vestibularapparates, die ihre Informationen aus peripheren Chemo- und Mechanorezeptoren beziehen, eine große Rolle. Von besonderem Interesse ist die autonome Steuerung der Herzfrequenz über Sympathikus und Parasympathikus. Die parasympathische Regulation der Herzfrequenz erfolgt über den Nervus vagus mittels Freisetzung von Acetylcholin, das zu einer Verlangsamung der Herzfrequenz führt (24). Die sympathische Steuerung der Herzfrequenz erfolgt mittels Noradrenalin und endet in einer Beschleunigung der Herzfrequenz (23). Im Vergleich zur sympathischen Reizung geht die vagale Stimulation um einiges rascher vor sich und ermöglicht aufgrund des schnelleren Transmittermetabolismus eine Modulation der Herzfrequenz auf Schlagzu-Schlag-Basis. Neben dem autonomen Nervensystem spielen insbesondere respiratorische, zentrale und humorale Faktoren bei der Entstehung der Herzfrequenz und ihrer Variabilität mit.

187

PA R A M E T E R D E R H RV Wie bereits erwähnt, gibt es eine Vielzahl an Möglichkeiten, HRV-Daten aufzuarbeiten, darzustellen und die Variabilität der Herzschlagintervalle abzuschätzen. Am häufigsten, so auch bei den meisten Untersuchungen im Zusammenhang mit Hypoxie, wird die Variabilität der Herzfrequenz im Frequenz- oder im Zeitbereich dargestellt und analysiert. Zusätzlich gibt es noch geometrische und nichtlineare Analysemöglichkeiten (Poincaré-Plot) sowie Chaosmethoden, die laut TASK-FORCE nicht zu den Goldstandard-Methoden zählen, jedoch in der Literatur immer wieder Anwendung finden.

In der untenstehenden Tabelle 1 sind die am häufigsten verwendeten Parameter der Analyse im Zeit- und Frequenzbereich aufgelistet.

Parameter /

Einheit

ZEITBEREICH

Variable SDNN

ms

SDANN

ms

rMSSD

ms

SDNN index

ms

SDSD

ms

FREQUENZBEREICH

NN50 (count)

Erklärung

Frequenzbereich

Standardabweichung aller RR-Intervalle

/

Standardabweichung der Mittelwerte der RR-Intervalle aller 5-min Segmente der Gesamtaufzeichnung Quadratwurzel des Mittelwertes der Summe der Quadrate der Differenzen zw. benachbarten Herzschlagintervallen. (Vergleich der Standardabweichung der Differenzen aufeinander folgender NN-Intervalle) Mittelwert der Standardabweichung der RR-Intervalle aller 5-min Segmente der Gesamtaufzeichnung

/

Standardabweichung der Differenzen aufeinander folgender RR-Intervalle Anzahl der Differenzen benachbarter RR-Intervalle, die größer als 50 ms sind Prozentwert der Differenzen zwischen benachbarten Herzschlagintervallen, die größer als 50 ms sind.

/

/ / / /

pNN50

%

TP

ms2

Total Power: Varianz der RR-Intervalle im Segment

§ 0,4 Hz

VLF

ms2

Power im VLF-Bereich (Absolutwerte)

0,04 Hz

LF

ms2

Power im LF-Bereich (Absolutwerte)

0,04-0,15 Hz

LFnu.

n.u.

LF Power in normalized units: LF/(TP-VLF) x 100

/

HF

ms2

Power im HF-Bereich (Absolutwerte)

0,15-0,4 Hz

HFnu

n.u.

HF Power in normalized units: HF/(TP-VLF) x 100

/

LF/HF

ms2

LF/HF-Ratio: LF/HF (ms2)

/

Tabelle 1: Parameter der Herzfrequenzvariabilität im Zeit- und im Frequenzbereich nach den Empfehlungen der TASK FORCE (23) Bei der Zeitbereichsanalyse interessieren vor allem die Differenzen benachbarter RR-Intervalle und es stehen vermehrt kurzfristige Änderungen der HRV im Mittelpunkt des Interesses. rMSSD, NN50 und pNN50 korrelieren sehr hoch miteinander und sind die gebräuchlichsten Parameter der Analyse im Zeitbereich. Sie bezeichnen vorwiegend Änderungen, die durch den parasympathischen Anteil des autonomen Nervensystems bedingt sind, und werden in der Literatur meist dem parasympathischen Tonus gleichgesetzt (23, 25), was jedoch kritisch zu betrachten ist (26). Bei der Frequenzbereichsanalyse, die vorwiegend bei Hypoxiestudien angewandt wird, wird das Herzfrequenzsignal mittels Powerspektralanalyse in unterschiedliche Frequenzbereiche eingeteilt, die ihrerseits

188

wiederum physiologischen Abläufen zugeordnet werden können. Es gilt nach harmonischen und fraktalen Anteilen zu unterscheiden. Diese Zuordnung der Frequenzbereiche auf bestimmte physiologische Vorgänge ist nicht ganz einfach und wird in der Literatur stets kontroversiell diskutiert. Die Zuordnung des hochfrequenten Bereichs (0,15–0,4 Hz) gestaltet sich um einiges leichter und scheint abgesichert. Er wird vorwiegend dem N. Vagus zugeschrieben und ist mit der respiratorischen Modulation der Herzfrequenz – der „respiratorischen Sinusarrhythmie (RSA)“ – gleichzusetzen (13, 15, 23, 27, 28). In den niederfrequenten LFBereich scheinen sowohl vagale als auch sympathische Wirkungen einzufließen, wobei arterielle Barorezeptoren hier einen wesentlichen Teil abzudecken scheinen (23, 29). Der sehr niederfrequente VLF-Bereich unterliegt vor allem der peripheren vasomotorischen Regulation (29) und wird bei der Darstellung des hochund des niederfrequenten Bereichs in „normalized units“ – sozusagen dem Nettoanteil an der gesamten Power – abgezogen. Bei der Frage nach Veränderungen der autonomen Kontrolle bei diversen Interventionen bedienen sich viele Autoren der LF/HF-Ratio, die in der Literatur – kontroversiell – als so genannte „sympathovagale Balance“ bezeichnet wird (30, 31). Je größer diese Ratio, desto höher die sympathischen und/oder desto geringer die parasympathische Innervation.

Auch bei Höhenstudien erfreut sich die HRV-Messung in den letzten Jahren großer Beliebtheit, meist um hypoxiebedingte Änderungen der autonomen Aktivität bei akuter und chronischer Höhenexposition festzustellen und etwaige Veränderungen bei Akklimatisation zu ergründen.

Der vorliegenden Arbeit liegen die in gängigen Suchmaschinen (pubmed) zu findenden Arbeiten über den Einfluss von Hypoxie auf die HRV beim Menschen seit dem Jahr 1995 bis heute zu Grunde. Arbeiten über Tierversuche werden nicht berücksichtigt. Einige ältere Arbeiten, die für die Autoren als wichtig empfunden wurden, finden ebenfalls Beachtung.

Die Methodik von Untersuchungen in Hypoxie kann grob in zwei unterschiedliche Vorgehensweisen gegliedert werden: In solche, die bei einem tatsächlichen Höhenaufenthalt durchgeführt wurden, und jene, bei denen der Aufenthalt in Hypoxie simuliert wurde. Die Simulation der Hypoxie kann einerseits mittels Atemgasmasken erfolgen, durch welche die Versuchsperson ein Luftgemisch mit einem geringeren Sauerstoffanteil (normobare Hypoxie) als auf Meereshöhe einatmet, und andererseits mittels Druckkammern, in denen der Luftdruck auf den Druck einer äquivalenten Höhe herabgesenkt wird (hypobare Hypoxie). Untersuchungen bei tatsächlichen Höhenaufenthalten finden meist im Zuge von Expeditionen oder geführten Trekkingtouren statt.

Nach den Hauptfragestellungen der Originalarbeiten gliedert sich die vorliegende Arbeit in folgende Bereiche.

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Eingangs wird allgemein die im Vergleich zum Meeresniveau veränderte autonome Kontrolle in Hypoxie dargestellt und die Veränderungen während des Aufstieges beschrieben. Die Unterschiede, die sich in der autonomen Aktivität – gemessen an der HRV – bei unterschiedlichen Körperpositionen bzw. in Ruhe und bei Belastung ergeben, werden ebenfalls erläutert. Die Diskussion über die Baroreflexkontrolle unter hypoxischen Bedingungen stellt eine der Hauptfragestellungen von HRV-Messungen in Höhe dar. Häufig untersucht werden auch die Veränderungen der autonomen kardialen und respiratorischen Aktivität bei Akklimatisation und diverse Anpassungsunterschiede bei auftretender Höhenkrankheit (akute mountain sickness – AMS). Beliebte Fragestellungen sind auch solche nach Unterschieden in der autonomen Steuerung zwischen Hochlandbewohnern und Bewohnern niederer Höhenstufen.

H RV I N H Y P O X I E I M V E R G L E I C H Z U N O R M O X I E – DIE AUTONOME AKTIVITÄT BEI ABNEHMENDEM S A U E R S T O F F PA RT I A L D R U C K Die Frage nach den Hintergründen der in Hypoxie auftretenden Tachykardie in Zusammenhang mit gesteigerter Ventilation beschäftigte zu Beginn der 90er Jahre eine amerikanische Forschergruppe, die bei elf männlichen Probanden nach aktivem Aufstieg auf 4300 m HRV-Messungen durchführte. Sie kamen zu dem Ergebnis, dass die zu Beginn eines Höhenaufenthaltes gesteigerte Herzfrequenz vorwiegend auf Abnahme der parasympathischen Aktivität zurückzuführen ist und sich in einer Abnahme der Gesamtpower (total power, TP) und des hochfrequenten Bereiches der HRV äußert. Gleichzeitig beschreiben sie eine Zunahme der sympathischen Aktivierung während Hypoxie. Mit zunehmender Akklimatisation steigt die Aktivität des parasympathischen Zweiges des ANS wieder auf Werte, die mit den auf Meereshöhe gemessenen zu vergleichen sind, an. Diese Reaktionen, insbesondere die abgeschwächte Aktivität des parasympathischen Nervensystems (PNS), konnten bei einer Versuchsgruppe mittels oraler Gabe von Propanolol (ßBlockern) verhindert werden (32). Perini et al. (33) bestätigen in ihren Analysen der HRV in Rückenlage diesen Shift in Richtung sympathischer Dominanz der autonomen Nervenaktivität des Herzens in Höhe mit einem starken Rückgang des hochfrequenten Spektralanteils und einer um 2,5-mal höheren LF/HF-Ratio als im Vergleich zu Baselinemessungen auf Meeresniveau. Die kardiale Antwort auf Orthostasebelastung zeigte jedoch kein alternatives Verhalten im Vergleich zu Baselinemessungen, und es kam zu keiner Verstärkung der sympathischen Dominanz aufgrund von Körperpositionsänderungen. Auch eine einmonatige Akklimatisation brachte keine Modifikationen der autonomen Kontrolle mit sich.

190

Eine französische Forschergruppe bestätigte die oben beschriebenen Veränderungen der autonomen Kontrolle unter Hypoxiebedingungen. Diese äußerten sich wie bei Perinis Ergebnissen vorwiegend in einer signifikanten Zunahme der LF/HF-Ratio, welche auch sie dem Rückgang der vagalen Kontrolle zuschrieben. Die Gabe von Vasodilatatoren (Sildenafil) brachte keine Änderungen im Vergleich zu einer Kontrollgruppe mit sich (34).

Anders dazu fanden Lipsitz et al. (35) bei spektralanalytischen Untersuchungen auf einer Höhe von 4700 m während des Schlafes signifikante Anstiege des gesamten und des niederfrequenten Spektrums der HRV, jedoch keine Änderungen der mittleren Herzfrequenz und des HF-Bereiches im Vergleich zu Messungen auf Meereshöhe. Darüber hinaus beschreiben sie das Auftreten sehr niederfrequenter Oszillationen, die mit einem in Hypoxie veränderten Atemverhalten (ähnlich der Schlafapnoe) zusammenhängen zu scheinen: Es zeigen sich abwechselnd wiederkehrende Perioden von Apnoe und Hyperpnoe mit einer mittleren Zykluslänge von 20 Sekunden, die sich aufgrund ihrer niederen Frequenz (3-mal pro Minute) stark von jener der physiologischen RSA unterscheiden. Zusätzlich beschreiben sie eine Phasenverzögerung von Atem- und Herzfrequenzzyklen, bei denen Phasen von Hyperpnoe stets der maximalen Herzfrequenz vorausgingen. Aufgrund der Ergebnisse führen die Autoren die Zunahme des niederfrequenten Spektrums nicht ausschließlich auf einen erhöhten sympathischen Tonus, sondern vor allem auf das Auftreten markanter kardiopulmonaler Oszillationen von niederer Frequenz zurück. Es ist zu beachten, dass die Einteilung der Spektralbereiche bei Lipsitz et al. nicht mit jenen der von der TASK FORCE empfohlenen übereinstimmt.

Mit einer Reihe von Reflextests (Tiefenatmung, Valsalva-Manöver, Orthostasetests) konnten Veglio at al. (36) keine Änderungen der kardiovaskulären autonomen Kontrolle (gemessen am QT-Intervall) auf einer Höhe von 2950 m feststellen. Sie begründen ihre Ergebnisse damit, dass die durchgeführten Tests nichts über den adrenergen Tonus aussagen, sondern Aufschluss über die kardiovaskuläre Reaktivität geben.

Lucy et al. (37) untersuchten mittels Luftgemischen mit 12%igem Sauerstoffanteil Veränderungen des Parasympathikus und Sympathikus auf Schlag-zuSchlag-Basis, die dem Akklimatisationsvorgang vorausgehen. Die Untersuchungen ergaben eine signifikante Herzfrequenzsteigerung und eine dadurch bedingte inverse Verkürzung der RR-Intervalle unter hypoxischen Bedingungen in Rückenlage und im Sitzen im Vergleich zu Normoxie. Darüber hinaus kam es zu einer signifikanten Abnahme der vagal vermittelten Parameter der HRV (SDNN, HF und TP), der LF-Bereich hingegen blieb unverändert. Aufgrund dessen, dass die von ihnen berechneten Indikatoren von PNS

191

(PNS = HF/TP) bzw. SNS (SNS = LF/HF-Ratio) in Hypoxie keine Änderungen zeigten bzw. die Abnahme der vagal beeinflussten Parameter der HRV ausschließlich in Rückenlage zu beobachten war, führten die Autoren die hypoxiebedingte Tachykardie ausschließlich auf Entzug der vagalen und nicht auf eine gesteigerte sympathische Aktivität zurück. Die Autoren sprechen von einem veränderten vagalen „Outflow“ und entfernen sich von der Theorie einer abgeschwächten Modulation der vagalen Nervenentladung in Höhe (37).

Saito et al. (38) beschrieben sowohl einen signifikanten Rückgang der niederfrequenten Spektralkomponente als auch eine Abnahme der TP und des HF-Bereiches. Sie sprechen von einer verringerten Sensitivität des ANS in Höhe und schreiben dieser vor allem eine organprotektive Wirkung zu, die insbesondere bei Langzeit-Höhenaufenthalten zum Tragen kommt. Neu ist die von dieser Gruppe beobachtete signifikante Korrelation des LF-Bandes mit der Sauerstoffsättigung.

Unterschiedliche Leistungsniveaus scheinen sich nicht auf hypoxiebedingte Veränderungen der autonomen kardialen Kontrolle auszuwirken. Sie zeigen sich gleichermaßen bei Untrainierten (39) und bei Eliteathleten (40). Die Ursache der oben beschriebenen akuten Anpassungen auf einen verminderten Sauerstoffpartialdruck werden vorwiegend dem Schutz lebenswichtiger Organe zugeschrieben (39).

Bei der neuesten Untersuchung zu HRV und Hypoxie bei 22 männlichen Probanden wurden durch einen vierwöchigen intermittierenden Aufenthalt in Höhen von 4000 bis 5500 m im Gegensatz zu den meisten oben beschriebenen Ergebnissen keine Änderungen der kardiovaskulären Regulation festgestellt (41). An dieser Stelle muss jedoch in Frage gestellt werden, ob die Vor- und insbesondere die Nachuntersuchungen zu repräsentativen Zeitpunkten durchgeführt wurden (mit einer Verzögerung von 3 Tagen). Vielleicht geben diese Ergebnisse jedoch auch einen Hinweis darauf, dass chronische Hypoxieeffekte einer längeren Anpassungsdauer als vier Wochen bedürfen.

V E R Ä N D E RT E B A R O R E F L E X K O N T R O L L E I N H Y P O X I E Dass sich unter hypoxischen Bedingungen Modifikationen der autonomen kardiovaskulären Kontrolle einstellen, wird auch mit einer veränderten Baroreflexsensitivität (BRS) in Verbindung gebracht. Periphere Baroreflexe haben einen wesentlichen Anteil bei der Entstehung der Variabilität von Herzfrequenz und Blutdruck (42). Durch sie hervorgerufene Oszillationen des HRV-Signals spiegeln sich vorwiegend im niederfrequenten Spektralanteil wider (23). Die Feststellung der BRS erfolgt meist über diverse Testverfahren wie „neck-suction“, „cold-pressor-test“ oder Valsalva-Manöver oder indirekt über mathematische Berechnungsverfahren.

192

Bernardi et al. (43) stellen Ende der 90er Jahre eine Zunahme des Anteils der LF-Komponenten (HRV, Blutdruckvariabilität, Hautdurchblutung) bei Reizung der Barorezeptoren („neck suction“) fest. Sie sprechen von einer vermehrten sympathischen Aktivierung des kardiovaskulären autonomen Systems ohne Änderung der Baroreflexsensitivität (BRS). Im Gegensatz dazu finden Sevre et al. (44, 45) eine signifikant niedrigere Sensitivität der Barorezeptoren in mittleren und großen Höhen. Hier wurde die BRS indirekt mittels mathematischem Verfahren unter Einbeziehung von systolischem Blutdruck und RR-Intervallen berechnet und nur teilweise direkt mittels Tests abgesichert. Roche et al. (46) weisen ebenfalls eine prompte Abschwächung der spontanen Baroreflexe bei akuter Hypoxie in Rückenlage nach, die sich jedoch sofort nach Hypoxiebelastung sogar über Baselinewerte hinaus erhöhen. Die Messung der BRS erfolgte wiederum indirekt. Halliwill (47) spricht auf einer simulierten Höhe von 4800 m von einem erhöhten Ausgangslevel autonomer Blutdruck- und Herzfrequenzkontrolle, konnte jedoch keine Änderung der Sensitivität arterieller Baroreflexe mittels Applikation vasoaktiver Substanzen (Adrenalin bzw. Nitroprussid) nachweisen und führt die kontroversiellen Ergebnisse vorwiegend auf eine unterschiedliche Methodik zurück. Auch neueste Ergebnisse von Fu et al.

(41) zeigen keine Änderungen vagaler Baroreflexfluktuationen in Höhe.

A N PA S S U N G E N D E S A U T O N O M E N S Y S T E M S I N R U H E WÄHREND STUFENWEISER HYPOXIEEXPOSITION Um die Frage des Variabilitätsverhaltens der Herzfrequenz beim Aufstieg auf sehr große Höhen zu simulieren, führten Yamamoto et al. (48) Untersuchungen in einer Dekompressionskammer mit sechs Probanden durch. In stufenweise ansteigenden Höhen von 5000 m bis über 6000 m standen Abschnitte des Schlafes und solche kurz nach Erwachen im Mittelpunkt des Interesses. In den EKGAufzeichnungen zeigten sich ständig wiederholende 20-Sekunden-Abschnitte, denen zwei lokale Minima und Maxima gemeinsam waren. Im Vergleich zu Baselinemessungen auf Meeresniveau war im Poincaré-Plot ein deutlich verringertes stochastisches Rauschen in Höhen über 6000 m, das eine chaotische Eigenschaft zu besitzen scheint, zu erkennen. Sevre et al. (44) beschreiben bei stufenweiser Absenkung des PO2 auf Höhen bis 4500 m eine substantielle Reduktion der autonomen Aktivität mit zunehmender Höhe, gekennzeichnet von einem Tiefpunkt in der HRV am dritten (HFnu) und fünften (TP, HF, LF) Tag. In Feldversuchen, bei denen untrainierte Büroarbeiter auf bis zu 2500 m transportiert wurden, konnte lediglich eine tendenzielle Abnahme der Parameter der HRV nachgewiesen werden. Erst nach aktivem Aufstieg um weitere 1200 m

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wurden diese Änderungen signifikant (39). Guger et al. (49) hingegen berichten bei passivem Aufstieg mittels Seilbahn auf eine ähnliche Höhe (2700 m) signifikante Abnahmen der parasympathisch mediierten Zeitbereichsparameter (rMSSD, pNN50 und SDNN). Darüber hinaus fanden die Autoren eine Korrelation von Alpha-Band des EEG-Signals und Zeitbereichsparametern der HRV bei Reaktionszeitanalysen. Warum bei diesen beiden Arbeiten trotz ähnlicher Vorgehensweise unterschiedliche Ergebnisse zu finden sind, kann nur vermutet werden. Es könnte mit der höheren Geschwindigkeit des Aufstieges mittels Seilbahn im Vergleich zum Auto zusammenhängen. Darüber hinaus wird angenommen, dass Höhen zwischen 2500 und 2700 m als kritische Höhen für die autonome Anpassung zu sehen sind, auf denen sich eine hypoxiebedingte Kreislaufumstellung vollzieht. In touristischen Regionen der Alpenländer, in denen zahlreiche Menschen mittels Seilbahn auf ähnliche und noch größere Höhen transportiert werden, muss diese Tatsache vermehrt Berücksichtigung finden.

Es kann auch angenommen werden, dass sich ein aktiver im Vergleich zum passiven Aufstieg hier nicht zuletzt aufgrund des Zeitfaktors günstig auswirkt.

Die Untersuchungen von Guger et al. (49) werfen einen weiteren wichtigen Aspekt auf: Veränderungen, die im zentralen Nervensystem durch Hypoxie verursacht werden, können zusätzlich zur Steigerung der Unfallhäufigkeit von Trekkingtouristen beitragen.

A U T O N O M E A N PA S S U N G S E R S C H E I N U N G E N I N H Y P O X I E B E I KÖRPERLICHER BELASTUNG Es ist bekannt, dass körperliche Betätigung zuerst zu einer Reduktion des vagalen Einflusses (bis zu ca. 30 % der VO2max) und anschließend zu einer überwiegend sympathischen Aktivierung führt. Dabei scheint vorwiegend der vagale Entzug für die Abnahme der HRV verantwortlich zu sein (29). Die HRV-Messung ermöglicht es festzustellen, ob und inwieweit diese belastungsbedingten Anpassungsreaktionen durch zusätzliche Hypoxie verändert werden. Die Ergebnisse der bisher eher spärlich veröffentlichten Studien, die einen kombinierten Effekt von Hypoxie und körperlicher Belastung untersuchten, sind sehr inkonsistent, nicht zuletzt weil sie auf unterschiedlichen Höhenstufen und mit unterschiedlicher Methodik durchgeführt wurden (29, 39, 40, 48, 50–57).

Bei Untersuchungen moderater körperlicher Belastung in Höhen zwischen 500 und 3500 m zeigte sich ein nennenswerter Anteil an fraktalen Komponenten der Kurzzeitvariabilität auf 3500 m. Die Forscher fanden heraus, dass die Ergebnisse in Höhe stark davon abhängen, ob die fraktalen Komponenten des HRV-Signals mit einbezogen werden oder nur die harmonischen Berücksichtigung fin-

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den. Konform mit anderen Untersuchungen beschreiben sie die bedeutendsten Auswirkungen moderater Hypoxie in Kombination mit moderater Belastung als signifikante Zunahme von Herzfrequenz und SNS-Anteil, gekoppelt mit der Abnahme der parasympathischen Indikatoren. Im Gegensatz dazu konnten in Ruhe (Sitzen) keine Modulationen im HRV-Signal nachgewiesen werden. Da die Power der Spektralkomponenten stark von spontanen Variationen des Herzfrequenzsignals abhängt, sich diese bei Belastung jedoch gegen null minimieren, stellen die Autoren zur Diskussion, ob es sich bei der HRV-Messung um eine adäquate Methode zur Analyse der Änderungen des autonomen Systems bei Belastung handelt. Zudem muss berücksichtigt werden, dass die Spektralkomponenten durch hypoxiebedingte Hyperventilation an sich verändert sind und der Effekt von Hypoxie per se nur indirekt abgeschätzt werden kann (56).

Anders als unter Ruhebedingungen konnten Buchheit et al. (50) bei Fahrradergometrie mit moderater Intensität (50 % VO2max) in simulierter Höhe von 4800 m keinen zusätzlichen höhenbedingten Effekt nachweisen. Sie schreiben die signifikante Abnahme der HRV im Zeit- und Frequenzbereich vorwiegend der körperlichen Aktivität zu und zweifeln ebenfalls die Sensitivität der HRV-Messung für autonome Modulationen während körperlicher Belastung in Höhe an. Der einzige Unterschied zwischen Belastung in Normoxie und Hypoxie bestand in den Werten der „normalized units“, die von einer signifikanten Zunahme von LF/(LF+HF) und einer signifikanten Abnahme von HF/(LF+HF) in Hypoxie gekennzeichnet waren. Sie führen ihre Ergebnisse u. a. auch darauf zurück, dass die von ihnen gewählte zu hohe Belastungsintensität aufgrund ihres Einflusses auf ventilatorische und humorale Faktoren als Störgröße angesehen werden muss.

Im Unterschied dazu beschreiben Povea et al. (40) bei einer ähnlichen Versuchsanordnung im Vergleich zur Belastung in Normoxie zusätzlich eine Abnahme aller HRV-Parameter im Frequenzbereich in Hypoxie. Die Autoren schließen daraus, dass Hypoxie sehr wohl eine zusätzliche Bedingung für Modulationen der autonomen Kontrolle im Sinne einer Abnahme der parasympathischen und einer Zunahme der sympathischen Aktivität darstellen. Anders als Buchheit et al. (50) fanden sie zwar eine Änderung des LF-Anteiles an der TP bei Belastung in Höhe, der HF-Anteil hingegen änderte sich nicht.

Ä N D E R U N G D E R H RV D U R C H T R A I N I N G I N H Y P O X I E Körperliche Belastung und Hypoxie stellen beides Stressfaktoren dar, die eine Änderung der sympathovagalen Balance hervorrufen. Hypoxietraining liegt die Überlegung zugrunde, dass sich kombinierte Belastungs- und Hypoxiereize überlagern und einen kumulativen Effekt haben (29, 40, 50, 55). Besonderer

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Beliebtheit scheint sich die Form des „live high - train low“-Modells zu erfreuen, bei dem Athleten unter Normoxie trainieren und sich während der Ruhephasen in Hypoxie aufhalten.

Vor kurzem konnte nachgewiesen werden, dass nach einer zweiwöchigen „live high – train low“-Intervention mit wechselnder Höhenlage bereits auf mittleren Höhen die sympathische Aktivierung bei körperlicher Belastung in Höhe im Vergleich zu Normoxie gesteigert werden kann. Training ohne Höhenintervention brachte keine Änderungen der Spektralkomponenten mit sich. Die Unterschiede zwischen Kontroll- und Interventionsgruppe betrafen insbesondere den HF-Anteil an der TP und die LF/HF-Ratio, die bei der Interventionsgruppe bei körperlicher Belastung nach dem Training signifikant höher waren als bei der Kontrollgruppe (40).

Beim Höhentraining muss jedoch beachtet werden, dass die autonomen und kardiovaskulären Anpassungen des Körpers an Ausdauertraining denen, die durch Hypoxie hervorgerufen werden, gegenüberstehen und sich so gegenseitig abstumpfen können. Diese negative Wechselwirkung konnte, wenn auch in limitierter Form, kürzlich bei Eliteathleten nachgewiesen werden (58). Die physiologischen Konsequenzen dieser Interaktion waren zwei Wochen nach Ende der Höhenintervention jedoch wieder verschwunden.

Dass durch Training in Hypoxie positive Veränderungen der autonomen Kontrolle, gemessen an den HRV-Parametern, erreicht werden können, wird angenommen. Die Frage nach der optimalen Höhenstufe für autonome Anpassungserscheinungen scheint jedoch unbeantwortet. Schmitt et al. (54) fanden beispielsweise bei Untersuchungen auf zwei verschiedenen Höhenstufen (1200 und 1850 m) nach 17-tägiger Trainingsintervention deutliche Unterschiede in den HRV-Mustern: Die Gesamt- und die HF-Power nahmen in Rückenlage, die LF-Power im Stand nach dem Höhentraining auf 1200 m signifikant zu, blieben jedoch auf 1850 m unverändert. Darüber hinaus fanden sich auf 1200 m in Rückenlage höchst signifikante Korrelationen zwischen Herzfrequenz und dem hochfrequenten Spektrum, nicht jedoch auf 1850 m. Zusätzlich kam es nach dem Training auf 1200 m (nicht jedoch auf 1850 m) zu einer signifikanten Leistungsverbesserung. Interessant war das unterschiedliche Anpassungsverhalten der HF-Power in Rückenlage auf den beiden Höhenstufen: Auf 1200 m nahm sie zwischen ersten und fünften Tag signifikant zu, auf 1850 m hingegen signifikant ab. Diese Ergebnisse schüren die Diskussion, ab welcher Höhe nun hypoxiebedingte Effekte auf die HRV und insbesondere auf die Leistung zu erwarten sind. Die Autoren sprechen von rein bewegungsinduzierten Modulationen auf 1200 m und von „echten“ hypoxiebedingten Anpassungen auf 1850 m.

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Aufgrund des nachgewiesenen Zusammenhanges zwischen Leistung und HFBereich in Rückenlage bzw. von Leistung und LF-Bereich im Stand gestehen die Autoren der HRV-Messung eine viel versprechende Bedeutung in der Leistungsdiagnostik zu (54, 55).

H RV- A N PA S S U N G E N W Ä H R E N D A K K L I M AT I S AT I O N Auch wenn in der Literatur kontroversielle Meinungen kursieren, kann dennoch gesagt werden, dass durch akute und subakute Hypoxie Änderungen, die u. a. das autonome Nervensystem und mit ihm die kardiovaskuläre Kontrolle betreffen, hervorgerufen werden. Inwieweit sich das autonome System und insbesondere die kardiale Aktivität auf chronische Hypoxie bzw. auf Hypoxie über einen längeren Zeitraum anpasst, soll in diesem Kapitel diskutiert werden.

Die autonome Akklimatisation auf Höhe scheint mit einem Shift in Richtung eines höheren parasympathischen Tonus mit einer gleichzeitigen Abnahme der parasympathischen Überaktivierung einherzugehen (34).

Dazu führten Farinelli et al. (59) Mitte der 90er Jahre Untersuchungen nach einmonatigem Aufenthalt auf 5050 m durch und verglichen diese mit Untersuchungen auf Meeresniveau. Von Hauptinteresse waren insbesondere Anpassungsreaktionen der autonomen kardialen Aktivität bei Orthostasebelastung.

Die Werte der HRV-Parameter in Höhe unterschieden sich jedoch nicht von denen auf Meeresniveau. Beide Situationen zeichneten sich durch eine signifikant höhere LF-Power und LF/HF-Ratio im Sitzen im Vergleich zur Rückenlage aus. Auch die mittlere Herzfrequenz blieb nach einem Monat in Höhe signifikant erhöht. Die Orthostasebelastung in 5050 m bewirkte eine geringere Zunahme der LF-Power als auf 0 m, der HF-Bereich blieb jedoch unverändert.

Diese Ergebnisse bestätigen die Hypothese einer abgeschwächten Sensitivität auf sympathische Vorgänge in Höhe, die auch nach einer Akklimatisationszeit von einem Monat nicht verändert war. Zudem entdeckten die Autoren mehr oder weniger große individuelle Unterschiede in der Strategie der Höhenanpassung, die mittels Spektralanalyse der HRV nachweisbar sind.

Eine andere italienische Forschergruppe versuchte u. a. die Frage zu klären, ob einer der HRV-Parameter als Marker für Akklimatisation dienen kann. Beim Vergleich mit akklimatisierten Höhenbewohnern kommen sie zu dem Ergebnis, dass insbesondere ein verbesserter vagaler Tonus und ein aufrecht erhaltener Gefäßtonus mit Akklimatisationsvorgängen einherzugehen scheinen (60).

Dass die Aufrechterhaltung des Gefäßtonus in Höhe eine Rolle zu spielen scheint, zeigen auch Untersuchungen mit Gefäßdilatatoren, deren Einnahme sich nicht auf den autonomen Akklimatisationsprozess auswirkte (34).

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Auch scheinen gewisse Atemtechniken, die u. a. beim Yoga angewandt werden, Anpassungsvorgänge in Höhe zu begünstigen, indem sie die hypoxiebedingte sympathische Überaktivierung abstumpfen und sogar zu einer tendenziell erhöhten HRV, respektive HF-Power, in Höhe beitragen (61). Obwohl die Beeinflussbarkeit der HRV durch die Atmung aufgrund der physiologischen Hintergründe unbestritten ist (23), werden allgemeingültige Aussagen durch die große interindividuelle Variabilität geprägt und dadurch erschwert (34).

AMS Von großem Interesse im Zusammenhang mit HRV-Messungen und Akklimatisationsvorgängen in Höhe sind etwaige Vorhersagemöglichkeiten des Auftretens von akuter Höhenkrankheit (AMS).

Anfang der 90er Jahre wurden in einer groß angelegten Studie 288 Personen, die einen Aufenthalt in großen Höhen planten, sowohl unter normoxischen als auch unter hypoxischen (11,5 % O2) Bedingungen in Ruhe und während submaximaler Belastung (50 % VO2max) auf die Anfälligkeit von akuter Höhenkrankheit (AMS) untersucht (53). Nach Berechnung der kardialen und ventilatorischen Reaktionen auf Hypoxie mithilfe von Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung und Ventilation war es möglich, die Wahrscheinlichkeit für die Entwicklung von AMS zu berechnen und eine Verbindung zwischen autonomen Reaktionen auf submaximale Belastung in Normoxie und der Neigung zu AMS nachzuweisen. Nasenclips und Atemmasken, welche insbesondere Einfluss auf Atemparameter und von der Atmung mitbestimmte HRV-Parameter nehmen, könnten zu einer Verfälschung der Ergebnisse geführt haben.

Neben den von Rathat et al. (53) nachgewiesenen Korrelationen autonomer Reaktionen auf körperliche Belastung und AMS konnten auch Korrelationen zwischen Katecholaminlevel bzw. LF/HF-Ratio und dem Auftreten von AMS nachgewiesen werden. Loeppky et al. (62) fand eine signifikante Zunahme von Katecholaminen und LF/HF-Ratio in Hypoxie, die bei Menschen mit AMSSymptomatik viel stärker ausgeprägt war als bei jenen ohne AMS. Zudem scheint eine Ähnlichkeit zwischen den zu AMS und der zur Orthostaseintoleranz führenden pathophysiologischen Mechanismen zu bestehen.

Lafranchi et al. (63) untersuchten ebenfalls Unterschiede in der autonomen Regulation bei Probanden mit und ohne AMS. Sie fanden jedoch keinen Hinweis auf unterschiedliche Reaktionen des autonomen Systems, was die Absolutwerte der HRV-Parameter betrifft. Signifikante Unterschiede ergaben sich hingegen bei den Netto-Werten von LF und HF: LFnu war bei Probanden, die eine AMS entwickelten, signifikant niedriger, die HFnu hingegen signifikant

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höher, und es ergab sich – anders als bei Loeppky et al. (62) – eine Tendenz zu niedrigeren LF/HF-Ratios bei AMS-Anfälligen. Die Autoren halten eine abnormale Reaktion des kardiovaskulären Systems auf kurzzeitige akute Hypoxie bei an AMS erkrankten Personen für ursächlich. Der direkte Vergleich von Probanden mit AMS und jenen ohne AMS zeigte signifikante Unterschiede im niederfrequenten Spektrum der Herzfrequenz- und Blutdruckvariabilität. Darüber hinaus korrelierte der Schweregrad der AMS-Symptome maßgeblich mit den LF-Bereichen von HRV und Blutdruckvariabilität. Eine Vorhersage der Wahrscheinlichkeit für die Entwicklung von AMS war jedoch, anders als bei Rathat et al. (53), mithilfe von Baselinemessungen der HRV nicht möglich.

Lafranchi et al. (63) schreiben der hypoxiebedingten Veränderung autonomer Kontrolle in Richtung sympathischer Prädominanz eine durchaus physiologische und protektive Wirkung zu, die bei AMS abgeschwächt zu sein scheint. Es wird darüber hinaus die Ähnlichkeit zur autonomen Regulation bei Myokardinfarkt diskutiert, bei dem ebenfalls ein Sensitivitätsverlust des Sinusknotens aufgrund exzessiver und lang andauernder sympathischer und neuro-humoraler Aktivität auftritt.

Die Uneinigkeit über die Unterschiede der autonomen Kontrolle bei der Entwicklung von AMS ist wohl auf eine unterschiedliche Methodik (tatsächliche versus simulierte Höhe) bei der Datengewinnung zurückzuführen. Zudem gibt es deutliche Differenzen bei der Dauer der Höhenaufenthalte (62, 63).

Auch bei Akklimatisationsschwierigkeiten in Höhe kommt es zur Diskussion um die Bedeutung spezieller Atemtechniken. Diese könnten sich im Rahmen der Prävention der akuten Höhenkrankheit vorteilig auswirken, wurden jedoch bislang nicht ausreichend untersucht (61).

UNTERSCHIEDE ZWISCHEN HOCHLANDBEWOHNERN UND BEWOHNERN NIEDERER HÖHENLAGEN Akute Hypoxie impliziert also gewisse Modulationen der autonomen Kontrolle. Wie sich diese Modulationen bei lebenslanger Hypoxie verändern bzw. ob zwischen Bewohnern niedriger Höhenstufen und Hochlandbewohnern Unterschiede hinsichtlich autonomer Aktivität in Höhe bestehen, soll im folgenden Abschnitt geklärt werden.

Perini et al. (33) verglichen die HRV-Werte von Sherpas und Kaukasiern zu Beginn und nach einmonatiger Akklimatisation auf 5050 m. Anfangs war die Herzfrequenz der Sherpas im Sitzen signifikant höher als jene der Kaukasier.

Zudem zeigten Sherpas eine signifikant niedrigere TP als Kaukasier. Dies lässt auf einen anderen Grad autonomer Nervenaktivität bei Hochlandbewohnern in Höhe schließen. Die Anteile der Spektralkomponenten an der gesamten Power

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hingegen unterschieden sich nicht in den beiden Gruppen. Andere Ergebnisse erhalten Passino et al. (60), die Hochlandbewohner mit Bewohnern niederer Höhenstufen nach einwöchiger Akklimatisation auf 4800 m und mit Bewohnern auf Meeresniveau verglichen. In Rückenlage fanden sie signifikant längere RR-Intervalle bei den Hochlandbewohnern im Vergleich zur anderen Höhengruppe nach einwöchiger Höhenexposition. Die Intervalllängen waren mit jenen der Bewohner auf Meeresniveau zu vergleichen. Ähnlich verhält es sich mit einigen Parametern der HRV: Die SDNN und der HF-Bereich bei den Hochlandbewohnern waren signifikant höher als bei der anderen Höhengruppe und ähnlich denen der Gruppe auf Meeresniveau. Sherpas zeigen also unter Hypoxiebedingungen ähnliche autonome Aktivität wie Bewohner niederer Höhenstufen in ihrer gewohnten Umgebung. Diese Ergebnisse zeigen, dass sich Hochlandbewohner also auch hinsichtlich der autonomen kardialen Kontrolle perfekt auf ihre Umgebung anzupassen scheinen.

Bernardi et al. (43) finden ebenfalls einen geringeren Shift in Richtung sympathischer Dominanz unter akuten Hypoxiebedingungen bei ehemaligen Hochlandbewohnern im Vergleich zu Bewohnern auf Meeresniveau und schließen auf einen genetischen Hintergrund. Offensichtlich benötigen nichtadaptierte Personen diese vermehrte sympathische Aktivierung, um die Sauerstoffversorgung des Blutes zu gewährleisten. Die Annahme der genetischen Besonderheit von Hochlandbewohnern bezüglich autonomer Kontrolle bestätigt sich beim Vergleich von Neugeborenen auf Meeresniveau und Neugeborenen auf 4330 m (64). Neugeborene Höhenbewohner wiesen im Vergleich zu Neugeborenen auf Meeresniveau signifikant längere RR-Intervalle und eine signifikant größere HF-Power auf. Diese Ergebnisse bergen jedoch aufgrund nichtstationärer Bedingungen, die Untersuchungen bei Neugeborenen implizieren, Fehlerquellen in sich.

Bei einer großen Anzahl an Kindern, die in unterschiedlich großen Höhen (1650 m – 2030 m) ansässig waren, wurde ebenfalls mit zunehmender Höhenlage eine höhere Gesamtvariabilität (TP und SDNN) und parasympathische Modulation (HFPower) beobachtet (2). Die Theorie einer bestimmten genetischen Veranlagung bestätigt sich auch bei einer Untersuchung von erwachsenen Tibetern, die sich über mehr als drei Jahre ausschließlich auf Meeresniveau aufhielten und anschließend mit akuter Hypoxie belastet wurden (25). Auf Meeresniveau wurden bei Tibetern im Vergleich zu Han-Bewohnern eine signifikant höhere HRV (gemessen an den Zeitbereichsparametern) und eine signifikant niedrigere Herzfrequenz gemessen. Die Frequenzspektren waren bei beiden Gruppen annähernd gleich verteilt. In Höhe zeigten die Tibeter eine signifikant geringere Zunahme der Herzfrequenz. Auch die HRV-Parameter zeigten keine Änderung durch akute Hypoxie bei Tibetern, nahmen im Vergleich dazu jedoch bei den Han-Bewohnern signifikant

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ab. Die Autoren sprechen von einem „autonomen Gedächtnis“. Hinsichtlich autonomer Trainingswirkungen von vorwiegend aerobem Ausdauertraining scheinen sich Hochlandbewohner jedoch nicht von der übrigen Bevölkerung zu unterscheiden. Chronische Hypoxie scheint demnach das Benefit von körperlichem Training auf das autonome Nervensystem nicht zu beeinträchtigen (51).

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Beiträge, die sich mit den autonomen Modulationen kardialer Kontrolle unter hypoxischen Bedingungen, gemessen anhand der Herzfrequenzvariabilität, befassen, sehr unterschiedliche, teilweise konträre Ergebnisse liefern. Die Begründung könnte u. a. in einer teilweise stark von einander abweichenden Methodik liegen. Die Richtlinien, welche die TASK FORCE (23) bereits in den 90er Jahren herausgegeben hat, scheinen sich in der Praxis nur teilweise durchzusetzen. So variieren die Frequenzbereiche der unterschiedlichen Spektralkomponenten und die Anzahl der ausgewerteten RR-Intervalle nach wie vor von Studie zu Studie. Bei spektralanalytischen Methoden ist offensichtlich auch die Einbeziehung aller Komponenten (fraktaler und harmonischer) für das Ergebnis von enormer Wichtigkeit (56).

Ebenfalls können Untersuchungen, die auf unterschiedlichen Höhenstufen bzw. mit unterschiedlicher Dauer des Höhenaufenthaltes durchgeführt wurden, nur bedingt miteinander verglichen werden. Auch die unterschiedlichen Tests, die beispielsweise die Baroreflexsensitivität in Hypoxie nachweisen sollen, waren in den hier besprochenen Studien nicht einheitlich und die BRS wurde teilweise indirekt abgeschätzt. Bei Studien, die einen kombinierten Effekt von Hypoxie und körperlicher Belastung untersuchen, spielen weitere Faktoren wie Atmung, Belastungsintensität etc. eine große Rolle und bedingen eine noch standardisiertere Vorgehensweise zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse. Zudem findet sich in fast allen Studien eine beschränkte Fallzahl, welche eine statistische Absicherung der Ergebnisse, nicht zuletzt aufgrund großer intra- und interindividueller Unterschiede, erschwert. Nichtsdestotrotz erfreut sich die HRVMessung nach wie vor großer Beliebtheit, was insbesondere durch neue innovative Methodik der Auswertung bewiesen wird. Dennoch sollte eine größere Konformität von Methodik in Durchführung und Auswertung angestrebt werden. Darüber hinaus muss die enorme Sensitivität der Herzfrequenzvariabilität und ihrer autonomen Kontrolle beachtet werden, die eine bis ins Detail standardisierte Auswertung bedingt und andererseits das Potenial, das in der HRVMessung liegt, ausmacht. So scheint die HRV-Messung, vorausgesetzt sie findet unter standardisierten Bedingungen statt, für Untersuchungen zur Feststellung der autonomen Modulationen in Hypoxie eine gute Methode darzustellen.

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M i c h a e l M ü c k - We y m a n n , Ve r o n i k a L e i c h t f r i e d , Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r, Georg Hoffmann, Sven Greie, Ignaz Reicht, Egon Humpeler

AMAS II (Austrian Moderate Altitude Study II): Auswirkungen eines einwöchigen Aktivurlaubs (1700 m) in mittleren Höhen auf bio-psychologische Parameter AMAS II (Austrian Moderate Altitude Study II): Consequences of an active vacation at moderate altitude (1700 m) on bio-psychological parameters

S U M M A RY The Austrian Moderate Altitude Study (AMAS) 2000 could demonstrate multiple health effects of a 3 week sojourn at 1700 m in subjects suffering from the metabolic syndrome (e.g., improvements in glucose- and lipid metabolism, reduction of elevated blood pressure). The number of vacationeers visiting moderate altitudes for recreational purposes remaining only a few days is increasing. Daily stress may be compensated by leisure and vacation activities. However, the consequences of a short term sojourn at moderate altitude with focus on stress reduction were not evaluated yet. In contrast to AMAS 2000 volunteers in AMAS II were free of symptoms for the metabolic syndrome. 13 healthy persons participated (7 women, 6 men, mean age 36,5 years). The volunteers remained in a 4* hotel in Oberlech (1700 m) for six nights. The vacation program included regular outdoor activities (e.g., snow shoe hiking) accompanied by an indoor recreational program. Before, during the sojourn at moderate altitude as well as one to two weeks after return several questionnaires for stress, recreation and recuperation were filled out (WHO-5, EBF 24, and short questionnaire for bio-psycho-social health). The data clearly show that during the active vacation at moderate altitude the individual stress decreased followed by an increase in the ability to recover. During the intervention phase tiredness, time pressure, loss of energy, physical symptoms and unsolved conflicts were reduced. Quality of sleep, wellbeing and physical recovery were improved.

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Several of these key parameters remained improved until the follow up 2 weeks after return of moderate altitude.

Keywords: AMAS, stress, burnout, moderate altitude, hypoxia, hiking holidays.

Z U S A M M E N FA S S U N G Im Rahmen des Projekts AMAS 2000 konnte nachgewiesen werden, dass ein individuell gestalteter und gecoachter Wanderurlaub mannigfaltige gesundheitliche Benefits bei Personen mit metabolischem Syndrom zur Folge hat (u.a. Verbesserung des Glukose- und Lipidstoffwechsels, Reduktion des Blutdrucks). Die Zahl der Urlaubsgäste, die in mittleren Höhenlagen auch zur psychischen Regeneration kommen und oftmals nur wenige Tage bleiben, nimmt stetig zu. Diesem im Arbeitsalltag angehäuften „Stress“ wird versucht durch diverse Aktivität in der Freizeit und im Urlaub entgegenzuwirken. Die Frage nach der optimalen Urlaubsgestaltung im Sinne des Stressabbaus bzw. dem optimalen Verhältnis zwischen aktiven und passiven Urlaubsinhalten ist jedoch nicht geklärt. Im Gegensatz zu AMAS 2000 wurden für AMAS II gesunde Teilnehmer mittleren Alters als Probanden herangezogen. Die folgende Arbeit präsentiert erstmals jene Ergebnisse von AMAS II, die speziell auf den psychologischen Bereich fokussieren. 13 gesunde Personen (7 Frauen, 6 Männer) wurden in AMAS II einbezogen (mittleres Alter 36,5 Jahre). Alle Teilnehmer wohnten für 6 Nächte in einem 4*-Wellness-Hotel in Oberlech (1700 m). Das Programm bestand aus einem regelmäßig durchgeführten Aktivprogramm (u. a. Schneeschuhwanderungen), welches von regenerativen Maßnahmen begleitet wurde. Vor, während sowie ein bis zwei Wochen nach dem Höhenurlaub wurden von den Probanden spezielle Fragebögen zur Erfassung von Belastungen, gesundheitlichen Beschwerden und Indikatoren der Regenerationsfähigkeit ausgefüllt (WHO-5, EBF 24, Kurzfragebogen zur bio-psycho-sozialen Gesundheit). Die Resultate spiegeln deutlich wider, dass im Verlauf des Höhenurlaubs die Belastungen subjektiv als geringer erlebt wurden, während zugleich die Erholungsfähigkeit zunahm. Es nahmen im Interventionsverlauf zum Tag 6 hin Übermüdung, Zeitdruck, Energielosigkeit, Unkonzentriertheit, körperliche Beschwerden, ungelöste Konflikte und Erfolglosigkeit ab. Die allgemeine, soziale und körperliche Erholung wurde – ebenso wie Schlafqualität und Wohlbefinden - infolge der Intervention als günstiger eingeschätzt. Es zeigte sich, dass einige der Kernparameter auch noch zum Zeitpunkt der Nachuntersuchung im gesundheitlichen Sinne günstiger ausfielen als zu den beiden Zeitpunkten vor der Interventionswoche, was für einen gewissen Nachhaltigkeitseffekt durch den aktiven Höhenurlaub spricht.

Schlüsselwörter:AMAS, Stress, Burnout, mittlere Höhe, Hypoxie, Wanderurlaub.

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EINLEITUNG In der Bevölkerung gilt durchwegs die Annahme, dass jede Form der Abwesenheit vom Beruf, sei es Urlaub oder Freizeit, erholsam oder sogar gesundheitsfördernd wäre. Diese Vermutung bestätigen viele Studien. Allerdings gibt es seitens der Wissenschaft vermehrt Ansichten, diese Aussagen relativieren zu müssen.

Burnout gilt als stressassoziiertes Erschöpfungssyndrom, das auch vielfach zur Untersuchung über die Auswirkungen von Urlaub und Freizeit herangezogen wird. Offensichtlich ist der Urlaubserfolg stark abhängig von der Zufriedenheit des Kunden während des Urlaubs. Personen, die sich mit ihrer Freizeit und mit dem Urlaub zufrieden zeigten, waren im beruflichen Alltag belastungsfähiger (1) und die Zufriedenheit am Arbeitsplatz nahm dementsprechend zu (2).

Depressionen in der arbeitstätigen Bevölkerung sind ein wachsendes Problem, auch für den Arbeitgeber. In einer großen epidemiologischen Studie wurden umgerechnet etwa 17 % aller Arbeitstage in den Betrieben als verlorene Arbeitstage durch depressive Zustände beschrieben (3). Infolgedessen gehen alle erfolgreichen Strategien zur Verminderung der Depression mit einer Senkung der Krankenstandstage innerhalb eines Betriebes einher. Dass tatsächlich auch ein für den Gast gelungener Urlaub einen Genesungsbeitrag leisten kann, wurde bereits untersucht und bestätigt (4).

Unter den vielen Gesundheitstouristen finden sich bekanntermaßen viele Personen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Personen mit chronischen Herzleiden haben ein stark erhöhtes Risiko für einen Herzinfarkt. Urlaub in regelmäßigen Abständen dürfte das Herzinfarktrisiko und das Risiko für den plötzlichen Herztod reduzieren (5). Andererseits gibt es diverse Berichte über das Auftreten von Herz-Kreislauf-Beschwerden einschließlich Herzinfarkt im Urlaub. Kop et al.

(6) konnten nachweisen, dass das Risiko, einen Herzinfarkt im Urlaub zu erleiden, innerhalb der ersten 2 Urlaubstage drastisch erhöht ist. Als externer Risikofaktor wird u. a. die lange und stressgeladene Anreise zu den Destinationen genannt.

AMAS (AUSTRIAN MODERATE ALTITUDE STUDY) 2000: EVIDENZBASIERTE FORSCHUNG IM GESUNDHEITSTOURISMUS „Wandern ist gesund!“ „Die Bergluft ist gesund!“ Mit diesen und ähnlichen Werbeargumenten versucht der alpine Tourismus seit Jahrzehnten mehr oder weniger erfolgreich Gäste zu rekrutieren. Mehrere Millionen Touristen bevölkern jährlich den Alpenraum und erwarten bzw. erhoffen sich optimale Zusatzeffekte durch das Alpenklima. Bis Mitte der 90er Jahre musste man allerdings

211

bei der Frage, wo es denn die wissenschaftlichen Belege für solche gesundheitstouristischen Aussagen gäbe, mit den Achseln zucken. Forschungen zum Thema „alpiner Gesundheitstourismus“ waren karg, und das bis zu diesem Zeitpunkt vorliegende Wissen wurde nicht in den Tourismus integriert. Bereits in den 70er und 80er Jahren gab es Erkenntnisse, dass ein Wanderurlaub in den Bergen den erhöhten Blutdruck von Hypertonikern über einen Zeitraum von wenigen Wochen verbessern kann (7). Diese Ausgangsstudien nahmen wir (E. H. und W. S.) vor 10 Jahren zum Anlass, mit neuen wissenschaftlichen Methoden und Verfahren eine ähnliche Fragestellung aufzurollen, auszubauen und letztendlich abzuklären.

Bei AMAS 2000 handelt es sich um eine Studie, deren generelles Ziel es war, die gesundheitlichen Aspekte eines Urlaubs in den Bergen zu untersuchen und mit ident verbrachten Urlauben in Tallage zu vergleichen. AMAS steht für „Austrian Moderate Altitude Study“ und die Zahl 2000 dafür, dass vor allem Aufenthalte bis in Höhen von etwa 2000 m untersucht wurden bzw. die Hauptstudie im Jahr 2000 abgeschlossen wurde. Organisiert und durchgeführt wurde AMAS vom IHS-Institut Humpeler-Schobersberger GmbH (www.ihs-research.at). AMAS 2000 wurde an Personen mit metabolischem Syndrom (Kernsymptome: Übergewicht, Störungen im Blutzucker- und Blutfettstoffwechsel sowie Erhöhung des Blutdrucks) durchgeführt. Im Jahre 1998 wurde in Oberlech, 1600 m, das Pilotprojekt gestartet, die AMAS-Hauptstudien wurden in Obertauern, 1700 m, und Bad Tatzmannsdorf, 200 m, durchgeführt. Insgesamt nahmen knapp 100 Probanden teil, die während eines 3-wöchigen Wanderurlaubes gecoacht wurden. Die Wanderungen wurden mit unterschiedlichen regenerativen Einheiten (u. a. Aqua-Training, mentales Entspannungstraining, Wellness-Anwendungen) kombiniert. Diverse Untersuchungen fanden vor, während und nach dem Wanderurlaub statt. Für Detailergebnisse sei auf die Literatur verwiesen (8–12). Die Hauptergebnisse von AMAS 2000 waren folgende: • Signifikanter Rückgang des systolischen Blutdrucks in der Höhe sowie unmittelbar nach Rückkehr • Verminderung der Herzfrequenz in Ruhe über 24 h • Verbesserungen im Fett- und Glukosestoffwechsel • Gewichtsreduktion ohne eigentliche Diät • Anstieg von Erythropoietin und verbesserte Sauerstoffabgabe ans Gewebe • Reduktion des oxidativen Stress • Diverse neuropsychologische Verbesserungen (u. a. Schlafqualität, Lebenseinstellung)

212

In vielen Bereichen fanden wir auch Verbesserungen bei der Wandergruppe in Bad Tatzmannsdorf, zudem konnten wir ausschließlich höhenspezifische Benefits nachweisen.

Inspiriert von den AMAS-2000-Daten haben sich die Protagonisten von AMAS 2000 entschlossen, weitere AMAS-Folgeprojekte zu organisieren und durchzuführen. Bei AMAS 2000 wurden die o.a. Daten für Personen mit metabolischem Syndrom im Rahmen eines 3-wöchigen Wanderurlaubes erhoben. Ähnliche Untersuchungen für kürzere Urlaubsformen sind spärlich.

Der Alltag und insbesondere der Arbeitsalltag sind bekanntermaßen mit stressbezogenen Einflüssen verbunden. Diesem im Arbeitsalltag angehäuften „Stress“ wird versucht durch diverse Aktivität in der Freizeit und im Urlaub entgegenzuwirken. Die Frage nach der optimalen Urlaubsgestaltung im Sinne des Stressabbaus bzw. dem optimalen Verhältnis zwischen aktiven und passiven Urlaubsinhalten ist jedoch nicht geklärt. Im Gegensatz zu AMAS wurden für AMAS II als Probanden gesunde Teilnehmer mittleren Alters herangezogen.

Die folgende Arbeit präsentiert erstmals jene Ergebnisse von AMAS II, die speziell auf den psychologischen Bereich fokussieren.

M AT E R I A L U N D M E T H O D E N Studienteilnehmer und Design Die Rekrutierung der Teilnehmer am AMAS-II-Projekt erfolgte über eine Internetausschreibung der Medizinischen Universität Innsbruck und der TILAK GmbH (Tiroler Landeskrankenanstalten). Sämtliche Interessenten wurden standardisiert befragt und vorab selektioniert. Nach einer ausführlichen Laboranalyse (weißes und rotes Blutbild, Retikulozyten, Leber- und Nierenfunktionswerte, Elektrolyte, Gerinnungsstatus incl. PT, aPTT, Fibrinogen, Thrombozyten, C-reaktives Protein) und einer Fahrradergometrie wurden 13 gesunde Personen (7 Frauen, 6 Männer) in das AMAS-Programm aufgenommen. Die anthropometrischen Daten der Probanden waren wie folgt (Mittelwerte ± Standardabweichung): Alter 36,4 ± 5 Jahre, Größe 173 ± 8 cm, Gewicht 71,3 ± 13 kg, Body Mass Index 23,3 ± 3.

Keiner der Teilnehmer nahm während der Screeninguntersuchung oder des gesamten Untersuchungszeitraums der Studie (Höhenaufenthalt, Vor- und Nachuntersuchungen) Medikamente. Die Studienteilnehmer wurden alle aus Tirol/Österreich rekrutiert und lebten in einer Höhe unter 900 m. Die Probanden waren hinsichtlich sozialem Status und Bildungsniveau vergleichbar.

AMAS II wurde von der Ethikkommission der Medizinischen Universität Innsbruck für unbedenklich erklärt. Alle Teilnehmer unterschrieben eine Einverständniserklärung zur Studienteilnahme.

213

Untersuchungszeitraum Sämtliche Untersuchungen wurden im Zeitraum von März bis Mai 2006 durchgeführt. Die Baseline-Analysen vor dem Höhenaufenthalt erfolgten 10–14 Tage vor der Anreise nach Oberlech. Während des Aktivurlaubs wurden täglich diverse Fragebögen von den Probanden ausgefüllt.

Intervention Der Transport aller Teilnehmer an AMAS II erfolgte per Bus von Innsbruck nach Oberlech (1700 m, Arlberg, Österreich). Die Aufenthaltsdauer in einem renommierten 4*-Hotel (Hotel Burg Vital) betrug 7 Tage bzw. 6 Nächte. Das einwöchige Aktivprogramm beinhaltete 5 Wanderungen mit moderater Intensität sowie eine tägliche Einbeziehung verschiedener Regenerationsmaßnahmen (u.a. Sauna, Dampfbad, Aqua-Training). Das Aktivprogramm wurde durch erfahrene Sportwissenschafter gestaltet und begleitet. Die Wanderungen erfolgten in Kleingruppen (6–7 Personen) gemäß dem individuellen Leistungsprofil.

Eine eigentliche Ernährungsrestriktion gab es nicht, die Ernährung war ausgewogen. Zusätzlich erlernten die Teilnehmer ein Herzratenvariabilitäts-Biofeedback als atemorientiertes Entspannungsverfahren (13), welches täglich morgens und abends im Umfang von jeweils drei Minuten mit dem STRESSBALL (Firma Biosign GmbH, Deutschland; www.stressball.de) durchgeführt wurde.

Fragebögen Zur Analyse psychophysischer Belastungen und Beanspruchungen steht heute ein breites Methodeninventar zur Verfügung. Typischer-Weise werden dabei standardisierte und validierte Fragebögen zur Erfassung von Belastungen, gesundheitlicher Beschwerden und Indikatoren der Regenerationsfähigkeit eingesetzt.

In unserer Untersuchung setzten wir den WHO-5-Fragebogen zur Erfassung des Wohlbefindens (14), den Erholungs-Belastungs-Fragebogen (15) sowie einen Kurzfragebogen zur bio-psycho-sozialen Gesundheit (16) ein.

WHO-5-Fragebogen Mit nur fünf Fragen zum Zeitraum der zurückliegenden zwei Wochen können mittels WHO-Fragebogen zum Wohlbefinden erste Hinweise auf eine etwaige „Stresskrankheit“ oder Depression gewonnen werden (Tabelle 1). Der Fragebogen erfasst Angaben zur subjektiven Lebensqualität in den Bereichen Stimmung, Vitalität und allgemeine Interessen.

Beim WHO-5-Fragebogen zählt man Punkte aus, wobei „Die ganze Zeit ….“ mit 5 Punkten belegt wird, „Meistens …“ mit 4 Punkten usw. Die „negativste

214

Äußerung“ („Zu keinem Zeitpunkt …“) wird mit 0 Punkten gewertet. Bei „vollständigem Wohlbefinden“ kann man 25 Punkte erreichen, im ungünstigsten Fall ergeben sich 0 Punkte. Als ein realistischer „Cut off“ für deutlich reduziertes Wohlbefinden gilt eine Summe kleiner 13 Punkte. Durch Multiplikation der Rohwerte mit dem Faktor vier ergeben sich Prozentwerte zwischen 0 und 100.

Der WHO-5- Fragebogen wird häufig als Screeninginstrument in der Primärversorgung eingesetzt und steht in 26 Sprachen zur Verfügung (http://www.who5.org). Zur Verlaufsbeobachtung werden die Prozentwerte genutzt, wobei Unterschiede von mindestens 10 % als signifikante Veränderung angesehen werden können.

Wir setzten den WHO-5-Fragebogen jeweils bei der Vor- und Nachuntersuchung ein, um Zweiwochenzeiträume vor und nach der Intervention vergleichen zu können.

1

0

Zeitpunkt

Zu keinem

Zeit

Ab und zu

2

die Hälfte der

3

Weniger als

4

Hälfte der Zeit

Über die

5

Meistens

In den letzten zwei Wochen

Zeit

Die ganze

Fragen der WHO zum Wohlbefinden

....war ich froh und guter Laune ....habe ich mich ruhig und entspannt gefühlt ....habe ich mich energetisch und aktiv gefühlt ....habe ich mich bei Aufwachen frisch und ausgeruht gefühlt ....war mein Alltag voller Dinge, die mich interessieren

Tabelle 1: WHO-Fragebogen Erholungs-Belastungs-Fragebogen (EBF) Der Erholungs-Belastungs-Fragebogen (EBF) ist ein voll standardisiertes Selbstbeurteilungsverfahren (15). Mit dem EBF – wir setzten hier die Kurzform mit 24 Items ein (EBF 24) – lassen sich Belastungen und Beanspruchungszustände sowie Erholungsaktivitäten und Erholungszustände während dreier der Befragung vorausgegangener Tage erfassen. Anhand der 24 Items werden zwölf psychophysiologische Kategorien bestimmt (Tabelle 2).

Standardisiert auf Erwachsene erlaubt der EBF eine aktuelle BeanspruchungsErholungs-Bilanz zu erstellen und eignet sich für Zustandsdiagnostik wie auch zur Verlaufs- und Erfolgskontrolle bei klinischen und insbesondere stressmedizinischen Fragestellungen. Der EBF vermag Effekte von Stressbewältigungstrainings und ähnlichen Maßnahmen sensitiv abzubilden und erlaubt Prognosen über Leistung und Gesundheit im Stressprozess. Die Kurzform des EBF

215

Subtests des Erholungs-Belastungs-Fragebogens Beanspruchungsphänomene

Erholungsphänomene

Allg. Belastung & Niedergeschlagenheit

Erfolg & Leistungsfähigkeit

Emotionale Belastung

Erholung im sozialen Bereich

Soziale Spannungen

Körperliche Erholung

Konflikte & Erfolglosigkeit

Allg. Erholung & Wohlbefinden

Übermüdung & Zeitdruck

Erholsamer Schlaf

Energielosigkeit & Unkonzentriertheit Körperliche Beschwerden

Tabelle 2: Im EBF 24 werden insgesamt sieben Beanspruchungs- und fünf Erholungsphänomene erfasst.

(EBF 24) ist für Probanden in vier bis fünf Minuten zu bearbeiten. Der EBF 24 wurde jeweils bei den Vor- und Nachuntersuchungen sowie am An- und Abreisetag eingesetzt.

Kurzfragebogen zur bio-psycho-sozialen Gesundheit (Mück-Weymann, 2004) Mittels visueller Analogskalen (VAS) lassen sich subjektive Stellungnahmen zu bestimmten Aussagen abmessen. VAS werden beispielsweise in der Schmerzforschung eingesetzt. Typischerweise handelt es sich um 10 cm lange Linien, deren Endpunkte extreme Zustände darstellen (z. B. total schlapp – voll fit).

Die subjektive Einschätzung wird durch eine Markierung auf der Linie festgelegt und mit einem Lineal abgemessen. Dabei entspricht ein Millimeter einem Prozent, was einen Bereich von 0 bis 100 % abbildet.

Der hier verwendete Kurzfragebogen fragt nach der jeweils aktuellen subjektiven Einschätzung zu den Bereichen allgemeiner Gesundheitszustand, Stressbelastung, sportliche Fitness, Entspannungsfähigkeit, soziale Geborgenheit, Schlafdauer und Schlafqualität. Dieser Fragebogen ist noch nicht im Detail evaluiert, hat sich aber in der Praxis zur Dokumentation von Behandlungserfolgen als hilfreich erwiesen. Wir setzten den Fragebogen täglich ein, um auch kurzfristige Veränderungen dokumentieren zu können.

Statistische Analysen Für Zeitabhängigkeiten wurde die nichtparametrische Friedman ANOVA herangezogen. Der gepaarte Wilcoxon-Test wurde für die Analyse von einzelnen Zeiteffekten (z. B. Höhe vs. Tal) verwendet. Als Signifikanzniveau wurde ein p-Wert von < 0,05 angenommen. Die Resultate in den Tabellen und Abbildungen sind als Mittelwerte ± Standardabweichung angegeben.

216

ERGEBNISSE Eine statistische Auswertung der EBF-24-Daten erfolgte unter drei Gesichtspunkten.

1. Gibt es einen – wie immer auch gearteten – Effekt durch die Anreise? Hierzu wurden die gepaarten Daten der Voruntersuchung mit denen des ersten Höhentages verglichen. Es zeigte sich, dass die Ergebnisse für beide Zeitpunkte nicht signifikant verschieden waren.

2. Gibt es einen Effekt durch die Intervention „Aktivurlaub in mittlerer Höhe“?

Hierzu wurden die gepaarten Daten der Untersuchungen des ersten und letzten Höhentages verglichen. Es zeigte sich, dass alle Belastungsphänomene signifikant ab- und alle Erholungsphänomene signifikant zunahmen. Die Ergebnisse für beide Zeitpunkte sind in Tabelle 3 dargestellt.

Belastungsphänomene Allg. Belastung/Niedergeschlagenheit Emotionale Belastung Soziale Spannungen Konflikte/Erfolglosigkeit Übermüdung/Zeitdruck Energielosigkeit/Unkonzentriertheit Körperliche Beschwerden Erholungsphänomene Erfolg/Leistungsfähigkeit Erholung im sozialen Bereich Körperliche Erholung Allg. Erholung/Wohlbefinden Erholsamer Schlaf

Tag 1

Tag 6

1,0 (0,6) 1,4 (0,8) 1,4 (0,7) 2,3 (1,2) 2,3 (1,2) 1,5 (0,8) 1,8 (0,4)

0,4 (0,4) 0,5 (0,5) 0,4 (0,4) 1,2 (0,9) 0,6 (0,6) 0,7 (0,3) 1,0 (0,5)

3,1 (1,3) 2,3 (0,7) 2,7 (0,8) 3,3 (1,1) 3,7 (0,7)

1,7 (0,9) 3,5 (1,5) 4,3 (0,9) 4,3 (1,0) 4,6 (1,0)

Tabelle 3: Ergebnisse EBF. Im Vergleich zwischen erstem und sechstem Höhentag verbesserten sich alle Kategorien des EBF 24 signifikant. Belastungsphänomene nahmen um mindestens 50 % ab, die Erholungsphänomene stiegen um mindestens 25 % an.

3. Zeigt die Intervention „Aktivurlaub in mittlerer Höhe“ einen Nachhaltigkeitseffekt? Hierzu wurden die gepaarten Daten von Vor- und Nachuntersuchung verglichen. Hierbei fanden wir hinsichtlich einiger Belastungs- und Erholungsphänomene tendenzielle Unterschiede. Für die Kategorien „Körperliche Beschwerden“ und „Körperliche Erholung“ fielen diese Unterschiede in einem gesundheitlich positiven Sinne sogar signifikant aus. Die Ergebnisse beider Kategorien für diese beiden Zeitpunkte sind in Abb. 1 dargestellt.

217

Körperliche Beschwerden/Körperliche Erholung 5

*

4,5 4 3,5 3 2,5

*

2 1,5 1 0,5 0

VU

NU

VU

NU

Abbildung 1: Änderungen der körperlichen Beschwerden (linke Balken) sowie der körperlichen Erholung vor (VU) und nach (NU) dem Höhenaufenthalt. * p < 0,05

WHO 5

*

90

rel. Wohlbefinden (%)

80 70 60 50 40 30 20 10 0

VU

NU

Abbildung 2: Änderung des subjektiven Wohlbefindens der Zeitpunkte Vor (VU)versus Nachuntersuchung (NU) im Vergleich. * p < 0,05

218

Stressbelastung

*

100

*

*

F2H4

F2H5

*

90 80 70 60 50 40

F2H2

F2H3

F2H6

Abbildung 3: Auswertung der Frage 2 des Kurzfragebogens zur bio-psychosozialen Gesundheit: „Sind Sie großen Stressbelastungen ausgesetzt?“ (je höher der angegebene Wert, desto geringer der subjektive Stresszustand). Im Verlauf der Intervention kommt es zu einem signifikanten Anstieg (H2 = Tag 2, erste Morgenbefragung, H6 = Tag 6, fünfte und letzte Morgenbefragung).* p < 0,05; H3–H6 vs. H2 Die Auswertung des WHO-5-Fragebogens ergab folgendes Resultat: Das prozentuelle Wohlbefinden (0 % = Minimum, 100 % = Maximum) betrug in der Voruntersuchung 53,5 %. In der Nachuntersuchung kam es mit einer Angabe von 69,7 % zu einer signifikanten Verbesserung des Wohlbefindens (p = 0,009; Abb. 2).

Die statistische Analyse des Kurzfragebogens zur bio-psycho-sozialen Gesundheit zeigte in mehreren Bereichen Änderungen an. Die Auswertung von Frage 1 („Wie beurteilen Sie Ihren allgemeinen Gesundheitszustand?“) ergab eine tendenzielle Verbesserung über den gesamten Zeitraum des Höhenaufenthalts (ANOVA p = 0,086). Für die Frage 2 („Sind Sie großen Stressbelastungen ausgesetzt?“) fanden wir infolge des Höhenurlaubs eine signifikante Stressreduktion (Abb. 3). Frage 3 („Sind Sie sportlich fit?“) zeigte einen Trend zur Verbesserung während des Höhenaufenthalts (ANOVA p = 0,083). Wie aus Abb. 4 ersichtlich ist (Frage 4: „Konnten Sie sich immer wieder einmal entspannen?“)

219

Entspannungsfähigkeit 100

*

*

F4H4

F4H5

*

95 90 85 80 75 70 65 60

F4H2

F4H3

F4H6

Abbildung 4: Auswertung der Frage 4 des Kurzfragebogens zur bio-psychosozialen Gesundheit: „Konnten Sie sich immer wieder einmal entspannen?“ – Im Verlauf der Intervention kommt es zu einer signifikanten Verbesserung der Entspannungsfähigkeit (H2 = Tag 2, erste Morgenbefragung, H6 = Tag 6, fünfte und letzte Morgenbefragung).* p < 0,05; H3–H6 vs. H2

konnte zudem während des Urlaubs die Entspannungsfähigkeit der Teilnehmer deutlich verbessert werden. Bei der Frage hinsichtlich des sozialen Umfelds (Frage 5: „Fühlen Sie sich in Ihrem sozialen Umfeld, bei Lebenspartnern, Freunden etc., gut aufgehoben?“) war ebenfalls eine signifikante Änderung festzustellen (Abb. 5). Weiters wurden in diesem Fragebogen die Schlafqualität und die Schlafdauer nachgefragt. Während die Analyse der Schlafqualität keine statistisch signifikante Änderung ergab, fanden wir eine signifikante Verlängerung der Schlafdauer bis zu 30 min v. a. in der zweiten und dritten Nacht in Höhe.

DISKUSSION Der aktive Urlaubsaufenthalt in der Höhe wurde von allen Studienteilnehmern äußerst positiv bewertet. Im Mittel nahm das subjektive Wohlbefinden signifikant zu und die Probanden erlebten sich infolge der Höhenwoche als deutlich

220

entspannter und zugleich vitaler als vor dem Höhenurlaub. Teilweise konnten Probanden verschiedene gesundheitlich positive Effekte auch in den Alltag mitnehmen.

Mit nur fünf Fragen zur subjektiven Lebensqualität in den Bereichen Stimmung, Vitalität und allgemeine Interessen während zweier zurückliegender Wochen gilt der WHO-Fragebogen zum Wohlbefinden als psychiatrisches Screeninginstrument mit hoher Sensitivität und hoher negativer Prädiktivität (17). Insbesondere lassen sich mit diesem kurzen Fragebogen erste Hinweise auf eine „Stresskrankheit“ oder Depression gewinnen. Als realistischer „Cut off“ für ein deutlich reduziertes Wohlbefinden gilt eine Summe unter 13 Punkten, was einem Grenzwert von 52 % entspricht. Mit einem Ausgangsniveau zu Studienbeginn von 53,6 % lagen unsere Probanden also nahe dem „Cut-off“-Wert für oft schon klinisch depressive Patienten, was als Hinweis auf den hohen Belastungsgrad der Gruppe gewertet werden kann. Zur Verlaufsbeobachtung werden beim WHO-5-Fragebogen in der Regel Prozentwerte genutzt, wobei Unterschiede von mindestens 10 % als signifikante Veränderung angesehen werden. Eine mitt-

Soziales Umfeld 100

*

*

F5H3

F5H4

95

90

85

80

75

F5H2

F5H5

F5H6

Abbildung 5: Auswertung der Frage 5 des Kurzfragebogens zur bio-psychosozialen Gesundheit: „Fühlen Sie sich in Ihrem sozialen Umfeld gut aufgehoben?“ – Im Verlauf der Intervention kommt es zu einem signifikanten Anstieg v. a. am dritten und vierten Höhentag (H2 = Tag 2, erste Morgenbefragung, H6 = Tag 6, fünfte und letzte Morgenbefragung). * p < 0,05, H3–H6 vs. H2

221

lere Zunahme in unserer Gruppe um 16,2 % durch eine nur sechstägige Intervention kann somit als ausgezeichneter Effekt angesehen werden. Da der Fragebogen jeweils bei der Vor- und Nachuntersuchung eingesetzt wurde – es wurden Zweiwochenzeiträume vor und nach der Intervention und im Abstand von drei bis vier Wochen verglichen –, spricht der Anstieg auch für einen gewissen Nachhaltigkeitseffekt der Intervention „Aktivurlaub in mittlerer Höhe“. Dies wird unterstützt durch die Tatsache, dass im Erholungs-Belastungs-Fragebogen beim Vergleich der gepaarten Daten der Vor- und der Nachuntersuchung zumindest tendenzielle Unterschiede auftraten. Für die Kategorien „Körperliche Beschwerden“ und „Körperliche Erholung“ fielen die Unterschiede in einem gesundheitlich positiven Sinn sogar signifikant aus, was mit einem überdauernden Erholungseffekt oder aber dem Anstoßen eines fortdauernden regenerativen Prozesses erklärt werden könnte (Abb. 1).

Der Vergleich der gepaarten Daten des Erholungs-Belastungs-Fragebogens vom ersten und letzten Höhentag ergab, dass alle Belastungsphänomene signifikant ab- sowie die Erholungsphänomene signifikant zunahmen. Lediglich die Kategorie „Erfolg/Leistungsfähigkeit“ fällt bei den Erholungsphänomenen aus der Reihe. Hier kommt es zu einer signifikanten „Einbuße“, die sich aber mit einer veränderten Leistungserwartung erklären lässt: Im Erholungsurlaub legt man – im Gegensatz zum Arbeitsalltag – wohl kein so großes Gewicht auf „Erfolg“.

Da die Fragen jeweils für einen Dreitageszeitraum gestellt wurden, sprechen diese Befunde für einen unmittelbaren und aktuellen Effekt der Intervention „Aktivurlaub in mittlerer Höhe“. Dieser kurzfristige Effekt ist besonders deutlich ausgeprägt: Belastungsphänomene nahmen um mindestens 50 % ab, Erholungsphänomene stiegen um mindestens 25 % an.

Im Kurzfragebogen zur bio-psycho-sozialen Gesundheit bildete sich ein – in den meisten Fragen signifikanter – positiver Effekt der Intervention ab. Hinsichtlich des „allgemeinen Gesundheitszustands“, „körperlicher Fitness“ und „Schlafqualität“ ergaben sich über den gesamten Zeitraum des Höhenaufenthalts lediglich tendenzielle Verbesserungen. Die Effekte bezüglich Stressbelastung, Erholungsfähigkeit, Geborgenheit in sozialem Kontext und Schlafdauer fielen statistisch signifikant aus. Dieser Fragebogen wurde bisher lediglich zur Beurteilung von Therapieverläufen benutzt, sodass hierzu keine verlässlichen Referenzen vorliegen. Ziel war es lediglich, dieses leicht und schnell vom Patienten bzw. Probanden zu bearbeitende Instrument als Dokumentationshilfe für mögliche tägliche Änderungen zu nutzen. Mit Hilfe dieser Dokumentation konnte gezeigt werden, dass offensichtlich um den dritten Urlaubstag regenerative Prozesse „anspringen“ und sich das subjektive Wohlbefinden signifikant verbessert.

222

Der Versuch, unsere bio-psychologischen Daten von AMAS II mit anderen Urlaubsstudien zu vergleichen, gestaltet sich problematisch. Nur wenige Projekte hatten bislang den Einfluss eines Gesundheitsurlaubs auf Befindlichkeitsparameter untersucht und der methodische Ansatz der Befragung von Urlaubern war sehr heterogen. In einer Wiener Studie wurden die Auswirkungen eines Urlaubs auf das individuelle „Wellbeing“ von Angestellten einer österreichischen Firma untersucht. Generell hatte Urlaub bei den Probanden positive Einflüsse auf das Wohlbefinden und körperliche Beschwerden. Strauss-Blasche et al. (19) analysierten Urlaubsfaktoren, die einen Einfluss auf das gesundheitliche Outcome des Urlaubsgastes hatten. Knapp 200 Angestellte wurden eine Woche nach dem Urlaub befragt, wobei der Fokus der Fragebögen auf Urlaubsgestaltung, soziales Verhalten, Stress im Urlaub und Erholung im Urlaub gelegt wurde. Prädiktive Einflussfaktoren auf den Erholungseffekt waren v. a. körperliche Aktivität, guter Schlaf sowie neue Bekanntschaften. Urlaubsbedingte Gesundheitsprobleme hatten gegenteilige Auswirkungen. Bereits im Jahr 1998 war bei AMAS 2000 ein Schwerpunkt der Befindlichkeit und kognitiven Leistung der Probanden mit metabolischem Syndrom gewidmet. Zur Evaluation des Verlaufs kamen die Befindlichkeitsskala von Zerssen sowie der Berner Fragebogen vor, mehrmals während des 3-wöchigen Höhenurlaubs sowie eine Woche und 6 Wochen nach Rückkehr zur Anwendung. Die Befindlichkeitsskala ergab eine kontinuierliche Besserung mit einem unklaren negativen Peak bei der Höhenuntersuchung am Tag 10 sowie eine kontinuierliche, lang anhaltende Abnahme der negativen Befindlichkeit und eine Zunahme der Zufriedenheit und der positiven Lebenseinstellung. Die körperlichen Beschwerden waren während des Untersuchungszeitraums deutlich rückläufig (20). Diese Ergebnisse der Pilotstudie wurden anlässlich der AMAS-2000-Hauptstudie bestätigt (10): Während des Wanderurlaubs konnten an beiden Urlaubsdestinationen (Obertauern, 1700 m, und Bad Tatzmannsdorf, 200 m) signifikante Verbesserungen der Fitness, der Entspannungsfähigkeit, der positiven Stimmung (mit einer Reduktion der negativen Stimmung) sowie der sozialen Aktivitäten nachgewiesen werden. Ein Aktivurlaub dürfte demnach einen subjektiv empfundenen gesundheitsfördernden Effekt haben. Allerdings traten in der AMAS-2000-Hauptstudie diese positiven Effekte bei den Teilnehmern mit metabolischem Syndrom erst nach einer Urlaubswoche auf. Die Ergebnisse von AMAS II sind deshalb bemerkenswert, zumal diverse bio-psychologische Verbesserungen bereits um die Tage 3 oder 4 des einwöchigen Aktivurlaubs in 1700 m nachweisbar waren. Möglicherweise spielen präexistierende Erkrankungen sowie die psychische Ausgangslage beim gesundheitlichen Outcome eines Höhenurlaubs eine entscheidende Rolle. Dies gilt es in weiteren Urlaubsstudien zu analysieren.

223

DANKSAGUNG Das AMAS-II-Team bedankt sich für die Unterstützung bei Lech-Zürs-Tourismus, bei der Tiroler Landeskrankenanstalten GmbH (TILAK) sowie bei allen Probanden für die vorbildliche Kooperation.

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226

H a n s D . T h e i s s , Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r, E g o n H u m p e l e r, Wo l f g a n g M . F r a n z

Die endogene Stammzellzirkulation als neuer Aspekt der Höhenmedizin – aktuelle Ergebnisse der AMAS-II-Studie The endogenous stem cell circulation as a new aspect in alpine medicine – recent data from the AMAS II study S U M M A RY Progenitor or stem cells circulate in the human body. When tissue gets ischemic, they are released from bone marrow and travel via peripheral blood to the organ of destination (e.g. heart). They are incorporated during the so called homing process into the organ and contribute by paracrine mechanisms to neoangiogenesis and improvement of function. The number of circulating progenitor cells is inversely correlated to cardiovascular risk. Thus, new strategies aim at improving circulation of stem cells. The AMAS-II-study intended to analyze whether hypoxic conditions of moderate altitude are sufficient to increase the number of circulating stem cells. 11 healthy individuals spent one week at moderate altitude (Lech, Austria, 1700 m). Blood draws were performed before and at the end of the sojourn: Numbers of progenitor cells (assessed by FACS) increased significantly after the sojourn in peripheral blood. However, cytokines like SDF-1 and VEGF (analyzed by ELISA), who are known to stimulate bone marrow, were not increased. Oxygen saturation decreased significantly from 97 % to 95 %. Individual physical activity was evaluated via armband (HealthWear Bodymedia, Pittsburgh, USA) and did not correlate with numbers of stem cells. Future trials will demonstrate whether increase of stem cell circulation is due to moderate altitude alone and which patients are highly responsive for hypoxic stimulation.

In future, high altitude medicine may represent an attractive area for regenerative medicine and could open the door to new therapeutic strategies.

Keywords: Progenitor cells, stem cells, circulation, hypoxia, moderate altitude.

Z U S A M M E N FA S S U N G Im menschlichen Körper zirkulieren Progenitor- bzw. Stammzellen. Sie werden bei Gewebsischämie aus dem Knochenmark freigesetzt und gelangen über

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die Blutbahn zum Zielorgan (z. B. Herz). Dort werden sie über den so genannten Homingprozess aufgenommen und tragen über parakrine Mechanismen zur Neoangiogenese und Funktionsverbesserung bei. Die Zahl der zirkulierenden Progenitorzellen ist umgekehrt proportional zum kardiovaskulären Risiko. Ziel ist es daher, die Stammzellzirkulation zu verbessern. In der AMAS-II-Studie sollte untersucht werden, ob die hypoxischen Bedingungen der mittleren Höhe ausreichend sind, um die Zahl der zirkulierenden Stammzellen zu erhöhen. 11 gesunde Probanden verbrachten eine Woche auf mittlerer Höhe (Lech, 1700 m).

Vor und am Ende des Aufenthaltes erfolgten Blutentnahmen: Die Zahl der Progenitorzellen (gemessen mittels Durchflusszytometrie) im peripheren Blut stieg nach dem Aufenthalt signifikant an. Zytokine wie SDF-1 oder VEGF, die das Knochenmark stimulieren können, waren jedoch nicht erhöht (gemessen mittels ELISA). Die Sauerstoffsättigung sank signifikant von 97 % auf 95 %. Die individuelle körperliche Belastung wurde mittels eines Armbands (Health Wear Bodymedia, Pittsburgh, USA) evaluiert und korrelierte nicht mit der Zahl der Stammzellen. Folgeuntersuchungen sollen zeigen, ob die vermehrte Stammzellzirkulation allein durch einen Höhenaufenthalt bewirkt werden kann und welche Krankheitskollektive auf die hypoxische Stimulation am besten ansprechen. In Zukunft könnte die Höhenmedizin zum wissenschaftlichen Werkzeug der regenerativen Medizin werden und möglicherweise die Tür zu neuen therapeutischen Wegen öffnen.

Schlüsselwörter: Progenitorzellen, Stammzellen, Zirkulation, Hypoxie, mittlere Höhe.

EINLEITUNG Die kardiovaskulären Grunderkrankungen führen nach wie vor die Liste der häufigsten Todesursachen in den westlichen Industrienationen an (1). Medikamentöse Entwicklungen wie die Gabe von Statinen oder ACE-Hemmern und der Einsatz von Herzkathetern oder die Durchführung von Bypass-Operationen konnten die ärztliche Versorgung der Herzpatienten in den letzten Jahrzehnten zwar deutlich verbessern – dennoch entwickeln viele Patienten eine terminale Herzinsuffizienz. Einzige kausale Therapie ist hier die Herztransplantation, allerdings stehen bei weitem nicht genug Spenderorgane zur Verfügung. Daher ist es außerordentlich wichtig, neue Therapiefelder wie die Stammzelltherapie zur erschließen. Inwieweit Stammzelltherapie und Höhenmedizin in Zukunft eine Schnittmenge bilden könnten, soll im Folgenden u. a. anhand der AMASII-Studie, die auf der endogenen Mobilisation von Stammzellen ins periphere Blut basiert, demonstriert werden.

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E N D O G E N E S TA M M Z E L L M O B I L I S AT I O N Im menschlichen Körper zirkulieren so genannte adulte hämatopoietische Progenitor- oder Stammzellen (2): Diese sind Zellen in einer frühen Entwicklungsstufe und sind noch nicht terminal differenziert. Das bedeutet, dass sie sich z. B. in Endothelzellen, aber auch in Blutzellen wie Leukozyten entwickeln können. Die Progenitorzellen residieren im Knochenmark und werden durch verschiedene Stimuli bzw. Zytokine (z. B. SDF-1 = stromal cell derived factor, VEGF = vascular endothelial growth factor, G-CSF = granulocyte colony stimulating factor) in die Blutbahn freigesetzt (siehe Abbildung 1A) (3, 4). So

Abbildung 1A: Bei Ischämie bzw. Hypoxie im Gewebe werden Mediatoren (Zytokine wie SDF-1, VEGF etc.) freigesetzt, die das Knochenmark stimulieren können.

Von dort werden Stammzellen ins periphere Blut ausgeschüttet. Diese gelangen über den Blutweg zum Zielorgan (z. B. Herz) und werden dort über den so genannten Homingprozess inkorporiert. Im Organ können sie über parakrine Mechanismen zu Neoangiogenese und einer verbesserten Organfunktion beitragen.

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gelangen sie zu verschiedenen Organen. Dort können die Progenitorzellen über den sog. Homingprozess aufgenommen werden: Hierbei interagiert der Homingrezeptor CXCR-4, der auf den Progenitorzellen exprimiert wird, mit dem myokardialen Homingfaktor SDF-1 (5). Im Herz tragen sie dann zu einer verbesserten Neoangiogenese und einer verminderten Apoptoserate bei (2), indem sie im Sinne eines parakrinen Mechanismus wichtige Zytokine freisetzen, die wiederum ortständige Zellen stimulieren können. Dieses Homing mit den gewebeprotektiven Effekten ist am Herzen mit am besten untersucht: Die Zahl der zirkulierenden Progenitorzellen korreliert negativ mit der kardiovaskulären Ereignisrate (6). Daher konzentriert sich eine Vielzahl von wissenschaftlichen Arbeiten darauf, die Einflussfaktoren auf die Stammzellzirkulation besser zu verstehen, um diese für therapeutische Zwecke nutzen zu können: Je mehr kardiovaskuläre Risikofaktoren vorliegen (7) und je höher das Alter ist, desto niedriger ist die Zahl der zirkulierenden Stammzellen. Allerdings können Medikamente wie G-CSF (8, 9) oder auch Statine (10) zu einer verstärkten Freisetzung von Progenitorzellen ins periphere Blut führen. Außerdem untersuchten verschiedene Studien den Effekt von körperlicher Aktivität auf die Stammzellzirkulation. Interessanterweise wurde in fast allen Arbeiten nach sportlicher Betätigung nur bei Patienten mit ischämischen Grunderkrankungen (z. B. koronare Herzerkrankung oder periphere arterielle Verschlusskrankheit) eine Ausschüttung von Stammzellen ins periphere Blut beobachtet (11–14). Dies dürfte vermutlich daran liegen, dass bei relevanter Ischämie mit konsekutiver Hypoxie im Gewebe Zytokine wie VEGF oder SDF-1 in die Blutbahn freigesetzt werden, die wiederum das Knochenmark stimulieren und zu einer vermehrten Zirkulation von Stammzellen führen. Deshalb stellte sich für uns die Frage, ob eine höhenbedingte Hypoxie als Stimulus ausreicht, um die Zirkulation von Progenitorzellen zu stimulieren.

AMAS-II-STUDIE In der „Austrian Moderate Altitude Study II (AMAS-II)“ wurden freiwillige Probanden (n = 11) untersucht, die einen einwöchigen Aufenthalt auf mittlerer Höhe (1700 m, Lech) verbringen sollten (15). Die Probanden hatten keine relevanten Vorerkrankungen und nahmen zum Zeitpunkt der Untersuchung keine Medikation ein (siehe Abbildung 1B). Die Probanden absolvierten mehrere Bergtouren. Der tägliche Energieumsatz (ausgedrückt in „METs“ = metabolische Energieäquivalente), das Ausmaß der körperlichen Aktivität und die Schrittzahl waren hierbei individuell unterschiedlich. Die Ernährung war ausgewogen ohne spezielle Restriktion und Flüssigkeitsaufnahme war ad libitum

230

Abbildung 1B: Studienpopulation der AMAS-II-Studie: Die gesunden Probanden weisen normale BMI-, arterielle Blutdruck-, Cholesterin- und Blutglukosewerte auf. zugelassen. Während des Höhenaufenthaltes wurde über die gesamte Zeit die körperliche Aktivität über ein Armband (HealthWear Bodymedia, Pittsburgh, USA) erfasst. Zudem erfolgten 10–14 Tage vor (auf 500 m Höhe) und am Ende des Höhenaufenthalts Blutentnahmen und die Messung der Sauerstoffsättigung.

Unsere Hypothese war, dass die höhenbedingte Hypoxie die Stammzellzirkulation fördert.

Zunächst bestimmten wir die Zahl der Progenitorzellen im peripheren Blut vor dem Höhenaufenthalt („Basis“) und am Ende des Aufenthaltes („post Höhe“; siehe Abbildung 2A). Hierbei wurden verschiedene Zellpopulationen analysiert, die sich durch ihre Oberflächenrezeptoren unterscheiden: CD34 und CD133 kennzeichnen hämatopoietische Stammzellen in verschiedenen Entwicklungsstadien. CXCR-4 ist der Homingrezeptor und CD31 ein endothelialer Marker.

Die Zellpopulationen wurden mittels Durchflusszytometrie (FACS = Fluorescence activated cell sorting) bestimmt. Die CD34+CXCR-4+ Zellen waren nach dem Höhenaufenthalt signifikant um den Faktor 1,5 erhöht, die beiden anderen Populationen im Trend vermehrt.

Im nächsten Schritt stellte sich die Frage, welche Faktoren für die gesteigerte Stammzellzirkulation verantwortlich sein könnten: Verschieden Zytokine wie SDF-1 , VEGF und Erythropoietin, die das Knochenmark stimulieren können, waren nach dem Höhenaufenthalt nicht erhöht. Außerdem korrelierte das Aus-

231

Abbildung 2A: Die CD34+CXCR-4+-Stammzellen (quantifiziert mittels Durchflusszytometrie) sind im peripheren Blut nach dem Höhenaufenthalt signifikant erhöht, die CD34+CD133+- und CD34+CD31+-Zellen nehmen im Trend zu.

Abbildung 2B: Die zirkulierenden Progenitorzellen korrelieren weder mit der individuellen körperlichen Aktivität (gemessen mittels Armband) noch mit der Schrittzahl.

232

maß der körperlichen Aktivität (gemessen in der Anzahl der Schritte und METs pro Tag) nicht mit der Zahl der zirkulierenden Progenitorzellen (siehe Abbildung 2B). Es konnte allerdings klar validiert werden, dass die Probanden einer relevanten Hypoxie ausgesetzt waren: Die Sauerstoffsättigung war signifikant von initial 97 % auf 95 % am Ende des Höhenaufenthaltes gesunken, während die Zahl der Retikulozyten von 0,80 % auf 1,15 % gestiegen war.

In der AMAS-II-Studie konnte somit zum ersten Mal gezeigt werden, dass durch einen einwöchigen Aufenthalt auf mittlerer Höhe die Zahl der zirkulierenden Progenitorzellen signifikant gesteigert wird. Überraschenderweise blieben die Zytokine im peripheren Blut unverändert. Dies könnte darauf hinweisen, dass die Mobilisation über einen noch unbekannten Mechanismus abläuft. Außerdem könnte es Personengruppen geben, die auf den Höhenstimulus nicht reagieren (wie bei Erythropoietin beim metabolischen Syndrom beschrieben) (16, 17) – eine Subgruppenanalyse erschien jedoch wegen der geringen Fallzahl nicht sinnvoll. Die Tatsache, dass die Zahl der zirkulierenden Progenitorzellen nicht mit dem Ausmaß der körperlichen Aktivität korrelierte, passt zu anderen Veröffentlichungen, die demonstrierten, dass Sport ohne ischämische Grunderkrankungen zu keiner Freisetzung von Stammzellen aus dem Knochenmark führt (11–14). Hier stellt sich natürlich die Frage, ob allein höhenbedingte Hypoxie ohne körperliche Belastung ausreichen könnte, um eine endogene Stammzellausschüttung zu provozieren. Hierfür müsste in einer nächsten Untersuchungsreihe parallel eine Kontrollgruppe analysiert werden, die sich auf mittlerer Höhe aufhält, ohne sich einer relevanten körperlichen Belastung auszusetzen. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die arterielle Hypoxämie während der körperlichen Belastung, die in unserem Studiendesign nicht miterfasst werden konnte, der essentielle Stimulus für die Mobilisation der Progenitorzellen sein könnte. Schließlich ist bekannt, dass sowohl trainierte als auch untrainierte Personen unter Belastung eine deutlich verminderte arterielle Sauerstoffsättigung aufweisen (18, 19). Hierfür sollte in zukünftigen Untersuchungen auch während der Belastung die Minderung der Sauerstoffsättigung ermittelt werden, um dieser Frage ausführlicher auf den Grund gehen zu können.

Ein weiterer sehr wichtiger Aspekt hinsichtlich der Stammzellmobilisation ist das myokardiale Homing: Steigt nach einem Aufenthalt auf mittlerer Höhe neben der erhöhten Zirkulation der Progenitorzellen auch die myokardiale Homingkapazität? Es ist bekannt, dass die Faktoren, die die Homingkapazität regulieren (z. B. HIF-1␣ = Hypoxia inducible factor), unter Gewebshypoxie vermehrt exprimiert werden und so die Aufnahme von Progenitorzellen ins Zielgewebe deutlich verbessert wird. Dieser Frage könnte in zukünftigen Tierexperimenten nachgegangen werden.

233

Zudem wäre es interessant zu wissen, wie lange der Effekt der vermehrten Stammzellzirkulation nach dem Höhenaufenthalt anhält. Mutmaßlich sinken die Stammzellen im weiteren Verlauf nach der Rückkehr auf die Ausgangshöhe von 500 m wieder ab. Außerdem könnte ein längerer Höhenaufenthalt bei Patienten mit ischämischen Erkrankungen oder metabolischem Syndrom (20–22) zu einer entsprechend prolongierten Erhöhung der Stammzellzirkulation führen. Dies könnte zu einer verbesserten Neovaskularisation des Gewebes führen und somit die Symptome oder sogar die Prognose der ischämischen Grunderkrankung verbessern.

AUSBLICK Hinsichtlich der endogenen Stammzellmobilisation sind noch viele Fragen offen: Wie funktioniert das Homing im Detail? Welche Faktoren lassen sich am leichtesten medikamentös oder durch andere Methoden wie Hypoxie beeinflussen? Der therapeutische Reiz der endogenen Stammzellmobilisation liegt darin, dass sie therapeutisch ohne größere operative Eingriffe nutzbar erscheint.

Es muss jedoch in der Zukunft geklärt werden, welche Zellpopulationen am effektivsten sind und wie sie sich am besten an den Zielort lotsen lassen. Die Höhenmedizin bietet hier einen reizvollen und möglicherweise zukunftsträchtigen Aspekt, da sie über die höhenbedingte Hypoxie ein wichtiges wissenschaftliches Werkzeug der regenerativen Medizin darstellt und die Tür zu neuen therapeutischen Wegen öffnen könnte.

DANKSAGUNG Wir danken Frau Dr. M. Adam (Institut für Klinische Chemie, Klinikum der Universität München) für die Durchführung der FACS-Analyse und Frau J. Arcifa (BTA) für die exzellente technische Unterstützung. Das AMAS-II-Projekt wurde sowohl vom Ort Lech, Arlberg, Österreich als auch von der Tiroler Landeskrankenanstalten GmbH (TILAK), Innsbruck, Österreich unterstützt.

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DANK DER HERAUSGEBER

CHEMOMEDICA ÖSTERREICHISCHER ALPENVEREIN DAV SUMMIT CLUB SCHNELZER & PARTNER FRESENIUS KABI VERBAND DER ÖSTERREICHISCHEN BERG- UND SCHIFÜHRER

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