Jahrbuch 2016

ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT FÜR ALPIN- UND HÖHENMEDIZIN JAHRBUCH 2016

JAHRBUCH 2016 ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT FÜR ALPIN- UND HÖHENMEDIZIN

Ausgabe 27

JAHRBUCH 2016 ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT FÜR ALPIN- UND HÖHENMEDIZIN

JAHRBUCH 2016 ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT FÜR ALPIN- UND HÖHENMEDIZIN

HERAUSGEBER:

M. FAULHABER W. SCHOBERSBERGER B. SCHOBERSBERGER G. SUMANN W. DOMEJ

Impressum Herausgeber: FAULHABER Martin, Assoz.-Prof. Priv.-Doz., Mag., Dr., Vizepräsident der ÖGAHM Institut für Sportwissenschaft, Universität Innsbruck, Fürstenweg 185, A-6020 Innsbruck E-Mail: martin.faulhaber@uibk.ac.at SCHOBERSBERGER Wolfgang, Prim., Univ.-Prof., Dr. med.

Institut für Sport-, Alpinmedizin und Gesundheitstourismus (ISAG), Tirol Kliniken und UMIT, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck E-Mail: wolfgang.schobersberger@tirol-kliniken.at SCHOBERSBERGER Beatrix, Mag., Dr. med.

Universitätsklinik für Innere Medizin I, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck E-Mail: beatrix.schobersberger@tirol-kliniken.at SUMANN Günther, Prim., Mag., Dr. med., Präsident der ÖGAHM Departement Anästhesie, Intenisvmedizin & Reanimation, Spital Grabs, Spitalstraße 44, CH-9472 Grabs E-Mail: guenther.sumann@srrws.ch DOMEJ Wolfgang, Univ.-Prof. Dr. med., Past-Präsident der ÖGAHM, ARGE-Alpinmedizin, Klinische Abteilung für Lungenkrankheiten, Medizinische Universität Graz, Auenbruggerplatz 20, A-8036 Graz E-Mail: wolfgang.domej@medunigraz.at Verleger: Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin Satz, Gestaltung und Druck: Athesia-Tyrolia Druck GmbH, Innsbruck www.athesiadruck.com ISBN 978-3-9501312-6-0 © 2016 · Alle Rechte vorbehalten

INHALT Impressum ........................................................................................................ 4 Vorwort des Präsidenten ................................................................................ 7 Autorenverzeichnis ......................................................................................... 9

FACHARTIKEL Hermann Brugger, Fidel Elsensohn, Matthias Hofer, Christian Masoner, Claudio Gecele, Werner Beikircher, Peter Paal Lawinenmedizin 2016 – ein Update ............................................................. 11 Wolfgang Domej Die Diamox-Geschichte - Alles über den Carboanhydrasehemmer ....... 25 Arnold Honig † Zur Rolle der arteriellen Chemorezeptoren bei der Umstellung und der Regulation des Salz-Wasserhaushaltes in akuter Höhenhypoxie ................................................................................ 47 Judith Plankensteiner, Peter Mair, Giacomo Strapazzon, Elfriede Ruttmann, Tomas Dal Cappello, Emily Procter, Hermann Brugger Präklinisches Management von Lawinenopfern in Tirol – Werden die IKAR MEDCOM Richtlinien zur Patiententriage in der Praxis umgesetzt ................................................................................... 77 Wolfgang Domej Kälteaktivierung des braunen Fettgewebes .................................................. 87 Julia Ausserer, Elizabeth Moritz, Peter Mair Erfahrungen mit dem Einsatz von Notarzthubschraubern bei polytraumatisierten Alpinunfallopfern .................................................. 103 Christopher A. Dalus, Wolfgang Domej Bergsport nach Gelenkersatz ......................................................................... 115 5

Lukas Höllrigl, Jörg Fessler, Martin Burtscher Auswirkungen einer mehrtägigen Nitratsupplementierung auf die Ausdauerleistungsfähigkeit in akuter Hypoxie ............................... 133 David Morawetz, Arnold Koller, Wolfgang Schobersberger Die exzentrische Beanspruchung im Alpinsport – Effekte-Vorbereitung-Anpassung .................................................................. 147 Elena Pocecco, Hannes Gatterer, Martin Niedermeier, Maike Huth, Tobias Dünnwald, Verena Menz, Martin Burtscher, Martin Faulhaber Wiederholte 1-stündige Hypoxieexpositionen zur Vorakklimatisation bei AMS-anfälligen Personen ........................................................................ 163 Wolfgang Domej Immunstimulation gegen aktinische Keratosen .......................................... 177 Luca Moroder, Peter Mair Lawinenverschüttung - Grenzen der Laienreanimation nach Kameradenrettung ................................................................................. 187 Simon Woyke, Mathias Ströhle, Hans Ebner, Peter Paal Flugunfälle im alpinen Gelände Österreichs von 2005 bis 2015 ............... 199

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VORWORT Unser 27. Jahrbuch ist wieder ein sehr schönes Kompendium über aktuelle wissenschaftliche Themen der Alpinmedizin geworden. Martin Faulhaber und sein Redaktionsteam setzen die jahrelange Tradition auf gewohnt hohem Niveau fort. Es macht jedes Jahr Freude und auch ein wenig stolz auf unsere ÖGAHM, wieder ein neues schönes Jahrbuch lesen zu dürfen und in die wertvolle Sammlung alpinmedizinischer Literatur zu stellen.

Die Artikel umfassen ein breites Spektrum an Themen, von der Höhenakklimatisation und –Physiologie über sportwissenschaftliche Aspekte zur alpinen Notfallmedizin und Flugrettung. Aktuelle Entwicklungen in der Lawinenmedizin können in diesem Jahrbuch nachgelesen werden. Erstmals wurde der Lawinenalgorithmus der ICAR MedCom in den letzten Resuscitation-Guidelines des ERC aufgenommen.

Im November dieses Jahres wurde ich mit der ehrenvollen Aufgabe betraut, die Präsidentschaft der ÖGAHM zu übernehmen. Wolfgang Domej hat mir nach sechs Jahren erfolgreicher Tätigkeit sein Amt übergeben. Es erfüllt mich ein wenig mit Stolz aber auch mit Demut, nach einer Reihe so renommierter Persönlichkeiten wie Jenny, Flora, Berghold, Burtscher und Domej dieses Amt zu ausüben zu dürfen. Leider sind die ersten beiden Präsidenten unserer Gesellschaft nicht mehr unter uns. All meinen Vorgängern bin ich zu großem Dank verpflichtet, dass sie die ÖGAHM zu einer so großartigen Fachgesellschaft entwickelt haben, wie sie sich heute präsentiert.

Zwei dieser Vorgänger wurden heuer in Anerkennung Ihrer großen Verdienste um die ÖGAHM zu Ehrenpräsidenten gewählt: Franz Berghold und Martin Burtscher! Wir freuen uns sehr darüber, dass uns die Beiden in dieser Funktion auch in Zukunft noch mit Ihrem Rat zur Seite stehen werden.

Die Alpinärztekurse sind ein bedeutendes Standbein der ÖGAHM. Im heurigen Jahr feierten die Alpinärztekurse ihr 25-jähriges Jubiläum. Eng verbunden mit den Alpinärztekursen ist der Name von Franz Berghold. Seinem großen Engagement ist zu verdanken, dass diese Alpinärztekurse vom ersten Kurs 1992 bis zum heuer 155. Kurs ungebrochenes Interesse genießen und ein Aushängeschild unserer Gesellschaft sind.

Ergänzend zu den traditionellen Alpinärztekursen haben wir heuer mit dem ÖÄK-Diplom Alpin- und Höhenmedizin ein neues Zusatzangebot schaffen können, das in seiner Form einzigartig ist. Am Themenbereich interessierte 7

Ärztinnen und Ärzte können ab jetzt zusätzlich zu Alpinärztekursen und dem International Diploma in Mountain Medicine ein voll approbiertes Ärztekammerdiplom erwerben und alpinmedizinische Beratungsleistungen in Ihren Ordinationen offiziell anbieten. Dieses Angebot, die Erlangung eines Ärztekammerdiploms für Alpin- und Höhenmedizin, können zurzeit nur Mitglieder der Österreichischen Ärztekammer in Anspruch nehmen. Es wäre erfreulich, wenn auch in Deutschland ein derartiges Ärztekammerdiplom mit wechselseitiger Anrechenbarkeit geschaffen werden könnte. Für uns war es sehr bedauerlich und nicht ausreichend nachvollziehbar, dass dieses Zusatzangebot irrtümlich als Konkurrenzangebot zu den Alpinärztekursen verstanden und so durchaus emotionell von vereinzelten Mitgliedern negativ beurteilt wurde.

Wir betrachten es als unsere Aufgabe im Präsidium und dem Vorstand der ÖGAHM, uns nicht untätig auf den Lorbeeren der Vergangenheit auszuruhen, sondern die Gesellschaft in ausgewählten Bereichen weiter zu entwickeln.

Wir wollen dynamisch bleiben und auf die Bedürfnisse unserer Mitglieder eingehen. Weiterentwicklung oder auch Veränderung sollen in keiner Weise bedeuten, dass bisherige Leistungen nicht entsprechend gewürdigt werden.

Im wissenschaftlichen Umfeld sind wir doch dauernd damit konfrontiert, dass aktuelle Erkenntnisse jederzeit wieder hinterfragt werden können oder durch zusätzliche Weiterentwicklungen ergänzt werden.

Vor wenigen Wochen waren wir eingeladen, mit der BExMed in Garmisch ihr 20-jähriges Vereinsjubiläum zu feiern. Herzlichen Glückwunsch! Wir durften eine rührige Jubiläumstagung erleben mit vielen hervorragenden Vorträgen.

Zum Abschluss hielt Oswald Ölz einen sehr beachteten Festvortrag. Folgen wir doch seinem Ratschlag hinauszugehen, die Natur und die Schönheit der Berge zu erleben auf die Weise und in der Intensität, wie es jedem von uns gut tut!

Damit können wir unser eigenes Leben wesentlich bereichern und den bestmöglichen Ausgleich zu unseren so hohen beruflichen Anforderungen finden.

In diesem Sinne wünsche ich Ihnen allen ein möglichst erlebnisreiches, lebensfrohes, abenteuerliches und erkenntnisreiches nächstes Vereinsjahr!

Günther Sumann Präsident der ÖGAHM

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Autorenliste AUSSERER Julia, MD, Abteilung für Anästhesiologie und Notfallmedizin, Medizinische Universität Innsbruck, Tirol-Kliniken, Anichstrasse 35, A-6020 Innsbruck E-Mail: julia.ausserer@tirol-kliniken.at BRUGGER Hermann, Univ.-Prof., Dr., Institut für alpine Notfallmedizin, EURAC research, Drususallee 1, I-39100 Bozen E-Mail: hermann.brugger@eurac.edu DALUS Christopher Getreidegasse 40, A-5020 Salzburg E-Mail: c.dalus@icloud.com DOMEJ Wolfgang, Univ.-Prof. Dr. med., Klinische Abteilung für Pulmologie, Univ.-Klinik für Innere Medizin Graz, Auenbruggerplatz 20, A-8036 Graz E-mail: wolfgang.domej@medunigraz.at FLEMMING Bert Dr., Römerweg 116, D-10318 Berlin E-Mail: BeFlemming@aol.com HÖLLRIGL Lukas, MA., Institut für Sportwissenschaft, Universität Innsbruck, Fürstenweg 185, A-6020 Innsbruck E-Mail: lukas.hoellrigl@uibk.ac.at MORAWETZ David Institut für Sport-, Alpinmedizin und Gesundheitstourismus (ISAG), Universität für Gesundheitswissenschaften, Medízinische Informatik und Technik (UMIT), Eduard-Wallnöfer-Platz 1, A-6060 Hall/Tirol E-Mail: david.morawetz@umit.at 9

MORODER Luca, Dr., Abteilung für Anästhesiologie und Notfallmedizin, Medizinische Universität Innsbruck, Tirol-Kliniken, Anichstrasse 35, A-6020 Innsbruck E-Mail: luca.moroder@tirol-kliniken.at PLANKENSTEINER Judith, Dr. med. univ., Institut für alpine Notfallmedizin, EURAC research, Drususallee 1, I-39100 Bozen E-Mail: mountain.emergency@eurac.edu POCECCO Elena, Dr., Institut für Sportwissenschaft, Universität Innsbruck, Fürstenweg 185, A-6020 Innsbruck E-Mail: elena.pocecco@uibk.ac.at WOYKE Simon Mentlgasse 14, A-6020 Innsbruck E-Mail: simon.woyke@student.i-med.ac.at

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❙ Hermann Brugger, Fidel Elsensohn, Matthias Hofer, Christian Masoner, Claudio Gecele, Werner Beikircher, Peter Paal ❙

Lawinenmedizin 2016 – ein Update Management of avalanche victims 2016 – an update

SUMMARY Recent publications pertaining to the analysis of avalanche victim treatment and outcome have established a strong inference that an excessive number of asphyxial victims were transported to hospital for extracorporeal rewarming, contrary to the guidelines. Equally, crucial information regarding the physiological status of the victims at extrication was reportedly misplaced, thus precluding the medical hospital staff from correctly following the recommended triage guidelines on admittance.

In 2015, the European Resuscitation Council (ERC) updated previous treatment guidelines and published a new algorithm for the on-site management of avalanche victims. The respective cut-off values for prolonged cardiopulmonary resuscitation and subsequent transport of arrested avalanche victims to hospitals with extracorporeal rewarming facilities have been changed; i.e., duration of burial increased from 35 to 60 min, core temperature cut off decreased from 32°C to 30°C and serum potassium levels decreased from 12 to 8 mmol/L. To improve patient data transfer from the avalanche site to emergency department admittance, the International Commission for Mountain Emergency Medicine (ICAR MEDCOM) proposed an avalanche checklist that should be completed by the rescue services on-site and be kept with the patient until hospital admission is complete. In an attempt to optimise prehospital management and decrease mortality of avalanche victims, both the implementation of the updated ERC recommendations and the avalanche checklist should jointly be introduced by respective air rescue, mountain rescue, and emergency medical services.

Keywords: avalanche, cardiac arrest, checklist, hypothermia, mountain rescue 11

ZUSAMMENFASSUNG Aus kürzlich publizierten Studien kann man schließen, dass bisher, entgegen den Empfehlungen, zu viele asphyktische Lawinenverschüttete mit Herz-Kreislaufstillstand zur extrakorporalen Wiedererwärmung in ein Krankenhaus eingewiesen wurden und dass auf dem Transport entscheidende Informationen für eine korrekte Triage verloren gehen. 2015 wurden vom European Resuscitation Council (ERC) die bisherigen Empfehlungen zur präklinischen Erstversorgung von Lawinenverschütteten überarbeitet und als Algorithmus publiziert. Die Grenzwerte für eine prolongierte Reanimation und den Transport in ein Krankenhaus zur extrakorporalen Wiedererwärmung wurden für die Verschüttungsdauer von 35 auf 60 Minuten, die Kerntemperatur von 32°C auf 30°C und das Serumkalium von 12 auf 8 mmol/L adaptiert.

Um den Datenfluss von der Erstbeurteilung des Lawinenverschütteten bis in den Schockraum des Aufnahmekrankenhauses zu garantieren, wurde von der Internationalen Kommission für Alpine Notfallmedizin (ICAR MEDCOM) eine Lawinencheckliste eingeführt, die durch die Rettungsorganisationen ausgefüllt und dem Patienten ins Krankenhaus mitgegeben werden soll.

Beide Maßnahmen, die ERC-2015-Empfehlungen und die Lawinencheckliste ergänzen sich und sollten gemeinsam von Rettungsorganisationen inkl. Bergund Flugrettung und Notarztdiensten eingeführt werden mit dem Ziel, die präklinische Behandlung von Lawinenverschütteten zu optimieren und deren Mortalität zu senken.

Schlüsselwörter: Bergrettung, Checkliste, Herz-Kreislaufstillstand, Hypothermie, Lawine

FALLBEISPIEL Am 12. März 2016 ereignete sich im Ahrntal in Südtirol ein schwerer Lawinenunfall mit insgesamt sechs Toten und nur einer Überlebenden. Eine große Lawine (maximale Abrisshöhe 1.50 m, Breite 300 m, Länge 1500 m, Abb. 1) riss auf 3.250 m Seehöhe sieben Skitourengeher über einen felsdurchsetzten Steilhang 700 m in die Tiefe und verschüttete 6 Personen ganz. Drei Verschüttete wurden von Kameraden geborgen, die restlichen vier in einer organisierten Rettungsaktion mit Beteiligung von drei Helikoptern, drei Notärzten am Unfallort und 70 Einsatzkräften der Bergrettung.

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Abb. 1: Lawine vom 12. März 2016 im Ahrntal, Südtirol, mit dem Abriss auf 3.250 m, einer Breite von 300 m und einer Länge von 1500 m. Alle sieben verschütteten Skitourengeher wurden am Auslauf unterhalb des felsdurchsetzten Steilhanges geborgen. (mit freundlicher Genehmigung von Dr. Werner Beikircher, Bruneck)

Eine Person mit Airbag und einer aus dem Schnee ragenden Hand konnte von Kameraden nach wenigen Minuten lebend geborgen werden, sie erlitt mittelschwere Verletzungen; fünf der sechs restlichen Verschütteten wurden nach 25–60 Minuten geborgen, hatten bei Bergung keine Vitalfunktionen und im EKG Asystolie, bei drei war der Status der Atemwege nicht dokumentiert.

Eine weitere Verschüttete wurde nach 90 Minuten mit durch Schnee verlegten Atemwegen und ebenfalls Asystolie im EKG aus über 2 m Tiefe geborgen.

Alle Verschütteten wurden nach der Bergung reanimiert, jedoch noch vor Ort für tot erklärt. Kein Verschütteter wurde unter prolongierter kardiopulmonaler Reanimation (CPR) zur Wiedererwärmung in ein Krankenhaus gebracht.

Bei fünf Verschütteten wurde akute Asphyxie als Todesursache festgestellt, bei einem bestand der Verdacht auf tödliche Verletzungen, der jedoch nicht autop13

tisch bestätigt wurde. Zusammenfassend weist dieser Lawinenunfall mehrere Besonderheiten auf: die immense Größe der Lawine und damit verbundene hohe Mortalität der Ganzverschüttungen (86 %); der Fall zeigt auch, dass bei Anwendung der neuen 2015-Richtlinien des European Resuscitation Council (ERC), im Vergleich zu früheren Algorithmen, weniger Verschüttete mit Herzstillstand unter CPR in ein Krankenhaus zur Wiedererwärmung gebracht werden müssen.

LAWINENALGORITHMEN DER ICAR MEDCOM 1996 – 2013 Seit 1996 wurden von der Internationalen Kommission für Alpine Notfallmedizin (ICAR MEDCOM) drei Empfehlungen für Triage und Management von Lawinenverschütteten publiziert (1–3). Diese Empfehlungen beinhalten neben allgemeinen Therapieempfehlungen auch einen Algorithmus für die Triage von Lawinenverschütteten mit Herz-Kreislaufstillstand. Bei Patienten mit Herz-Kreislaufstillstand sollte eine Differenzierung zwischen Asphyxie und Hypothermie vor Ort möglich sein, so dass nur Patienten mit einem reversiblen Herz-Kreislaufstillstand prolongiert reanimiert und in ein Krankenhaus zur extrakorporalen Wiedererwärmung gebracht werden. Diese Zielsetzung ist bis heute unverändert geblieben.

Für die Triage werden folgende prognostische Faktoren verwendet: Verschüttungsdauer, Vitalfunktion, Atemwege, EKG, Kerntemperatur unmittelbar nach der Bergung und das erste gemessene Serumkalium.

In Bezug auf Verschüttungsdauer und Atemwege haben bisher alle Studien gezeigt, dass ein Lawinenverschütteter nur dann länger als 35 Minuten überleben kann, wenn er im Schnee atmen kann, d.h. freie Atemwege und eventuell eine Atemhöhle vor Mund und Nase aufweist (2,4,5). Sind hingegen Mund und Nase durch Schnee blockiert, galt eine Überlebenswahrscheinlichkeit nach >35 Minuten als unwahrscheinlich.

Bei der Kerntemperatur galten bisher 32°C unmittelbar nach der Bergung ösophageal oder tympanal gemessen als Grenzwert, unterhalb dessen eine prolongierte CPR und Wiedererwärmung indiziert ist, vorausgesetzt die Atemwege sind frei. Die Begründung beruht auf der Annahme, dass bei einer Kerntemperatur <32°C alle Formen von Arrhythmien auftreten können, also auch ein Herz-Kreislaufstillstand durch Kammerflimmern (6). Allerdings wurden in die zu Grunde liegende Studie Hypothermie-Patienten mit diversen Ursachen eingeschlossen, jedoch keine Lawinenverschütteten (6). Nimmt man die ma14

ximale Abkühlungsgeschwindigkeit von 9°C pro Stunde während einer Lawinenverschüttung an (7,8), dann wird die Kerntemperatur von 32°C frühestens nach 35 Minuten erreicht. Aus diesen Gründen galten bisher >35 Minuten Verschüttungsdauer und eine Kerntemperatur von <32°C als Grenzwerte für eine sinnvolle Wiedererwärmung, vorausgesetzt die Atemwege waren bei der Bergung frei.

Das Serumkalium ist ein Indikator für den hypoxischen Zelltod und bei Lawinenverschütteten ein prognostischer Marker. Serumkalium wird in der Regel nicht präklinisch, sondern erst nach Krankenhausaufnahme gemessen. Der bisherige Grenzwert von 12 mmol/L basiert auf der Tatsache, dass in der Literatur kein Hypothermie-Patient einen höheren Wert als 11,8 mmol/L überlebt hat (9,10). Allerdings wurden auch in diese retrospektive systematische Analyse alle Hypothemie-Patienten diverser Ursachen, nicht nur Lawinenverschüttete eingeschlossen (5).

DIE AKTUELLE DATENLAGE Im Jahr 2014, ein Jahr nach Veröffentlichung der letzten ICAR-MEDCOM-Empfehlungen (3) wurden zeitgleich drei Outcome-Studien von Lawinenverschütteten publiziert (11–13). Die Überlebensraten der insgesamt 84 Patienten mit Herz-Kreislaufstillstand, die reanimiert und in einem Krankenhaus mit extrakorporalem Kreislauf wiedererwärmt wurden, betrugen 7,1 % (n=28) (11), 16,7 % (n=48) (12) und 0 % (n=8) (13) und waren damit insgesamt mit 11,9 % wesentlich niedriger als bei Hypothermie anderer Ursachen (47–100 %) (14–16). Alle Überlebenden dieser Studien hatten einen beobachteten Herz-Kreislaufstillstand (in der Literatur findet man bisher nur einen Überlebenden einer mehrstündigen Lawinenverschüttung mit unbeobachtetem Herz-Kreislaufstillstand und gutem neurologischem Outcome) (17).

Einschränkend sei erwähnt, dass alle drei Studien sehr weit zurück reichen (1987–2013) und die Inzidenz mit 0,2–2,7 Fälle pro Jahr extrem niedrig ist.

Eine weitere kürzlich veröffentlichte Studie untersuchte die Befolgung der ICAR-MEDCOM-Empfehlungen durch Rettungskräfte und medizinisches Rettungspersonal in Nordtirol (18) und kam zum Ergebnis, dass besonders Lawinenverschüttete mit langer Verschüttungsdauer häufig nicht reanimiert und in ein Krankenhaus zur Wiedererwärmung gebracht wurden, auch wenn die Atemwege frei waren (siehe Beitrag Plankensteiner et al. in diesem Jahrbuch).

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Aus allen Studien kann man schließen, dass die geringe Überlebensrate von reanimierten und wiedererwärmten Lawinenverschütteten vor allem darauf zurückzuführen ist, dass die falschen Patienten ins Krankenhaus transportiert werden, d.h. zu viele asphyktische Patienten mit Herz-Kreislaufstillstand zur Wiedererwärmung anstatt die Langzeitverschütteten mit offenen Atemwegen und tiefer Unterkühlung. Die Differenzierung hypothermer von asphyktischen Patienten war offensichtlich aus verschiedenen Gründen unzureichend, auch weil auf dem Weg in die Aufnahmekrankenhäuser entscheidende Informationen verloren gegangen waren.

Der Ruf nach einer Revision der Empfehlungen und einer Verbesserung der Datenerhebung und -weitergabe in das Zielkrankenhaus war deshalb gerechtfertigt. 2015 wurden die Empfehlungen auf Einladung des ERC neu erstellt und publiziert (19).

DIE ERC 2015 RICHTLINIEN Der Algorithmus der ERC-2015-Richtlinien ist in Abbildung 2 abgebildet.

Ziel der Überarbeitung der Empfehlungen war es, sinnlose extrakorporale Wiedererwärmungen zu vermeiden, ohne potentiell rettbare hypotherme Lawinenopfer zu übersehen. Die Grenzwerte für die Triage mussten so gesetzt werden, dass deren Spezifizität 100 % beträgt mit einem möglichst schmalen Konfidenzintervall. In die Literaturrecherche wurden nur Lawinenopfer eingeschlossen, da sich die Pathophysiologie von Lawinenverschütteten wegen der mit der Hypothermie vergesellschafteten Asphyxie (Triple H Syndrom) (20) deutlich von der Pathophysiologie hypothermer Patienten anderer Genese unterscheidet. Die prognostischen Faktoren von Lawinenverschütteten können deshalb nicht auf hypotherme Patienten anderer Ursache übertragen werden.

Kerntemperatur und Verschüttungsdauer: Bisher wurde kein Lawinenverschütteter mit Herz-Kreislaufstillstand aus einer Kerntemperatur >30°C erfolgreich extrakorporal wiedererwärmt. Deshalb wurde der Grenzwert für die Kerntemperatur von 32°C auf 30°C gesenkt. Diese Änderung impliziert, dass entsprechend der maximalen Abkühlungsgeschwindigkeit von 9°C pro Stunde auch der Grenzwert für die Verschüttungsdauer von 35 auf 60 Minuten verlängert werden konnte.

Serumkalium: das höchste Serumkalium, das ein Lawinenverschütteter mit Herz-Kreislaufstillstand überlebt hat, betrug 6,4 mmol/L (7). Bei einem Lawinenverschütteten mit Serumkalium 8,0 mmol/L konnte ein spontaner Kreis16

Abb. 2: ERC-2015-Empfehlungen zum Management von LawinenverschĂźtteten (modifiziert nach (19), Ă&#x153;bersetzung und Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Elsevier)

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lauf wiederhergestellt werden, er starb jedoch anschließend an Asphyxie (21).

Deshalb wurde der Grenzwert für Serumkalium von 12 mmol/L auf 8 mmol/L gesenkt.

Zusammenfassend (Tab. 1) wird empfohlen, dass bei einer Verschüttungsdauer ≤60 Minuten (oder einer ösophageal gemessenen Kerntemperatur ≥30°C) Patienten mit Herz-Kreislaufstillstand nach dem Standard-ALS Protokoll behandelt werden sollten. Diese Lawinenverschütteten sind in der ersten Stunde erstickt und Hypothermie konnte sich nicht rasch genug protektiv auswirken.

Lawinenverschüttete mit einer Verschüttungsdauer >60 Minuten oder einer Kerntemperatur <30°C, Asystolie im EKG und blockierten Atemwegen können vor Ort für tot erklärt werden und sollten nicht in ein Krankenhaus zur Wiedererwärmung gebracht werden. Alle anderen Lawinenverschütteten hingegen (mit jeder Art elektrischer Aktivität im EKG oder Asystolie mit freien Atemwegen) sollten prolongiert reanimiert und in ein Krankenhaus zur Bestimmung des Serumkaliums oder direkt in ein Krankenhaus mit Herzlungenmaschine oder extrakorporaler Membranoxygenierung gebracht werden. Bei Serumkalium >8 mmol/L kann die CPR abgebrochen werden.

DIE LAWINEN-CHECKLISTE DER ICAR MEDCOM Jeder Lawinenunfall bedeutet für das Opfer und die Retter einen Wettlauf mit dem Tod. Für den Ersthelfer auf dem Lawinenfeld gilt es, die objektiven Gefahren zu beachten, sich auf einem extremen Gelände zu bewegen, möglichst rasch die Lawinenverschütteten zu lokalisieren und zu bergen. In diesem Szenario müssen sofort Verschüttungsdauer, Atemwege, Körperkerntemperatur und das EKG bei der Bergung erhoben werden und vom Ersthelfer, unabhängig der Qualifikation dokumentiert werden. Diese Schlüsselparameter können später nur mit großer Unsicherheit oder gar nicht mehr rekonstruiert werden.

Die Behandlung vor Ort und vor allem die späteren Schritte der CPR und Wiedererwärmung hängen wesentlich von diesen Befunden ab. Die Studie von Plankensteiner et al. (siehe Beitrag Plankensteiner et al. in diesem Jahrbuch) zeigt, dass die internationalen Richtlinien nur unzureichend angewandt wurden. In vielen Fällen wurden die Erstbefunde mangelhaft dokumentiert und die Opfer nicht der empfohlenen Behandlung zugeführt. Die Zahl der überlebenden Opfer war sehr gering und in vielen Fällen wurde keine CPR trotz offener Atemwege und langer Verschüttungsdauer initiiert. Die Ursachen mögen im mangelnden Bewusstsein für die Wichtigkeit der Erstbefunde liegen, 18

sowohl bei den Ersthelfern und dem Rettungspersonal sowie in der Tatsache, dass erhobene Befunde bei der weiteren Entscheidung über die Therapie im Aufnahmekrankenhaus nicht mehr verfügbar waren.

Trotz des Versuchs, die Richtlinien für die Behandlung von Lawinenverschütteten so einfach und übersichtlich wie möglich zu gestalten, kann die Anwendung theoretischen Wissens und das Setzen der richtigen Maßnahmen im Stress eines Lawinenunfalls eine große Herausforderung darstellen. Gerade die Entscheidung, eine CPR zu beginnen oder zu unterlassen, muss auf der Basis des Lawinenalgorithmus und der entscheidenden Fakten getroffen werden.

Nicht immer ist unmittelbar bei der Bergung ein erfahrener Notarzt zur Stelle.

Es ist somit essentiell, dass die Bergretter geschult werden, diese entscheidenden Befunde zu erheben, zu dokumentieren und die richtigen Maßnahmen zu beginnen. Dies ist umso entscheidender bei Mehrfachverschüttungen. Die steigende Anzahl der Mannschaften auf dem Lawinenfeld und die Unübersichtlichkeit der Situation erschweren Ersthelfern und Notärzten die Einhaltung der Richtlinien. Lückenlose Daten- und Befunderhebung und ein kontinuierlicher Informationsfluss vom Lawinenfeld bis ins Aufnahmekrankenhaus sind in solchen Situationen oft schwer durchführbar.

DAS KONZEPT DER LAWINENCHECKLISTE Die Verwendung von Checklisten zur Optimierung der Behandlung von Patienten und der Verbesserung der Behandlungsergebnisse wird von der Weltgesundheitsbehörde WHO seit 2008 empfohlen und hat in der Medizin viel Beachtung erfahren (22). Diesem Konzept folgend hat die ICAR MEDCOM eine Checkliste zur Behandlung von Lawinenopfern erstellt, die auf den neuesten Erkenntnissen und Studien zur Behandlung dieser Patienten basiert (Abb. 3). Zusammen mit einer Lehrpräsentation und unter Beachtung der neuen ERC-Empfehlungen wurde sie 2015 von der ICAR MEDCOM zur Anwendung empfohlen. Das Ziel ist die Erhöhung der Überlebenschance von Lawinenopfern durch eine bessere Beachtung der gültigen Behandlungsalgorithmen und den besseren Informationstransfer vom Ersthelfer auf dem Lawinenfeld bis ins Zielkrankenhaus. Die richtige Verwendung der Checkliste setzt intensive theoretische und praktische Schulung voraus.

Die Checkliste kann und soll von jedem Ersthelfer unabhängig vom Ausbildungsgrad bei jeder Lawinenverschüttung angewendet werden. Unmittelbar bei Freilegung des Kopfes sollen sofort Verschüttungsdauer, Atemwege und 19

Vitalzeichen des Lawinenopfers beurteilt und dokumentiert werden. Als Verschüttungsdauer wird der Zeitraum von der Verschüttung bis zur Freilegung des Gesichts definiert. Bei der Beurteilung der Atemwege soll festgestellt werden, ob die Atemwege durch Schnee oder Erbrochenes verlegt sind, andernfalls davon ausgegangen wird, dass die Atemwege frei sind und das Opfer nach Stillstand der Lawine atmen konnte. Als Atemhöhle gilt jeder noch so kleine Schnee-Hohlraum vor Mund und Nase bei gleichzeitig freien Atemwegen.

Pro Patient sollte eine Checkliste verwendet werden, diese verbleibt am Patient. Sinnvoll ist die Kombination mit dem Patientenleitsystem, vor allem bei Mehrfachverschüttung. Jeder Bergretter, Flugretter oder Notarzt, der zu einem Lawinenunfall gerufen wird, sollte mindestens eine Checkliste in seiner Ausrüstung mit sich führen. Checklisten, die mit dem Gros des Einsatzmaterials am Unfallort einlangen, sind nutzlos.

Die Checkliste ist farblich in zwei Sektoren gegliedert. Der weiße Teil dient zur Dokumentation der entscheidenden Erstbefunde – Verschüttungsdauer und Atemwege. Ist die Verschüttungsdauer nicht bekannt, kann alternativ die Körperkerntemperatur angegeben werden. Zudem soll die Größe einer eventuell vorhandenen Atemhöhle auf der Rückseite dokumentiert werden. Der weiße Teil wird normalerweise durch den Ersthelfer vor Ort ausgefüllt. Sind Vitalzeichen vorhanden erfolgt die weitere Behandlung nach den Regeln des Basic-Life-Support mit Stabilisierung der Vitalfunktionen oder Beginn der CPR. Diese wird in der Regel bis zur Übernahme durch einen Notarzt weitergeführt.

Der rote Teil dient dem Notarzt oder entsprechend ausgebildeten Sanitätern zur Dokumentation der Befunde und zur Entscheidung über die weiteren Behandlungsschritte. Bei Verschütteten mit Herz-Kreislaufstillstand und einer Verschüttungsdauer über 60 Minuten sind die Atemwege (unmittelbar bei der Bergung durch den Ersthelfer beurteilt) und idealerweise die Körperkerntemperatur die entscheidenden Parameter für das weitere Procedere: Reanimationsabbruch oder weitere Behandlung durch den Notarzt und Transport ins Aufnahmekrankenhaus (3,19).

Es ist von entscheidender Bedeutung für die richtige Handhabung der Lawinencheckliste, dass diese in die Regelausbildung für alle Bergretter inklusive Notärzte auf den Notarzthelikoptern integriert wird. Nur durch die wiederholte Anwendung bei Übungen kann erreicht werden, dass die Checkliste ihre entsprechende Beachtung findet. Dazu gehört auch, dass sie in einer technisch gut verwendbaren Form (z.B. plastifiziert und dauerhaft beschreibbar) vorliegt.

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Abb. 3: Lawinencheckliste (modifiziert nach (23), Ă&#x153;bersetzung und Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Elsevier)

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FAZIT FÜR DIE PRAXIS Die Empfehlungen zur präklinischen Erstversorgung von Lawinenverschütteten mit Vitalfunktionen und zur Triage von Lawinenverschütteten mit Herz-Kreislaufstillstand wurden in den ERC-2015-Richtlinien wesentlich vereinfacht. Durch die Verlängerung des Grenzwertes für die Verschüttungsdauer von 35 auf 60 Minuten ist zu erwarten, dass die Zahl der Lawinenverschütteten, die zur Wiedererwärmung in ein Krankenhaus mit Herzlungenmaschine oder extrakorporaler Membranoxygenierung angemeldet werden deutlich abnimmt, ohne dass dadurch potentiell rettbare hypotherme Patienten übersehen werden. Der Behandlungsalgorithmus (Abb. 2, Tab. 1) ist durch die Reduktion der Entscheidungsschritte einfacher geworden. Um auch den Datenfluss von der Erstbeurteilung des Lawinenverschütteten bis in den Schockraum des Aufnahmekrankenhauses zu garantieren, sollte die Lawinencheckliste (23) (Abb. 3) durch die Mitglieder der beteiligten Rettungsorganisation ausgefüllt und dem Patienten mitgegeben werden. Beide Maßnahmen, die Vereinfachung des Algorithmus und die Lawinencheckliste ergänzen sich und sollten gemeinsam durch Rettungsorganisationen inkl. Berg- und Flugrettung und Notarztdiensten eingeführt werden.

Tab. 1: Präklinisches Vorgehen bei Lawinenverschütteten ohne Vitalfunktion. CPR = kardiopulmonale Reanimation, ALS = erweiterte CPR, ECLS = extrakorporale Wiedererwärmung, K+ = Serumkalium

Verschüttungsdauer

Kern­ temperatur

nicht vorhanden

≤60 Min

≥30°C

Nicht relevant CPR, ALS

nicht vorhanden

>60 Min

<30°C

Frei oder nicht bekannt

CPR, ECLS (K+?)

Nicht vorhanden + Asystolie im EKG

>60 Min

<30°C

Verlegt

Stop CPR

Vitalfunktion

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Atemwege

Procedere

LITERATUR (1) Brugger H., Durrer B., Adler-Kastner L. On-site triage of avalanche victims with asystole by the emergency doctor. Resuscitation 1996; 31: 11–16.

(2) Brugger H., Durrer B., Adler-Kastner L., Falk M., Tschirky F. Field management of avalanche victims. Resuscitation 2001; 51: 7–15.

(3) Brugger H., Durrer B., Elsensohn F., Paal P., Strapazzon G. et al. Resuscitation of avalanche victims: Evidence-based guidelines of the international commission for mountain emergency medicine (ICAR MEDCOM): intended for physicians and other advanced life support personnel. Resuscitation 2013; 84: 539–546.

(4) Falk M., Brugger H., Adler-Kastner L. Avalanche survival chances. Nature 1994; 368: 21.

(5) Boyd J., Brugger H., Shuster M. Prognostic factors in avalanche resuscitation: a systematic review. Resuscitation 2010; 81: 645–652.

(6) Danzl D.F., Pozos R.S., Auerbach P.S., Glazer S., Goetz W. et al. Multicenter hypothermia survey. Ann Emerg Med 1987; 16: 1042–1055.

(7) Locher T., Walpoth B.H. Differential diagnosis of circulatory failure in hypothermic avalanche victims: retrospective analysis of 32 avalanche accidents. Praxis 1996; 85: 1275–1282.

(8) Oberhammer R., Beikircher W., Hormann C., Lorenz I., Pycha R. et al. Full recovery of an avalanche victim with profound hypothermia and prolonged cardiac arrest treated by extracorporeal re-warming. Resuscitation 2008; 76: 474–480.

(9) Dobson J., Burgess J. Resuscitation of Severe Hypothermia by Extracorporeal Rewarming in a Child. J Trauma 1996; 40: 483–485.

(10) Romlin B.S., Winberg H., Janson M., Nilsson B., Bjork K. et al. Excellent Outcome With Extracorporeal Membrane Oxygenation After Accidental Profound Hypothermia (13.8 degrees C) and Drowning. Crit Care Med 2015; 43: e521–525.

(11) Mair P., Brugger H., Mair B., Moroder L., Ruttmann E. Is extracorporeal rewarming indicated in avalanche victims with unwitnessed hypothermic cardiorespiratory arrest? High Alt Med Biol 2014; 15: 500–503.

(12) Boue Y., Payen J.F., Brun J., Thomas S., Levrat A. et al. Survival after avalanche-induced cardiac arrest. Resuscitation 2014; 85: 1192–1196.

(13) Hilmo J., Naesheim T., Gilbert M. “Nobody is dead until warm and dead”: Prolonged resuscitation is warranted in arrested hypothermic victims also in remote areas – A retrospective study from northern Norway. Resuscitation 2014; 85: 1204–1211.

(14) Brown D., Brugger H., Boyd J., Paal P. Management and Transport in Accidental Hypothermia. N Eng J Med 2012; 367: 1930–1938.

23

(15) Walpoth B.H., Walpoth-Aslan B.N., Mattle H.P., Radanov B.P., Schroth G. et al. Outcome of survivors of accidental deep hypothermia and circulatory arrest treated with extracorporeal blood warming. N Engl J Med 1997; 337: 1500–1505.

(16) Wanscher M., Agersnap L., Ravn J., Yndgaard S., Nielsen J.F. et al. Outcome of accidental hypothermia with or without circulatory arrest: experience from the Danish Praesto Fjord boating accident. Resuscitation 2012; 83: 1078–1084.

(17) Althaus U., Aeberhard P., Schupbach P., Nachbur B.H., Muhlemann W. Management of profound accidental hypothermia with cardiorespiratory arrest. Annals of Surgery 1982; 195: 492–495.

(18) Strapazzon G., Plankensteiner J., Mair P., Ruttmann E., Brugger H. Triage and survival of avalanche victims with out-of-hospital cardiac arrest in Austria between 1987 and 2009. Resuscitation 2012; 83: e81.

(19) Truhlar A., Deakin C.D., Soar J., Khalifa G.E., Alfonzo A. et al. European Resuscitation Council Guidelines for Resuscitation 2015: Section 4. Cardiac arrest in special circumstances. Resuscitation 2015; 95: 148–201.

(20) Brugger H., Sumann G., Meister R., Adler-Kastner L., Mair P. et al. Hypoxia and hypercapnia during respiration into an artificial air pocket in snow: implications for avalanche survival. Resuscitation 2003; 58: 81–88.

(21) Mair P., Kornberger E., Furtwaengler W., Balogh D., Antretter H. Prognostic markers in patients with severe accidental hypothermia and cardiocirculatory arrest. Resuscitation 1994; 27: 47–54.

(22) Haynes A.B., Weiser T.G., Berry W.R., Lipsitz S.R., Breizat A.H. et al. A surgical safety checklist to reduce morbidity and mortality in a global population. N Engl J Med 2009; 360: 491–499.

(23) Kottmann A., Blancher M., Spichiger T., Elsensohn F., Letang D. et al. The Avalanche Victim Resuscitation Checklist, a new concept for the management of avalanche victims. Resuscitation 2015; 9: 7–8.

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❙ Wolfgang Domej ❙

Die Diamox-Geschichte Alles über den Carboanhydrasehemmer The Diamox-Story Everything about the carbonic anhydrase inhibitor

SUMMARY Of the few pharmacologic substances used to prevent severe acute high-altitude intolerance, the most effective and presumably the most popular is acetazolamide (ACZ/Diamox®).

As a sulfonamide derivative, ACZ is a selective and reversible inhibitor of renal carboanhydrase (CA) and acts primarily to increase HCO3- excretion by the kidneys. As a mild diuretic it also increases the elimination of sodium, potassium and water due to its renal impact on the reversible hydration of carbon dioxide and dehydration of carbonic acid; this in turn moderately acidifies the plasma.

ACZ has been used worldwide for more than 60 years by mountaineers, mainly to improve ventilation, nocturnal oxygen saturation and sleep. Many in this community call ACZ an “artificial acclimatizer”.

Numerous placebo-controlled studies have demonstrated the effectiveness of a prophylactic dose prior to ascent to high altitude in preventing and diminishing symptoms of acute mountain sickness (AMS), e.g. morning headache, nausea, shortness of breath, fatigue, dizziness and drowsiness. Dynamic lung function tests, hypoxic ventilatory drive as well as O2-saturation are significantly better in ACZ-treated subjects susceptible to AMS as well as in asymptomatic mountaineers compared to non-treated individuals.

ACZ also attenuates hypoxic pulmonary vasoconstriction (HPV) by selective inhibition of hypoxia-induced Ca2+-channels on the basis of mechanisms independent of CA inhibition, pH-value or membrane potential, so that even low-dose ACZ decreases high altitude pulmonary hypertension by lowering 25

the magnitude of HPV. Despite its many earlier, partly outdated clinical indications, ACZ remains in off-label use for AMS prophylaxis in high-altitude sports. However, ACZ is approved only in the USA; internationally, ACZ is on the WADA prohibited list of drugs that are strictly prohibited in competitive sports.

Keywords: Carbonic anhydrase (CA), carbonic anhydrase inhibitors (CAI), acetazolamide (ACZ/Diamox®), prevention, high altitude disease (AMS), high altitude cerebral edema (HACE) ZUSAMMENFASSUNG Eine der wenigen, jedoch sehr wirkungsvollen, pharmakologischen Substanzen, die uns in der Höhenmedizin zur Verfügung stehen und vermutlich auch das am häufigsten eingenommene Medikament zur Vorbeugung der akuten Bergkrankheit (AMS) ist Acetazolamid (ACZ/Diamox®).

Als Sulfonamidabkömmling führt ACZ zu einer effizienten, selektiven und reversiblen Hemmung der renalen Carboanhydrase (CA), wodurch es vor allem zu verstärkter renaler Elimination von Bikarbonat kommt. Als mildes Diuretikum bewirkt ACZ zudem eine vermehrte Natrium-, Kalium- und Wasserausscheidung, wobei der diuretische Effekt von ACZ auf Basis der reversiblen Hydrierung von CO2 und Dehydrierung der Kohlensäure erfolgt. Auf diese Weise führt ACZ auch zu mäßiggradiger plasmatischer Ansäuerung.

ACZ ist seit mehr als 60 Jahren Bestandteil der klinischen Medizin und wird darüber hinaus von Höhenbergsteigern gerne zur Verbesserung der Ventilation, der nächtlichen Sauerstoffsättigung sowie des Nachtschlafes eingesetzt.

Viele Höhenbergsteiger sehen in ACZ einen „artificial acclimatizer“.

Eine Vielzahl plazebo-kontrollierter Studien hat die prophylaktische Wirkung von ACZ vor einem raschen Höhenaufstieg bestätigt, indem weniger bis keine Symptome der AMS (morgendlicher Kopfschmerz, Übelkeit, Kurzatmigkeit, Schwäche, Schwindel oder Schläfrigkeit) auftraten. Dynamische Lungenfunktionwerte, hypoxischer Atemantrieb sowie arterielle O2-Sättigung fallen bei ACZ-vorbehandelten Höhenbergsteigern mit manifester AMS aber auch bei asymptomatischen Alpinisten deutlich höher aus als bei Unbehandelten.

ACZ vermag auch die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion (HPV) durch eine selektive Hemmung hypoxiesensitiver Ca2+-Kanäle abzufedern; dies wird durch Mechanismen ermöglicht, die unabhängig von CA-Hemmung, pH-Wert oder Membranpotential funktionieren. Deshalb senkt auch niedrig dosiertes ACZ das Ausmaß des pulmonalarteriellen Druckanstieges unter Höhenbedingungen und führt auf diesem Wege zu einem geringeren Anstieg der hypo26

xischen pulmonalen Hypertonie (HAPH). Trotz etlicher zum Teil überholter Indikationen wird ACZ heute weiterhin „off-label“ in der Höhenmedizin zur AMS-Prophylaxe eingesetzt; in dieser Indikation ist ACZ weltweit nur in den USA zugelassen (FDA-Zulassung). Im Wettkampfsport steht ACZ heute auf der WADA Verbotsliste von Dopingsubstanzen.

Schlüsselwörter: Carboanhydrase (CA), Carboanhydrase-Inhibitoren (CAI), Acetazolamid (ACZ/Diamox®), Prophylaxe, akute Höhenkrankheit (AMS), Höhenhirnödem (HACE)

EINLEITUNG Zuletzt erstellte die Wilderness Medical Society (WMS) im Jahre 2010 in einem Konsensuspapier einen höhenmedizinischen Indikationsrahmen für ACZ, der sich von der AMS- und HACE-Prophylaxe bis zur Therapie der AMS erstreckte (1). Bereits 2001 empfahlen Bärtsch und Roach in der „Bibel“ der Höhenmedizin „High Altitude: An Exploration of Human Adaptation“ Acetazolamid (ACZ) sowohl zur Prävention als auch zur Therapie der AMS einzusetzen (1,2). Obwohl ACZ auch heute noch von Höhenmedizinern zur Behandlung der akuten Höhenkrankheit empfohlen wird, raten bereits viele Experten davon ab (3,4). Bei sehr leichten Formen der Höhenkrankheit ist eine Einnahme nicht wirklich erforderlich, bei mittelschweren bis schweren Formen ist der antiödematöse Effekt durch Dexamethason (Fortecortin®) auf jeden Fall stärker (5). Bei Vollausprägung eines Höhenlungenödems (HAPE) ist die Verabreichung von ACZ auch nicht mehr zielführend. Im Falle behandlungsbedürftiger AMS-Symptome (Kopfschmerz, Übelkeit, Brechreiz) sind empirisch Paracetamol (z.B. Thomapyrin®) bzw. Metoclopramid (Paspertin®) eher erfolgreich (6). Bei Wirkungslosigkeit obiger Medikation kann eine Gabe von ACZ (250 mg alle 12 Std.), besser jedoch von Dexamethason (4 mg alle 6 Std.) erwogen werden, wobei der Vorteil von Dexamethason vielfach (1,7–9), jener von ACZ nur in einer einzigen Studie wirklich dokumentiert ist (10); auf jeden Fall hat die pharmakologische Behandlung bestenfalls einen supportiven Effekt, das Wichtigste ist die rasche Wiederherstellung eines ausreichend hohen arteriellen pO2, sei es durch Verabreichung von Sauerstoff oder raschen Abstieg in tiefer gelegene Regionen (11).

In der Höhenmedizin kommt heute eine pharmakologische Prophylaxe der akuten Bergkrankheit (AMS/HACE) in besonderen Situationen in Frage (12,13); dies vor allem dann, wenn vorangegangene Höhenaufenthalte bereits 27

klar gezeigt haben, dass eine besondere Empfindlichkeit gegenüber der Hypoxie großer Höhen besteht (Hyperresponder auf O2-Mangel) oder wenn ein unverzüglicher Aufstieg in große Höhen etwa im Rahmen von Rettungs- und Bergeaktionen erforderlich ist (14–17). Bergsteiger ohne AMS-Vergangenheit haben bei Höhenaufstiegen ≤ 2.800 m wie auch Individuen, die sich ≥2 Tage unter gleichzeitiger Einhaltung der Schlafhöhenzunahme (<500 m/Tag) Zeit lassen um in 2.500–3.000 m Höhe zu gelangen, ein so minimales AMS-Risiko, dass eine medikamentöse Prophylaxe mit Sicherheit nicht gerechtfertigt ist (1).

Bei mittlerem und hohem AMS-Risiko macht eine Prophylaxe allerdings Sinn (Tab. 1).

Eine Selbstmedikation mit ACZ dürfte in Kreisen der Höhenbergsteiger-Community einen hohen Stellenwert haben und eher die Regel als die Ausnahme sein (Abb. 1). In diesen Fällen sollten sich Betroffene zumindest über Wirkung und Nebenwirkung von ACZ informieren.

Tab. 1: Mittleres und hohes Risiko einer AMS-Entwicklung bei nicht akklimatisierten Personen (modifiziert nach (1)

AMS in der Vergangenheit, Höhenaufstieg auf 2.500–2.800 m am 1. Tag Keine AMS in der Vergangenheit, Aufstieg > 2.800 m am 1. Tag Steigerung der Schlafhöhe > 500 m/Tag bei Höhen über 3.000 m AMS in der Vergangenheit, Höhenaufstieg ≥ 2.800 m am 1. Tag Höhenbergsteiger mit vergangener AMS oder HACE Höhenbergsteiger bei Aufstiegen > 3.500 m am 1. Tag Höhenbergsteiger bei Steigerung der Schlafhöhe > 500 m, über > 3.500 m Sehr rasche Höhenaufstiege (z.B. Kilimanjaro) Höhenangaben beziehen sich jeweils auf Schlafhöhen; Aufstieg, Beginn < 1.200 m

Als schwefelhältiger Carboanhydrase-Hemmer (CAI) verbessert ACZ die Ruhe- und Belastungsventilation sowie den Gasaustausch, senkt den Hirndruck und verbessert die zerebrale O2-Versorgung (18); in den meisten Fällen lassen sich durch ACZ Symptome der akuten Höhenkrankheit (AMS) verhindern oder zumindest deutlich abschwächen. ACZ führt zu einer Verstärkung der Diurese, was insofern wünschenswert ist, als einem übermäßigen zerebralen Druckanstieg (Höhenkopfschmerz) sowie der Bildung von Bindegewebs­ ödemen bereits früh entgegengewirkt wird. Des weiteren dürfte ACZ das Ri28

Abb. 1: ACZ im medizinischen Angebot einer lokalen Apotheke an einer Trekking-Route/Nepal (B. Haditsch)

siko der Entwicklung eines HAPE entgegenwirken.

Experimentelle Daten weisen in diesem Zusammenhang darauf hin, dass ACZ die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion (HPV) durch einen CA-unabhängigen, die Kalziumkanäle glatter Gefäßmuskelzellen blockierenden Mechanismus schwächt. Nach unserem pathophysiologischen Verständnis wird durch ACZ vor allem die Anstiegsgeschwindigkeit pulmonal-arterieller Druckwerte (HAPH/high altitude pulmonary hypertension) gebremst; vermutlich wird damit das HAPE-Risiko reduziert.

Carboanhydrasen Die Erstbeschreibung der Carboanhydrasen (CA) geht auf das Jahr 1933 zurück (19); CA gehören zur Gruppe der Metallo-Enzyme, die Zink (Zn2+) als Co-Faktor enthalten, das durch drei Histidinreste stabilisiert wird (Abb. 2a).

Das zentrale Zinkion gilt als das aktive Zentrum, das für die Enzymaktivität steht. CA katalysieren bidirektional die Umwandlung von Wasser und Kohlendioxid über die flüchtige Kohlensäure zu Wasserstoff und Bikarbonat (20).

Physiologisch gesehen macht eine reversible Umwandlung durchaus Sinn, da sich CO2 im Körper leichter in Form von Hydrogenkarbonat transportieren lässt. Kohlensäure dissoziiert in wässrigen Lösungen sehr schnell zu Hydrogenkarbonat und umgekehrt, wobei die Richtung der Reaktion von der jeweiligen Substratmenge abhängt. Bei hyperkapnischen Zuständen (respiratorischer Azidose) läuft die Reaktion von rechts nach links, bei Hypokapnie (respiratorischer Alkalose) von links nach rechts (Abb. 2b). CA beeinflussen auch die Abgabe von Wasserstoffionen in die Tubulusflüssigkeit sowie die Rückresorption von Natriumbikarbonat (Abb. 2c) und sind damit für die renale Steuerung des Säure-Basen Haushaltes respektive die Aufrechterhaltung eines physiologischen pH-Wertes im Blutplasma mitverantwortlich (21).

29

CA kommen im Zytosol, intrazellulär in Mitochondrien sowie extrazellulär membrangebunden (Isoenzym Typ IV) in unterschiedlichen Geweben vor (Auge, Magen-Darm-Trakt, Leber, Niere, Muskulatur Gehirn, Pankreas). Innerhalb der Niere finden sich CA hauptsächlich in den Nephronen im Bereich der proximalen Tubuli. Durch die katalytische Wirkung der intrazellulären CA (Isoenzym Typ II) wird auch in den Erythrozyten CO2 zu HCO3- und H+ stark beschleunigt umgewandelt, Bikarbonat wird dann im Austausch mit Chlorid (Cl-)-Ionen über die Erythrozytenmembran ausgetauscht (sog. „Hamburger Shift“), zugleich werden anfallende Protonen im Erythrozyten an Hämoglobin gebunden.

Bisher sind etwa 15 Isoenzyme im menschlichen Organismus bekannt (22); dabei stellt sich das ubiqitär im Zytoplasma vorkommende Isoenzym Typ II als besonders reaktionsfreudig (105–106 Reaktionen/Sekunde) dar, die intrazelluläre erythrozytäre CA hat den größten Anteil an diesem Enzympool (20).

Darüberhinaus kommen CA in verschiedenen Geweben, u.a. in muskulären, kardialen und glatten Gefäßmuskelzellen sowie im renalen und pulmonalen Gefäßendothel (Isoenzym Typ IV) vor (21).

Abb. 2: a) CA-Strukturformel

b) Henderson-Hasselbach’sche Gleichung: katalytische Wirkung der CA

c) CA-Wirkung im proximalen Tubulus

Carboanhydrase-Inhibitioren (CAI) Medizinisch gesehen sind CA-Inhibitoren sehr wirkungsvolle Substanzen, allerdings nicht ohne potentielle Nebenwirkungen und Interaktionen. CAI hemmen bzw. verzögern reversibel die Wirkung von CA durch ihre SO2NH2-Gruppe (Abb. 3); sie gehören strukturell zur Gruppe der Sulfonamide. Allerdings haben CAI selbst keine bakteriostatische Wirkung mehr, Kreuzallergien sind trotzdem möglich.

Seit den 1950ern kam Acetazolamid (ACZ: 5-Acetamino-1,3,4-thiadazol-2-sulfonamid) wegen seines milden diuretischen Effektes bei Ödemen und kurzzeitigen Drucksteigerungen unterschiedlicher Genese zur Anwendung (Tab. 2) 30

(23–25). Diese flüssigkeitsausschwemmende Wirkung war in der Folge auch Ausgangspunkt für die Entwicklung der sog. saluretischen Sulfonamide, einer Gruppe, zu der noch viele der heute gebräuchlichen Diuretika zählen (z.B. Furosemid) (26). Auf Grund der pharmakologischen Eigenschaften vermag ACZ die CA ubiquitär sowohl intra- als auch extrazellulär zu hemmen. In Tablettenform wurde ACZ erstmals von der American Cyanamid Co. in den USA auf den Markt gebracht. In Österreich sind ACZ-Tabletten zu 250 mg, Retardkapseln zu 500 mg sowie eine intravenöse Form (500 mg Trockenstechampullen) erhältlich. Das stark wasserlösliche ACZ bindet an das zentrale Zinkatom der CA (Abb. 2a, 3). Als Folge tritt eine Hemmung der H+-Ionen in den Tubuluszellen auf. Darüberhinaus erfolgt eine deutliche Abnahme der tubulären Rückresorption von Bikarbonat (80–90 %), das sich vermehrt im Endharn wiederfindet; auch die Rückresorption von Natrium geht stark zurück (27).

Der verstärkte renale Bikarbonatverlust führt netto zu einer mäßigen metabolischen Ansäuerung, welche dem respiratorischen CO2- bzw. H2CO3--Verlust im Rahmen der Höhenalkalose entgegengerichtet ist (28,29). Es gibt allerdings auch einige CAI wie beispielsweise den selektiven renalen CA-Hemmer Benzolamid, der experimentell keinen nachhaltigen Einfluss auf die Respiration zeigte (30). Die selektive Inhibition der renalen CA durch ACZ hat sich für die Prävention der AMS als ausreichend wirksam erwiesen (31). Die Wirkung von ACZ zieht einerseits eine vermehrte nächtliche Harnausscheidung nach sich, die unter akuten Hypoxiebedingungen einer frühen Flüssigkeitsansammlung im Gehirn aber auch im lockeren Bindegewebe entgegenwirkt. In experimentellen Untersuchungen zeigte sich, dass ACZ sowohl den zerebralen Blutfluss als auch pO2 zu bessern imstande ist (32). In diesem Zusammenhang hemmt ACZ auch die CA des zerebral-vaskulären Endothels und bremst hier ebenfalls die Konversion von CO2 zu HCO3-. Damit führt ACZ im Bereiche zentraler und peripherer Chemorezeptoren zu einem pCO2-Anstieg, was einen verbesserten Atemantrieb und eine Erhöhung des Atemminutenvolumens zur Folge hat (33). Die Hemmung der zentralen CA zieht auch eine erhöhte H+-Konzentration im Bereiche zentraler Chemorezeptoren nach sich. Diese schwache metabolische Ansäuerung bedingt einen leichtgradigen atemanaleptischen Effekt, der in großer Höhe von Vorteil sein kann. Letzterer zeigt sich in einer verbesserten Sauerstoffsättigung vor allem während des Nachtschlafes, Abnahme periodischer Atemmuster und morgendlicher Kopfschmerzattacken (33–35).

ACZ bedingt durch die renale CA-Hemmung eine vermehrte Ausscheidung von Natrium, Kalium, Bikarbonat und Wasser. Dieser diuretische Effekt ist wie auch die meist geringgradige Hypokaliämie selbstlimitierend und normaler31

weise auf die ersten 2–3 Tage nach Ersteinnahme beschränkt; ggf. kann begleitend eine schwache hyperchlorämische metabolische Azidose auftreten (36).

Abb. 3: CAI Acetazolamid (Diamox®): Strukturformel: zwei zentrale Schwefelatome

ACZ ist proximal im Tubulussystem wirksam, die natriuretische Wirkung kann durch Regulationsmechanismen im distalen Tubulusabschnitt nicht mehr vollständig wettgemacht werden; immerhin können aber im distalen Nephron teilweise wieder Natrium, Bikarbonat und Wasser rückresorbiert werden (37).

Aus diesem Grunde gilt ACZ auch nur als schwaches Diuretikum. Im klinischen Bereich kommt ACZ wegen seiner begrenzten Wirksamkeit und potenziellen Nebenwirkungen auf die ionale Zusammensetzung der extrazellulären Flüssigkeit nur mehr selten als Diuretikum in Betracht. Peroral verabreichtes ACZ wird intestinal rasch resorbiert, wobei nach etwa zwei Stunden Plasmaspiegel bis 30 µg/mL gemessen werden können. Die Halbwertszeit nach peroraler Gabe beträgt 3–6 Stunden. ACZ reichert sich auch in den Erythrozyten an, ansonsten wird die Substanz zu 70–90 % an Plasmaproteine gebunden und ohne wesentliche Verstoffwechselung innerhalb eines Tages vollständig renal eliminiert.

Der Harn enthält nach Gabe von ACZ mehr Kalium, Natrium sowie Bikarbonat, wenig Chlorid und Ammonium, wobei der pH-Wert des Harnes bis zu 8 alkalisieren kann (29). Tierexperimentell führte ACZ bei Hunden (20 mg/kg/ iv) zu einer durchschnittlichen Einschränkung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) von 16 % und der Nierenperfusion um 18 %, wofür es noch keine ausreichende Erklärung gibt; postuliert werden tubulo-glomeruläre Feed­backMechanismen.

32

Hinweise auf ein mögliches erweitertes Wirkungsspektrum von ACZ ergaben sich aus weiteren tierexperimentellen Untersuchungen; so wiesen die Lungen höhenexponierter Ratten (4.300 m/3 Tage) nach ACZ-Gabe eine deutlich geringere Expression proinflammatorischer Zytokine (MCP-1, TNF-a, IL-1-ß, INF-g) auf als es bei unbehandelten Käfiggenossen der Fall war (38).

Tab. 2: ACZ und gruppenzugehörige CA-Inhibitoren, unterschiedliche Anwendungen

Freiname

Handelsname

Indikation

Acetazolamid

Diamox 250 mg Tabl., 500 mg Amp. (D, A, CH) Acemit® (D), Diacarb® (D), Fonurit® (HU, D) Acetazolamid Agepha®, ApoAcetazolamid®, Atenezol® AZM-Tabletten ®

Glaukom AMS-Prophylaxe

®

Dazamide®, Diluran®, Nephramid® Glaupax® (D, CH) Acetamox®, Acetazolam® Atenazol®, Phonurit® Dorzolamid

Trusopt®, Cosopt® , Glaucotensil® (D, A, CH)

Glaukom

Brinzolamid

Azopt® (D, A, CH), Brinzo-Vision® (D, A)

Glaukom

Benzolamid

Hemmt selektiv membranständige CA (Isoenzym Typ IV)

Experimentell

Dichlophenamid

Weiterentwicklung von ACZ (2–3x stärker als ACZ) Daranid® Diclofenamid®, Fenamid®, Glaucomid® Oralcon®, Oratrol®

Ethoxzolamid

Weiterentwicklung von ACZ (doppelt so wirksam wie ACZ) hemmt v.a. intrazelluläre CA (Isoenzym II) Cardrase® Diurase®, Glaucotensil®, Labasal Mingoral®

Glaukom

Methazolamid

Weiterentwicklung von ACZ: Neptazane® (2–3 x stärker als ACZ)

Glaukom

Zonisamid

Zonegran®

Epilepsie

Topiramat

Topamax

Epilepsie Migräne

Sultian

Ospolot®

Epilepsie

®

33

Therapeutische Einsatzmöglichkeiten von ACZ Viele ursprüngliche therapeutische Ansätze wie etwa die Anwendung von ACZ zur Behandlung von Anfallsleiden oder Herzinsuffizienz setzten auf die milden diuretischen Eigenschaften von ACZ (39,40). Heute gibt es dafür modernere und effizientere Substanzen. ACZ kommt neben den klassischen Indikationen wie Glaukomanfall oder akute Höhenkrankheit (AMS) zunehmend bei speziellen neurologischen Erkrankungen, die durch Anomalien im Bereiche der Kalzium- und Natriumkanäle hervorgerufen werden, zum Einsatz (episodische Ataxien, dyskaliämische Lähmungen). Im nichtpigmentierten Ziliarepithel des Auges finden sich ebenfalls Carboanhydrasen (Isoenzyme I, IV), die zur Bildung eines bikarbonatreichen Kammerwassers beitragen.

CAI wie Acetazolamid, Dorzalamid oder Brinzolamid können eine übermäßige Kammerwasserproduktion durch Hemmung der CA im Ziliarkörper bis zu 60 % reduzieren und damit den Augendruck sehr effektiv senken (Tab. 2). Die Verabreichung sollte sinnvollerweise in Kombination mit einem Miotikum erfolgen, um den additiv drucksenkenden Effekt auszunützen (40–42). Auf ähnlichem Wege hemmt ACZ die Liquorproduktion im Plexus chorioideus und kann daher zur Behandlung von Erkrankungsformen, die mit vermehrter Liquorproduktion einhergehen, zum Einsatz kommen. Demgegenüber steht die hinlänglich bekannte antikonvulsive Wirkung von ACZ. Die Einnahme führt beim Menschen auch zu einer deutlichen Abnahme epileptischer Ereignisse (43–45). Am Innenohr kann ACZ ggf. zur Rückbildung eines Labyrithhydrops führen, was meist zu rascher Hörverbesserung führt. Häufig kann mit Hilfe von ACZ auch eine Verbesserung einer bestehenden Meniere-Symptomatik erreicht werden (46) (Tab. 3).

Tab. 3: Spektrum der Indikationen für ACZ

Prävention und Abschwächung der AMS

Morbus Meniere

Engwinkelglaukom

Pankreatitis

Respiratorische Azidose

Herzinsuffizienz

Epilepsie

Periodische Paralyse

Zerebrale Ödeme

AMS-Prophylaxe

Akklimatisationshilfe und AMS-Prävention Dieses Kapitel wurde mit der Publikation von Cain und Dunn im Jahre 1965 aufgeschlagen, als zum ersten Mal gezeigt werden konnte, dass ACZ imstande 34

ist, die Ventilation und den arteriellen pO2 bei gleichzeitiger Abnahme von HCO3-, pH und alveolärem pCO2 zu steigern (47,48). Nach Verabreichung von 750 mg ACZ, aufgeteilt auf mehrere Dosen, nachts und morgens vor einem Aufstieg, war die atemanaleptische Wirkung am 2. und 3. Tag der Höhenexposition am ausgeprägtesten bevor sich dieser Effekt wieder deutlich abschwächte (48). Eine weitere frühe Beschreibung des Einflusses von ACZ auf die AMS-Entwicklung beim Menschen stammt von Forwand (3). Dieser führte mit seinen Mitarbeitern im Jahre 1968 eine ähnliche, plazebokontrollierte Untersuchung am Mt. Evans mit 43 Probanden (4.000 m/Colorado) durch. Dabei erfolgte die Verabreichung von 250 mg ACZ alle 8 Stunden über 32 Stunden vor dem Aufstieg mit Fortsetzung über 40 Stunden nach erreichtem Ziel. Die Ergebnisse zeigten eine eindrucksvolle Abnahme der AMS-Symptomatik konkordant zu einer Steigerung des Atemminutenvolumens und des arteriellen pO2 in der Verum-Gruppe; auch hier war der größte Effekt während der ersten drei Tage unter Hypoxiebedingungen zu beobachten (3). Die prophylaktische Potenz von ACZ wurde auch im Vergleich zu Furosemid plazebokontrolliert am 5.340 m hohen Mount Logan bestätigt. Während ACZ dabei die meisten Symptome der AMS zu unterdrücken imstande war, blieben Furosemid und Plazebo weitgehendst wirkungslos (49). In der Kontrolle der periodischen Schlafatmung ergab sich im Vergleich zwischen Benzolamide (BEZ) und ACZ, von der häufigeren Nebenwirkungsrate unter BEZ abgesehen, kein signifikanter Unterschied (50). Insgesamt dürfte BEZ allerdings nicht die Wirksamkeit von ACZ erreichen (51).

In den siebziger bis neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts galt ACZ (Diamox®) als das Wundermittel im Höhenbergsteigen (52). Zahlreiche Studien bestätigten die Wirksamkeit von ACZ in Bezug auf eine raschere Höhenanpassung sowie Prophylaxe der AMS, sofern die Verabreichung innerhalb von 12–24 Stunden vor dem Aufstieg erfolgte. Die Verbesserung der alveolären Ventilation, der Sauerstoffsättigung vor allem während des Nachtschlafes und insgesamt des Prozesses der Höhenanpassung (Akklimatisation) werden damit nachhaltig unterstützt. So verbessert sich unter ACZ vor allem die Qualität des Nachtschlafes in großer Höhe (34), der prozentuelle Anteil periodischer Atemphasen sowie der Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI) nehmen rascher ab.

Dabei dürfte ACZ Gesunden sogar einen größeren Vorteil bringen als Patienten mit bekannten Schlaf-Apnoe-Syndromen. Auf Basis zweier prospektiver plazebokontrollierter Doppelblindstudien konnte bei Höhenbergsteigern gezeigt werden, dass 125 mg ACZ 2x täglich prophylaktisch ausreichend wirk35

sam gegen die Entwicklung einer AMS ist und der Wirkung von 2 x 375 mg/ Tag äquivalent ist (3, 53–55). Die erforderliche Mindestdosis zur Prophylaxe der AMS ist bisher nicht exakt definiert worden. Für die meisten Höhenbergsteiger sind 2x125 mg ausreichend und entgegen ehemaliger Empfehlungen zu höheren Dosierungen auch gleich effektiv. Im Bedarfsfall kann ACZ auf 2x250 mg/Tag gesteigert werden. Es ist empfehlenswert, mit einer möglichst kleinen Dosis und reichlich Flüssigkeit zu beginnen. Damit halten sich Nebenwirkungen im Rahmen, auch ein lästiger verstärkter nächtlicher Harndrang ist dann nicht zu erwarten. Es hat sich durchaus als empfehlenswert erwiesen; mit ACZ mindestens 2 Tage vor Erreichen der Zielhöhe zu beginnen (56). Die perorale AMS-Prävention für Erwachsene mit ACZ hat nach der ACCP-Klassifikation (American College of Chest Physicians) einen sehr hohen Evidenzgrad (1A), wovon sich ein starker Empfehlungscharakter ableitet (1).

CAI und hypoxische pulmonale Vasokonstriktion In einer tierexperimentellen Studie, die den Einfluss hyperkapnischer Zustände auf das pulmonale Gefäßbett unter akuter Hypoxieeinwirkung untersuchte, konnte im Jahre 1977 erstmals auch ein vasodilatatorischer Effekt von ACZ auf pulmonal-arterielle Gefäße beobachtet werden (57). Hultgren vermutete bereits im Jahre 1997, dass ACZ ein HAPE verhindern respektive abschwächen könne (58). Deem konnte an isolierten Hasenlungen zeigen, dass ACZ die HPV (hypoxische pulmonale Vasokonstriktion) während akuter alveolärer Hypoxie und respiratorischer hyperkapnischer Insuffizienz um 50 % zu vermindern imstande ist. Bei einer Konzentration von 33 µM ACZ im pulmonalen Perfusat kam es zudem unter alveolärer Hypoxie zu einer Reduktion des pulmonalarteriellen Druckanstieges um 30–50 %, wobei die verminderte Ausprägung der HPV nicht mit einem Anstieg des exhalierten NO als Vasodilatator korrelierte (59). Dieser mitigierende Effekt von ACZ auf die HPV und damit auf die hypoxische pulmonal-arterielle Hypertonie (HAPH) ist bis heute nicht vollständig geklärt (60). Es dürfte sich dabei um keine direkte Auswirkung der CA-Hemmung handeln (61–63). Bei Beagles konnte die HPV durch Verabreichung von parenteralem ACZ (167 µg/kg/min) während einer vierstündigen isobaren Hypoxiephase vollständig blockiert werden, wobei eine durch ACZ induzierte alveoläre Hyperventilation, zum anderen eine Korrelation mit veränderten Endothelin-, Angiotensin II- oder Kalium-Spiegeln für eine HPV-Inhibition vorweg ausgeschlossen waren (64). Auch beim Menschen führte ACZ (3x250 mg/Tag über 3 Tage, p.o.) unter akuter isokapnischer, normobarer Hypoxie dopplerechokardiographisch zu einer 57 %-igen Reduktion des maxima36

len Druckgradienten über der Trikuspidalklappe (63). Es ist anzunehmen, dass der unter Hypoxiebedingungen erfolgte Anstieg des intrazellulären Kalziums in glatten Muskelzellen kleiner pulmonal-arterieller Gefäße (SPASM-Zellen) auch durch ACZ gehemmt werden kann (Abb. 4) (62). Auch die gleichzeitige Hemmung der renalen Isoenzyme der CA mit konsekutiver metabolischer Ansäuerung sowie die Hemmung der intraerythrozytären und pulmonalen CA mit der Konsequenz auch einer respiratorischen Azidifizierung durch ACZ könnten auf dem Weg einer systemischen pH-Wertänderung das Ausmaß der HPV bestimmen. Die metabolische Ansäuerung hat neben der atemanaleptischen Wirkung auch noch den Vorteil der Rechtsverschiebung der O2-Dissoziationkurve (ODC) und der verbesserten O2-Freisetzung im Gewebe.

In einer weiteren tierexperimentellen Studie mit einer niedrig- sowie einer hochdosierten parenterale Verabreichung von ACZ (2 mg/kgKG/h; 10 mg/ kgKG/h) konnte die HPV in beiden Dosierungen wirkungsvoll gehemmt werden, wobei systemische pH-Wertänderungen als zugrundeliegender Wirkmechanismus bereits vorher ausgeschlossen wurden. Es konnte in weiterer Folge gezeigt werden, dass die intrazelluläre CA-Inhibition durch das sehr lipophile Ethoxzolamid (doppelt so wirksam wie ACZ) sowie die selektive extrazelluläre CA-Inhibition durch das wenig permeable Benzolamid keinen Einfluss auf die Ausprägung der HPV bei spontan atmenden Hunden hatte. Dies wurde als Hinweis gewertet, dass eine Prävention der HPV durch ACZ völlig unabhängig von der CA-Hemmung erfolgt. In diesem Zusammenhang konnte tierexperimentell an nicht anästhesierten Hunden beobachtet werden, dass auch inhalatives ACZ die HPV nachhaltig reduzieren kann, allerdings nicht ohne auch gleichzeitig eine systemische CA-Inhibition hervorzurufen. Intravenöses N-Methylacetazolamid, eine Verbindung gänzlich ohne CA-inibierenden Effekte sowie Methazolamid, ein CA-hemmendes Analogon mit methyliertem Thiadiazolring, zeigten einen minimal geringeren Effekt auf den HPV-Anstieg als es unter peroral verabreichtem ACZ der Fall war (65). Vieles spricht dafür, dass die HPV-Hemmung über eine Beeinflussung unterschiedlicher Rezeptoren bzw. Ionenkanäle erfolgt (66). Angesichts aktueller weiterer Untersuchungen an SPASM-Zellen, die diese Ergebnisse auf zellulärer Ebene bestätigten, spricht dies für einen noch nicht abschließend identifizierten molekularen Wirkmechanismus von ACZ, vermutlich auf der Ebene pulmonal-arterieller Myozyten (67). Nach unserem höhenphysiologischen Verständnis über eine gebremste HPV und einen langsameren Anstieg der hypoxischen pulmonalen Hypertonie (HAPH) ist ein geringeres HAPE-Risiko unter ACZ vorstellbar.

Damit könnte wahrscheinlich niedrig dosiertes ACZ einen übermäßigen An37

stieg der HPV auch in vivo verhindern. Allerdings sind Datenlage und Evidenzgrad nicht ausreichend, um eine verbindliche Empfehlung für ACZ in der HAPE-Prävention zu geben (68).

In diesem Zusammenhang hat sich ACZ einigen Untersuchern zufolge jedoch in der Langzeitbehandlung der HAPH (pulmonale Hypertonie unter Höhenbedingungen) als sehr wirksam erwiesen (63,69,70). In einer offenen Studie, bei der Tadalafil und ACZ gegen ACZ mono hinsichtlich der präventiven Kapazität gegenüber schwerer Höhenkrankheit untersucht wurde, war auf Grund der geringeren HAPE-Rate ein Vorteil für die Kombinationstherapie zu beobachten (71). Bei Patienten mit chronischer Bergkrankheit (CMS, chronic mountain sickness) konnte durch die regelmäßige Verabreichung von ACZ über ein halbes Jahr die Oxygenierung verbessert und die Polyglobulie sowie die hypoxische pulmonale Hypertonie in der Höhe (HAPH) deutlich eingebremst werden (72).

Abb. 4: Experimentelle Hypoxieeffekte bei FiO2 0,04 vor und nach Zugabe von Ethoxzolamid (links) und Benzolamid (rechts): Anstiege der intrazellulären Kalziumkonzentration glatter pulmonaler Gefäßmuskelzellen (SPAMC) (n. Shimoda L, Baltimore)

In den USA ist ACZ zur Prophylaxe der Höhenkrankheit und Unterstützung der Akklimatisation unter Trekkern und Bergsteigern sehr beliebt. In Mitteleuropa wird jedoch eine medizinisch nicht indizierte Einnahme zur Unterstützung der Höhenanpassung in der Regel kritischer gesehen, zumal dieses vermeintliche Wundermittel inzwischen in sämtlichen Wettkampfsportarten als absolutes „No-Go“ gilt. ACZ steht seit Jahren auf der Liste verbotener Substanzen der World-Anti-Doping Agency (WADA; www.wada-ama.org) und ist sowohl außerhalb von Wettkämpfen als auch bei Bewerben verboten. Hintergrund ist die diuretische Wirkung von ACZ, die zur möglichen Verfälschung 38

oder Nicht-Nachweisbarkeit von weiteren verbotenen Substanzen im Harn führen kann. In der Praxis dürfte ACZ bei alpinsportlichen Wettbewerben allerdings kaum eine größere Rolle spielen. Letztere finden bekannterweise in Höhenlagen statt, wo noch kein wirklicher Vorteil durch ACZ zu erwarten ist. Dass ACZ jedoch heute in der Rucksackapotheke von sehr vielen Höhenbergsteigern und -trekkern zu finden ist und in dieser Gruppe auf eine breite Anwenderschaft trifft, ist kein Geheimnis (Abb. 1). Es dürfte sich damit auch für jene Firmen, die ACZ herstellen und vertreiben, durchaus lohnen. Von der einzigen offiziellen Zulassung in den USA (FDA) abgesehen, besteht weltweit in keinem anderen Land eine Zulassung für ACZ in der Indikation Prophylaxe der akuten Höhenkrankheit.

Insider kennen ACZ (Diamox®) auch als Bestandteil des sogenannten 3D-Cocktails, der neben dem Entzündungshemmer Dexamethason (Fortecortin®) auch das Aufputschmittel Dexamphetamin (Dexamin®) enthält. Viele Höhenkranke schätzten auch die blutdrucksenkende, atemanaleptische und pulmonal entwässernde Wirkung des sog. Margherita Cocktails, in dem Dexamethason, Nifedipin und ACZ enthalten sind.

Acetazolamid: Nebenwirkungsprofil und Kontraindikationen ACZ ist von geringer Toxizität und wird bis zu einer Dosis <1g verteilt auf mehrere Einzeldosen/Tag allgemein gut vertragen. Die häufigsten poten­ ziellen Nebenwirkungen sind Übelkeit, Brechreiz, Erbrechen, Gefühls- sowie Geschmacksveränderungen. Bier und zuckerhältige Getränke bekommen unter ACZ-Einnahme einen oft üblen Nachgeschmack. Letzterer ist durch die CA-gebremste Umwandlung von CO2 in H2CO3 an den säuresensiblen Geschmacksknospen bedingt, wenn Flüssigkeit Zunge und Gaumen umspült.

Nicht selten treten auch unangenehme Parästhesien an Fingern und Zehen auf, die sich jedoch in den meisten Fällen mit der Dauer der Einnahme verringern und nach Absetzen von ACZ überhaupt sistieren; ggf. kann es auch zu Tinnitus, leichter Hypakusis, Muskelschwäche, Appetitlosigkeit und Müdigkeit kommen. Bei einer längerdauernden Einnahme ist mitunter auch mit Störungen des Wasser- und Elektrolyhaushaltes wie Kalium- und Magnesiummangel aber auch Herzrhyhmusstörungen, Müdigkeit, Benommenheit und Schwindel zu rechnen. Hypotonie und Sehstörungen können vorübergehend zu eingeschränkter Performance führen. Besondere Vorsicht ist geboten, wenn Nebenwirkungen (Hautreaktionen, Blutbildveränderungen) im Zusammenhang mit der Einnahme von Sulfonamiden bereits aus der Vergangenheit bekannt sind (73). In diesem Zusammenhang können sehr selten akute phototoxische 39

Reaktionen bis zum extrem seltenen Steven-Johnson-Syndrom verbunden mit schwersten Allgemeinerscheinungen auftreten; auch Agranulozytosen nach ACZ-Einnahme sind aus der Literatur bekannt (73).

ACZ kann auch die Wirkung von Antikoagulantien, Sulfonylharnstoffpräparaten und Methotrexat verstärken. Interessant ist auch die Tatsache, dass die simultane Gabe hochdosierter Acetylsalicylsäure den ACZ-Spiegel erhöhen kann; besonders bei chronischer Einnahme von Acetylsalicylsäure sinkt die Plasmaproteinbindung sowie die renale Clearance von ACZ. Daher ist bei Patienten, die zusätzlich zu ACZ unter chronischer Aspirinmedikation stehen, Vorsicht geboten. In diesem Zusammenhang wurde auch über schwere toxi­ sche Reaktionen mit Tachypnoe, Lethargie bis Koma und Tod berichtet. Selbst bei Patienten mit normaler Nierenfunktion kann es unter gleichzeitiger Einnahme von ACZ und Acetylsalicylsäure zu schwerer metabolischer Azidose kommen, die ggf. die Salicylattoxizität durch eine höhere Gewebepenetration verstärkt.

Eine gleichzeitige Einnahme von ACZ und Cyclosporin kann erhöhte Cyclosporinspiegel nach sich ziehen. Durch die Alkalisierung des Harns kann es auch zu einer verminderten Harnausscheidung von Amphetaminen kommen, wodurch einerseits erhöhte Spiegel entstehen, andererseits Höhe und Dauer der Amphetaminwirkung verstärkt werden. Bei Diabetikern wurden unter ACZ sowohl Blutzuckeranstiege wie auch -abfälle beobachtet.

Eine Anwendung in der Schwangerschaft sollte auf Grund des nicht gesicherten Einflusses auf die fetale Entwicklung u.a. der Extremitäten nur nach kritischer Abwägung erfolgen; auch sollte ACZ im Allgemeinen Kindern unter fünf Jahren nicht verabreicht werden. Eine karzinogene oder mutagene Wirkung von ACZ wurde bisher nicht beschrieben.

Absolut kontraindiziert ist ACZ bei Erkrankungen, die mit stark erniedrigten Kalium- und Natriumspiegeln einhergehen wie etwa fortgeschrittene Nierenund Leberfunktionsstörungen bzw. Leberzirrhose. Insbesondere bei Patienten mit metabolischer Azidose, Nephrolithiasis oder hochgradig eingeschränkter glomerulärer Filtrationsrate sollte eine Anwendung von ACZ überhaupt unterlassen werden. Bei Leberversagen, allen Formen der Nebenniereninsuffi­ zienz (M. Addison) sowie Sulfonamidallergie ist ACZ ebenfalls streng kontraindiziert.

Wie die Kasuistik eines gesunden Mannes mittleren Alters mit akutem Nierenversagen (Hyperphosphatämie, heftiger Flankenschmerz, renale Azidose (radiologischer Ausschluss einer obstruktivem Uropathie) nach kurzzeitiger AMS-Prophylaxe mit fraktionierter Einnahme von ACZ (insgesamt 1.250 mg 40

in 48 Stunden) zeigte, können auch völlig Gesunde nach ACZ-Einnahme in seltenen Fällen von schwersten Nebenwirkungen betroffen sein (74). Im gegenständlichen Fall bestand die Ursache vermutlich in einer ACZ-induzierten sulfonamidbedingten Krystallurie mit konsekutiver intratubulärer Obstruktion. Nach 96 Stunden und zwei lebenserhaltenden Hämodialysebehandlungen normalisierte sich die Nierenfunktion wieder bis zum Ausgangswert. Vorsicht sollte man auch walten lassen, wenn zusätzlich zu ACZ andere CA-Hemmer beispielsweise gegen Anfallsleiden (z.B. Topiramat) oder gegen Glaukom eingenommen werden, denn dann besteht auch Kumulationsgefahr.

FAZIT ACZ hat zweifelsfrei große höhenmedizinische Bedeutung; in der heute em­ pfohlenen Dosierung zur AMS-Prophylaxe (2x125 mg/Tag) sind bei zeitli­ch begrenzter Anwendung bis 2–3 Tage nach Erreichen der Zielhöhe kaum signifikante Nebenwirkungen zu erwarten. Allerdings ist der Benefit durch ACZ auf wenige Tage beschränkt, bei längerer Applikationsdauer treten eher unerwünschte Nebenwirkungen in den Vordergrund. Deshalb sollte ACZ auch nicht länger als insgesamt fünf Tage eingenommen werden.

ACZ dürfte auch für eine gewisse Schutzfunktion vor einer pulmonal-arteriellen Druckentgleisung respektive einem Höhenlungenödem stehen. Man sollte sich allerdings immer darüber im Klaren sein, dass medizinisch gesehen die Einnahme von ACZ nur in besonderen Situationen wirklich indiziert ist.

Als präventive Maßnahme sollte ACZ ausschließlich Personen mit wiederholt schweren Höhenunverträglichkeitsreaktionen vorbehalten sein; auch im Rahmen von Rettungsaktionen in großer Höhe ist ACZ vertretbar. Im Normalfall sollte allerdings ausreichend Zeit für den physiologisch von selbst ablaufenden Akklimatisationsvorgang einkalkuliert werden. Da physiologische Anpassungen in großer Höhe sowie die dafür benötigten Akklimatisationszeiten individuell sehr unterschiedlich sind, müssen Höhenbergsteiger und Höhentouristen akzeptieren lernen, dass eine im allgemeinen sehr effektive medikamentöse Prophylaxe keine Garantie für eine erfolgreiche AMS/HACE-Prävention darstellen kann und in keinem Fall den gewünschten Gipfelsieg garantiert.

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LITERATUR (1) Luks A.M., McIntosh S.E., Grissom C.K., Auerbach P.S., Rodway G.W. et al. Wilderness Medical Society practice guidelines for the prevention and treatment of acute altitude illness: 2014 update. Wilderness Environ Med 2014; 25(4Suppl): 4–14.

(2) Baertsch P., Roach R. Acute mountain sickness and high-altitude cerebral edema; in: High Altitude. An exploration of human adaptation; lung biology in health and disease, Vol. 161; TF Hornbein, RB Schoene eds. Marcel Dekker Inc., New York, Basel 2001.

(3) Forwand S.A., Landowne M., Follansbee J.N., Hansen J.E. Effect of acetazolamide on acute mountain sickness. N Engl J Med 1968; 279(16): 839–845.

(4) Leaf D.E., Goldfarb D.S. Mechanisms of action of acetazolamide in the prophylaxis and treatment of acute mountain sickness. J Appl Physiol 2007; 102(4): 1313–1322.

(5) Ried L.D., Carter K.A., Ellsworth A. Acetazolamide or dexamethasone for prevention of acute mountain sickness: a meta-analysis. J Wilderness Med 1994; 5: 34–38.

(6) Harris N.S., Wenzel R.P., Thomas S.H. High altitude headache: efficacy of acetaminophen vs. ibuprofen in a randomized controlled trial. J Emerg Med 2003; 24(4): 383– 387.

(7) Levine B.D, Yoshimura K., Kobayashi T., Fukushima M., Shibamoto T., Ueda G. Dexamethasone in the treatment of acute mountain sickness. N Engl J Med 1989; 321(25): 1707–1713.

(8) Hackett P.H., Roach R.C., Wood R.A., Foutch R.G., Meechan R.T. et al. Dexamethasone for prevention and treatment of acute mountain sickness. Aviat Space Environ Med 1988; 59(10): 950–954.

(9) Rock P.B., Johnson T.S., Larsen R.F., Fulco C.S., Trad L.A., Cymerman A. Dexa­ methasone as prophylaxis for acute mountain sickness. Effect of dose level. Chest 1989; 95(3): 568–573.

(10) Grissom C.K., Roach R.C., Sarnquist F.H., Hackett P.H. Acetazolamide in the treatment of acute mountain sickness; clinical efficacy and effect on gas exchange. Ann Intern Med 1992; 116(6): 461–465.

(11) Bultas J. Mountain sickness. Cas Lek Cesk 2015; 154(6): 280–286.

(12) Imray C. Acetazolamide for the prophylaxis of acute mountain sickness. BMJ 2012; 345: e7077.doi:10.1136/bmj.e7077.

(13) Zafren K. Prevention of high altitude illness. Travel Med Infect Dis 2014; 12(1): 29–39.

(14) Ellsworth A.J., Meyer E.F., Larson E.B. Acetazolamide or dexamethasone use versus placebo to prevent acute mountain sickness on Mount Rainer. West J Med 1991; 154(3): 289–293.

(15) Evans W., Robinson S., Horstman D. Amelioration of symptoms of acute mountain sickness by staging and acetazolamide. Aviat Space Environ Med 1976; 47(5): 512–516.

42

(16) Greene M.K., Kerr A.M., McIntosh I.B., Prescott R.J. Acetazolamide in prevention of acute mountain sickness: a double blind cross-over study. Brit Med J (Clin Res Ed) 1981; 283(6295): 811–813.

(17) Larson E. Acute mountain sickness and acetazolamide: Clinical efficacy and effect on ventilation. JAMA 1982; 248(3): 328–332.

(18) Wang K., Smith Z.M., Buxton R.B., Swenson E.R., Dubowitz D.J. Acetazolamide during acute hypoxia improves tissue oxygenation in the human brain. J Appl Physiol 2015; 119(12): 1494–1500.

(19) Meldrum N.U., Roughton F.J. Carbonic anhydrase. Its preparation and properties. J Physiol (London) 1933; 80: 113–142.

(20) Maren T.H. Carbonic anhydrase: Chemistry, physiology, and inhibition. Physiol Rev 1967; 47(4): 595–781.

(21) Swenson E.R. Respiratory and renal roles of carbonic anhydrase in gas exchange and acid-base regulation. In: The Carbonic Anhydrases: New Horizon. Chegwidden W.R., Carter N.D., Edwards Y.H. (Eds.) Oxford: Birkhauser Press; 281–341.

(22) Swenson E.R. Carbonic anhydrase inhibitors and ventilation: a complex interplay of simulation and suppression. Eur Respir J 1998; 12(6): 1242–1247.

(23) Ruskin A. Acetazolamide (diamox) diuresis. AMA Arch Intern Med 1955; 95(1): 24– 32.

(24) Maren T.H. Pharmacological and renal effects of diamox (6063), a new carbonic anhydrase inhibitor. Trans N Y Acad Sci 1952; 15(2): 53.

(25) Maren T.H., Mayer E., Wadsworth B.C. Carbonic anhydrase inhibition. I: The pharmacology of Diamox, 2-acetylamino-1,3,4-thiadiazole-5-sulfonamide. Bull John Hopkins Hosp 1954; 95(5): 199–243.

(26) Hanley T. The diuretic action of acetazolamide. Proc R Soc Med 1956; 49(9): 624.

(27) Cogan M.G., Maddox D.A., Warnock D.G., Lin E.T., Rector F.C. Jr. Effect of acetazolamide on bicarbonate reabsorption in the proximal tubule of the rat. Am J Physiol 1979; 237(6): 447–454.

(28) Maren T.H. Carbonic anhydrase inhibition. IV. The effects of metabolic acidosis on the response to diamox. Bull Johns Hopkins Hosp 1956; 98(3): 159–183.

(29) Gougoux A., Vinay P., Zizian L., Tejedor A., Noel J. Effect of acetazolamide on renal metabolism and ammoniagenesis in the dog. Kidney Int 1987; 31(6): 1279–1290.

(30) Travis D.M., Wiley C., Nechay B.R., Maren T.H. Selective renal carbonic anhydrase inhibition without respiratory effect: pharmacology of 2-benzenesulfonamido-1,3,4-thiadiazole-5-sulfonamide. J Pharmacol Exp Ther 1964; 143: 383–394.

(31) Kronenberg R.S., Cain S.M. Acetazolamide for acute mountain sickness. N Engl J Med 1969; 280(1): 49.

43

(32) Lassen N., Friberg L., Kastrup J., Rizzi D., Jensen J.J. Effects of acetazolamide on cerebral blood flow and brain tissue oxygenation. Postgrad Med J 1987; 63(737): 185–187.

(33) Swenson E.R, Teppema L.J. Prevention of acute mountain sickness by acetazolamide: as yet an unfinished story. J Appl Physiol (1985) 2007; 102(4): 1305–1307.

(34) Sutton J.R., Houston C.S., Mansell A.L., McFadden M.D., Hackett P.M. et al. Effect of acetazolamide on hypoxemia during sleep at high altitude. N Engl J Med 1979; 301(24): 1329–1331.

(35) Swenson E.R., Hughes J.M. Effects of acute and chronic acetazolamide on resting ventilation and ventilatory responses in men. J Appl Physiol 1993; 74(1): 230–237.

(36) Rose R.J., Hodgson D.R., Kelso T.B., Mc Cutcheon L.J., Bayly W.M., Gollnick P.D. Effects of acetazolamide on metabolic and respiratory responses to exercise at maximal O2-uptake. J Appl Physiol 1990; 68(2): 617–626.

(37) Kokko J.P. Site and mechanism of action of diuretics. Am J Med 1984; 77(5A): 11–17.

(38) Wang C., Wang R., Xie H., Sub Y., Tao R. et al. Effect of acetazolamide on cytokines in rats exposed to high altitude. Cytokine 2016; 83: 110–117.

(39) Friedberg C.K., Taymor R., Minor J.B., Halpern M. The use of diamox, a carbonic anhydrase inhibitor, as an oral diuretic in patients with congestive heart failure. N Engl J Med 1953; 248(21): 883–889.

(40) Massumi R.A., Evans J.M. Studies on the continous use of a carbonic anhydrase inhibitor (diamox) in ambulatory patients. Am Heart J 1955; 49(4): 626–632.

(41) Demers A., Monfette C. Effect of Diamox on ocular tension. Can Med Assoc J 1955; 72(7): 529–531.

(42) Khaw P.T., Shah P., Elkington A.R. Glaucoma-2: treatment. BMJ 2004; 328(7432): 156–158.

(43) Merlis S. Diamox; a carbonic anhydrase inhibitor; its use in epilepsy. Neurology 1954; 4(11): 863–866.

(44) Reiss W.G., Oles K.S. Acetazolamide in the treatment of seizures. Ann Pharmacother 1996; 30(5): 514–519.

(45) Chao D.H., Plumb R.L. Diamox in epilepsy. A critical review of 178 cases. J Pediatr 1961; 58: 211–218.

(46) Muftic M.K. Acetazolamide in Meniere’s disease. AMA Arch Otolaryngol 1957; 65(6): 575–579.

(47) Cain S.M., Dunn J.E. Increase of arterial oxygen tension at altitude by carbonic anhydrase inhibition. J Appl Physiol 1965; 20(5): 882–884.

(48) Cain S.M., Dunn J.E. Low doses of acetazolamide to aid accommodation of men to altitude. J Appl Physiol 1966; 21(4): 1195–2000.

44

(49) Gray G., Bryan A., Frayser R., Houston C.S., Rennie I.D. Control of acute mountain sickness. Aerosp Med 1971; 42(1): 81–84.

(50) Hackett P. The Denali research project, 1982–1985. Am Alpine J 1986; 28: 129–137.

(51) Kronenberg R.S., Cain S.M. Hastening respiratory acclimatization to altitude with benzolamide (CL 11,366). Aerosp Med 1968; 39(3): 296–300.

(52) Hackett P.H., Roach R.C. Medical therapy of altitude illness. Ann Emerg Med 1987; 16(9): 980–986.

(53) Basnyat B., Gertsch J.H., Johnson E.W., Luks A.M., Donaham B.P. et al. Acetazolamid 125 mg BD is not significantly different from 375 mg BD in the prevention of acute mountain sickness: the prophylactic acetazolamide dosage comparison for efficacy (PACE) trial. High Alt Med Biol 2006; 7(1): 17–27.

(54) Basnyat B., Gertsch J.H., Johnson E.W., Castro-Marin F., Inoue Y., Xeh C. Efficacy of low dose acetazolamide (125 mg BID) for the prophylaxis of acute mountain sickness: a prospective double blind, randomized, placebo controlled trial. High Alt Med Biol 2003; 4(1): 45–53.

(55) van Patot M.C., Leadbetter G., Keyes L.E., Maakestad K.M., Olson S., Hackett P.H. Prophylactic low-dose acetazolamide reduces the incidence and severity of acute mountain sickness. High Alt Med Biol 2008; 9(4): 289–293.

(56) Burtscher M., Gatterer H., Faulhaber M., Burtscher J. Acetazolamide pre-treatment before ascending to high altitudes: when to start? Int J Clin Exp Med 2014; 7(11): 4378–4383.

(57) Emery C.J., Sloan P.J., Mohammed F.H., Barer G.R. The action of hypercapnia during hypoxia on pulmonary vessels. Bull Eur Physiopath Respir 1977; 13(6): 763–776.

(58) Hultgren H. in: High Altitude Medicine, Chapter 11, Exercise; Library of Congress, Catalog Card Number 97-93140, 1997, p 205 (ISBN 0-9655183-0-2).

(59) Deem S., Hedges R.G., Kerr M.E., Swenson E.R. Acetazolamide reduces hypoxic pulmonary vasoconstriction in isolated perfused rabbit lungs. Respir Physiol 2000; 123(1–2): 109–119.

(60) Domej W. Physiological and pathological high-altitude pulmonary hypertension. In: Faulhaber M., Schobersberger W., Schobersberger B., Sumann G., Domej W. (Hrsg.)

Jahrbuch 2015 der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, Athesia-Tyrolia Druck GmbH, Innsbruck, 2015: 97–122.

(61) Swenson E.R. Carbonic anhydrase inhibitors and hypoxic pulmonary vasoconstric­ tion. Resp Physiol Neurobiol 2006; 151(2–3): 209–216.

(62) Shimoda L.A., Luke T., Sylvester J.T., Shih H.W., Jain A., Swenson E.R. Inhibition of hypoxia induced calcium responses in pulmonary arterial smooth muscle by acetazolamide is independent of carbonic anhydrase inhibition. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2007; 292(4): 1002–1012.

45

(63) Teppema L.J., Balanos G.M., Steinback C.D., Brown A.D., Foster G.E. et al. Effects of acetazolamide on ventilatory, cerebrovascular, and pulmonary vascular responses to hypoxia. Am J Respir Crit Care Med 2007; 175(3): 277–281.

(64) Hoehne C., Krebs M.O., Seiferheld M., Boemke W., Kaczmarczyk G., Swenson E.R. Acetazolamide prevents hypoxic pulmonary vasoconstriction in conscious dogs.

J Appl Physiol 2004; 97(2): 515–521.

(65) Pickerodt P.A., Francis R.C., Hoehne C., Neubert F., Telalbasic S. et al. Pulmonary vasodilation by acetazolamide during hypoxia: impact of methyl-group substitutions and administration route in conscious, spontaneously breathing dogs. J Appl Physiol 2014; 116(7): 715–723.

(66) Hoehne C., Pickerodt P.A., Francis R.C., Boemke W., Swenson E.R. Pulmonary vasodilation by acetazolamide during hypoxia is unrelated to carbonic anhydrase inhibition. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2007; 292(1): 178–184.

(67) Pickerodt P.A. Einfluss unterschiedlicher Inhibitoren der Carboanhydrase auf die hypoxische pulmonale Vasokonstriktion. Dissertation 2009, Charite – Universitätsmedizin Berlin, pp 1–77.

(68) Basnyat B., Hargrove J., Holck P.S., Srivastav S., Alekh K. et al. Acetazolamide fails to decrease pulmonary artery pressure at high altitude in partial acclimatized humans.

High Alt Med Biol 2008; 9(3): 209–216.

(69) Richalet J.P., Rivera M., Maignan M., Privat C., Pham I. et al. Acetazolamide for Monge’s disease. Efficiency and tolerance of 6-month treatment. Am J Respir Crit Care Med 2008; 177(12): 1370–1376.

(70) Mirrakhimov A.E., Strohl K.P. High-altitude pulmonary hypertension: an update on disease, pathogenesis and management. Open Cardiovasc Med J 2016; 10: 19–27.

(71) Leshem E., Caine Y., Rosenberg E., Maaravi Y., Hermesh H., Schwartz E. Tadalafil and acetazolamide versus acetazolamide for the prevention of severe high-altitude illness.

J Travel Med 2012; 19(5): 308–310.

(72) Naeije R., Vanderpool R. Pulmonary hypertension and chronic mountain sickness.

High Alt Med Biol 2013; 14(2): 117–125.

(73) Pearson J.R., Binder C.I., Neber J. Agranulocytosis following diamox therapy J Am Med Assoc 1955; 157(4): 339–341.

(74) Neyra J.A., Alvarez-Maza J.C., Novak J.E. Anuric acute kidney injury induced by acute mountain sickness prophylaxis with acetazolamide. J Investig Med High Impact Case Rep 2014; 2(2): 2324709614530559.

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❙ Arnold Honig † ❙

Zur Rolle der arteriellen Chemorezeptoren bei der Umstellung und der Regulation des Salz- Wasserhaushalt in akuter Höhenhypoxie On the role of arterial chemoreceptors in the adjustment and the regulation of salt water balance in acute altitude hypoxia

Prof. Dr. Arnold Honig † ist am 3.6.2016 verstorben. Es war ihm ein besonderes Anliegen, diesen Beitrag im Jahrbuch zu veröffentlichen. Das Redaktionsteam dankt Herrn Dr. Bert Flemming für die Unterstützung zur Fertigstellung dieses Beitrags.

SUMMARY The acute adjustment to well-tolerated high-altitude hypoxia is brought about by initial hemoconcentration as indicated by increases in hematocrit and plasma protein concentration.

This rapid hemoconcentration can only be related to a decrease in body water that relies on both reduced water intake and increased water excretion. Given the constancy of the osmolality of body fluids, this must be accompanied by a decrease in NaCl intake and/or increased NaCl excretion. In fact, studies in healthy young subjects report on a so-called altitude natriuresis and diuresis.

From several studies in humans as well as various animal species it is conclu­ ded, that the reflexes that bring about the decrease in NaCl intake and increase in NaCl excretion are triggered by arterial chemoreceptors located in the aorta and the carotid arteries. In addition, the chemoreceptors actuate respiratory and cardiovascular changes via neuronal and humoral pathways. The responses to stimulation of the chemoreceptors are modulated or may even be abolished by conditions such as old age and various diseases including hypertension.

The physiological acute adaptation to high-altitude hypoxia can by supported 47

by deliberate reduction in NaCl intake as well as by enhancing natriuresis and diuresis by consuming caffeine-containing drinks and low-salt drinks, and by the use of diuretic drugs.

Measurements of the respiratory response and the response of the ratio of urinary sodium-to-potassium concentrations to acute stimulation of the arterial chemoreceptors may help in the assessment of an individual’s tolerance to high altitude.

Keywords: acute high-altitude hypoxia, initial hemoconcentration, arterial chemoreceptors, renal sodium excretion ZUSAMMENFASSUNG Die akute Anpassung an gut tolerierbare Höhenhypoxie erfolgt durch eine initiale Hämokonzentration, erkennbar am Anstieg des Hämatokrits und der Plasmaproteinkonzentration. Dies kann nur durch eine Abnahme des Körperwassers erklärt werden, die sowohl auf einer verminderten Wasser-Aufnahme als auch auf einer vermehrten Wasser-Ausscheidung beruht. Aufgrund der osmotischen Konstanz der Körperflüssigkeiten muss dies mit einer verminderten Aufnahme und/oder einer vermehrten Ausscheidung von Kochsalz verbunden sein. Tatsächlich wird bei gesunden jungen Menschen und Tieren eine sogenannte Höhennatriurese und Höhendiurese beschrieben. Aus vielen Untersuchungen am Menschen und verschiedenen Tierarten konnte der Angriffspunkt dieser reflexartigen Natriumausscheidung und der Verminderung der freiwilligen Natriumaufnahme in den arteriellen Chemorezeptoren der Aorta und der Halsschlagader lokalisiert werden. Neben diesen Effekten der Chemorezeptoren werden unabhängig davon über Nerven und Hormone die Atmung und der Kreislauf beeinflusst. Die Reaktionen der Chemorezeptorenreizung werden jedoch durch Alter und durch verschiedene Erkrankungen wie Hypertonie modifiziert oder blockiert.

Die akute physiologische Anpassung an Höhenhypoxie kann durch eine bewusst verminderte Natriumaufnahme und eine induzierte verstärkte renale Ausscheidung durch koffeinhaltige Getränke, Medikamente, die die Salzausscheidung steigern und Trinken von natriumarmer Flüssigkeit aktiv unterstützt werden.

Die Beurteilung der Höhentoleranz könnte durch die Erfassung von Atemreaktionen und/oder des Quotienten der Urinkonzentration von Natrium und Kalium nach Reizung der arteriellen Chemorezeptoren ergänzt werden.

Schlüsselwörter: akute Höhenhypoxie, initiale Hämokonzentration, arterielle Chemorezeptoren, renale Natriumausscheidung 48

EINLEITUNG Ständig im Hochgebirge (<2.500 m) lebende Säugetiere und Menschen haben eine höhere Konzentration von Erythrozyten und Hämoglobin in ihrem Blut und können daher mehr Sauerstoff ins Gewebe transportieren. Da bei ihnen die O2-Abgabe aus einem steileren Teil der O2-Bindungskurve heraus stattfindet, kann ihr Blut beim Durchgang durch das Gewebe auch stärker ausgeschöpft werden, was eine größere arteriovenöse O2-Gehaltsdifferenz (AVDO2) möglich macht (1). Bei chronisch in großen Höhen lebenden und damit höhenadaptierten Menschen und Säugetieren kann dann die in der Zeiteinheit benötigte O2- Menge zumindest in körperlicher Ruhe mit einem relativ normalen oder sogar kleineren Herzminutenvolumen geliefert werden (2).

Die initiale Hämokonzentration in akuter Höhenhypoxie Wie aber erreichen nicht höhenangepasste Säugetiere oder Menschen in möglichst kurzer Zeit einen Anstieg der Erythrozyten- und Hämoglobinkonzentration in ihrem Blut, wenn sie einer akuten aber gut tolerierten Höhe von über 2.500 m ausgesetzt werden? Dazu ergibt sich aus der Literatur ein sehr übereinstimmendes Bild: Junge, gesunde aber noch nicht höhenadaptierte Säugetiere und Menschen reagieren in körperlicher Ruhe auf arterielle Hypoxie oft schon am ersten Tage mit einem deutlichen Anstieg der Konzentration der Erythrozyten und des Hämoglobins in ihrem Blut, doch das gilt aber offenbar nur, wenn die Höhenexposition gut toleriert wird (1,3–9). Im Englischen wird dieses Phänomen „the initial hemoconcentration in acute high-altitude hypoxia“ genannt (Abb. 1).

Einige Tiere sind in der Lage, Blut mit hohem Erythrozytengehalt in der Milz vorzuhalten, es am Beginn eines arteriellen O2-Mangels auszustoßen und so eine Hämokonzentration in akuter arterieller Hypoxie zu bewerkstelligen (10–12). Die Milz des Menschen und auch die der Ratte ist aber zu klein, um das auch bei ihnen beobachtete Ausmaß der „initialen Hämokonzentration im akuten arteriellen O2- Mangel“ zu erreichen (8). Außerdem würde eine Milz­ entleerung die nachfolgend zu diskutierende Abnahme des extrazellulären Körperwassers und des Blutplasmavolumens in arterieller Hypoxie nicht erklären. Die Zunahmen der Blutzell- und Hämoglobinkonzentration oft schon innerhalb des ersten Tages eines Höhenaufenthaltes kann auch nicht durch einen raschen und vermehrten Ausstoß neuer Blutzellen aus dem Knochenmark verursacht sein, denn die Zahl der Retikulocyten steigt in der Regel erst ab dem zweiten Tag in der Höhe an (6,8,13,14). Es ist daher schon frühzeitig 49

angenommen und auch gemessen worden, dass die Anstiege der Erythrozyten-, Hämoglobin- und Proteinkonzentrationen im Blut in akuter arterieller Hypoxie durch Abnahme des Blutplasmavolumens zustande kommen (1,3– 7,9,15,52). Als Beispiel sei hier die Abbildung 1 vorgestellt, die auf Daten von Hurtado et al. (6) basiert.

Abb. 1: Die Reaktionen der Hämoglobinkonzentration (HB), der Retikulozytenzahl und des Proteingehaltes nicht höhenangepasster junger Männer in den ersten Tagen eines Höhenaufenthaltes. Nach einer Abbildung von (6); modifiziert.

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Es gilt heute als gesichert, dass die Reduktion des Plasmavolumens im akuten und gut tolerierten arteriellen O2-Mangel das Resultat von sowohl Neuverteilung der Flüssigkeit innerhalb des Körpers wie auch eines echten Verlustes von Körperwasser ist. Letzteres erklärt dann auch, zumindest teilweise, die immer wieder beschriebene schnelle Abnahme des Körpergewichts auch in akuter gut tolerierter Höhenhypoxie (1,2,5,14–17). „... freiwillige Dehydratation in akuter gut tolerierter Höhenhypoxie ...“ „... voluntary dehydration in acute well-tolerated high-altitude hypoxia ...“ Die Verminderung allein des Körperwassers in den ersten Tagen im Hochgebirge wäre leicht zu erklären: Denn wenn die Luft in den Bergen trocken und kalt ist, dann wird sowohl viel Wasser durch die verstärkte Belüftung der Lungen abgeatmet wie auch durch meist nicht bemerkte Verdunstung über die Haut verloren. Bei diesem über die Lungen und die Haut abgedampften Wasser kann es sich aber immer nur um reines, also „osmotisch freies“ Wasser handeln. Würde es aber im akuten arteriellen O2-Mangel nur zu einem alleinigen Verlust von mineralfreiem Wasser kommen, dann würden die Konzentrationen der Salze, vor allem die des Kochsalzes, in der extrazellulären Flüssigkeit ansteigen müssen. Die Salzkonzentrationen aber, speziell die des NaCl, in der extrazellulären Flüssigkeit werden in biologischen Organismen extrem genau kontrolliert und konstant gehalten. Eine Verminderung des Extrazellulär- und Plasmavolumens und damit auch des Körperwassers insgesamt in der Höhe ist daher nur möglich, wenn dabei der Gehalt des Körpers an Salz und Wasser im gleichen Ausmaß vermindert wird.

Das Kochsalz können Säugetiere und Menschen in physiologisch bedeutsamen Mengen nur über die Nieren eliminieren. Damit wäre also zu erwarten, dass es in akuter aber gut tolerierter arterieller Hypoxie zu einer vermehrten Kochsalz- und auch Wasserausscheidung durch die Nieren kommt, dass also eine „Höhennatriurese“ und „Höhendiurese“ auftreten. Das ist tatsächlich auch immer wieder beschrieben worden (1,5,16,18,19,21,23–28,30,36,37,71,76,79).

Die Natriurese und Diurese der Säugetiere in gut tolerierter Höhenhypoxie sind physiologische Anpassungsreaktionen und gelten als prognostische Zeichen guter Höhenfestigkeit (1,5,21,23,24,36). Erfahrene Bergsteiger wissen das seit langem und nehmen sich deshalb oft auch Medikamente (Saluretika oder Diuretika) mit, um damit die „Höhennatriurese“ und „Höhendiurese“ notfalls pharmakologisch zu erzwingen. Man kann aber auch versuchen, eine „Höhendiurese“ durch einen Pott von (koffeinhaltigem) Kaffee anzuschieben.

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Die Natriurese und Diurese im akuten arteriellen Sauerstoffmangel wurden zunächst als Folge einer vermehrten Bikarbonatexkretion der Nieren im Dienste der Regulation des arteriellen pH-Wertes angesehen. Diese Erklärung ist nicht zu halten, denn die durch akute arterielle Hypoxie induzierte vermehrte renale Salz- und Wasserexkretion treten auch an narkotisierten, relaxierten und konstant mit O2-Mangelgemischen beatmeten Tieren auf. Also auch dann, wenn sich arterieller pCO2- und pH-Wert beim Übergang von Normoxie auf Hypoxie nicht ändern können (34,37).

In schwerer und schlecht tolerierter Höhenhypoxie, nach Literatur zu erwarten bei einem arteriellen pO2 unterhalb von etwa 40 mm Hg, werden in der Regel keine Höhennatriurese und kein vermehrter Harnfluss beobachtet, sondern die Tendenz geht zu Antinatriurese und Antidiurese (1,5,28–34,36,83–85).

Die Abnahme des Extrazellulär- und Plasmavolumens in akuter gut tolerierter Hypoxie entsteht aber nicht nur durch eine vermehrte Ausscheidung von Kochsalz und Wasser durch die Nieren, sondern ist auch Folge verminderten Durstes und Kochsalzappetits und somit auch einer Suppression der spontanen Salz- und Wasseraufnahme (5,16–18,20,26,38–41). Die Reduktion des extrazellulären Flüssigkeitsraumes in akuter gut tolerierter Höhenhypoxie kann also zustande kommen durch sowohl verminderte spontane Aufnahme wie auch vermehrte renale Ausscheidung von Kochsalz und Wasser oder auch durch eine Kombination beider Reaktionen. Aus einigen Literaturstellen (16,18,20,26,38) ergibt sich der Eindruck, dass, wenn Tiere und wohl auch Menschen in der Hypoxie freien Zugang zu Salz und Wasser haben, sie vorwiegend mit der „Eingang Seite“ und nicht mit der Exkretion reagieren, d.h. sie steigern nicht ihre renale Wasser- und Salzausscheidung, sondern vermindern in erster Linie ihre spontane Salz- und Wasseraufnahme.

Die Darstellung in Abbildung 2 gibt eine Vorstellung vom Ablauf dieser Anpassungsreaktionen des Salz- und Wasserhaushaltes bei akuter Höhenexposition bei jungen und gesunden Säugetieren in körperlicher Ruhe. Die Abbildung 2 wurde unter Verwendung von Daten vieler Literaturquellen entwickelt. Es ist dies also eine recht willkürliche zeitliche Zuordnung („Synopsis“) der Abläufe von Durst- und Hungergefühl, von Salzappetit und renaler Kochsalzexkretion sowie Plasma- und Extrazellulärvolumen zueinander.

Arterielle Chemorezeptoren und Salz- und Wasserbilanz in akuter gut tolerierter Höhenhypoxie Es kann heute als gesichert gelten, dass die physiologischen Umstellungen des Salz- und Wasserhaushaltes im akuten arteriellen Sauerstoffmangel vom zen52

tralen Nervensystem (ZNS) aus gesteuert werden. Das ZNS kann eine solches „resetting“ aber nur bewirken, wenn es darüber informiert wird, dass eine arterielle Hypoxie eingetreten ist bzw. besteht. Nach unserem heutigen Wissenstand können nur die sog. arteriellen Chemorezeptoren den O2-Partialdruck des arteriellen Blutes „messen“ und dem Gehirn melden.

Abb. 2: Das Verhalten von Durst, Hunger, Salzappetit, renaler Kochsalzexkretion sowie des Plasma- (PV) und Extrazellulärvolumens (EZV) bei nicht höhenangepassten Säugern in akuter aber gut tolerierter Höhenhypoxie. Da nur die Richtung der Reaktionen angedeutet werden soll, stehen auf den Ordinaten nur „voluntary units“ / „willkürliche Einheiten“.

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Die „peripheren arteriellen Chemorezeptoren“ kommen in den beiden Glomera carotica und aortica vor und sind biologische pO2-Messfühler des Arterienbaumes. Bekommt das ZNS von diesen pO2a-Sensoren die Meldung „pO2a abgefallen“, dann werden reflektorisch über Hormone und efferente Nerven nicht nur Atmung und Kreislauf, sondern eben auch die Nierenfunktion sowie auch das Durst- und Appetitgefühl auf den O2-Mangel umgestellt.

Zur Rolle der arteriellen Chemorezeptoren bei der Steuerung der freiwilligen Salz- und Wasseraufnahme in akuter gut tolerierter Höhenhypoxie Werden Säugetiere einem akuten arteriellen O2-Mangel ausgesetzt, dann kommen die dadurch evozierten Reaktionen entweder durch direkte Gewebewirkungen der Hypoxie zustande, oder aber es handelt sich um Reflexeffekte der arteriellen Chemorezeptoren.

Um das zu unterscheiden, kann man Tiere, meist Ratten, mit intakten und denervierten arteriellen Chemorezeptoren der Hypoxie aussetzen und ihre Reaktionen vergleichen. Man kann aber auch die arteriellen Chemorezeptoren von Tieren und auch Menschen pharmakologisch, z.B. mit dem Wirkstoff Almitrin Bismesylate, stimulieren. Mit Hilfe dieses Pharmakons ließ sich z. B. zeigen, dass Ratten in Seehöhe (Normoxie), deren arterielle Chemorezeptoren durch orale Gabe von Almitrin chronisch stimuliert wurden, darauf mit einer Abnahme ihres Plasmavolumens aber ohne Änderung ihrer Erythrozytenmasse reagierten (52). Die arteriellen Chemorezeptoren haben also einen Einfluss auf das Extrazellulär- und Plasmavolumen aber nicht auf die Blutzellmenge.

Beim Studium der Reaktionen der spontanen Salz-, Futter- und Wasseraufnahme von Ratten im arteriellen O2-Mangel stellte sich heraus, dass Tiere mit intakten arteriellen Chemorezeptoren in gut vertragener Höhenhypoxie eine Abnahme ihrer freiwilligen Salz-, Wasser- und Futteraufnahme zeigen (5,17,18,20,26,38–41,44). Im Gegensatz dazu zeigten Ratten mit denervierten arteriellen Chemorezeptoren keine Reduktion der Salzaufnahme in Höhenhypoxie (39). Stimulierte man die arteriellen Chemorezeptoren von in Seehöhe (Normoxie) gehaltenen Ratten pharmakologisch mit Almitrin Bismesylate, dann reagierten nur die Tiere mit intakten Chemorezeptoren nicht aber die Ratten mit den denervierten pO2-Sensoren mit einer Abnahme ihrer freiwilligen Salzaufnahme (39). Dagegen war die spontane Reduktion der Wasseraufnahme in den ersten Tagen der Höhenhypoxie durch Denervierung der arteriellen Chemorezeptoren nicht zu beeinflussen und auch eine pharmakologische Stimulation der Chemorezeptoren bei intakten Ratten führte nicht zu 54

vermindertem Trinken (39). Das bedeutet insgesamt: Die Verminderung der freiwilligen Salzaufnahme von Ratten in Höhenhypoxie steht unter der Kontrolle der arteriellen Chemorezeptoren nicht aber das spontane Wassertrinken.

Zur Rolle der arteriellen Chemorezeptoren bei der reflektorischen Kontrolle der Nierenfunktion im akuten aber gut tolerierten arteriellen Sauerstoffmangel Schon sehr frühzeitig konnte wiederholt gezeigt werden, dass ein schwerer arterieller O2–Mangel, der bereits die Funktionen des Gehirns selbst in Mitleidenschaft zieht, keine Natriurese und Diurese erzeugt, sondern im Gegenteil über eine generalisierte Aktivierung des sympathischen Nervensystems zu einer Antinatriurese und Antidiurese führt. Diese durch schwere Gesamtkörper- und Gehirnhypoxie erzeugbare Antinatriurese und Antidiurese gehen mit Abnahmen der Nierendurchblutung und der glomerulären Filtration einher und sind durch Ausschalten der arteriellen Chemorezeptoren nicht zu verhindern (29–34).

Weiterhin wurde gefunden, dass eine sehr schwere Hypoxie der isolierten Nieren selbst die renale Salz- und Wasserausscheidung auch steigert (35), doch muss die dazu notwendige Senkung des O2-Gehaltes im Blut der Nierenarterien so extrem sein, dass das am ganzen Menschen immer eine Antinatriurese und Antidiurese erzeugen würde.

Damit blieb als weitere Erklärungsvariante und war im Experiment zu prüfen, ob es sich bei den im akuten und gut vertragenen arteriellen Sauerstoffmangel auftretenden Zunahmen des Salz- und Wasserausscheidung der Nieren um physiologische Reflexwirkungen der arteriellen Chemorezeptoren handelt. Um das festzustellen, kann man heute auch am Menschen die arteriellen Chemorezeptoren pharmakologisch stimulieren, wobei der Körper weiter in Normoxie bleibt. Wie erwähnt kann man dazu das Pharmakon Almitrin Bismesylat einsetzen. Die Abbildung 3 zeigt für die intrarenale Hämodynamik die Ergebnisse eines solchen Vorgehens. In diesen Experimenten wurden die Wirkungen einer Hypoxie des ganzen Körpers (Atmung von 12 % O2 in N2) verglichen mit den Effekten, die sich durch eine pharmakologische Stimulation (100 mg Almitrin oral) der arteriellen Chemorezeptoren bei normoxischen Probanden auslösen ließen (45). Die Versuche fanden an 12 jungen Männern in Wasserdiurese statt. Das Erzwingen einer Diurese ist unvermeidbar, wenn mit der sog. Clearancetechnik sowohl die renale Hämodynamik wie auch die Funktion der Nierentubuli untersucht werden sollen (70). In der Abbildung 3 dargestellt sind nicht die Absolutwerte, sondern die durch die 55

Hypoxie bzw. das Almitrine provozierten Reaktionen (∆-Werte) gegenüber der Ausgangslage.

Aus der Abbildung 3 ergibt sich, dass sowohl in Ganzkörperhypoxie wie auch nach der Applikation von Almitrin bei einem nur wenig angestiegenen mittleren arteriellen Blutdruck (MBP) und nur geringer Zunahme der glomerulären Filtration (GFR) eine leichte Abnahme der renalen Durchblutung (RBF) zu beobachten war. Damit musste die Filtrationsfraktion (FF), also der Quotient aus

Abb. 3: Die Reaktionen (∆-Werte) des arteriellen Mitteldruckes (MBP), der glomerulären Filtrationsrate (GFR), des renalen Blutflusses (RBF), und des Durchflusswiderstandes der Nieren (MBP/ERBF) junger gesunder Männer bei Atmung von 12 % O2 in N2 oder oraler Gabe von 100 mg Almitrin. Nach einer Abbildung von (45); modifiziert.

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GFR und effektivem renalem Plasmafluss (GFR/ERPF) zunehmen. Der renale hämodynamische (Blutdurchfluss-) Widerstand, berechnet als der Quotient „MBP/RBF“, stieg an.

Sowohl in akuter wie auch chronischer arterieller Hypoxie des gesamten Körpers wurden immer wieder Zunahmen des renalen Durchflusswiderstandes und der Filtrationsfraktion beschrieben (1,5,28,69). Beide Reaktionen können im Tierexperiment sowohl durch Denervierung der arteriellen Chemorezeptoren wie auch der Nieren aufgehoben werden, was bedeutet, dass es sich bei diesen Phänomenen um Reflexwirkungen der arteriellen Chemorezeptoren handeln muss (1,5,48,62).

Sowohl arterielle Hypoxie des ganzen Körpers wie auch pharmakologische Stimulation der arteriellen Chemorezeptoren am normoxischen Tier können reflektorisch zu einer Abnahme der Durchblutung in der Nierenrinde führen, lassen aber den Blutfluss im Nierenmark unbeeinflusst (67,68).

Eine andere an normoxischen Tieren anwendbare und vor dem Vorhandensein von Almitrin unvermeidbare Technik zu Stimulation der Chemorezeptoren der Glomera carotica ist es, die beiden Karotisgabeln bei intakt bleibender Innervation vaskulär zu isolieren und mit hypoxischem Blut zu durchströmen (46,47,53–55). Die Abbildung 4 stellt neben dem arteriellen Mitteldruck (MBP) die Reaktionen (∆-Werte) der sog. „fraktionalen renalen Exkretionen“ des Urins (RFVU) und des Natriums (RFNa) bei hypoxischer Perfusion der vaskulär isolierten Karotiskörperchen an Katzen in Vollnarkose vor. Diese RF-Werte geben an, wieviel Prozent der pro Minute filtrierten Mengen einer Substanz oder der filtrierten Volumina in einer Minute im Harn eliminiert wurden. Ein RFVU von 2,0 % z.B. besagt, dass 2,0 % des Filtratvolumens (GFR) während der Tubuluspassage nicht rückresorbiert, sondern „abgestoßen = rejected“ und als Urin ausgeschieden wurden. Eine Zunahme der RF-Werte zeigt eine Abnahme der tubulären Reabsorption der betreffenden Substanz an; eine Verminderung der RF-Werte dagegen signalisiert eine vermehrte tubuläre Reabsorption.

Die Daten der Abbildung 4 wurden in Tierexperimenten gewonnen, bei denen die Glomera carotica zunächst mit arteriellem („–50 min bis 0 min“), dann mit venösem („0 min bis 60 min“) und dann erneut mit arteriellem Blut („60 min bis 120 min“) durchströmt wurden. Die Tiere selbst und damit auch die Nieren blieben dabei immer normoxisch. Auf einer Seite wurden die Nierennerven durchschnitten. Aus der Abbildung 4 wird ersichtlich, dass die anhaltende Perfusion der Karotiskörperchen mit dem O2-armen venösen Blut bei den normoxischen Tieren eine Zunahme der renalen fraktionalen Ausscheidungen des Urins (RFVU) und Natriums (RFNa) insbesondere in den denervierten Nieren zur Folge hatte. Das bedeutet, dass die Perfusion der Glomera carotica mit hy57

Abb. 4: Die durch hypoxische Perfusion der Glomera carotica induzierten Reaktionen (â&#x2C6;&#x2020;-Werte) des mittleren arteriellen Blutdruckes (MBP) und der renalen fraktionalen Exkretionen des Urins (RFVU) und des Natriums (RFNa). Nach eine Abbildung von (1): modifiziert. Experimente an voll narkotisierten, vagotomierten, kurarisierten und maschinell konstant beatmeten Katzen in osmotischer Diurese.

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poxischem Blut eine Hemmung der tubulären Reabsorption insbesondere des Natriums bewirkt hatte, die durch Nierendenervierung nicht zu verhindern war.

Heute lässt sich sicher sagen: Die Hemmung der renalen tubulären Reabsorption des Natriums in akuter gut tolerierter arterieller Hypoxie und/oder bei Reizung der arteriellen Chemorezeptoren im normoxischen Körper ist: – Unabhängig von dem bei Chemorezeptorenreizung und bei einigen Spezies in arterieller Hypoxie manchmal auftretenden Anstieg arteriellen Blutdruckes, also keine „Drucknatriurese“ (22,46,53–55,58,63,64).

– Unabhängig von der in arterieller Hypoxie und bei Stimulation der arteriellen Chemorezeptoren immer gegebenen Hyperventilation und damit also keine Begleiterscheinung einer respiratorischer Alkalose (34,37,47,53,54,62–64).

– Unabhängig von den Reaktionen der renalen Durchblutung und der glomerulären Filtrationsrate (30,43,53–55,57,58,62,63,71).

– Unabhängig von der efferenten renalen Innervation, denn die Natriurese bei Stimulation der arteriellen Chemorezeptoren wird durch Denervieren der Nieren nicht behoben (43,48,53,62,63).

– Aber sie ist gebunden an die intakte afferente Innervation der Glomera carotica und Glomera aortica, denn Ausschalten der arteriellen Chemorezeptoren hebt die Natriurese bei Reizung der arteriellen Chemorezeptoren auf (62–64,98).

Was ganz allgemein die Reaktionen der Hormonsysteme in Ganzköperhypoxie und bei isolierter Stimulation der arteriellen Chemorezeptoren angeht, so gewinnt man aus der Literatur der Eindruck, dass diese Umstellungen in körperlicher Ruhe in der Regel derart sind, dass sie die Entwicklung einer Natriurese und Diurese sowie der Hemmung von Durst und Salzappetit unterstützen. Die antinatriuretisch und antidiuretisch wirkenden Hormone Aldosterone und Vasopressin (ADH), wenn auf das zugehörige Renin oder die Osmolarität im Plasma bezogen, nehmen in körperlicher Ruhe und gut tolerierter Hypoxie entweder ab oder zumindest nicht zu (1,5,21,23,27,49,50,56,61,63,65,75–79,82).

Für die natriuretisch wirkenden Peptide (ANF, ANP) lässt sich aus der Literatur kein klares Reaktionsmuster ableiten (1,5,19,21,23,27,28,42,56,59, 61,76).

Erkrankungen, die den O2- und CO2-Transport im Organismus beeinträchtigen oder auch körperliche Arbeit sowie durch andere Ursachen eingeschränkte Höhentoleranz können dieses Verhalten aber modifizieren (1,5,73,74,). Die im Zusammenhang mit Salz- Wasserhaushalt gegebenen Fragen nach den en59

dokrinen Umstellungen in akuter arterieller Höhenhypoxie werden wohl Gegenstand der wissenschaftlichen Diskussion bleiben (1,5,21,28,43,61,72).

Praxisrelevante Schlussfolgerungen sich ergebend aus den Reaktionen der Kochsalz- und Wasserbilanz in akuter gut tolerierter Höhenexposition Die Abbildungen 1 und 5 sollen zusammen deutlich machen, dass die von den arteriellen Chemorezeptoren aus reflektorisch induzierten Zunahmen der renalen Kochsalz- und Wasserexkretion sowie die simultan stattfindenden Suppressionen von Durst und Salzappetit via „initiale Hämokonzentration im akuten arteriellen Sauerstoffmangel“ nicht nur die O2-Bindung des Blutes in den Lungen, sondern auch die O2-Abgabe durch das Blut an die Gewebe verbessern.

Erfahrene Bergsteiger und Bergführer wissen aus Überlieferung und aus eigenem Erleben, dass nicht höhenangepasste Menschen, wenn sie oberhalb von 2.500 m mit kräftiger Diurese reagieren, die Höhe in der Regel gut vertragen.

Man kann versuchen, diese physiologische „Höhennatriurese“ und „Höhendiurese“ auch ohne starke Natriuretika und Diuretika einfach mit Bohnenkaffee in Gang zu bringen. Koffein erhöht die Nierenmarkdurchblutung, mindert so Osmolarität und Konzentrierungsfähigkeit des Haarnadelgegenstromsystems im Nierenmark und fördert damit die Diurese, allerdings nur bei starken ­Kaffeetrinkern. Es soll auch die pO2-Sensitivität und damit die Reflexeffekte der arteriellen Chemorezeptoren steigern. Beide Wirkungen des Koffeins würden also die „freiwillige Dehydratation“ in akuter Höhenhypoxie unterstützen.

Es ist auch zu vermuten, dass wenn vor geplanter Höhenexposition eine Präakklimatisation von Menschen insbesondere auch durch Schlafen in simulierter Höhe durchgeführt wird (92), dadurch auch die Neueinstellung des Salz- und Wasserhaushaltes unterstützt wird; das wäre zu testen.

Was das immer wieder empfohlene ausgiebige Trinken in akuter Höhe angeht, so sollten aus Sicht der Physiologie vor allem salzfreie Getränke konsumiert werden. Obwohl es auf den ersten Blick paradox erscheint: Ausgiebiges Trinken von salzfreiem Wasser kann die „voluntary dehydration in acute high-altitude hypoxia“ sogar unterstützen. Die Nieren können absolut salzfreien Urin nämlich nicht ausscheiden und so gehen mit der willkürlich erzeugten Harnflut auch Salze verloren, die ihrerseits dann noch aus osmotischen Gründen Wasser mit sich nehmen. Eine Retention von salzfreiem Wasser im Gefolge forcierten Trinkens ist bei Gesunden in der Höhe nicht zu befürchten, denn reines Wasser kann der Organismus nicht nur über die Nieren, sondern und 60

auch über Haut und Lungen problemlos eliminieren. Dagegen würde die Aufnahme stark salzhaltiger Getränke in den ersten Tagen eines Höhenaufenthaltes aus Sicht der Theorie kontraproduktiv sein können und sollte daher bewusst vermieden werden. Herz- und Nierengesunde müssten damit allerdings auch fertig werden können.

Physiologen glauben an die Weisheit der Natur: Von alleine geht’s am besten“.

Wenn so, dann sollten gesunde aber nicht höhenangepasste Menschen in den ersten Tagen in der Höhe vor allem auf die Signale ihres eigenen Körpers, also Hunger, Durst, Salzappetit, achten und ihnen folgen. Wer sich jedoch diese seine physiologische „Eingangsregulation“ durch Fresssucht, Alkohol, Drogen und Tabak „versaut“ hat, der hat wenig Chancen, von den eigenen Signalen sicher bei der (Verhaltens-) Höhenanpassung geführt zu werden.

Abb. 5: Zusammenfassung der wichtigsten Mechanismen und Neueinstellungen des Salz- und Wasserhaushaltes in akuter aber gut tolerierter Höhenhypoxie bei nicht höhenadaptierten Säugetieren in den ersten 1–3 Tagen der Höhenexposition.

Auch angedeutet sind die Auswirkungen dieses „resetting“ auf die Sauerstoffbewegungen in Lunge und Gewebe. Nach einer Abbildung von (5); modifiziert.

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Was die Nahrungszusammensetzung in den ersten Tagen eines Höhenaufenthaltes angeht, so sollten aus Sicht der Theorie stark salzhaltige und evtl. auch sehr fette Speisen gemieden und stattdessen Kohlehydrate bevorzugt werden.

Die Angaben der Literatur scheinen diese Ansicht zu bestätigen (80,81). Bei der Verbrennung von Kohlehydraten entstehen im Körper letztlich nur Wasser und CO2. Das Handling dieser beiden Komponenten macht dem Organismus keine Probleme. Was die Mengen der konsumierten Nahrungsmittel angeht, so sollten sich Gesunde eigentlich ebenfalls auf die Signale ihres eigenen Körpers verlassen können.

Spezielle Bedingungen, welche die Natriurese und Diurese in Höhenhypoxie oder bei Reizung der arteriellen Chemorezeptoren verhindern oder sogar zur Antinatriurese und Antidiurese führen könnten – einige Beispiele Nach dem gegenwärtigen und recht unbefriedigenden Stand der Literatur ist die primäre Reaktion der Nierentubuli in Höhenhypoxie mit Reizung der arteriellen Chemorezeptoren eine hormonal vermittelte Hemmung der Na+- und damit auch H2O-Reabsorption in den glomerulumnahen, also den proximalen Nierentubuli (58,64,65,71).

So stellt sich natürlich die Frage, warum die Natriurese und Diurese in gut tolerierter Höhe nach einer gewissen Zeit, beim Menschen in der Regel innerhalb der ersten 1–3 Tage, aufhören. Ein Grund dafür könnte die durch die „freiwillige Dehydratation“ in der Hypoxie entstehende Reduktion des Plasmavolumens und damit der Kreislauffüllung sein. Die Füllung sowohl der großen Arterien wie auch Venen wird ständig von Dehnungsrezeptoren überwacht und dem Gehirn gemeldet. Nimmt also in Höhenhypoxie wegen „voluntary dehydration“ die Kreislauffüllung ab, dann signalisieren das die Dehnungs-, Druck- oder „Füllungsrezeptoren“ dem ZNS. Von dort aus werden dann reflektorisch die efferenten Nierennerven aktiviert oder auch antinatriuretisch bzw. antidiuretisch wirkende Hormone ausgeschüttet. Das erhöht in den distalen Tubulusabschnitten der Nieren die Salz- und manchmal auch Wasserreabsorption, was dann der in arterieller Hypoxie proximal generierten Natriurese und Diurese entgegenwirkt. Für ein solches Zusammenwirken der arteriellen Chemorezeptoren mit den Dehnungs- oder Füllungsrezeptoren des Kreislaufes bei der nervösen Kontrolle und Steuerung das Salz- Wasserhaushaltes im arterielle O2Mangel gibt es experimentelle Belege (54,55).

Eine andere Situation, bei der es zur Aktivierung des Sympathikus-Nervensystems und damit der efferenten Nierennerven und auch der Ausschüttung 62

antinatriuretisch und antidiuretisch wirkender Hormone kommen kann, ist körperliche Arbeit. Damit wäre eine „Höhennatriurese und -diurese“ während der Belastung nicht unbedingt zu erwarten. In solchen Fällen würde das osmotisch freie Wasser über Lunge und Haut angedampft, während das in den Nierenbecken und der Harnblase konzentriert gesammelte Kochsalz dann in Ruhepausen, z. B. in der Nacht, mit dem Urin eliminiert werden könnte.

Abb. 6: Aus Sicht der Physiologie sich ergebende Hinweise zu Essen und Trinken in den ersten Tagen eines Höhenaufenthaltes. Ausgegangen wird von der Annahme, dass die nicht höhenangepassten Personen gesund und nicht zu alt sind.

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Eine über längere Zeit hinweg und noch vor der Höhenexposition eingetretene Verarmung des Körpers an Kochsalz, z.B. durch zu geringes Angebot in der Nahrung oder auch durch Magen- und Darmerkrankungen mit z. B. Durchfall, könnte ebenfalls der Entwicklung der „Höhennatriurese/-diurese“ entgegen wirken. Wenn bereits Höhenadaptierte erneut einem arteriellen Sauerstoffmangel ausgesetzt werden, dann wären auch schwächere Zunahmen der renalen Salz- und Wasserexkretion zu erwarten, denn bei ihnen hat es die „voluntary dehydration“ ja bereits vor der wiederholten Höhenexposition gegeben (23).

Es ist auch anzunehmen, dass alle Erkrankungen, die den O2-Transport im Körper beeinträchtigen, z. B. der Lungen, des Kreislaufes und des Blutes (Anämie), die Umstellung des Salz- Wasserhaushaltes bei akuter Höhenexposition beeinträchtigen und die physiologische Natriurese und Diurese verhindern oder abschwächen.

Wie bereits erwähnt aber hier noch einmal zu betonen: Wenn die arterielle Hypoxie so schwer ist, dass auch O2-Versorgung und Funktionen des Gehirns betroffen sind, dann kann es zu einer unspezifischen Alarmreaktion des sympathischen Nervensystems kommen, was dann auch von Zunahme der Aktivität in den efferenten Nierennerven und Ausschüttung von antinatriuretisch und antidiuretisch wirkenden Hormonen begleitet ist. Typisch für diese Situation ist eine renale Vasokonstriktion und mit Abnahme der Wasser- und Salzausscheidung der Nieren (25,29–34,82,83,85). Anders als bei der in gut tolerierter Hypoxie durch Stimulation der arteriellen Chemorezeptoren induzierten Salurese und Diurese sind die im schwerem arteriellen Sauerstoffmangel auftretenden Antinatriurese und Antidiurese durch Denervierung der Karotisgabeln nicht zu beheben (29,31,33).

Sowohl für Theorie wie auch Klinik von besonderem Interesse sind die Reaktionen der Nierenfunktion bei primär arterieller Hypertonie von Menschen in akuter arterieller Hypoxie und/oder bei Reizung der arteriellen Chemorezeptoren in Normoxie. Immerhin kommt diese familiär gehäuft auftretende Form des Bluthochdrucks bei 20–30 % der Bevölkerung in den sog. Industrieländern vor. Es wurde berichtet, dass primär hypertensive junge Männer in Normoxie, verglichen normotensiven Probanden, auf eine pharmakologische Reizung ihrer arteriellen Chemorezeptoren nicht mit Steigerung sondern sogar mit Abnahme ihrer fraktionalen renalen Kochsalz- und Urinexkretion reagieren können (60,66). Diese auffällige Reaktion wäre mit der Arbeitshypothese erklärbar, dass primär hypertensive Menschen und Tiere auffällig starke Reflexwirkungen ihrer peripheren arteriellen Chemorezeptoren haben und dass daher deren Stimulation zu einer abnorm hohen Aktivität ihres sympathischen 64

Nervensystems und damit auch in ihren efferenten Nierennerven führen kann.

Eine unphysiologisch hohe Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin wäre ebenfalls möglich. Sowohl die potenzierte Reaktion der efferenten Nierennerven wie auch der Ausschüttung von Adrenalin und Noradrenalin aber würden am Nierenkreislauf stark vasokonstriktorisch und an den Nierentubuli antinatriuretisch und antidiuretisch wirken.

Eine erste Studie (84) zur Höhenresistenz bei primärer arterieller Hypertonie ergab, dass normotensive junge Männer eine simulierte hypobare Hypoxie (Unterdruckkammer; 4.000 m) über die volle Zeit von 8 Stunden tolerierten, aber nur 10 von18 hypertensiven aber altersgleichen Probanden beendeten die Höhenexposition nach Zeitplan (Abb. 7). Ihrem von ihnen selbst geforderten vorzeitigen Ausschleusen ging immer ein Versiegen der Urinexkretion voraus. Das Sistieren des Harnflusses wäre als Zeichen beginnender Aktivierung des sympathischen Nervensystems deutbar (66,84). Es ist vermutet worden, dass eine solche Sympathikusaktivierung wie auch die Ausschüttung antinatriuretisch wirkender Hormone in Höhenhypoxie Folge der Ausbildung eines Hirnödems bei den hypertensiven jungen Männern sein könnte (51). Eine Anurie in der Höhe ist wiederholt als Zeichen drohenden AMS und geringer Höhentoleranz gewertet worden (16,40,88,90).

Wie ganz allgemein bei Atmungs- und Kreislaufproblemen so ist auch eine arterielle Hypertonie, vorsichtiges Vorgehen in der Vorbereitung und während der Exposition vorausgesetzt, offenbar keine Kontraindikation für einen Höhenaufenthalt (87,89). Ständig im arteriellen Sauerstoffmangel lebende Personen oder Tiere zeigen sogar eine Tendenz zur Abnahme ihres arteriellen Systemblutdruckes, was durch Verarmung des Körpers an Kochsalz, sowie durch Neubildung und Umbau im Bereich der Arteriolen erklärt werden könnte (86,88,90).

Beurteilung der Höhenadaptation und Salz- und Wasserhaushalt. – Offene Fragen Frauen und Männer – Junioren und Senioren: Bei der Durchsicht der Literatur fällt auf, dass zu den im vorliegenden Artikel behandelten Problemen fast nur Studien an jüngeren Männer oder vereinzelt auch an gemischten Gruppen vorliegen. Systematische und vergleichende Untersuchungen zu den Reaktionen des Salz- und Wasserhaushaltes sowie der Nierenfunktion in akuter Höhenhypoxie bei jungen versus älteren Menschen sowie Frauen versus Männer sind bisher selten (3,4,76,91). Dieser Problematik wird man in der Zukunft mehr Aufmerksamkeit widmen müssen.

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Beurteilung von Höhenresistenz und Anpassung in akuter arterieller Hypoxie: Seit dem Aufkommen von Höhenmedizin und Höhenphysiologie wurde und wird immer wieder die Frage gestellt, ob und wie sich, wenn möglich noch vor der Höhenexposition, erkennen lässt, welche Personen eine akute arterielle Hypoxie tolerieren werden und wann während des Höhenaufenthaltes „Acute Mountain Sickness“ droht (16,19,21,36,51,73,82–85, 93–96). Die Problematik dabei: Die dafür benötigten Tests und Prozeduren sollten bereits vorhandene Programme nicht stören sondern optimieren. Sie müssen bei großen Probandenzahlen anwendbar und bezahlbar sein und dürfen den normalen Tagesablauf der Probanden oder Patienten nicht alterieren.

Abb. 7: Die Beziehung zwischen der Zeit des letzten spontanen Harnlassens und der Zeit des von den Probanden selbst geforderten Ausschleusens aus der U- Kammer.

Studie an 15 normotensiven (blau) und 18 primär hypertensiven (rot) jungen Männern.

Beginn der Höhenexposition um 12:00. Nach einer Abbildung von (84); modifiziert.

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Bei der Suche nach neuen Möglichkeiten für die Beurteilung von Höhenresistenz wie auch für die Frühdiagnose der primären arteriellen Hypertonie wurden neben biochemischen auch Parameter der Atmung und des arteriellen Blutgasstatus ins Blickfeld genommen (51,93–96). Dabei hat es sich herausgestellt, dass evt. auch schon die technisch einfach bestimmbare Atemrate (Atemfrequenz) eine verwendbar Größe sein könnte, um sowohl junge Hypertoniker als auch durch akute Höhenkrankheit (AMS) gefährdete Menschen zu erkennen. Als Beispiel dazu zeigt die Abbildung 8, dass drei unabhängig voneinander tätige Teams fanden, dass gesunde aber primär hypertensive junge Männer höhere Atemraten hatten als Normotensive, wenn die Bestimmung der Atemraten wirklich stressfrei und im „steady state“ erfolgte (51).

Die Ermittlung der Atemrate ist heute kein technisches sondern ein psychologisches Problem, denn sie ist extrem von externen und psychischen Einflüssen abhängig. Um die für eine gegebene Person charakteristische Atemrate zu bestimmen, würde es sich daher anbieten, diese mit tragbaren und über 24 h arbeitenden Registriersystemen im Schlaf zu ermitteln und zu speichern (51).

Bei der Beurteilung solcher Registrierungen wäre aber zu beachten, dass die Atemrate alters- und geschlechtsabhängig ist und daher nur alters- und geschlechtsgleiche Gruppen verglichen werden sollten.

Einfach bestimmbare Parameter des Salz- und Wasserhaushaltes bei der Beurteilung der Höhentoleranz: Es wäre in der Praxis durchaus nicht immer nötig, aufwendig die Größe des Urinvolumens in der Minute (V), die glomeruläre Filtration und die fraktionalen Exkretionen zu bestimmen, wenn es um das Erkennen unterschiedlicher Reaktionstypen und den Ablauf ihrer Höhenanpassung geht. Dazu folgende Überlegung (95): Die fraktionale renale Exkretion des Natriums ist der Quotient aus der Clearance des Natriums und Clearance des Kreatinins, also CNa/CKr. Die CNa berechnet sich als CNa = UNa/ PNa*V und die Kreatininclearance als CKr = UKr/PKr*V. Der Quotient CNa/CKr ist dem gemäß = UNa/PNa*V geteilt durch UKr/PKr*V. Da V sich wegkürzt, bleiben UNa/PNa geteilt durch UKr/PKr übrig. PNa und PKr ändern sich in den in Frage kommenden Zeiträumen nur selten und wenig. So bleibt UNa/UKr als leicht zu bestimmender Index übrig. Dieses Vorgehen erspart es, die Größe der Urinvolumina und die Konzentrationen der Ionen bzw. des Kreatinins im Blutplasma bestimmen zu müssen. Der Quotient UNa/UKr gibt nur die Richtung der Reaktionen der renalen tubulären NaCl-Reabsorption wieder. Das genügt jedoch, um unterschiedliche Reaktionstypen in akuter arterieller Hypoxie zu erkennen. So ist z. B. zu erwarten, dass Personen, die eine akute Höhenhypoxie gut 67

vertragen, darauf in körperlicher Ruhe mit Zunahme von UNa/UKr reagieren; verglichen mit den Werten vor der Hypoxie, Dagegen wäre für Probanden, welche die Höhe schlecht tolerieren eine Abnahme von UNa/UKr zu erwarten sein (95). Ließe man also dafür vorgesehene Personen vor dem Höheneinsatz jeweils eine Nacht in einer Unterdruckkammer einmal bei Seehöhe und einmal in simulierter Höhe von >3.000 m schlafen, dann wäre zu erwarten, dass die Probanden mit guter Höhentoleranz in der ersten Nacht auf die Höhe mit einer Zunahme von UNa/UKr reagieren, während Personen mit wahrscheinlich geringer Höhenfestigkeit in der nächtlichen Hypoxie eine Abnahme von UNa/ UKr zeigen müssten.

Abb. 8: Die Mittelwerte mit ihren mittleren Fehlern der systolischen Blutdrücke (Psys) sowie der Atemraten (AR) bei normotensiven (blau) und primär hypertensiven (rot) jungen Männern. Die zwischen den beiden Gruppen festgestellten Unterschiede waren für beide Parameter mit p<0,05 signifikant. Nach einer Abbildung von (51); modifiziert

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Da Schlafen in einer Hypoxiekammer bei verschiedenen Höhen ohnehin als Möglichkeit der Präakklimatisation für Höheneinsatz in der Diskussion ist (92), könnte man damit auch leicht die Bestimmung des UNa/UKr - Quotienten im Urin sowie des nachfolgend diskutierten Na+/K+ - Quotienten im Harn und im Speichel verbinden. Ohne große Mühe ließen sich in höhenmedizinischen Studien die Konzentrationen von Natrium (Na+) und Kalium (K+) nicht nur im Urin sondern auch im Speichel bestimmen. Das macht Sinn, denn es ist berichtet worden, dass in gut tolerierter Höhenhypoxie der Quotient „Na+/K+“ im Speichel ansteigt (97). Ein solches Reaktionsmuster deutet auf adaptive endokrinologische Umstellungen, z.B. Abnahme der Wirkungen des Aldosterons, in der Höhe hin. Wie schon bei der Bestimmung der Harnkonzentrationen sowohl an Natrium und Kreatinin wie auch Kalium und würde dann auch im Falle des Speichels die Frage nach den Flüssigkeitsvolumina belanglos werden.

LITERATUR (1) Honig A. Peripheral arterial chemoreceptors and reflex control of sodium and water homeostasis (invited review). Amer J Physiol 1989; 257: R1282–R1302.

(2) Baggish A.L., Wolfel E.E., Levine B.D. Heart and systemic circulation. In E. R. Swenson and P. Bärtsch (Editors): High Altitude Human Adaptation to Hypoxia. Springer Sci + Bus Media New York 2014; 217–236.

(3) Dill D.B., Hall F.G., Hall K.D. et al. Blood, plasma and red cells volumes: age, exercise, and environment. J Appl Physiol 1966; 21: 597–602.

(4) Dill D.B., Horvath S.M., Dahms T.E. et al. Hemoconcentration at altitude. J Appl Physiol 1969; 27: 574–578.

(5) Hoyt R.W., Honig A. Body fluid and energy metabolism at high altitude. In: Blatteis C. M. and Fregly M. F. Eds.). American Handbook of Physiology, Section 4: Environmental Physiology, New York, Oxford University Press 1996; 1277–1289.

(6) Hurtado A.C., Merino C., Delgado E. Influence of anoxemia on hemopoietic activity.

Arch Intern Med 1945; 75: 284–323.

(7) Schneider E.C. Physiological effects of altitude. Physiol Rev 1921; 1: 637–659.

(8) Tribukait B. Über den initialen Anstieg der O2-Kapazität des Blutes der Ratte in Hypoxie. Acta Physiol Scand 1963; 57: 90–98.

(9) Sanchez C., Merino C., Figallo M. Simultaneous measurement of plasma volume and cell mass in polycythemia of high altitude. J Appl Physiol 1970; 28: 775–778.

69

(10) Krame K., Luft U.C. Mobilization of red cells and oxygen from the spleen in severe hypoxia. Amer J Physiol 1951; 165: 215–228.

(11) Wells R.M.G., Weber R.E. The spleen in hypoxic and exercised rainbow trout. J Exp Biol 1990; 150: 461–466.

(12) Yamamoto K.I., Itazawa Y., Kobayashi H. Direct observations of fish spleen by an abdominal window method and its application to exercised and hypoxic yellowtail. Japan. J of Ichthyology 1985; 31: 427–433.

(13) Mertens U. Das Verhalten der Retykulocyten im peripheren Blut bei kurzfristigem O2- Mangel. Zellforschg 1957, 46: 484–488.

(14) Saathoff J. Über die Latenzzeit des Retykulocytenanstieges bei Sauerstoffmangel. Virchows Arch 1950; 319: 107–115.

(15) Surks M.I., Chinn K.K., O’Matoush L.R. Alterations in body composition in man after acute exposure to high altitude. J Appl Physiol 1966; 21: 1741–1746.

(16) Howell A., Cove D.H. Birmingham Medical Research Expeditionary Society 1977 Expedition: The diuresis and related changes during a trek to high altitude. Postgrad J 1979; 471–474.

(17) Koob G.F., Annau Z., Rubin R.J. Effect of hypoxic hypoxia and carbon monoxide on food intake, water intake, and body weight in two strains of rats. Life Sc 1974; 14: 1511–1520.

(18) Swann H.G., Collings W.D., Cline J.K. et al. Negative water balance during exposures to low barometric pressure. Science 1942; 96: 588–589.

(19) Feddersen B., Ausserer H., Haditsch B. Brain natriuretic peptide at altitude: Relationship to diuresis, natriuresis and mountain sickness. Aviat Space Environ Med 2009; 80(2): 108–111.

(20) Fregly M.J., Nelson E.L., Tyler P.E. Water exchange in rats exposed to cold, hypoxia, and both combined. Aviat Space Environ Med 1976; 47: 600–607.

(21) Goldfarb-Rumyantzev, Alper S.I. Short-term responses of the kidney to high altitude mountain climbers. Nephrol Dial Transplant 2014; 29: 497–506.

(22) Habermann G., Huckstorf C. Cardiovascular and renal effects of systemic hypoxia in chronically instrumented conscious WKY and SHR rats. Exp Clin Endocrinol Diabetes 1997; 105/suppl. 2: 26–28.

(23) Koller E.A., Bührer A., Felder I. Altitude diuresis: endocrine and renal responses to acute hypoxia of acclimatized and non-acclimatized subjects. Europ J Appl Physiol 1991; 62: 228–234.

(24) Stämpfli R., Eberle A. Menge, spezifisches Gewicht und Leitfähigkeit des menschlichen Harnes im Hochgebirge. Helv Physiol Acta 1944; Suppl. Iii: 221–232.

70

(25) Stickney J.C., Northup D.W., van Liere E.J. The effect of anoxic anoxia on urine secretion in anesthetized dogs. Amer J Physiol 1946; 147: 616–621 (26) Swann H.G., Collings W.D. The extent of water loss by rats at lowered barometric pressures. J Aviat Med 1943; 14: 114–118.

(27) Swenson E.R., Duncan T.B., Goldberg S.V. et al. The diuretic effect of acute hypoxia in humans: relationship to hypoxic ventilatory responsiveness and renal hormones. J Appl Physiol 1995; 78: 377–383.

(28) Swenson E.R., OlseN.V. Renal Function and Fluid homeostasis. In E. R. Swenson and P. Bärtsch (Editors): High Altitude Human Adaptation to Hypoxia.Springer Sci. + Bus. Media New York 2014; pp 217–236.

(29) Anderson R.J., Pluss R.C., Berns A.S. et al. Mechanism of effect of hypoxia on renal water excretion. J Clin Invest 1978; 62: 769–777.

(30) Bruns F.J. Decrease in renal perfusion, glomerular filtration, and sodium excretion by hypoxia in the dog. Proc Soc Ex Boi Med 1978; 159: 468–472.

(31) Földi M., Kovach A.G.B., Takacs L. et al. Natriumausscheidung in Hypoxämie. Acta Med Hung 1955; 8: 19–36.

(32) Franklin K. ., McGee L.E., UllmannE.A. Effects of severe asphyxia on the kidney and urine flow. J Physiol (London) 1951; 112: 43–53.

(33) Gömöri P., Kovach A.G.B., Takacs L. et al. The control of renal circulation in hypoxia.

Acta Med Hung 1960; 16: 43–60.

(34) Gotshall R.W., Miles D.S., Sexson W.R. The combined effects of hypoxemia and mechanical ventilation on renal function. Aviat Space Environm Med 1986; 57: 782–786.

(35) Selkurt E.E. Influence of hypoxia on renal circulation and on excretion of electrolytes and water. Amer J Physiol 1953; 172: 700–708.

(36) Singh I., Khanna P.K., Srivastava N.C. et al. Acute Mountain Sickness. New Engl J Med 1969; 280: 175–184.

(37) Bursaux E., Poyart C., Bohn B. Renal hemodynamics and renal O2 uptake during hypoxia in the anesthetized rabbit. Pflügers Arch 1976; 365: 213–220.

(38) Behm, R., Honig A., Griethe M. et al. Sustained suppression of voluntary sodium intake of spontaneously hypertensive rats (SHR) in hypobaric hypoxia. Biomed Biochim Acta 1984; 43: 975–985.

(39) Behm R., Gerber B., Habeck J.O. et al. Effect of hypobaric hypoxia and almitrine on voluntary salt and water intake in carotid body denervated spontaneously hypertensive rats. Biomed Biochim Acta 1989; 48: 689–695.

(40) Jones R.M., Terhaard C., Zullo J. et al. Mechanism of reduced water intake in rats at high altitude. Amer J Physiol 1981; 240: R187–R191.

71

(41) Fregly M.J. Thirst immediately following removal of rats from graded levels of hypoxia. Proc. Soc. Exp Biol Med 1971; 138: 448–453.

(42) Al-Obaidi M., Whitaker E.M., Karim F. The effect of discrete stimulation of the carotid body chemoreceptors on atrial natriuretic peptide in anaesthetized dogs. J Physiol 1999; 443: 519–531.

(43) Bardsley P.A., Johnson B.F., Stewart A.G. et. al. Natriuresis secondary to carotid chemoreceptor stimulation with almitrine bismesylate in the rat: The effect on kidney function and the response to renal denervation and deficiency of antidiuretic hormone.

Biomed Biochim Acta 1991; 50: 175–182.

(44) Behm R., Barthelt S., Gerber B. et al. Decrease of salt appetite of spontaneously hypertensive rats by chronic application of almitrine. Biomed Biochim Acta 1987; 46: 611–617.

(45) Brauer H., Gens A., Ledderhos C. et al. Cardiorespiratory and renal responses to arterial chemoreceptor stimulation by hypoxia or almitrine in men. Clin Exp Pharmacol Physiol 1996; 23: 1021–1027.

(46) Flemming B., Honig A., Pötzschke B.et al. Der Einfluss langzeitiger hypoxischer Perfusion der Karotissinus narkotisierter Katzen auf die renale Natrium- und Wasserausscheidung. Acta Biol Med Germ 1971; 27: 723–728.

(47) Flemming B., Honig A., Rauhut U. et al. Die Elektrolytausscheidung der Nieren während Reizung der Karotischemorezeptoren an konstant beatmeten Katzen. Ergebn Exp Med 1976; 23: 251–256.

(48) Honig A., Wedler B., Zingler C. et al. Kidney function during arterial chemoreceptor stimulation. III. Longlasting inhibition of renal tubular sodium reabsorption due to pharmacological stimulation of the peripheral arterial chemoreceptors with almitrine bismesylate. Biomed Biochim Acta 1955; 44: 1659–1672.

(49) Honig A., Wedler B., Schmidt M. et al. Suppression of the plasma aldosterone to renin activity ratio in anaesthetized cats after pharmacological stimulation of the peripheral arterial chemoreceptors with almitrine bismesylate. Biomed Biochim Acta 1987; 46: 1055–1059.

(50) Honig A., Wedler B., Oppermann H. et al. Effect of arterial chemoreceptor stimulation with almitrine bismesylate on plasma renin activity, aldosterone, ACTH, and cortisol in anaesthetized, artificially ventilated cats. Clin Exp harmacol Physio 1996; 23: 106–110.

(51) Honig A. Drei wehrmedizinisch relevante Phänomene der primären arteriellen Hypertonie: Atemmuster, Höhentoleranz und kardiorespiratorische Reaktionen auf Blutverlust und Sauerstoffatmung. Wehrmed Monatsschrift 2014; 58: 322–327: (52) Huckstorf C., Behm R., Habeck J.O. et al Blood volume and carotid body size responses in spontaneously hypertensive rats during chronic treatment with hypobaric hypoxia or almitrine bismesylate. Biomed.Biochim Acta 1987; 46: 979–982.

72

(53) Karim F., Poucher S.M., Summerill R.A. The effects of stimulating carotid chemoreceptors on renal hemodynamics and function in dogs. J Physiol 1987; 392: 451–462.

(54) Karim F., Al-Obaidi M. Effects of left atrial receptor stimulation on carotid chemoreceptor- induced renal responses in dogs. J Physiol 1992; 456: 529–539.

(55) Karim F., Al-Obaidi M. Modification of carotid chemoreceptor-induced changes in renal haemodynamics and function by carotid baroreflex in dogs. J Physiol 1993; 466: 599–610.

(56) Koller E.A., Schopen M., Keller M et al. Ventilatory, circulatory, endocrine, and renal effects of almitrine infusion in man: a contribution to high altitude physiology. Europ J Appl Physiol 1989; 58: 419–425.

(57) Ledderhos C., Quies W., Schuster R. et al. Renal hemodynamics and excretory function of healthy young men during stimulation of their peripheral arterial chemoreceptors by almitrine bismesylate. Biomed Biochim Acta 1987; 46: 1035–1042.

(58) Ledderhos C., Sanchez R., Quies W. et al. Does the stimulation of the peripheral arterial chemoreceptors in human by almitrine bismesylate inhibit proximal tubular reabsorption? In: Acker H., Trzebski A.,O’Regan R.G. (Eds.). Chemoreceptors and chemoreceptor reflexes. Plenum Press, New York 1990; 417–423.

(59) Ledderhos C., Quies W., Bub A. et al. Normotensive normoxic men undergoing water diuresis fail to respond to stimulation of their peripheral arterial chemoreceptors by almitrine with an increase in plasma concentrations of atrial natriuretic factor. Europ J Appl Physiol 1992; 65: 104–109.

(60) Ledderhos C., Brauer H., Gens A. et al. Cardiorespiratory and renal responses to arterial chemoreceptor stimulation in early hypertension. Internat J Clin Pharmacol Therap 1996; 34: 470–476.

(61) Raff H. Endocrine Adaptation to Hypoxia. In: Blatteis C. M., Fregly M.F.: (Eds.). American Handbook of Physiology, Section 4: Environmental Physiology, New York, Oxford University Press 1996; 1259–1275.

(62) Schmidt M., Ledderhos C., Honig A. Kidney function during arterial chemoreceptor stimulation. I. Influence of unilateral renal nerve section, bilateral cervical vagotomy, constant artificial ventilation, and carotid body chemoreceptor inactivation. Biomed Biochim Acta 1985; 44: 695–799.

(63) Schmidt M., Wedler B., Zingler C. et al. Kidney function during arterial chemoreceptor stimulation. II. Suppression of plasma aldosterone concentration due to hypoxic-hypercapnic perfusion of the carotid bodies in anaesthetized cats. Biomed Biochim Acta 1985; 44: 711–722.

(64) Schmidt M., Kretschmann B., Schuster R. et al. Influence of sorbitol and mannitol on the reactions of kidney excretory function evoked by arterial chemoreceptor stimulation with almitrine in anaesthetized and artificially ventilated cats. Biomed Biochim Acta 1990; 49: 1067–1080.

73

(65) Wiersbitzky M., Landgraf R., Gruska S. et al. Hormonal and renal responses to arterial chemoreceptor stimulation by almitrine in healthy and normotensive men. Biomed Biochim Acta 1990; 49: 1155–1163.

(66) Wiersbitzky M., Schuster R., Balke F. et. al. The reactions of renal excretory function in normotensive and essentially hypertensive men in response to oral administration of almitrine bismesylate. In: H. Acker, A. Trzebski and O’REGAN, R. G. (Eds.). Chemoreceptors and chemoreceptor reflexes. Plenum Press, New York 1990; 417–423.

(67) Ledderhos C., Gross V., Cowley A.W. Pharmacological stimulation of arterial chemoreceptors in conscious rats produces differential responses in renal cortical and medullary blood flow. Clin Exp Pharmacol Physiol 1998; 25: 536–540.

(68) Leonard B.L., Malpas S., Denton K.M. et al. Differential control of intrarenal blood flow during reflex increase in sympathetic nerve activity. Amer J Physiol 2001; 280: R62–R68.

(69) Hurtado A., Escudero E., Pando J. et al. Cardiovascular and renal effects of chronic exposure to high altitude. Nephrol Dial Transplant 2012; 27/suppl. 4: iv11–iv16.

(70) Seldin D.W., Eknoyan G., Suki W.N. et al. Localization of diuretic action from the pattern of water and electrolyte excretion. Ann N Y Acad Sci 1966; 139: 328–343.

(71) Olsen N.V., Hansen J.M., Kanstrup I.L. et al. Renal hemodynamics, tubular function and response to low-dose dopamine during acute hypoxia in humans. J Appl Physiol 1993; 74: 2166–2173.

(72) Richalet J.P. Endocrine function. In E. R. Swenson and P. Bärtsch (Editors): High Altitude Human Adaptation to Hypoxia. Springer Sci + Bus Media New York 2014; pp 217–236.

(73) Bärtsch P., Maggiorini M, Schobersberger W. et al. Enhanced exercise-induced rise of aldosterone and vasopressin preceding mountain sickness. J Appl Physiol 1991; 71: 136–143.

(74) Bouissou P., Guezenmec C.Y., Galen F.X. et al. Dissociated response of aldosterone from plasma renin activity during prolonged exercise under hypoxia. Horm metabol Res 1988; 20: 517–521.

(75) Colice G.L., Ramirez G. Effect of hypoxemia on the renin- angiotensin- aldosterone system in humans. J Appl Physiol 1985; 58: 724–730.

(76) Haditsch B., Roessler A., Frisch H. et al. Volume regulation and renal function at high altitude across gender. PloS ONE 2015; 10(3): e0118730.

(77) Milledge J.S., Catley D.M., Ward M.P. et al. Renin- aldosterone and angiotensin converting enzyme during prolonged altitude exposure. J Appl Physiol 1983; 55: 699–702.

(78) Bestle M.H., Olsen N.V., Poulsen T.D. et al. Prolonged hypobaric hypoxemia attenuates vasopressin secretion and renal response to osmostimulation in men. J Appl Physiol 2002; 92: 1911–1922.

74

(79) Curran-Everett J., Claybaugh R., Miki K. et al. Hormonal and electrolyte responses of conscious sheep to 96 h of hypoxia. Amer J Physiol 1988; 255: R274–R283.

(80) Brooks G.A. Nutrition and metabolism. In E. R. Swenson and P. Bärtsch (Eds.): High Altitude Human Adaptation to Hypoxia. Springer Sci + Bus Media New York 2014; 217–236.

(81) Lawles N.P., Dollard T.A., Torrington K.G. et al. Improvement in hypoxemia at 4600 meters of simulated altitude with carbohydrate ingestion. Aviat Space Environm Med 1999; 70: 874–878.

(82) Claybaugh J.R., Hansen J.E., Wozniak D.B. Response of antidiuretic hormone to acute exposure to mild and severe hypoxia in men. J Endocr 1978; 77: 157–160.

(83) Hackett P.H., Rennie D, Grover R.E. et al. Acute mountain sickness and the edemas of high altitude: a common pathogenesis? Resp Physiol 1981; 46: 383–390.

(84) Ledderhos C., Pongratz H., Exner J. et al. Reduced tolerance of simulated altitude (4200 m) in young men with borderline hypertension. Aviat Space Environm Med 2002; 73: 1063–1066.

(85) Hackett P.H., Rennie D., Hofmeister S.E. et al. Fluid retention and relative hypoventilation in acute mountain sickness. Respiration 1982; 43: 321–329.

(86) Behm R., Habeck J.O., Huckstorf C, et al. Blood pressure adjustment, left ventricular weight, and carotid body size in young spontaneously hypertensive rats growing up in hypoxia. Biomed Biochim Acta 1986; 45: 787–793.

(87) Burtscher M. Auswirkungen akuter Höhenexposition: Welche Höhe ist gesundheitlich verträglich. Wiener Med Wschr 2010; 160: 362–371.

(88) Herrmann H.J., Behm R., Huckstorf C. et al. Hypoxia- induced regression of adaptive structural microvessel reactions caused by long-term contraction influences in spontaneously hypertensive rats (SHR). Biomed Biochim Acta 1987; 46: 983–986.

(89) Domej W., Trapp M., Miggitsch E.M. et al. Arterielle Hypertonie unter Höheneinfluss.

Wiener Med Wschr 2008; 158/17–18: 503–508.

(90) Meerson F.Z., Barbarash N.A. Natriuretic and antihypertensive effects of acute hypoxia in spontaneously hypertensive animals. (Russisch). Bull Exp Biol Med UdSSR 1980; 90/8: 142–144.

(91) Hannon J.P., Shields J.L., Harris C.W. Effects of altitude acclimatization on blood composition of women. J Appl Physiol 1969; 26: 540–547.

(92) Küpper T.E.A.H., Schöffl V. Preacclimatization in hypoxic chambers for a l t i t u d e sojourns. Sleep Breath 2010; 14: 187–191.

(93) Burtscher M., Platz M., Faulhaber M. Prediction of susceptibility to acute mountain sickness by SaO2 values during short-term exposure to hypoxia. High Altitude Med & Biol 2004; 5: 335–340.

75

(94) Faulhaber M., Wille M., Gatterer H. et al. Resting arterial oxygen saturation and breathing frequency as predictors for acute mountain sickness development: A prospective cohort study. Sleep and Breathing 2014; 18: 669–674.

(95) Honig A., Pongratz H., Gens A. et al. Neue und technisch einfache Möglichkeiten zur Identifikation unterschiedlicher Reaktionstypen in arterieller Hypoxie und Hyperkapnie. Wehrmed. Monatsschrift 1997; 41: 210–216.

(96) Tannheimer M. Früherkennung der Höhenkrankheit und Beurteilung des Akklimatisationsgrades. Alpenmed Rundbrief 2015; 52: 5–14.

(97) Williams E.S. Salivary electrolyte composition at high altitude. Clin Sci 1961; 21: 37– 42.

(98) Honig A., Schmidt M., Arndt H. et al. Über die Regulation des Blutvolumens und der Nierenfunktion im akuten arteriellen Sauerstoffmangel. Das Deutsche Gesundheitswesen 1975; 30: I. Teil 2257–2262; II. Teil 2353–2358.

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❙ Judith Plankensteiner, Peter Mair, Giacomo Strapazzon, Elfriede Ruttmann, Tomas Dal Cappello, Emily Procter, Hermann Brugger ❙

Präklinisches Management von Lawinenopfern in Tirol – Werden die IKAR MEDCOM Richtlinien zur Patiententriage in der Praxis umgesetzt?

Management of avalanche victims in the state of Tyrol – Are prehospital triage decisions in accordance with ICAR MEDCOM guidelines?

SUMMARY Aim of this study was to describe the prehospital management and outcome of avalanche victims with out-of-hospital cardiac arrest in the State of Tyrol, Austria and evaluate the adherence to international guidelines for patient triage released by the ICAR-MEDCOM. All avalanche accidents involving out-of-hospital cardiac arrest between 1996 and 2009 in Tyrol, Austria were analysed retrospectively. 170 completely buried avalanche victims were included.

28 victims were declared dead on scene because of trauma. 34 of the remaining patients sustained short burial (<35 minutes), CPR was performed in 27 (79 %) of them, 15 (56 %) were transported to hospital with ongoing CPR and 4 were rewarmed with extracorporeal circulation. None of the 15 patients with short burial admitted to hospital with ongoing CPR survived. Of 108 patients with long burial (>35 minutes), 49 patients had patent or unknown airway status.

CPR was performed in 25 (51 %) of these 49 patients and continued to hospital in 14 (29 %) of them; 4 of all 49 patients were eventually rewarmed with extracorporeal circulation, only 1 patient with witnessed cardiac arrest survived.

Conclusions: Triage decisions show a poor adherence to ICAR-MEDCOM guidelines. CPR was regularly continued to hospital admission in patients with 77

short burial and asphyxia associated cardiac arrest. On the other hand CPR was regularly withheld or terminated on-site in patients with patent or unknown airway status and prolonged burial, suggesting the possibility of hypothermic cardiac arrest. Data from this study also suggest insufficient transfer of information from the accident site to the referring hospital. Poor adherence to ICAR MEDCOM guidelines for patient triage may partially explain the poor outcome of avalanche victims with out-of-hospital cardiac treated with ECC. Keywords: avalanche; cardiopulmonary resuscitation; hypothermia, pre-hospital care; extracorporeal rewarming.

ZUSAMMENFASSUNG Ziel dieser Untersuchung war eine Analyse des präklinischen Managements von Lawinenopfern mit Herz-Kreislaufstillstand in Tirol sowie eine Evaluierung der Compliance der Behandlungsentscheidungen mit den Triage Richtlinien der IKAR-MEDCOM. Alle Lawinenopfer mit Herzkreislaufstillstand in Tirol zwischen 1996 und 2009 wurden retrospektiv untersucht. Insgesamt konnten 170 ganzverschüttete Lawinenopfer mit Herzkreislaufstillstand eingeschlossen werden. 28 von ihnen wurden wegen mit dem Leben nicht vereinbarer Traumatisierung vor Ort für tot erklärt. Von den verbleibenden Patienten hatten 34 eine kurze (≤35 Minuten) und 108 eine lange Verschüttungszeit. (>35 Minuten). 27 (79 %) von 34 Patienten mit kurzer Verschüttungsdauer wurden wiederbelebt, 15 (56 %) wurden nach erfolgloser präklinischer Wiederbelebung unter kardiopulmonaler Reanimation ins Krankenhaus gebracht, dort wurden letztendlich 4 Patienten extrakorporal wiedererwärmt. Bei 49 (45 %) von 108 Patienten mit langer Verschüttungsdauer wurden freie bzw. unklare Atemwege dokumentiert. Bei 25 (51 %) dieser 49 Patienten wurde eine Reanimation begonnen und bei 14 (29 %) bis Krankenhausaufnahme fortgeführt.

4 der 49 Patienten wurden dort extrakorporal wiedererwärmt, ein Patient mit beobachtetem Herzstillstand überlebte ohne neurologische Folgeschäden.

Schlussfolgerungen: Die beobachtete Compliance mit den Triage-Richtlinien der IKAR-MEDCOM war relativ gering. Kardiopulmonale Reanimation wurde bei asphyktischen Patienten mit kurzer Verschüttungsdauer häufig bis zur Krankenhausaufnahme fortgeführt. Patienten mit langer Verschüttungsdauer, freien Atemwegen und der Möglichkeit eines Hypothermie bedingten Herzkreislaufstillstands wurden hingegen häufig ohne Reanimation für tot erklärt oder es wurde die primär erfolglose Reanimation am Lawinenfeld abgebrochen.

Zusammen mit einem fehlenden bzw. unzureichenden Informationstransfer vom Unfallort ins Krankenhaus kann das beobachtete Triage-Verhalten zu den 78

wiederholt publizierten, schlechten Überlebensraten von Lawinenopfern nach extrakorporaler Wiedererwärmung beitragen.

Schlüsselwörter: Lawine; Reanimation; Hypothermie, Notversorgung; extrakorporale Wiedererwärmung

EINLEITUNG Die Überlebenschancen von ganzverschütteten Lawinenopfern liegen bei 48 % (1), ganzverschüttete Lawinenopfer mit gleichzeitigem Herzkreislaufstillstand haben allerdings mit Überlebensraten zwischen 7,1 % (2) bis 16,7 % (3) wesentlich schlechtere Chancen. Bei Ganzverschüttung sind das Vorhandensein freier Atemwege sowie die Verschüttungsdauer entscheidend für das Überleben. Bei kurzer Verschüttungsdauer bis 35 Minuten ist vor allem die akute Asphyxie Haupttodesursache. Lawinenopfer mit freien Atemwegen hingegen können auch eine lange Verschüttungsdauer überleben (4) und schwere akzidentelle Hypothermie wird ein wichtiger pathophysiologischer Faktor. Bei Herzkreislaufstillstand in schwerer Hypothermie sind die Überlebenschancen bei langen Stillstandzeiten und prolongierten Reanimationsmaßnahmen deutlich besser und diese Patienten sind mögliche Kandidaten für eine extrakorporale Wiedererwärmungstherapie in einem herzchirurgischen Zentrum.

Es wurden international anerkannte, Evidenz-basierte Richtlinien erarbeitet, um jenes Patientenkollektiv zu identifizieren, das prolongierten Reanimationsmaßnahmen und einer extrakorporaler Wiedererwärmungstherapie (Extracorporeal Life Support) zugeführt werden soll (5). Mit Hilfe der Triage Kriterien dieser Richtlinien soll eine sinnlose und Ressourcen intensive extrakorporale Wiedererwärmung von asphyktischen Lawinenopfern weitgehend vermieden werden.

In der alpinen Notfallmedizin herrscht häufig Zeitdruck hinsichtlich Bergung und Erstversorgung von Lawinenopfern, welcher zum Verlust von entscheidenden Informationen für eine richtige Patiententriage führen kann. Wichtige medizinische Entscheidungen rasch und auf Grundlage inkompletter Informationen zu treffen, stellt daher eine der großen Herausforderungen in der Behandlung von Lawinenopfern dar. Zwei Jahrzehnte nach Einführung und Veröffentlichung der internationalen Behandlungsalgorithmen für ganzverschüttete Lawinenopfer mit Herzkreislaufstillstand durch die IKAR-MEDCOM (5) ist nicht klar, ob und wie sie sich auf die präklinische Versorgung von Lawinenopfern auswirken, ob sie deren Outcome verbessern, bzw. wo 79

Schwierigkeiten bei ihrer Implementierung in die klinische Praxis liegen. Ziel dieser Untersuchung war eine Analyse des präklinischen Managements von Lawinenopfern mit Herz-Kreislaufstillstand in Tirol sowie eine Evaluierung der Compliance der Behandlungsentscheidungen mit den Triage-Richtlinien der IKAR-MEDCOM.

METHODIK UND PATIENTEN In einer retrospektiven Analyse wurden alle Lawinenopfer mit Herzkreisstillstand im Bundesland Tirol zwischen November 1996 und Mai 2009 untersucht.

Eingeschlossen wurden alle ganzverschütteten Lawinenopfer mit beobachtetem oder unbeobachtetem Herzstillstand. Als Datengrundlage dienten die Unfallberichte der Alpinpolizei und des Lawinenwarndienstes Tirol, welche unfalltechnische aber auch medizinische Datenpunkte enthalten. Die notwendigen innerklinischen Daten und Daten zum Patientenüberleben wurden von der Universitätsklinik Innsbruck zur Verfügung gestellt. Unfälle im Rahmen von Katastrophenlawinen wurden von der Untersuchung ausgeschlossen.

ERGEBNISSE Von November 1996 bis Mai 2009 wurden insgesamt 212 ganzverschüttete Lawinenopfer mit Herzkreislaufstillstand in Tirol registriert. 42 Verschüttete in Fahrzeugen oder Häusern (Katastrophenlawinen) wurden ausgeschlossen.

Die verbliebenen 170 Patienten wurden in die Studie eingeschlossen. 28 Patienten wurden aufgrund tödlicher Verletzung in Übereinstimmung mit den Triage-Richtlinien noch vor Ort für tot erklärt. Von den verbliebenen 142 Patienten wiesen 34 (24 %) eine kurze Verschüttungsdauer (<35 Minuten) auf, 95 (67 %) eine lange Verschüttungsdauer (>35 Minuten). Bei 13 (9 %) Patienten wurde die Verschüttungsdauer nicht dokumentiert oder war nicht bekannt, da der Unfall nicht beobachtet wurde.

Verschüttete mit kurzer Verschüttungsdauer (≤35 Minuten) Bei 27 (79 %) von 34 Verschütteten wurde eine Reanimation begonnen, 7 Patienten (21 %) wurden vor Ort ohne Reanimationsmaßnahmen für tot erklärt.

Von den 27 Patienten mit Reanimation am Lawinenfeld erlangten 5 (19 %) einen Spontankreislauf noch am Notfallort. Bei weiteren 15 Patienten (56 %) 80

Abb. 1: Algorithmus zur präklinischen Behandlung von Lawinenopfern. * Transport zum nächstgelegenen Krankenhaus zur Bestimmung des Serum-Kaliums, wenn Transport in eine Klinik mit Herz-Lungen-Maschine aus logistischen Gründen nicht möglich ist. Nachdruck aus: Brugger H., Durrer B., Adler-Kastner L., Falk M., Tschirky F.: Field management of avalanche victims. Resuscitation 51:7–15 (2001).

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wurde die Reanimation bis in ein Krankenhaus fortgeführt, bei 7 Patienten wurde die Reanimation am Lawinenfeld beendet (Abb. 2). 4 der Patienten, die unter laufender Reanimation ein Krankenhaus erreichten, wurden letztlich mittels extrakorporaler Zirkulation wiedererwärmt. Keiner der unter laufender Reanimation ins Krankenhaus gebrachten Patienten mit kurzer Verschüttungszeit überlebte Langzeit.

Verschüttete mit langer/unbekannter Verschüttungsdauer (>35 Minuten) 59 von 108 (55 %) Opfern mit langer oder unbekannter Verschüttungsdauer hatten mit Schnee verlegte Atemwege, bei 23 (21 %) Verschütteten waren die Atemwege schneefrei. Bei 26 (24 %) Patienten waren kein bzw. ein unbekannter Status der Atemwege dokumentiert. Bei Anwesenheit eines Notarztes war der Status der Atemwege 2,5 Mal häufiger dokumentiert (95 %-Konfidenzintervall [CI] 1,0–6,2; P=0,048). Die Art der Aktivität (Touren- oder Variantenbereich) bzw. Anzahl der Verschütteten (Einzel- oder Mehrfachverschüttung) hatte keinen Einfluss auf die Häufigkeit der Beurteilung der Atemwege. Bei 25 der 49 Patienten (51 %) mit freiem oder unbekanntem Atemwegsstatus und langer Verschüttungsdauer wurde mit einer CPR, wie in den Richtlinien empfohlen, begonnen. Bei Anwesenheit eines Notarztes wurde eine kardiopulmonale Reanimation entsprechend den Richtlinien 3,7 Mal häufiger begonnen (95 %-CI 1,3–10,8; P=0,018). Es wurden auch 23 von 59 Patienten (39 %) mit schneeverlegten Atemwegen und langer Verschüttungsdauer am Lawinenfeld reanimiert (Abb. 2).

Insgesamt 20 Patienten mit langer Verschüttungsdauer wurden nach erfolgloser Reanimation am Lawinenfeld unter laufender Reanimation ins Krankenhaus transportiert, 14 mit schneefreien Atemwegen oder unbekanntem Atemwegstatus, 6 entgegen den Richtlinien mit durch Schnee verlegten Atemwegen (Abb. 2). Die Anwesenheit eines Notarztes sowie die Anzahl der Verschütteten hatten keinen Einfluss auf die Entscheidung zum Transport ins Krankenhaus unter laufender Reanimation. 4 der 20 Patienten wurden letztendlich extrakorporal wiedererwärmt, 3 Patienten mit unbeobachtetem und ein Patient mit beobachtetem Herzkreislaufstillstand. Der Patient mit beobachtetem Herzkreislaufstillstand (Kammerflimmern) und einer Körperkerntemperatur von 22 °C überlebte mit gutem neurologischem Outcome (6). Es gab keinen Überlebenden mit unbeobachtetem Herzkreislaufstillstand.

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Abb. 2: Präklinisches Management von Lawinenopfern mit OHCA. Die grünen Linien entsprechen dem Algorithmus der internationalen Guidelines. CPR, kardiopulmonale Reanimation; OHCA, out of hospital cardiac arrest

DISKUSSION UND SCHLUSSFOLGERUNGEN Zusammenfassend erlaubt unsere retrospektive Analyse folgende Schlussfolgerungen: 1. Nur eines von insgesamt 142 Lawinenopfern mit therapieresistentem Herzkreislaufstillstand am Lawinenfeld überlebte mit gutem neurologischem Outcome. Dies unterstreicht kürzlich publizierte Erfahrungen, dass die Prognose protrahierter Reanimationsbemühungen bei Lawinenopfern mit Herzkreislaufstillstand trotz des Einsatzes der extrakorporalen Zirkulation insgesamt ungünstig ist (2). Der positive Einfluss aggressiver Reanimationsmaßnahmen unter Einsatz der extrakorporalen Zirkulation auf das 83

Überleben von Lawinenopfern wurde möglicherweise über Jahre hinweg überschätzt.

2. Beginn von Reanimationsmaßnahmen am Lawinenfeld und Transfer ins Krankenhaus unter laufenden Reanimationsmaßnahmen wurden bei Patienten mit langer Verschüttungsdauer (Möglichkeit eines durch Hypothermie bedingten Kreislaufstillstands) seltener durchgeführt als in den Richtlinien der IKAR-MEDCOM vorgesehen. Bei Lawinenopfern mit kurzer Verschüttungsdauer (Patienten mit Asphyxie) wurden regelmäßig protrahierte Reanimationsbemühungen durchgeführt, die in den IKAR-MEDCOM-Richtlinien nicht vorgesehen sind und auf Grund der zu Grunde liegenden Pathophysiologie auch wenig sinnvoll erscheinen. Insgesamt legen die Ergebnisse eine beschränkte Compliance der Rettungsteams vor Ort mit den IKAR-MEDCOM Richtlinien nahe. Die Anwesenheit eines Notarztes allerdings hatte doch einen positiven Einfluss auf die korrekte Anwendung der Triage-Kriterien.

3. Das in der Studie beobachtete Triage-Verhalten ist möglicherweise für die wiederholt publizierten schlechten Überlebenschancen nach extrakorporaler Wiedererwärmung von Lawinenopfern mitverantwortlich. Tatsächlich hatten 5 der 8 in dieser Studie extrakorporal therapierten Patienten laut Richtlinien der IKAR-MEDCOM gar keine Indikation für ein derartiges therapeutisches Vorgehen. In unserer Studie wurden sicherlich zu viele asphyktische Lawinenopfer mit kurzer Verschüttungszeit extrakorporal wiedererwärmt. Dies ist vor allem auch darauf zurückzuführen, dass Abkühlung unter Reanimation nach Bergung aus den Schneemassen einer Lawine ausgesprochen rasch erfolgt und zahlreiche Patienten, obwohl normotherm geborgen, deshalb bei Krankenhausaufnahme signifikant unterkühlt waren (7). Fehlt in einer solchen Situation eine klare Angabe zur Verschüttungszeit ist innerklinisch eine vernünftige Einschätzung über die Ursache des Kreislaufstillstands – Asphyxie oder Hypothermie – nicht mehr möglich. Andererseits sind eine Reihe von Patienten, die nach vorliegenden Befunden potentielle Kandidaten für eine extrakorporale Wiedererwärmung gewesen wären, nie in ein Krankenhaus eingeliefert worden.

4. Von den beiden zentralen Triage-Kriterien wurde die Verschüttungsdauer sehr häufig, nämlich in 91 % der Fällen, dokumentiert. Die Dokumentation des Atemwegsstatus bei langer Verschüttungsdauer erfolgte mit 76 % der Fälle deutlich seltener. Betrachtet man die innerklinische Entscheidung zur extrakorporalen Wiedererwärmung, muss man überdies davon ausgehen, dass die Information über die Verschüttungszeit und den Atemwegstatus oft 84

überhaupt nicht oder nur unvollständig an das aufnehmende Krankenhaus weitergeleitet wurde. Eine lückenlose Dokumentation der für weitere Therapieentscheidungen wichtigen präklinischen Parameter (Verschüttungsdauer, Atemwege, beobachteter Stillstand) ist essentiell für eine korrekte Triage. Kürzlich wurde von der IKAR MEDCOM eine entsprechende Lawinencheckliste eingeführt, die eine vollständige Datenerhebung und sichere Datenweitergabe an das aufnehmende Krankenhaus sicherstellen soll (8).

Wichtige Limitationen unserer Analyse 1) Die retrospektiv erhobenen Daten wurden von Personen mit unterschiedlichem Ausbildungs- und Wissenstand erfasst. Die zu Grunde liegenden Datenbögen dienten der Dokumentation von Lawinenunfällen ganz allgemein und waren nicht speziell für medizinische Fragestellungen konzipiert.

Einzelne Ergebnisse dieser Studie müssen daher auf Grund der Qualität der verwendeten Daten vorsichtig interpretiert werden.

2) Entscheidungen über Transport und Wiedererwärmung können auf Grund von Umständen getroffen worden sein, welche in unserer Studie nicht ausreichend erfasst oder dokumentiert sind (z. B. Körperkerntemperatur, Serumkalium). Auch schwierige Rettungsbedingungen (kein Abtransport möglich, Gefährdung der Retter) können zur Abweichung von den Richtlinien geführt haben, das schließt in einigen Fällen auch den Abbruch der Reanimation mit ein.

3) Die Daten wurden in einem sehr engen geographischen Bereich erhoben und natürlich stellt sich die Frage, ob sie auf andere Bundesländer oder Staaten übertragbar sind. Weitere Untersuchungen in anderen Einsatzgebieten könnten Klarheit bringen, ob die geringe Compliance mit den Richtlinien ein regionales oder doch prinzipielles, allgemeines Problem darstellt.

DANKSAGUNG Wir danken Norbert Zobl, Landespolizeidirektor-Stellvertreter Tirol und Patrick Nairz, stellvertretender Leiter des Lawinenwarndienstes Tirol.

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LITERATUR (1) Brugger H., Durrer B., Adler-Kastner L. et al. Field management of avalanche victims.

Resuscitation 2001; 51: 7–15.

(2) Mair P., Brugger H., Mair B. et al. Is extracorporeal rewarming indicated in avalanche victims with unwitnessed hypothermic cardiorespiratory arrest? High Alt Med Biol 2014; 15: 500–503.

(3) Boué Y., Payen J.F., Brun J. et al. Survival after avalanche-induced cardiac arrest.

Resuscitation 2014; 85: 1192–1196.

(4) Falk M., Brugger H., Adler-Kastner L. Avalanche survival chances. Nature 1994; 368: 21.

(5) Brugger H., Durrer B., Adler-Kastner L. On-site triage of avalanche victims with asystole by the emergency doctor. Resuscitation 1996; 31: 11–16.

(6) Oberhammer R., Beikircher W., Hörmann C. et al. Full recovery of an avalanche victim with profound hypothermia and prolonged cardiac arrest treated by extracorporeal re- warming. Resuscitation 2008; 76: 474–480.

(7) Moroder L., Mair B., Brugger H., Voelckel W., Mair P. Outcome of avalanche victims with out-of-hospital cardiac arrest. Resuscitation 2015; 89: 114–118.

(8) Kottmann A., Blancher M., Spichiger T. et al. The Avalanche Victim Resuscitation Checklist, a new concept for the management of avalanche victims. Resuscitation 2015; 91: e7–e8.

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❙ Wolfgang Domej ❙

Kälteaktivierung des braunen Fettgewebes BAT-activation by cold exposure

SUMMARY Obesity is a major social and medical challenge today, with increasing prevalence rates mainly in western industrial countries. Obesity seriously contributes to metabolic dysfunction and related cardiovascular diseases. Brown adipose tissue (BAT) is a specialized type of fat capable of providing energy for non-shivering thermogenesis. BAT is a major player in the regulation of metabolic functions and can deliver heat rapidly to adapt the organism to a cold environment. Cold atmosphere, pharmacological influences, and an exercise intensive life style may promote BAT-derived thermogenesis, while pollutants such as ambient fine particulate matter or high oxygen radical burden may impair it. The persistence of BAT even in human adults and the discovery of novel transcription factors for the control of brown adipocyte differentiation remain issues of high interest. Cold and beta-adrenergic stimulation can activate BAT and/or initiate browning of white adipose tissue (WAT). However, impairment or lack of BAT-thermogenic function may evoke metabolic dysfunctions and promote diabetes mellitus, dyslipidemia and obesity. BAT activity could be the basis for new strategies and pharmacological treatment options for obesity and related diseases.

Keywords: Brown adipose tissue (BAT), cold-induced thermogenesis (CIT), obesity, thermogenic adipocytes, obesity-related disorders, white adipose tissue (WAT), energy expenditure.

ZUSAMMENFASSUNG Fettleibigkeit ist heute weitverbreitet und stellt eine beträchtliche gesellschaftliche wie medizinische Herausforderung vor allem in westlichen Industrieländern dar. Adipositas trägt massiv zur steigenden Prävalenz metabolischer Funktionsstörungen und kardiovaskulärer Erkrankungen bei. Braunes Fettge87

webe (BAT) spielt eine führende Rolle in der Regulation metabolischer Funktionsabläufe und besteht aus speziellen Fettzellen, durch deren Aktivierung sich die Wärmeproduktion ohne muskuläres Kältezittern erhöht und den Organismus damit in die Lage versetzt, sich kalten Umgebungsbedingungen anzupassen.

Kalte Umgebungstemperaturen, pharmakologische Einflüsse sowie ein bewegungsintensiver Lebensstil fördern, Umweltschadstoffe wie Feinstaub oder Sauerstoffradikale hingegen beeinträchtigen die thermogene Funktion des BAT. Die Persistenz des BAT auch bei Erwachsenen sowie Entdeckung neuer Transkriptionsfaktoren zur Kontrolle sowie Differenzierung brauner Fettzellen führte zu ungebrochenem Interesse an dieser Thematik. Kälteeinwirkung sowie Beta-adrenergika können das BAT aktivieren und zu einer Umwandlung weißer (WAT) in braune Fettzellen führen. Eine Beeinträchtigung oder ein Mangel der thermogenen Funktion des BAT kann metabolische Veränderungen hervorrufen und die Entwicklung von Typ-2-Diabetes mellitus, Dyslipidämien und Adipositas begünstigen. Auf Basis einer pharmakologischen BAT-Aktivierung zeichnen sich prospektiv neue Strategien und Therapieop­ tionen gegen Adipositas und assoziierte Erkrankungen ab.

Schlüsselwörter: Braunes Fettgewebe (BAT), kälte-induzierte Thermogenese (CIT), Adipositas, thermogene Fettzellen, weißes Fettgewebe (WAT), Energieverbrauch.

EINLEITUNG Übergewicht und Adipositas präsentieren sich in unseren Breiten heute als Volkskrankheit und sind üblicherweise Folge einer über dem Verbrauch liegenden Energiezufuhr. Als metabolische Störung tragen sie zur Entwicklung und Manifestation des Typ-2-Diabetes mellitus sowie zur Erhöhung des kardiovaskulären Risikos bei. Mit Adipositas ist eine signifikante Erhöhung der Morbidität und Mortalität verbunden. Überschüssige Nahrungsenergie wird in Form von Triglyzeriden in den Zellen des weißen Fettgewebes (WAT/Depotfett) gespeichert (Abb. 1a), das zugleich auch einige endokrine Faktoren wie beispielsweise Leptin freisetzt; Letzteres spielt bei der Regulation des Sättigungsgefühls eine besondere Rolle. WAT-Depots sind häufig zentral lobulär strukturiert und zeigen im Zytoplasma typische univakuoläre Lipidtröpfchen (Abb. 1b, 2a) (1). Braunes Fettgewebe (BAT) ist hingegen als Sonderform des retikulären Bindegewebes nicht uniform, son88

dern weist morphologische, funktionelle und farbliche Unterschiede auf. Die Synthese und Freisetzung verschiedenster Faktoren weist das Fettgewebe in seiner Gesamtheit heute als Teil des endokrinen Systems aus.

Abb. 1a, 1b: Autopsiepräparate: links weißes Fettgewebe (WAT), rechts braunes (BAT) (Mit freundlicher Genehmigung, OA Dr. E. Karpf, Pathol.-anatom Institut, MUG/Graz)

Größere BAT-Anteile finden sich bei neugeborenen Säugetieren, da diese stärker von Auskühlung bedroht sind als adulte Tiere ihrer Art (geringere isolierende Fettschicht, unreife Thermoregulation/Kältezittern). Speziell Winterschlaf haltende Tierspezies weisen in der Regel größere BAT-Anteile auf, die mit einer raschen Erwärmung während der Aufwachphase in Zusammenhang stehen. In der Neonatalperiode des Menschen macht das BAT ~6 % des Körpergewichtes aus. Bei menschlichen Säuglingen findet sich BAT vor allem subkutan in der Axillar- und Scapularregion, auch mediastinal und ausgeprägt in der Nierenkapsel. Damit wird gewährleistet, dass die Körpertemperatur bei relativ großer Körperoberfläche jedoch noch kleiner Muskelmasse erhalten bleibt. Mit zunehmendem Alter wird das BAT in WAT umgewandelt.

Seit dem Jahre 2009 ist bekannt, dass BAT auch in individuell unterschiedlicher Menge beim Erwachsenen noch vorhanden ist (2-4). Mit Hilfe von PET-CT-Untersuchungen konnte ermittelt werden, dass Männer über einen durchschnittlichen BAT-Gehalt von 11,7 g, Frauen von 12,3 g verfügen (Abb. 2). Der Gehalt an Cyto- sowie eisenhältigen Lipochromen verleiht dem BAT bisweilen einen bräunlichen Farbton, allerdings ist makroskopisch eine ein89

Abb. 2: Ganzkörper-PET-CT (18FDG): Speichernde BAT-Anteile periclavikulär sowie irregulär im oberen Mediastinum bei einer jungen, normalgewichtigen, sportlichen Pro(mit freundlicher Genehmigung OA Dr. T. Schwarz, Nuklearmedizin, Univ.-Klinik für Radiologie, MUG). bandin

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deutige Zuordnung nicht immer leicht möglich (Abb. 1b). Im Vergleich zum WAT (univakuoläre Fettzellen) (Abb. 1a) ist das stoffwechselaktivere BAT durch eine hohe Mitochondrienanzahl, verstärkte Expression von UCP-1 (uncoupling protein-1) sowie ein multilokuläres intrazytoplasmatisches Lipidverteilungsmuster (plurivakuoläres Fettgewebe) gekennzeichnet. Häufig finden sich histologisch braune Adipozyten auch interponiert im WAT (Abb. 3b).

Abb. 3: obere Reihe a–b: links plurivakuoläre Fettzellen (BAT) (H.E x 20), rechts plurivakuoläre Fettzellen (BAT) zwischen univakuolären Fettzellen (WAT); untere Reihe c–d: WAT-typische großunivakuoläre Adipozyten mit randständigen Zellkernen (H.E x 20)(5). (a, d mit freundlicher Genehmigung OA Dr. F. Kapp, Pathol.-anatom Institut, MUG)

Aktivität und Genese des BAT werden durch Faktoren wie PGC-1a (peroxisome proliferator-activated receptor-gamma coactivator) gesteuert. Letzterer wird v.a. unter Kälteeinwirkung verstärkt freigesetzt (6). Das BAT, das adrenerg innerviert wird, ist imstande, die Oxydation freier Fettsäuren von der Synthese des Energieträgers Adenosintriphosphat (ATP) zu entkoppeln. Dafür ist das 91

Transmembranprotein UCP-1 verantwortlich, das praktisch nur in reifen braunen bzw. beigen Adipozyten vorkommt und an der inneren Mitochondrienmembran agiert. UCP-1 supprimiert hier im aktivierten Zustand die ATP-Produktion durch Suppression des ATP-Synthase-Komplexes. Braune Adipozyten können durch „thermogene Respiration“ Körperwärme produzieren und sind im Gegensatz zu Zellen des WAT darauf ausgerichtet, chemische Energie rasch in Form von Wärme zur Verfügung zu stellen. Die Thermogenese dieser spezia­ lisierten Fettzellen hat indirekt auch einen antiadipösen und antidiabetischen Effekt und wirkt der Entwicklung einer metabolischen Dysfunktion respek­ tive des metabolischen Syndroms entgegen, da die Ankurbelung des Energie­ umsatzes gleichzeitig eine negative Energiebilanz bedeutet. Heute sucht man nach wirksamen Möglichkeiten, die zu einer verstärkten Expression weiterer Gene der Thermogenese führen (7). In diesem Zusammenhang wurde auch bereits eine Reihe weiterer wirksamer Faktoren wie PGC-1a, FGF-21, PRDM16, BMP-7 entdeckt, die ihrerseits die UCP-1-Freisetzung steigern, den Energieumsatz erhöhen und die Kältetoleranz verbessern. Neuesten Untersuchungen zufolge steht auch die Tumorkachexie mit einer verstärkten Thermogenese durch das BAT in engem Zusammenhang. Nach aktueller Meinung dürften tumorspezifische Faktoren und Signalwege für die Aktivierung des BAT und eine katabole Stoffwechselsituation verantwortlich sein (8).

BAT-FUNKTION UND REGULATION Die Entdeckung, dass funktionelles braunes Fettgewebe beim erwachsenen Menschen zu einem kleinen Teil persistiert, führte in der Folge zu einem Boom in der Adipositasforschung (9). Das BAT stellt sich als spezialisiertes Fettgewebe dar, das nach intrinsischer Aktivierung den Energieverbrauch forciert und im Rahmen der kälteinduzierten Thermogenese (CIT) rasch Wärme zur Verfügung stellen kann (10). Verschiedene Faktoren wie Ernährung (diätetische Maßnahmen), Körperkerntemperatur, metabolisch wirksame Hormone (Noradrenalin, Thyroxin) aber auch eine prolongierte Abnahme der Umgebungstemperatur sind imstande, das BAT zu stimulieren (11). So gehen hyperthyreote Zustände mit erhöhter BAT-Aktivität einher, paradoxerweise auch Hypothyreosen. Bei Letzteren ist der BAT-Stoffwechsel gesteigert, damit die Körpertemperatur im Zustand einer verminderten basalen Wärmeproduktion aufrechterhalten werden kann (12). Eine länger anhaltende Kälteexposition durch Kaltluft oder kaltes Wasser führt offensichtlich dazu, dass auch 92

der Mensch einer humoralen Kälteanpassung, basierend auf einer verstärkten Freisetzung von Noradrenalin und Thyroxin, unterliegt. Die damit verbundene vermehrte Freisetzung und Verstoffwechselung freier Fettsäuren legt nahe, dass sich Alpin- sowie Wintersportarten in besonderem Maße zur ergänzenden Behandlung der Adipositas eignen könnten. So führte moderate physische Belastung mit gleichzeitiger Abkühlung des Gesichtes beim Menschen bereits innerhalb von 1–2 Wochen zu einem mit Proteinurie und Ketonurie einhergehenden substanziellen Fettverlust (13). Während eine adrenerge Stimulation des WAT in erster Linie die Lipolyse stimuliert (14), führt ein nachhaltiger Kältereiz im BAT über die Aktivierung des sympathischen Nervensystems zur Bindung von freigesetztem Noradrenalin bzw. ß3-Agonisten an den reichlich vorhandenen ß3-Rezeptoren (ß3-adrenergic receptor/ß3AR). Dieser Vorgang aktiviert die Adenylzyklase, die für die Umwandlung von ATP in zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) relevant ist. Letzteres führt schließlich über die Proteinkinase A (PKA) zur Lipolyse und über diverse Transkriptionsfaktoren wie beispielsweise CREB (cAMP reponse element-binding protein) zu verstärkter Expression des Thermogenesefaktors UCP-1 (11). Dieser gelangt in die zahlreichen Mitochondrien des BAT, wo die Atmungskette entkoppelt von der ATP-Synthese abläuft. Untersuchungen zu dieser Thematik ergaben, dass eine akut innerhalb des BAT in Gang gesetzte Thermogenese mit einem deutlichen Anstieg mitochondrialer Sauerstoffradikale (ROS) einhergeht (7). Im Gegensatz dazu führt eine experimentell ausgelöste Depletion mitochondrialer ROS unter Kälteexposition zu Hypothermie und Hemmung des UCP1-abhängigen Anstieges des Energieumsatzes. Adipöse Menschen haben im Vergleich zu Normalgewichtigen eine deutlich verminderte BAT-Aktivität bzw. mitochondriale UCP-1-Konzentration. Obwohl BAT in erster Linie über das sympathische Nervensystem kontrolliert wird, wurden eine Reihe weiterer neuer BAT-Stimulatoren gefunden, die unabhängig vom adrenergen Einfluss den BAT-Metabolismus anfeuern (Irisin, IL-6, ANP, PPARg-Agonisten, GABA, FGF-21) (15).

Es gibt auch Hinweise, dass eine gestörte Thermoregulation auch bei Morbus Alzheimer (DAT) eine nicht unbedeutende Rolle spielen könnte. In einem DAT-Modell mit transgenen Mäusen konnte unter Kälteeinfluss gezeigt werden, dass die Tiere im Vergleich zu normalen Kontrolltieren eine niedrigere Körpertemperatur aufwiesen und auch deutlich kälteempfindlicher waren.

Eine 24-Stunden Kälteexposition (4°C) führte zu einer Zunahme neuropathologischer Schlüsselmarker der DAT (Amyloid-Beta, Tau-Protein Aggregate).

Nach thermoneutraler Exposition und Normalisierung der Körpertemperatur 93

verbesserte sich das Erinnerungsvermögen der Tiere wieder und die Amyloid-Konzentration sowie synaptische Pathologie nahmen innerhalb einer Woche ab. Ähnliches könnte beim Menschen mit DAT der Fall sein, wo die Erkrankung ebenfalls mit einem Rückgang des Energieumsatzes sowie der basalen Körpertemperatur einhergeht (16). Es entstand die Idee, eines Tages die thermogene Kapazität auch bei DAT therapeutisch einsetzen zu können (17).

Abb. 4: Mit regelmäßiger Kälteexposition und Bewegung gegen Adipositas, kardiovaskuläre Erkrankungen und Morbus Alzheimer?

Die Kälteaktivierung des BAT (CIT) zieht eine verbesserte Insulinrezeptorsensitivität sowie Abnahme des Körperfettanteiles nach sich, was vor allem für Typ-2-Diabetiker von großer Bedeutung ist. Braune Fettzellen sind darüberhinaus fähig, Glukose sowie Lipide direkt zu utilisieren, was auf diesem Wege unabhängig vom Körpergewicht zu einer Verbesserung des Glukosemetabolismus sowie des Lipidstatus beiträgt. Neben weißen Fettzellen, die den Hauptanteil der dicht gepackten energiereichen Triglyzeride enthalten und den weniger zahlreich vorkommenden embryonalen braunen Adipozyten (cBAT) (Abb. 3a), gibt es auch „beige“ Adipozyten (r-BAT), die ähnliche 94

Eigenschaften wie braune Fettzellen aufweisen. Letztere entstehen innerhalb spezifischer Fettdepots in Reaktion auf bestimmte Reizeinwirkungen wie Abnahme der Umgebungstemperatur oder regelmäßige sportliche Betätigung.

Bei anhaltender Reizeinwirkung können auch präexistente braune Adipozyten proliferieren bzw. sich im WAT aus braunen Präadipozyten zu solchen differenzieren (18). Braunen und beigen Adipozyten gemeinsam ist eine sehr hohe Stoffwechselaktivität, die sich in Form des hohen Mitochondriengehalts, der hohen UCP-1-Expression sowie ihrer aktivierbaren thermogenen Kapazität präsentiert. Die Aktivierung thermogener Fettzellen ist entscheidend für den gesamten Energieumsatz und führt einerseits zur Hydrolyse gespeicherter Triglyzeride andererseits zur Aufnahme von Glukose und Lipiden aus der Zirkulation. Beide sind als Treibstoff für die komplexe Wärmeproduktion durch thermogene Adipozyten erforderlich (19). Es ist nicht verwunderlich, dass auch intensive Interaktionen der verschiedenen Fettzellarten mit den Leberzellen bestehen, womit im endokrinen Verbund ein starker Einfluss auf den Gesamtstoffwechsel erfolgt. Damit wird die Bedeutung des Fettgewebes innerhalb des endokrinen Netzwerkes verdeutlicht.

Stimulierbare beige Adipozyten (r-BAT), die sich durch Aktivierung aus den WAT-Zellen profilieren können, sind im Vergleich zu den klassischen Adipozyten unterschiedlichen Ursprungs und unterscheiden sich auch in molekularer Hinsicht. Beide thermogenen Fettzellarten lassen sich über Transkriptionsfaktoren wie Ebf 2 oder Prdm 16 identifizieren. Mechanismen, die in den weißen Fettzellen den genetischen Programmablauf der Thermogenese unterdrücken können und damit einen energiespeichernden adipösen Phänotyp unterstützen, werden heute noch nicht in allen Details verstanden. Der Transkriptionsfaktor Zfp 423 (zinc-finger protein 423) dürfte jedoch eine Schlüsselrolle bei der Blockade der thermogenen Funktion des BAT darstellen (20).

Mit der Aktivierung und Vermehrung des BAT lässt sich im Tierversuch ein erhöhter Energieumsatz bzw. eine negative Energiebilanz erzielen. Letztere wirkt protektiv vor der Entwicklung einer Adipositas, eines Typ-2-Diabetes mellitus sowie eines metabolischen Syndroms. Neuere Studienergebnisse weisen bereits auf eine teilweise Reproduzierbarkeit der experimentellen Phänomene beim Menschen hin (14, 21).

95

REGELMÄSSIGES BEWEGUNGSPROGRAMM Es ist hinlänglich bekannt, dass aerobes Ausdauertraining zu verschiedenen körperlichen Anpassungsvorgängen führt, womit gleichzeitig auch eine prophylaktische Wirkung gegenüber metabolischen Störungen einschließlich Adipositas und Typ-2-Diabetes mellitus verbunden ist. Experimentelle Untersuchungen bei verschiedenen Nagetieren haben gezeigt, dass es unter regelmäßigem Ausdauertraining zu einer verstärkten Braunfärbung („Browning“) des WAT kommt (22). Im Tierversuch führte regelmäßiges Bewegungstraining zu einer Zunahme brauner Adipozyten; konkordant dazu erfolgte eine signifikante Erhöhung der Mitochondrienzahl, der UCP-1-Expression sowie der Expression weiterer BAT-spezifischer Gene (23, 24). Die Frage, ob es auch beim Menschen durch regelmäßige Bewegung zu einer teilweisen Umwandlung von subkutanem WAT in BAT kommt und welche Faktoren im Detail dazu beitragen, bleibt weiter eine wissenschaftliche Herausforderung. Es gibt bereits einen gewissen Evidenzlevel, dass sportliche Aktivität bzw. regelmäßiges Ausdauertraining das WAT des Menschen soweit beeinflusst, dass die Größe der Fettzellen bzw. deren zytoplasmatischer Lipidgehalt abnimmt und sich gleichzeitig die mitochondriale Aktivität erhöht.

KÄLTEWIRKUNG UND OUTDOOR-SPORT Für tierexperimentelle Untersuchungen zum Thema Kälteanpassung werden häufig Ratten herangezogen. Diese Nager sind unter Kältebedingungen imstande, ihre normale Körpertemperatur über mehrere Wochen aufrecht zu halten, obwohl ihre Wärmegeneration durch Muskelzittern („Kältezittern“) längst eingestellt ist. Dieser Effekt ist der thermogenen Kapazität ihres beträchtlichen BAT-Anteiles zuzuschreiben (25). In diesem Zusammenhang wäre es von Interesse zu erheben, ob Personen, die regelmäßig Alpinsport betreiben und häufig kälteexponiert sind auch eine niedrigere Diabetesprävalenz und CV-Mortalität aufweisen bzw. auch seltener an Fettstoffwechselstörungen leiden. Dazu existieren zum Zeitpunkt leider noch sehr wenige valide Daten. Tatsache ist, dass Kältesensibilität und Kälteresistenz von Alpinsportlern sehr unterschiedlich sind. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die unterschiedliche Kältetoleranz auch beim Menschen mit dem Gehalt an braunem bzw. beigem Fettgewebe in Zusammenhang steht. Eine gezielte partielle Transformation von WAT in BAT würde auch beim Menschen eine sehr effiziente Methode darstellen, die 96

Gesamtfunktion des BAT zu forcieren und den Energieverbrauch zu erhöhen (17). Es ist gut vorstellbar, dass sich durch regelmäßige Kälteexposition (Kältekammer, Wintersport, Alpinsport) der Anteil und die Aktivität des BAT erhöhen lässt (Abb. 4, 5) (4); über die dafür erforderliche Transformationszeit und Kälteintensität ist zur Zeit beim Menschen noch wenig bekannt.

Abb. 5: Mit wiederholter Kälteexposition einer Adipositas- bzw. Diabetesentwicklung entgegenwirken?

BAT-AKTIVITÄT UNTER SAISONALEN KLIMATISCHEN VERÄNDERUNGEN In einer rezenten Untersuchung mit zehn metabolisch gesunden adipösen männlichen Probanden konnte mit Hilfe von PET-Untersuchungen nach 10-tägiger Kälteexposition eine verstärkte Glukoseaufnahme [18FDG] innerhalb der Skelettmukulatur nachgewiesen werden. Die kälteinduzierte muskuläre Glukoseaufnahme zeigte eine tendenzielle Zunahme mit der Dauer der Kälteakklimatisation. Am Ende der Akklimationsperiode stand ein geringgradiger Anstieg der gemessenen Hauttemperatur, das subjektive Kälteempfinden war leicht verbessert. Allerdings verhielt sich die BAT-Aktivität invers zum Lebensalter und Körperfettanteil der Probanden (26).

Es erscheint plausibel, dass auch saisonale klimatische Temperaturunterschiede Einfluss auf die BAT-Funktion nehmen. Eine rezente Studie mit 45 männlichen gesunden Probanden ergab während der Sommer- bzw. Winterperiode divergierende BAT-Aktivitätsmuster in der PET-Darstellung (10). Dabei wurde die kälteinduzierte Thermogenese (CIT) jeweils als Differenz des Energieverbrauches bei 27°C und nach zweistündiger Kälteexposition bei 19°C erhoben. Die CIT war im Winter gegenüber dem Sommer signifikant erhöht, wobei 97

sich Probanden mit metabolisch aktivem braunem Fettgewebe durch höhere Durchschnittswerte (BAT/Winter: 185.6 kcal/Tag, Sommer: 18,3 kcal/Tag, p <0,001) von jenen mit geringer basaler BAT-Aktivität (BAT/Winter: 90,6 kcal/ Tag, Sommer: 46.5 kcal/Tag; p <0,05) deutlich unterschieden.

In diesem Zusammenhang ist die globale Erderwärmung durch eine allgemein abnehmende BAT-Aktivität und zunehmende Adipositas- sowie Diabetesprävalenz bereits deutlich abzulesen. In einige Studien wurde versucht, das Leben in sogenannten „thermischen Komfortzonen“ der Erde mit der zunehmenden Prävalenz für Adipositas und Typ-2-Diabetes mellitus in Bezug zu setzen. Tatsache ist, dass das Leben in den thermischen Komfortzonen zu einer fortlaufenden Aktivitätsminderung des BAT führt, was sich in einer allgemeinen Abnahme des Energieverbrauchs sowie der Thermogenese abbildet. Ein Rückgang der saisonalen Kälteexposition dürfte zusammen mit einer häufig verminderten Diät-induzierten Thermogenese (stark fetthältige oder zuckerhältige Ernährung) und ständig abnehmender körperlicher Aktivität zu explosionsartigem weiteren Ansteigen der Prävalenzzahlen von Adipositas und metabolischem Syndrom beitragen (27). Es ist damit nachvollziehbar, wenn das CV-Risiko mit zunehmender Klimaerwärmung weltweit weiter steigt.

KARDIOVASKULÄRE RISIKOMINIMIERUNG Es besteht heute kein Zweifel, dass Fettleibigkeit in Beziehung zum Insulinspiegel, zum metabolischen Syndrom und zu kardiovaskulären Erkrankungen steht. Dazu tragen eine Zunahme des WAT sowie eine Dysfunktion des BAT in besonderem Maße bei. Das Risiko für die Entwicklung kardiovaskulärer Erkrankungen (CV) ist zwischen ethnischen Gruppierungen bekannterweise sehr unterschiedlich. So haben Südost-Asiaten infolge häufiger zentraler Adipositas, Insulinresistenz und Dyslipidämie ein überdurchschnittliches CV-Risiko (28). Trotz dieses klassischen Risikopakets gab es für das außergewöhnlich hohe Risiko von Südost-Asiaten bisher keine ausreichende Erklärung. Ein weiterer Risikofaktor, welcher der Entwicklung des unvorteilhaften metabolischen Phänotyps gewisser südost-asiatischer Populationen zugrunde liegt, ist vermutlich ein sehr kleines BAT-Volumen; infolgedessen weisen Südost-Asiaten auch häufig einen deutlich geringeren Energieverbrauch relativ zur Nahrungsaufnahme auf, womit gleichzeitig auch eine Abnahme der Lipidoxydation und der muskulären Glukoseaufnahme verbunden ist. Südost-Asiaten haben daher im Vergleich zur weißen Rasse eine deutlich höhere Prävalenz an 98

kardiovaskulären Erkrankungen auf Basis artherogener Dylipidämien, gestörter Endothelfunktion sowie entzündlichen Viszeralfettveränderungen; besonders Letztere gehen bekannter Weise mit erhöhter kardiovaskulärer Mortalität einher.

THERAPEUTISCHE VISIONEN Auf Basis der partiellen Persistenz des BAT im Erwachsenenalter entwickelte sich die Vision, eines Tages die thermogene Kapazität auch zur Behandlung von Fettleibigkeit einsetzen zu können (17). Auf Grund der Fähigkeit des BAT, Glukose und Lipide oxidativ zu verwerten, ergeben sich auch neue Therapieoptionen bei artherogenen Gefäßveränderungen sowie bei Insulinresistenz (15). Die medizinische Forschung ist intensiv auf der Suche nach neuen nebenwirkungsarmen Therapieansätzen, womit eine Vermehrung und Aktivierung der BAT-Zellen erzielbar ist. Damit liegt im BAT ein hohes Potenzial für eine nachhaltige kardiovaskuläre Risikominimierung (17, 28). Eine medikamentöse Stimulation thermogener Fettzellen könnte sich beim Menschen zu einer wirksamen Strategie gegen Adipositas einschließlich metabolischer Komplikationen, vielleicht sogar gegen DAT weiterentwickeln.

Im Tierversuch ließen sich braune Fettzellen von Mäusen einerseits mit Adenosin aktivieren, andererseits ließ sich bei adipösen Versuchstieren durch eine Kombination aus Clodronate-Liposomen und Kälte eine verstärkte Expression von Markergenen der Thermogenese erzielen (29). Die Zunahme der Fettverbrennung führte bei den Testtieren auch zu einer Gewichtsabnahme und Abnahme des Blutzuckerspiegels. Eine intraperitoneale Verabreichung von rekombinantem TNF-a supprimierte die UCP-1 Induktion in den adipösen Fettschichten der Versuchstiere; auf diese Weise dürften entzündliche Veränderungen des WAT nicht nur die Insulinresistenz, sondern auch die Abnahme des Energieverbrauches im adipösen Gewebe unterstützen (29).

Auch wenn sich konkrete Therapieansätze am Horizont abzeichnen, stellen sportliche Aktivität und Kälte in Verbindung mit einer adrenergen Stimulation der Herz- und Skelettmuskulatur eine physiologische und praktikable Variante der Aktivierung thermogener Fettzellen dar, ß-Blocker hingegen unterbinden deren Aktivität. Bis dato waren Effekte einer kurzzeitigen Kälteanpassung erfolgversprechend, konnte doch über die BAT-Aktivität das muskuläre wie auch metabolische Profil verbessert werden. Besonders Typ-2-Diabetiker und Patienten mit metabolischem Syndrom würden von einer vermehrten muskulären 99

Glukoseaufnahme profitieren. Es gibt dafür bereits eine gewisse Evidenz, dass regelmäßige Kälteexposition in Verbindung mit Alpinsport einen nachhaltigen protektiven, antiadipösen Effekt generiert und sich die Insulinresistenz bei Typ-2-Diabetikern durch diese nichtmedikamentöse Maßnahme vielleicht erst später entwickelt oder sich bei diabetischer Stoffwechsellage entsprechend verbessern lässt. Es bedarf allerdings noch weiterer bewegungsbasierter, randomisierter Studien, um explizit aufzuzeigen, welche Bewegungsintensität und welcher Bewegungsumfang erforderlich sind, um das menschliche BAT aktiviert zu halten.

LITERATUR (1) Barreau C., Labit E., Guissard C., Rouquette J., Boizeau M.L. et al. Regionalization of browning revealed by whole subcutaneous adipose tissue imaging. Obesity 2016; 24(5): 1081–1089.

(2) Virtanen K.A., Lidell M.E., Orava J., Heglind M., Westergren R. et al. Functional brown adipose tissue in healthy adults. N Engl J Med 2009; 360(15): 1518–1525.

(3) Cypress A.M., Lehman S., Williams G., Tal I., Rodman D. et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N Engl J Med 2009; 360(15): 1509–1517.

(4) Van Marken Lichtenbell W.D., Van Hommerig J.W., Smulders N.M., Drossaerts J.M. et al. Cold-activated brown adipose-tissue in healthy men. N Engl J Med 2009; 360(15): 1500–1508.

(5) Lurf P. Vorkommen und Verteilungsunterschiede von braunem Fettgewebe bei Erwachsenen, in Bezug auf kardiovaskuläre und metabolische Erkrankungen sowie bei Krebserkrankungen. Eine retrospektive Autopsiestudie. Diplomarbeit/Institut für Pathologie, Medizinische Universität Graz, 2012.

(6) Liang H., Ward W.F. PGC-1alpha: a key regulator of energy metabolism: Adv Physiol Educ 2006; 30(4): 145–151.

(7) Chouchani E.T., Kazak L., Jedrychowski M.P., Lu G.Z., Erickson B.K. et al. Mitochondrial ROS regulate thermogenic energy expenditure and sulfenylation of UCP1. Nature 2016; 532(7697): 112–116.

(8) Tsoli M., Swarbrick M.M., Robertson G.R. Lipolytic and thermogenic depletion of adipose tissue in cancer cachexia. Semin Cell Dev Biol 2015; Epub ahead of print.

(9) Nedergaard J., Bengtsson T., Cannon B. Unexpected evidence for active brown adipose tissue in adult humans. J Physiol Endocrinol Metabol 2007; 293(2) E 444–E453.

100

(10) Yoneshiro T., Matsushita M., Nakae S., Kameya T., Sugie H. et al. Brown adipose tissue is involved in the seasonal variation of cold-induced thermogenesis in humans. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2016; Epub ahead of print.

(11) Zhang G., Sun Q., Liu C. Influencing factors of thermogenic adipose tissue activity.

Front Physiol 2016; 7: 29.

(12) Lapa C., Maya Y., Wagner M., Arias-Loza P., Werner R.A. et al. Activation of brown adipose tissue in hypothyreoidism. Ann Med 2015; 47(7): 538–545.

(13) Sephard R.J. Adaptation to exercise in the cold. Sports Med 1985; 2(1): 59–71.

(14) Fenzl A., Kiefer F.W. Brown adipose tissue – the new weapon to fight obesitiy? J Klin Endokrinol Stoffw 2014; 7(1): 13–18.

(15) Sanchez-Delago G., Martinez-Tellez B., Olza J., Aguilera C.M., Gil A., Ruiz J.R. Role of exercise in the activation of brown adipose tissue. Ann Nutr Metab 2015; 67(1): 21–32.

(16) Vandal M., White P.J., Tournissac M., Tremblay C., St-Amour I. et al. Impaired thermoregulation and beneficial effects of thermoneutrality in the 3×Tg-AD model of Alzheimer’s disease. Neurobiol Aging. 2016; 43: 47–57.

(17) Langin D. Recruitment of brown fat and conversion of white into brown adipocytes.

Strategies to fight metabolic complications of obesity? Biochim Biophys Acta 2010; 1801(5): 372–376.

(18) Thuzar M., Ho K.K. Mechanisms in endocrinology: Brown adipose tissue in humans: regulation and metabolic significance. Eur J Endocrinol 2016; 175(1): R11–25.

(19) Scheja L., Heeren J. Metabolic interplay between white, beige, brown adipocytes and the liver. J Hepatol 2016; 64(5): 1176–1186.

(20) Shao M., Ishibashi J., Kusminski C.M., Wang Q.A., Hepler C. et al. Zfp423 maintains white adipocyte identity through suppression of beige cell thermogenic gene program.

Cell Metab 2016; 23(6): 1167–1184.

(21) Kim S.H., Plutzky J. Brown fat and browning for treatment of obesity and related metabolic disorders. Diabetes Metab J 2016; 40(1): 12–21.

(22) Stanford K.I., Goodyear L.J. Exercise regulation of adipose tissue. Adipocyte 2016; 5(2): 153–162.

(23) Slocum N., Durrant J.R., Bailey D., Yoon L., Jordan H. et al. Responses of brown adipose tissue to diet-induced obesity, exercise, dietary restriction and ephedrine treatment. Exp Toxicol Pathol 2013; 65(5): 549–557.

(24) Xu X., Ying Z., Cai M., Xu Z., Li Y. et al. Exercise ameliorates high-fat diet-induced metabolic and vascular dysfunction, and increases adipocyte progenitor cell population in brown adipose tissue. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2011; 300(5): R1115–R1125.

(25) LeBlanc J. Mechanisms of adaptation to cold. Int J Sports Med 1992; 13 Suppl 1: S169– 172.

101

(26) Hanssen M.J., van der Lans A.A., Brans B., Hoeks J., Jardon K.M. et al. Short-term cold acclimation recruits brown adipose tissue in obese humans. Diabetes 2016; 65(5): 1179–1189.

(27) Turner J.B., Kumar A., Koch C.A. The effects of indoor and outdoor temperature on metabolic rate and adipose tissue - the Mississippi perspective on obesity epidemic.

Rev Endocr Metab Disord 2016; 17(1): 61–71.

(28) Boon M.R., Bakker L.E., van der Linden R.A., van Ouwerkerk A.F., de Goeje P.L. et al. High prevalence of cardiovascular disease in South Asians: Central role for brown adipose tissue? Crit Rev Clin Lab Sci 2015; 52(3): 150–157.

(29) Sakamoto T., Nitta T., Maruno K., Yeh Y.S., Kuwata H. et al. Macrophage infiltration into obese adipose tissues suppresses the induction of UCP1 expression in mice. Am J Physiol Endocrinol Metab 2016; Epub ahead of print.

102

❙ Julia Ausserer, Elizabeth Moritz, Peter Mair ❙

Erfahrungen mit dem Einsatz von Notarzthubschraubern bei poly­ traumatisierten Alpinunfallopfern Physician Staffed Emergency Medical Helicopters to Provide Pre-Hospital Advanced Trauma Life Support in Mountain Rescue Missions

SUMMARY Physician staffed emergency medical helicopters (HEMS) are used to support mountain rescue missions, although little data are available on the feasibility and consequences of advanced trauma life support (ATLS) interventions in mountain rescue missions. Therefore we studied 58 major trauma patients rescued out of mountainous terrain by physician staffed emergency medical helicopters in the Tyrolean Alps. Prehospital mortality was 6.9 %. Total prehospital time was prolonged and exceeded 90 minutes in 41 % of all missions.

Thirty-one of 58 patients (53 %) had at least one vital function critically impaired when the rescue team arrived. Endotracheal intubation at scene in patients with a Glasgow Coma Scale score ≤9 was accomplished without major complications in 15 of 19 of patients (79 %). Volume replacement therapy was restrictive and exceeded 1000 ml in only 17 %. Sixteen of 25 patients (64 %) with hypotension at scene had also a blood pressure <90 mmHg on hospital admission, including 8 patients with traumatic brain injury. Rope rescue operations were necessary in 69 % of cases and advanced trauma life support was initiated before rope rescue in 75 % of them. A prolonged total prehospital time together with the critical impairment of vital functions in half of all major trauma victims support the concept of ATLS at scene in HEMS mountain rescue missions. Prehospital airway protection with endotracheal intubation is possible with a high success and low complication rate and is accomplished in the majority of patients with severe brain trauma. Prehospital resuscitation of hypotensive patients is more demanding and hypotension is not reversed 103

until hospital admission in two third of patients, also in half of those with brain trauma. ATLS interventions are feasible also in the majority of rope rescue operations.

Keywords: advanced trauma life support, mountain rescue, helicopter, emergency physician, trauma ZUSAMMENFASSUNG Der polytraumatisierte Patient im alpinen Gelände ist eine allgemein akzeptierte Indikation für den Einsatz eines Notarzthubschraubers. Neben der Reduktion der Prähospitalzeit ist es vor allem auch die Möglichkeit der Durchführung von erweiterten notärztlichen Therapiemaßnahmen am alpinen Unfallort, die das Überleben des Alpinopfers verbessern soll. Allerdings ist die Datenlage, die diese Annahme untermauert, bis heute sehr limitiert.Wir untersuchten daher 58 polytraumatisierte Patienten nach Alpinunfällen, die nach Versorgung durch einen Notarzthubschrauber in die Universitätsklinik Innsbruck eingeliefert wurden. Die Prähospitalzeit lag bei 41 % aller Untersuchten über 90 Minuten und die präklinische Mortalität betrug 6,9 %. Mehr als die Hälfte (n=31) der Patienten zeigte bei Eintreffen des Notarztes eine lebensbedrohliche Beeinträchtigung mindestens einer Vitalfunktion. Eine endotracheale Intubation war in der Mehrheit (79 %) der Patienten mit einem Glasgow Coma Scale Score ≤9 problemlos möglich. Die Volumentherapie wurde insgesamt sehr restriktiv durchgeführt und überschritt 1000 ml nur bei 17 % der Patienten. Bei 64 % aller Patienten mit Hypotension und auch 50 % aller Patienten mit Hypotension und begleitendem Schädelhirntrauma konnte der systolische Blutdruck bis Klinikaufnahme nicht über 90mmHg angehoben werden.

In 69 % der Rettungsaktionen war eine Taubergung notwendig und in 75 % dieser Fälle wurden erweiterte medizinische Therapiemaßnahmen durch den Notarzt bereits vor Taubergung durchgeführt. Die verlängerte Prähospitalzeit und eine akute Vitalbedrohung bei der Hälfte der Patienten sprechen für die Durchführung von erweiterten notärztlichen Therapiemaßnahmen am alpinen Unfallort und den Einsatz von Hubschraubern mit Notarztbesetzung. Die prähospitale Intubation ist in über 90 % der Fällen auch unter den schwierigen Bedingungen eines Bergrettungseinsatzes mit hoher Erfolgs- und niedriger Komplikationsrate möglich. Eine große Herausforderung stellt offensichtlich die präklinische Behandlung hypotensiver Patienten dar. In zwei Drittel aller hypotensiven Patienten und auch der Hälfte der hypotensiven Patienten mit Schädelhirntrauma war es bis Klinikaufnahme nicht möglich, den systolischen Blutdruck auf Werte >90mmHg anzuheben.

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Schlüsselwörter: alpines Polytrauma, Notarzt, Hubschrauber, Advanced Trauma Life Support

EINLEITUNG Der polytraumatisierte Patient im alpinen Gelände ist eine allgemein akzeptierte Indikation für den Einsatz eines Notarzthubschraubers, da der Unfallort häufig durch bodengebundene Rettungsmittel gar nicht oder nur sehr schwer und nach langen Anfahrts- bzw. Aufstiegszeiten erreichbar ist. Durch die Verkürzung der Prähospitalzeit und die Möglichkeit der Durchführung lebensrettender, erweiterter notärztlicher Therapiemaßnahmen (ATLS) wird allgemein ein Überlebensvorteil für den Patienten durch einen Notarzthubschraubereinsatz angenommen. Mit harten, wissenschaftlichen Daten sind die Vorteile und Möglichkeiten von ATLS am alpinen Notfallort bis heute aber kaum untermauert. Deshalb haben wir über einen Dreijahreszeitraum polytraumatisierte Alpinunfallopfer untersucht, die nach Versorgung durch einen Notarzthubschrauber in den Schockraum der Universitätsklinik Innsbruck eingeliefert wurden.

PATIENTEN UND METHODIK In die Untersuchung aufgenommen wurden schwerverletzte Alpinunfallopfer, die von einem Notarzthubschrauber über den Dreijahreszeitraum 01.01.2011 bis 31.12.2013 in den Schockraum der Universitätsklinik Innsbruck eingeliefert und in das Internationale Alpine Trauma Register aufgenommen wurden.

Das Internationale Alpine Trauma Register ist ein gemeinsames Projekt der Medizinischen Universität Innsbruck und des Instituts für Alpine Notfallmedizin der EURAC Bozen. Das Register ist eine prospektive, multizentrische Beobachtungsstudie an polytraumatisierten Patienten, die aus alpinen, nicht vom Rettungsdienst versorgten und auf dem öffentlichen Straßennetz erreichbaren Notfallorten geborgen werden. Unfälle auf gesicherten Skipisten werden in dieser Untersuchung nicht berücksichtigt. Medizinische Einschlusskriterien sind ein Injury Severity Score (ISS) >16 (1), ein systolisch arterieller Blutdruck < 90mmHg oder eine Atemfrequenz <10/min oder >30/min am Notfallort. Ins Register nicht aufgenommen werden Patienten, die bereits beim Eintreffen der Rettungskräfte einen Herz-Kreislaufstillstand aufweisen.

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Untersucht wurden die Prähospitalzeit (Zeitraum von Unfall bis Klinikaufnahme), der Unfallhergang, Art der Bergung, Glasgow Coma Scale (GCS) Score (2), systolischer Blutdruck (SAP) und Atemfrequenz (AF) bei Eintreffen des Notarztes und bei Aufnahme in den Schockraum, Art und Zeitpunkt von notärztlichen Therapiemaßnahmen, die Körperkerntemperatur bei Klinikaufnahme, die Notwendigkeit von potentiell lebensrettenden Akutinterventionen unmittelbar nach Klinikaufnahme, der Abbreviated Injury Scale (AIS) (3) und der ISS (1) basierend auf Diagnosen nach innerklinischer Bildgebung, sowie die prä- und innerklinische Mortalität.

ERGEBNISSE Innerhalb des Beobachtungszeitraums erfüllten 58 Patienten die Einschlusskriterien. Der durchschnittliche ISS lag bei 37,7 + 13,5 (mean ± SD), die Schwankungsbreite lag zwischen 20 und 75. Schwere, lebensbedrohliche Verletzungen (AIS >4) fanden sich vor allem im Bereich des Thorax (47 %) und der Kopf/ Halsregion (43 %), seltener an den Extremitäten (21 %), im Abdomen (9 %) oder im Gesicht (5 %). Die Mehrheit der Unfälle passierte im Sommer beim Wandern, Bergsteigen, Klettern und Paragleiten (Tab. 1).

Tab. 1: Unfallursache der verunglückten Patienten (n=58)

Aktivität

Patientenanzahl

Wandern, Bergsteigen

n=19 (33 %)

Felsklettern

n=17 (29 %)

Ski (Tour, Variante)

n=13 (22,5 %)

Flugunfälle

n=7 (12 %)

Mountainbike

n=2 (3,5 %)

Die Gesamtmortalität der Unfallopfer lag bei 17,2 % (n=10), die präklinische Mortalität bei 6,9 % (n=4) und die innerklinische bei 10,3 % (n=6). Die Prähospitalzeit (Zeitraum von Unfall bis Klinikaufnahme) lag zwischen 28 Minuten und 17 Stunden. Bei 29 Patienten (50 % der Einsätze) wurde eine Prähospitalzeit <90 Minuten erreicht (Tab. 2) und bei 10 Einsätzen (17 %) überschritt sie 120 Minuten. Diese langen Prähospitalzeiten waren bei 5 Patienten aufgrund 106

einer verzögerten Alarmierung der Rettungsleitstelle und bei den verbleibenden 5 Patienten aufgrund von langen Anstiegszeiten zum Patienten bzw. zeitintensiver Evakuierung zu erklären. Bei Eintreffen des Notarztes zeigten mehr als die Hälfte der Patienten (n=31) eine lebensbedrohliche Beeinträchtigung zumindest einer Vitalfunktion, 25 Patienten hatten einen SAP <90mmHg, 19 einen GCS Score ≤9, davon 2 in Kombination mit einer Atemfrequenz <10/ min. Drei der 25 Patienten mit einem SAP <90 mmHg bzw. ohne messbaren Blutdruck erlitten präklinisch einen Herz-Kreislaufstillstand und alle 3 verstarben trotz Reanimationsmaßnahmen noch am Unfallort. Neun der 25 Patienten hatten bei Krankenhausaufnahme einen SAP >90 mmHg, bei 13 Patienten lag der SAP bei Klinikaufnahme weiterhin <90 mmHg. In der Mehrzahl der 25 Patienten mit SAP <90 mmHg wurde eine restriktive Volumentherapie mit einer prähospitalen Volumengabe unter 500 ml (n=18; 72 %) durchgeführt. Bei 16 von 25 Patienten mit präklinischem SAP <90mmHg wurde im CT nach Krankenhausaufnahme ein Schädelhirntrauma nachgewiesen. Auch bei diesen Patienten konnte nur in der Hälfte der Fälle (n=8) der SAP bis Klinikaufnahme auf Werte >90 mmHg angehoben werden. 17 der 19 Patienten mit einem GCS ≤9 erhielten präklinisch zum Schutz der Atemwege eine endotracheale Intubation (n=15) oder einen Larynxtubus (n=2). Bei den restlichen 2 Patienten wurde eine Crashbergung mit kurzem Tauflug direkt zum Landeplatz eines Krankenhauses durchgeführt. Beide Patienten mit einer Atemfrequenz <10/ min hatten ebenfalls einen GCS ≤9 und wurden am Unfallort endotracheal intubiert. Nach Klinikaufnahme zeigte das Schockraum-CT in 2 Fällen von prähospitaler Intubation eine linksseitige Lungenatelektase bei Tubuslage im rechten Hauptbronchus und in weiteren 3 Fällen eine Überdehnung des oberen Gastrointestinaltraktes aufgrund von Luftinflation bei schwieriger präklinischer Beatmung und/oder Intubation. Es wurden jedoch keine lebensbedrohlichen Komplikationen der endotrachealen Intubation dokumentiert. In 69 % (n=40) aller untersuchten Notfälle war eine Taubergung zur Evakuierung des polytraumatisierten Patienten nötig, bei einem Viertel der Patienten (n=10) wurde primär eine Crashbergung durchgeführt und notwendige notärztliche Therapie (Volumentherapie n=10, Schmerztherapie n=4 und endotracheale Intubation n=5) wurde erst nach Bergung aus dem schwierigem Gelände vor Hubschraubertransfer ins Krankenhaus durchgeführt. In den restlichen Fällen (n=30) war eine erweiterte notärztliche Therapie bereits vor Taubergung möglich: alle 30 Patienten erhielten einen venösen Zugang, 23 Patienten Schmerzund/oder Volumentherapie und 5 Patienten wurden vor Taubergung endotracheal intubiert.

107

Tab. 2: Prähospitalzeit der Studienpatienten (n=58)

Prähospitalzeit

Patientenanzahl

<90 Minuten

n=29 (50 %)

91–120 Minuten

n=14 (24 %)

>120 Minuten unklar*

n=10 (17 %) n=5 (9 %)

*genaue Unfallzeit ungewiss, da der Unfall nicht beobachtet wurde

DISKUSSION Da bisher nur sehr wenige Daten zum Einsatz eines Notarzthubschraubers beim polytraumatisierten Alpinunfallopfer publiziert wurden, wollten wir anhand der erhobenen Daten zwei Fragestellungen auf den Grund gehen: 1. Ist ein Notarzt beim polytraumatisieren Alpinunfallopfer wirklich notwendig oder wäre ein schnelles Bergen des Verunfallten mit raschem Abtransport ins Krankenhaus ohne zeitaufwändige, notärztliche Therapie eine sinnvolle Alternative?

Als Hauptargumente für den Einsatz eines Notarzthubschraubers beim polytraumatisierten Alpinunfallopfer gelten die langen Prähospitalzeiten und die Notwendigkeit lebensrettender, erweiterter notärztlicher Therapiemaßnahmen aufgrund der Verletzungsschwere. Eine möglichst kurze Prähospitalzeit gilt generell als zentrales, wichtiges Kennzeichen eines gut funktionierenden Systems der präklinischen Traumaversorgung und ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal eines Rettungssystems. Die deutsche Gesellschaft für Unfallchirurgie fordert beispielsweise in ihren S3-Leitlinien eine Prähospitalzeit unter 90 Minuten (4). Bei den von uns untersuchten Patienten war das Einhalten dieser 90 Minuten nur bei der Hälfte der Patienten möglich. Unsere Daten zeigen jedoch, dass die sehr langen Prähospitalzeiten (>2h) selten vom Rettungsdienst beeinflussbar sind, denn häufig wurde der Notruf sehr spät abgesetzt oder die technisch aufwändige Bergung hat sehr viel Zeit in Anspruch genommen. War zur Evakuierung des Verunfallten zusätzlich bodengebundene Unterstützung durch den Bergrettungsdienst notwendig, lag die Prähospitalzeit stets über 2 Stunden. Dennoch wird die tatsächliche Bedeutung der Prähospitalzeit für das 108

Überleben des Verunglückten weiterhin kontrovers diskutiert. Während die Quebec-Studie einen signifikanten Zusammenhang zwischen Mortalitätsreduktion und Verkürzung der Prähospitalzeit darstellen konnte (6), zeigen neuere Studien, dass nur Subgruppen an Patienten wie beispielsweise Patienten mit starker Blutung vom schnellen Transport in die Klinik und der zeitnahen chirurgischen Versorgung profitieren (7,8). Andere Arbeiten konnten hingegen keinen Zusammenhang zwischen Mortalität und Prähospitalzeit nachweisen (9,10) bzw. kamen sie zum Schluss, dass das Überleben der polytraumatisierten Patienten eher von der Behandlung am Unfallort abhängig ist (11).

Möglicherweise ist bei optimierter Therapie am Unfallort das Outcome doch vor allem auch von der Verletzungsschwere und individuellen Risikofaktoren des Verunfallten wie beispielsweise Begleiterkrankungen und weniger von der Prähospitalzeit abhängig. Dennoch zeigen unsere Daten, dass es im Einzelfall wichtig ist, jegliche Zeitverzögerungen zu vermeiden, denn in 25 % unserer Patienten war innerhalb von 2 Stunden nach Klinikaufnahme eine lebensrettende Akutintervention zur Patientenstabilisierung nötig: Bülau-Anlage bei Spannungspneumothorax (n=4), operative Blutstillung (n=3), Kraniotomie (n=4), radiologische, interventionelle Blutstillung (n=3) oder extrakorporale Unterstützungstherapie (n=1). Im entlegenen, alpinen Gelände scheint ein „scoop and run“ Konzept in der Mehrzahl der polytraumatisierten Alpinunfallopfer aufgrund der Verletzungsschwere mit lebensbedrohlicher Beeinträchtigung einer oder mehrerer Vitalfunktionen und des schwer erreichbaren Unfallortes keine Option zu sein. Da die Prähospitalzeit somit oft nicht wirklich verkürzt werden kann und andererseits häufig eine akute Vitalbedrohung vorliegt, spricht vieles bei Alpineinsätzen für schwerverletzte Unfallopfer für die Durchführung von ATLS vor Ort durch den Notarzt (5).

2. Kann der Notarzt am alpinen Unfallort notärztliche Therapiemaßnahmen sicher und erfolgreich durchführen oder gelten gängige Behandlungsempfehlungen des ATLS nur für urbanes und gut zugängliches ländliches Gebiet?

Zur Beantwortung dieser Frage haben wir folgende zwei Kriterien einer optimierten Traumaversorgung als Marker herangezogen und mit unseren Daten verglichen: die Intubation bei einem GCS ≤9 und die Schocktherapie bei einem systolischem Blutdruck <90 mmHg. Das Schädelhirntrauma mit einem GCS ≤9 gilt in vielen Notarztsystemen als Indikation für eine Atemwegssicherung und Beatmung zur Verhinderung oder Therapie einer bestehenden Hypoxie oder Hyperkapnie (13,14). Im eu109

ropäischen Notarzthubschrauber-System gilt die endotracheale Intubation als Goldstandard für die Atemwegssicherung (15,16). Es konnte gezeigt werden, dass die prähospitale Intubation durch einen erfahrenen Notarzt mit einer hohen Erfolgsrate und wenig Komplikationen möglich ist (15,16). Entsprechend diesen Empfehlungen wurden 79 % unserer Patienten mit einem GCS ≤9 zur Atemwegssicherung mit einem endotrachealen Tubus versorgt. Weiters zeigen unsere Daten, dass trotz der schwierigen Arbeitsbedingungen während einer alpinen Rettungsaktion die prähospitale Intubation durch erfahrene Notärzte in 90 % der Fällen erfolgreich war und nur selten zu kleineren Komplikationen führte. Mehr als zwei Drittel aller endotrachealen Intubationen wurden mit Hilfe von Muskelrelaxantien durchgeführt. Neben fundierter Ausbildung und regelmäßigem Training gilt die Anwendung von Muskelrelaxantien als weiterer wichtiger Faktor für eine erfolgreiche Intubation (14). Bereits 1993 berichteten Malacrida und Mitarbeiter über eine Reduktion von Mortalität und Morbidität bei Patienten mit SHT nach Bergunfällen, wenn die Verunglückten mit einem Notarzthubschrauber gerettet wurden. Die Autoren schlossen daraus, dass ATLS durch einen Notarzt sekundäre Hirnschäden bei Patienten mit SHT nach Unfällen in entlegenen Berggebieten vermindern können (17).

Circa die Hälfte unserer Patienten hatte bei Eintreffen des Notarztes einen SAP <90 mmHg, und nur bei einem Drittel dieser Patienten konnten bis zur Aufnahme in den Schockraum normotensive Blutdruckwerte erreicht werden. In der Mehrzahl dieser Fälle wurde eine restriktive Volumentherapie mit prähospitaler Volumengabe bis zu 500ml durchgeführt. Restriktive Volumentherapie ist derzeit ein weit verbreiteter und akzeptierter Therapieansatz bei normotensiven, polytraumatisierten Patienten (18), wird jedoch bei hypotensiven Patienten mit einem SAP <90 mmHg weiterhin kontrovers diskutiert (19). Auf der einen Seite steht die Notwendigkeit eines ausreichenden arteriellen Mitteldrucks zur Aufrechterhaltung der zerebralen und koronaren Perfusion, auf der anderen Seite kann durch aggressivere Volumentherapie und damit einhergehender Steigerung des arteriellen Blutdrucks und Dilution von Gerinnungsfaktoren eine nicht kontrollierbare Blutung verstärkt und ein Schockzustand verschlechtert werden (20,21). Das Konzept der „permissiven Hypotension“ fand bisher vor allem in der Militärmedizin breite Verwendung, wird aber auch als mögliche Strategie bei Unfällen mit verzögerter Evakuierung empfohlen, wie dies auch bei alpinen Rettungsaktionen der Fall sein kann (22).

Bei hypotensiven Patienten mit begleitendem Schädelhirntrauma sind sich die meisten Autoren jedoch einig, dass eine permissive Hypotension schädlich sein kann und die Volumentherapie bei diesen Patienten mit dem Ziel der 110

Normotension durchgeführt werden sollte (4,22).Von den untersuchten Schädelhirntraumapatienten mit SAP <90 mmHg konnte jedoch nur in der Hälfte der Fälle bis Klinikaufnahme der SAP >90 mmHg angehoben werden. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass SAP-Werte <90 mmHg in einigen Fällen vom Notarzt nicht als Therapieziel im Sinne der „permissiven Hypotension“ gewollt waren, sondern vielmehr die Schwierigkeiten bei der Durchführung einer präklinisch adäquaten Volumentherapie zeigen. Unangenehme Wetterbedingungen wie Kälte, Wind, Regen- und Schneefall, sowie ausgesetztes steiles Gelände limitieren die Möglichkeiten prähospitaler Schocktherapie am alpinen Unfallort. Mehr als die Hälfte der untersuchten Patienten zeigte bei Eintreffen des Notarztes eine lebensbedrohliche Beeinträchtigung einer Vitalfunktion, welche eine sofortige, notfallmäßige Stabilisierung des Verunglückten durch den Notarzt notwendig machte. Weiter zeigen unsere Daten, dass in mehr als zwei Drittel der untersuchten Patienten eine Taubergung notwendig war, was um ATLS am Notfallort zu realisieren das Einbeziehen des Notarztes in die Taubergung notwendig machte. Unsere Daten zeigen, dass ATLS Interventionen, wie beispielsweise eine endotracheale Intubation, durchaus auch im Rahmen von Taubergungen erfolgreich und komplikationsarm durchführbar sind. Auch erleichtert die Verabreichung einer analgetischen Therapie vor Seilbergung die Evakuierung und verkürzt somit die Prähospitalzeit (12).

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Leitlinien und Behandlungsprotokolle, die primär für den bodengebundenen Rettungsdienst im gut zugänglichen, urbanen Bereich entwickelt wurden, nur teilweise auch im alpinen Gelände umsetzbar sind. Nichtsdestotrotz kann der erfahrene Notarzt lebensrettende ATLS-Interventionen häufig, teilweise auch nur in modifizierter Form, mit hoher Erfolgs- und niedriger Komplikationsrate auch am alpinen Notfallort durchführen.

SCHLUSSFOLGERUNGEN Die verlängerte Prähospitalzeit bei Unfällen im alpinen Gelände, die häufig notwendige Stabilisierung des Patienten vor technischer Bergung sowie die lebensbedrohliche Beeinträchtigung einer oder mehrerer Vitalfunktionen bei mehr als der Hälfte der polytraumatisierten Patienten sind ein starkes Argument für die Anwesenheit eines Notarztes und eine erweiterte medizinische Versorgung auch am alpinen Notfallort. Die für den urbanen Rettungsdienst gültigen Zielvorgaben einer notärztlichen Therapie kann der Notarzt am alpi111

nen Notfallort allerdings nur teilweise erfüllen. Die prähospitale Atemwegssicherung mittels endotrachealer Intubation ist in der Mehrzahl der Fälle möglich und hat nur eine geringe Komplikationsrate. Eine größere Herausforderung für den Notarzt stellt die präklinische Behandlung hypotensiver Patienten dar. In zwei Drittel aller hypotensiven Patienten und der Hälfte der hypotensiven Patienten mit Schädelhirntrauma war es bis Klinikaufnahme nicht möglich den SAP auf >90 mmHg anzuheben. Erweiterte notärztliche Therapie ist nach unseren Erfahrungen auch in der Mehrzahl der Fälle von Taubergungen möglich.

LITERATURVERZEICHNIS (1) Baker S.P. et al. The injury severity score: a method for describing patients with multiple injuries and evaluating emergency care. J Trauma 1974; 14(3): 187–196.

(2) Teasdale G., Jennett B. Assessment of coma and impaired consciousness. A practical scale. Lancet 1974; 2(7872): 81–84.

(3) Gennarelli T.A., Wodzin E. AIS 2005: a contemporary injury scale. Injury 2006; 37(12): 1083–1091.

(4) Unfallchirurgie, D.G.f. S3-Leitlinie: „Polytrauma/Schwerverletzten-Behandlung.

2011; Available from: http://www.awmf.de.

(5) Smith R.M., Conn A.K. Prehospital care – scoop and run or stay and play? Injury 2009; 40(4): 23–26.

(6) Sampalis J.S. et al. Trauma care regionalization: a process-outcome evaluation. J Trauma 1999; 46(4): 565–579; discussion 579–581.

(7) Ivatury R.R. et al. Penetrating thoracic injuries: in-field stabilization vs. prompt transport. J Trauma 1987; 27(9): 1066–1073.

(8) Pons P.T. et al. Paramedic response time: does it affect patient survival? Acad Emerg Med 2005; 12(7): 594–600.

(9) Newgard C.D. et al. Emergency medical services intervals and survival in trauma: assessment of the “golden hour” in a North American prospective cohort. Ann Emerg Med 2010; 55(3): 235–246 e4.

(10) Lerner E.B. et al. Is total out-of-hospital time a significant predictor of trauma patient mortality? Acad Emerg Med 2003; 10(9): 949–954.

(11) Lossius H.M. et al. Prehospital advanced life support provided by specially trained physicians: is there a benefit in terms of life years gained? Acta Anaesthesiol Scand 2002; 46(7): 771–778.

112

(12) Ellerton J.A., Greene M. and Paal P. The use of analgesia in mountain rescue casualties with moderate or severe pain. Emerg Med J 2013. 30(6): 501–505.

(13) Hoogmartens O. et al. Evidence-based prehospital management of severe traumatic brain injury: a comparative analysis of current clinical practice guidelines. Prehospital emergency care: official journal of the National Association of EMS Physicians and the National Association of State EMS Directors 2014; 18(2): 265–273.

(14) Hammell C.L., Henning J.D. Prehospital management of severe traumatic brain injury.

BMJ 2009; 338: b1683.

(15) Sunde G.A. et al. Airway management by physician-staffed Helicopter Emergency Medical Services – a prospective, multicentre, observational study of 2,327 patients.

Scand J Trauma Resusc Emerg Med 2015; 23: 57.

(16) Thoeni N. et al. Incidence of difficult airway situations during prehospital airway management by emergency physicians-a retrospective analysis of 692 consecutive patients. Resuscitation 2015; 90: 42–45.

(17) Malacrida R.L. et al. Helicopter mountain rescue of patients with head injury and/or multiple injuries in southern Switzerland 1980–1990. Injury 1993; 24(7): 451–453.

(18) Driessen A. et al. Prehospital volume resuscitation-Did evidence defeat the crystalloid dogma? An analysis of the TraumaRegister DGU(R) 2002–2012. Scand J Trauma Resusc Emerg Med 2016; 24: 42.

(19) Geeraedts L.M. Jr. et al. Prehospital fluid resuscitation in hypotensive trauma patients: do we need a tailored approach? Injury 2015; 46(1): 4–9.

(20) Roberts I. et al. Is the normalisation of blood pressure in bleeding trauma patients harmful? Lancet 2001; 357(9253): 385–387.

(21) Voelckel W.G. et al. Treatment of hemorrhagic shock. New therapy options. Anaesthesist 2004; 53(12): 1151–1167.

(22) Sumann G. et al. Fluid management in traumatic shock: a practical approach for mountain rescue. Official recommendations of the International Commission for Mountain Emergency Medicine (ICAR MEDCOM). High Alt Med Biol 2009; 10(1): 71-5.

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❙ Christopher A. Dalus, Wolfgang Domej ❙

Bergsport nach Gelenkersatz Mountain sports after joint replacement

SUMMARY With increasing numbers of modern hip and knee prostheses being implanted, even in younger persons, patients expect excellent functionality and restoration of their former physical activity level. In spite of the obvious health benefits of sports, many patients lack the confidence to take up an alpine sport again. Returning to sports after joint replacement is an important issue, particularly for those who practice disciplines as mountaineering, climbing or skiing, which often are an important part of their personal identity.

Many questions may arise in the context of knee and hip replacement such as patterns of strain occurring during mountaineering that are to be avoided or completely excluded. Orthopedic risks related to alpine sports shall be evaluated and further, which precautions should be taken to decrease orthopedic risks, and whether there are any recommendations on how to increase the feeling of safety and self-confidence that will make it easier to return to these sports.

Today, hip-resurfacing and unicompartmental knee arthroplasty (UKA) show satisfactory results. Good preoperative physical fitness and postoperative rehabilitation will contribute to the success of joint replacement surgery and good functionality.

It is essential to reestablish coordination and range of motion immediately after joint replacement surgery. Strength and endurance should be restored within 3 – 6 months.

The postoperative training program should be individually tailored and adapted to the particular sports discipline, taking the patient’s former level of activity and proficiency into account. When stability, security of movement and good technique have been achieved postoperatively, a patient may practice many of the alpine disciplines, but it is not recommended to start with a new sport immediately after joint replacement surgery.

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The recent relevant literature was reviewed systematically. Further, two mountaineers report their practical experience with artificial knee joints, and an orthopedic surgeon involved in sports gives recommendations for optimal behavior in the postoperative period.

Keywords: mountaineering, total hip arthroplasty (THA), hip-resurfacing, total knee arthroplasty (TKA), unicompartmental knee arthroplasty (UKA) ZUSAMMENFASSUNG Zunehmend werden heute auch bei jüngeren Patienten Hüft- und Kniegelenkprothesen implantiert. Moderner Gelenkersatz führt zu hoher Erwartungshaltung bezüglich Funktionalität und Wiedererlangung eines vormaligen Aktivitätsgrades. Trotz positiver Gesundheitseffekte durch sportliche Betätigung mangelt es vielen Prothesenträgern an ausreichendem Selbstvertrauen, um ihren Alpinsport wieder auszuüben. Dabei wäre die sportliche Wiedereingliederung nach Gelenkersatz von ganz besonderer Bedeutung, vor allem wenn es sich dabei um Alpinsportarten handelt, da für Alpinsportler die Ausübung von Bergsteigen, Klettern und Schifahren oftmals Teil ihrer persönlichen Identität ist.

Etliche Fragen ergeben sich im Zusammenhang mit einem Knie- oder Hüftgelenkersatz wie etwa nach speziellen Belastungsmustern im Alpinsport, die bei Prothesenträgern vermieden oder gänzlich ausgeschlossen werden sollten, oder auch Fragen nach den orthopädischen Risiken, die speziell auf Ausübung des Alpinsports fokussiert sind. Weiter soll auf Vorsichtsmaßnahmen eingegangen werden, die Risiken minimieren und Empfehlungen abgegeben werden, die auch das Sicherheits- und Selbstwertgefühl alpinistischer Wiedereinsteiger erhöhen.

Heute führen Hüftoberflächenersatzoperationen und unikondyläre Knieprothesen in der Regel zu erstaunlich guten Ergebnissen. Der Erfolg des Gelenkersatzes und die zufriedenstellende Funktionalität stehen immer in engem Verhältnis zum präoperativen Fitnessgrad und einer effizienten Rehabilitation.

Bewegungskoordination und -umfang sollten unmittelbar nach der chirurgischen Intervention wiederhergestellt werden. Ein Aufbau von Kraft und Ausdauer ist ab dem 3.-6. postoperativen Monat sinnvoll. Übungen dazu sollten sich an den Bedürfnissen sowie der angestrebten Bergsportdisziplin orientieren. Präoperative Erfahrungswerte in einer Alpinsportart zählen dabei zu den wesentlichsten Faktoren eines Trainingsplanes und Trainingszieles. Bei angepasster Technik, wiedererlangter Stabilität und Bewegungssicherheit ist mit einem künstlichen Gelenk auch nahezu jede Alpinsportart wieder möglich; da116

von abgesehen, sollte postoperativ mit keiner neuen Alpinsportdisziplin mehr begonnen werden.

Eine systematische Literaturübersicht wurde zu dieser Thematik durchgeführt. Zusätzlich geben zwei Alpinsten Auskunft über praktische Erfahrungen mit ihrem neuen Kniegelenk und ein Sportorthopäde gibt Empfehlungen für postoperative Verhaltensmaßnahmen.

Schlüsselwörter: Bergsteigen, Hüftgelenkersatz (HTEP), Hüftoberflächenersatz Kniegelenkersatz (TKA), unikondyläre Knieprothese (KTEP)

EINLEITUNG Endoprothetische Eingriffe an Knie oder Hüfte gehören heute zu den häufigsten Operationen im orthopädischen und unfallchirurgischen Bereich. Bereits im Oktober 2007 wurde die Implantation einer Hüftendoprothese in der Fachzeitschrift „The Lancet“ als Jahrhundertoperation gefeiert (1). Endoprothesen können durch altersbedingt-degenerative oder traumatische Ursachen erforderlich werden (2). Grundlegend werden bei derartigen Eingriffen die artikulierenden Gelenkpartner durch künstliche Oberflächen aus Metall, Polyethylen oder Keramik ersetzt, die der Anatomie nachempfunden sind. Wie weitreichend ein Gelenk dabei reseziert und neu aufgebaut werden muss, hängt vom Ausmaß der Schädigung und von der Stabilität des umliegenden Knochengewebes ab. Am Beispiel der Hüftprothese kann dabei nur der Femurkopf mit einer Metalloberfläche beschichtet werden (Hüftoberflächenersatz). Alternativ kann eine komplett neue Hüftgelenkpfanne eingefräst werden, die mit einem Ersatz des Femurhalses kombiniert wird. Dieser sogenannte Schaft wird im proximalen Femur verankert und mit einem Keramik-, Metall- oder Polyethylenkopf (PE-Kopf) zur Artikulation mit der neuen Pfanne versehen (klassische HTEP). Am häufigsten wird eine Indikation zur HTEP bei primär idiopathischer sowie sekundärer Koxarthrose im Rahmen verschiedener Grunderkrankungen (wie z.B. juveniler Hüftdysplasie) gestellt. Auch die Hüftkopfnekrose bei Alkohol- und Steroidabusus sowie Diabetes mellitus gilt als Indikation für die klassische HTEP. Der Indikation zur Knietotalendoprothese (KTEP) liegt meist eine über Jahre und Jahrzente vorbestehende Fehlstellung der Tragachse im Knie zugrunde (Varus- bzw. Valgusgonarthrose).

Bei Knieendoprothesen handelt es sich in der Regel um einen Oberflächenersatz durch ein Femurschild, das mit einem an der proximalen Tibia befestigten sogenannten Tibiaplateau und der Patella interagiert. Zwischen diesen 117

beiden Bauteilen liegt bei der konventionellen KTEP noch ein Polyethylen-Inlay (PE-Inlay), das ein abriebfreies Gleiten der ersetzten Gelenkoberflächen ermöglicht und die Gelenkführung vermittelt. Bei ausgeprägter Arthrose des patellofemoralen Gleitlagers kann auch ein Ersatz der Gleitfläche an der Patella mittels einer PE-Beschichtung angedacht werden. Doch gibt es auch hier eine weniger invasive Prothesenvariante, bei der nur das mediale oder laterale Kompartiment des Kniegelenks mit Metalloberflächen und einem PE-Inlay versehen wird (unikondyläre Knieprothese bzw. „Hemischlittenprothese“).

In der Revisions- und Tumorchirurgie wird allerdings auch ein Ersatz des gesamten distalen Femurs bis hin zu einem Femur-Totalersatz durchgeführt. Die Entscheidung, welche Prothesenbauform gewählt wird, hängt dabei von Kli-

Abb. 2: KTEP-Träger beim mit Trekking­ stöcken unterstützten Abstieg (mit freundlicher Genehmigung des Patienten)

Abb. 1: Optimale Knie-TEP Versorgung rechts; radiologische Saumbildung zementbedingt (mit freundlicher Genehmigung von Univ.-Doz. Dr. G. Gruber, Univ.-Klinik für Orthopädie Graz)

Abb. 3: Konventionelle KTEP (GMKprimary): Femurschild in Artikulation mit PE belegtem Tibiaplateau (mit freundlicher Genehmigung der Firma Vivamed, Salzburg)

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nik, radiologischem Befund und dem Patientenwunsch nach postoperativer Belastbarkeit ab. Das Ziel dieser, doch sehr großen, Eingriffe ist die Wiederherstellung alltagstauglicher und schmerzfreier Bewegungsabläufe. Traditionell waren derartige Operationen einem älteren vielfach körperlich inaktiven Patientenkollektiv vorbehalten. Für diese Patienten stand die Wiederherstellung der Lebensqualität im Vordergrund ohne auf sportliche Aktivität zu fokussieren. Der Entschluss zur Endoprothese sollte jedoch immer erst als „ultima ratio“ nach Ausschöpfung aller konservativen Therapiemaßnahmen fallen.

Mit der sportlichen Belastung einer Endoprothese geht immer die Angst vor einer Prothesendislokation, -lockerung oder -infektion einher. Den „worst case“ stellt ein Bruch von Prothesenkomponenten bzw. der knöchernen Einbettung (periprothetische Fraktur) dar. Prothesendislokationen treten zu 90 % im Rahmen von Alltagsbewegungen während der ersten drei postoperativen Monate auf (3, 4). Eine HTEP hat aufgrund des erhöhten Bewegungsumfanges ein erhöhtes Dislokationsrisiko gegenüber der KTEP. HTEP-dislokationen kommen in 3-5 % aller HTEPs vor und machen 20 % der Revisionsoperationen an der künstlichen Hüfte aus (3). Die gefürchtetste Spätkomplikation und zugleich der häufigste Revisionsgrund sind aseptische Prothesenlockerungen.

Pathogenetisch ist dafür ein verstärkter Abrieb von Knochenzement bzw. von Prothesenmaterial verantwortlich. Oftmals ziehen diese nicht resorbierbaren Abriebpartikel entzündliche Reaktionen im Prothesenbett nach sich. Periprothetische Entzündungsreaktionen können zu osteolytischen, granulomatösen oder zystischen Veränderungen sowie einer Hemmung der Osteoblastenaktivtät führen, wodurch die ossäre Integrität des Implantats gestört wird.

METHODIK Die Literaturrecherche erfolgte in PubMed. Der Suchaufbau umfasste die Kombination von endoprothetischen Operationstechniken und Endoprothesen (z.B. KTEP „OR“ HTEP „AND“ mountainieering) mit verschiedenen Formen des Alpinsports. Zur Illustration fanden Einzelfallinterviews mit Alpinisten (<80 Jahre) statt, die ein künstliches Gelenk erhalten hatten. Bedingung für die Auswahl der Einzelfälle war das Vorliegen einer Primärimplantation, die zum Befragungszeitpunkt länger als sechs Monate zurückliegen musste. Zur möglichst vergleichbaren Befragung der betroffenen Alpinsportler wurde ein fünfteiliger Fragebogen entworfen. Im ersten Teil wurden Daten zur Person des Bergsportlers sowie der Operation und der Prothese erhoben. In einem 119

zweiten Teil wurde das Aktivitätsniveau zum aktuellen Zeitpunkt erhoben. Der UCLA-Aktivitätsscore (University of California, Los Angeles) erschien dafür am geeignetsten (5). Der dritte Teil betraf Patienten mit Knieendoprothesen.

Als Scoring System diente hier sowohl der zweiteilige „Knee-Society-Score“ (Knee-Score/ Function-Score) sowie der kniespezifische „WOMAC-Score“ (Western Ontario and McMaster Universities Arthritis Index) (6, 7). Der vierte Teil bildete das Hüftäquivalent zu Teil drei, wobei der „Harris-Hip-“ (8) und der hüftspezifische „WOMAC-Score“ zur Anwendung kamen (7). Diese breite Auswahl an standardisierten Scores misst sowohl den Bewegungsumfang im operierten Gelenk wie auch die Sicherheit im Alltag. Zur Auswertung aller Scores wurde die Website www.orthopedicscores.com herangezogen (9). Im Anschluss daran wurden spezifische Fragen zum Thema Alpinsport gestellt z.B. eine Frage nach den praktizierten Bergsportdisziplinen und der Intensität.

Als Vorlage hierzu diente ein Fragebogen, der im Jahre 1999 im Jahrbuch der österreichischen Gesellschaft für Höhen- und Alpinmedizin publiziert wurde (10). Im Wesentlichen wurde der Fragebogen übernommen und durch einige weitere Antwortmöglichkeiten ergänzt.

ERGEBNISSE Aus der Literaturrecherche ergaben sich 1936 Artikel, von denen 110 für diese Übersichtsarbeit relevant erschienen. Davon waren 28 Publikationen weder in Deutsch noch Englisch verfügbar. Während der Volltextsichtung der verbleibenden 82 Artikel zeigte sich in 22 Publikationen trotz thematischen Bezuges keine Aktualität. Insgesamt verblieben nach der Volltextanalyse 52 PubMed-Beiträge zur Auswertung; es ergab sich daraus nachfolgender Konsens: In den vergangenen zehn Jahren war in Deutschland und den USA ein drastischer Anstieg an elektiv und primär implantierten Hüft- und Kniegelenkprothesen (HTEP/KTEP) zu verzeichnen. In Deutschland zeigte sich für die HTEP zwischen 2005 und 2011 eine um 11 % gesteigerte Eingriffszahl. In den USA fiel dieser Anstieg mit 28 % im selben Zeitraum noch deutlicher aus.

Ebenso nahmen im selben Zeitraum die KTEPs in beiden Ländern mit einem Zuwachs an Eingriffen von 22 % (D) bzw. 30 % (USA) deutlich zu (11). Schätzungen zufolge wird die Nachfrage nach HTEP-Implantationen bis 2030 um 175 %, nach KTEP um 675 % zunehmen (12). Auch die Inzidenz beider Gelenkersatzoperationen nahm in der Altersgruppe der 50-60-Jährigen innerhalb des vergangenen halben Jahrzehntes um 50 % zu (3). Die damit immer jünger 120

werdende Zielgruppe erfordert heute eine differenziertere Herangehensweise an das präoperative Assessment und an die postoperative Betreuung. Viele Alpinisten, die sich einem Gelenksersatz unterziehen mussten, hatten vor der Operation bereits den expliziten Wunsch nach einem Wiedereinstieg in den Alpinsport und knapp 20 % aller Probanden einer Beobachtungsgruppe führten an, den Gelenkersatz mit dem Ziel geplant zu haben, danach wieder schmerzfrei ihren gewohnten Sportarten nachkommen zu können (13).

Der Erfolg der Endoprothetik und damit das „grüne Licht“ zur erneuten Aktivität ist auf der einen Seite stark von neuen Materialien sowie der Implantationstechnik abhängig. Auf der anderen Seite sind zufriedenstellende Ergebnisse auch in hohem Maße an eine optimale postoperative Begleitung und regelmäßige Bewegung gebunden. Beide Elemente dienen der muskulären Stabilisierung und kardiovaskulären Leistungsverbesserung. Sobald die muskuläre Stabilisierung des Gelenkersatzes erreicht ist, ergibt sich für den Prothesenträger (HTEP & KTEP) ein geringeres Dislokationsrisiko des operierten Gelenks und damit die Möglichkeit einer lebenslangen Fortführung sportlicher Aktivitäten. Mit der Verbesserung von Koordination und Gleichgewicht wird zugleich das Sturzrisiko verringert. Darüber hinaus verbessert sich die Propriozeption, sodass Überund Fehlbelastungen eher vermieden werden können. Nicht zuletzt wirkt sich regelmäßiges sportliches Training auch positiv auf die Psyche des Prothesenträgers aus, das Selbstvertrauen steigt und ängstliche Verstimmungszustände werden sukzessive abgebaut (4). Moderate sportliche Aktivität ruft zusätzlich verschiedenste anti-inflammatorische Effekte hervor und übt auf diesem Wege einen Benefit auf die postoperative Geweberegeneration aus (14). Zusätzlich verringert ein aktiver Lebensstil das Risiko periprothetischer Komplikationen durch eine Reduktion des Körpergewichtes. Bereits im Jahre 1990 fanden sich dazu in der Zeitschrift des American College of Sports Medicine Empfehlungen für Prothesenträger (15): so wurden Trainingseinheiten in der Dauer von 20–60 Minuten, 3-5mal/Woche für den Erhalt kardiovaskulärer bzw. muskulärer Leistungsfähigkeit als zielführend erachtet. Im Zusammenhang mit alpinen Sportarten wurde vor allem das Wandern empfohlen (15). Auch technisch korrektes Schifahren stellt keine außergewöhnliche Gelenkbelastung dar (16).

Demgegenüber stehen die Angst vor verstärktem Abrieb von Prothesenbauteilen sowie ein erhöhtes Sturz- und Dislokationsrisiko im Rahmen von unvorhergesehenen Bewegungen. Früher wurde langfristige sportliche Belastung der Endoprothese verdächtigt, einen verstärkten Verschleiß der Prothesenbauteile nach sich zu ziehen. Neue Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass Abrieb eher als Indikator einer Überbelastung der Prothese durch fehlerhafte 121

Bewegungsmuster anzusehen ist (17). Es muss in diesem Zusammenhang jedoch auch betont werden, dass die Prothesenbelastung differenziert zu sehen ist und von der jeweiligen alpinsportlichen Disziplin abhängt. Der Beanspruchungsgrad kann von sehr hoch wie beim Klettern und Höhenbergsteigen bis zu moderat beim Bergwandern, Mountainbiking oder bei der Begehung einfacher Klettersteige reichen. Auf jeden Fall problematisch im Sinne der Gelenkbelastung sind Kampf- sowie Ballsportarten anzusehen. Auch das Körpergewicht, eine korrekte Implantation und das Prothesenmaterial sind wesentliche Faktoren für die Haltbarkeit. Die zunehmende Anwendung von Polyethylen auf künstlichen Gelenkflächen lässt prospektiv eine lange Lebensdauer erwarten (18).

Das Sturzrisiko im Rahmen von alpinistischer Aktivität kann durch die Auswahl der geeigneten Bergsportdisziplin aber auch durch den Einsatz entsprechend längenadaptierter Trekking- und Wanderstöcke minimiert werden (10).

Weiter wird berichtet, dass selbst ein Sturz direkt auf das künstliche Gelenk bei guter muskulärer Stabilität selten zu Schäden an Prothese bzw. ihrer Verankerung führt (19).

In Bezug auf die Hüftgelenkprothesen verspricht der minimal invasive Hüft-Oberflächenersatz bei stabiler Knochenmatrix die besten Ergebnisse (20). Präzise Positionierung des Implantats und Bewegungsschulung minimieren die Abriebeffekte bei allen Formen der HTEP. Sollte es dennoch zu einer aseptischen Lockerung durch den Abrieb kommen, bietet sich im Anschluss an einen Oberflächenersatz immer noch eine einfache Erweiterung zu einer traditionellen HTEP, da die physiologische Architektur des Knochens durch den Oberflächenersatz kaum gestört wird (3). Trotz dieser theoretisch idealen Prothesenarchitektur wechseln viele Probanden postoperativ die Bergsportdisziplin. Dabei erfuhr Wandern einen postoperativen Zulauf von 10 %. Der Schilanglauf nahm um +6 % zu, Alpinschifahren dagegen nahm um –17 % ab.

Die stärkste postoperative Abnahme betrifft das Bergsteigen und Klettern. Die postoperative Abnahme in diesen Disziplinen betrug trotz Hüftoberflächenersatz -33 % (21). Der wahre Grund dieses Rückganges dürfte in der Sorge vor einer Beschädigung des Kunstgelenkes liegen, womit ein gewisses Vermeidungsverhalten plausibel wird (21). Patientinnen und Patienten mit klassischer HTEP dagegen zeigten präoperativ in 36 % sportliche Aktivität, postoperativ in 52 %. Auch wird von HTEP-Trägern (im Vergleich zu KTEP-Trägern) Sport öfter und in längeren Einheiten ausgeübt (22-24). Insbesondere das Wandern, Radfahren und Schifahren (Alpinstil/Schitouren) erfreuen sich bei dieser Gruppe großer Beliebtheit (25).

122

Knieprothesenträger dagegen führen vermehrt Schmerzen durch ihr neues Gelenk als Begründung für ihren sportlichen Rückzug an (23). Die Anzahl aktiv Sporttreibender ging von präoperativ 42 % auf 34 % postoperativ zurück (24). Eine Ausnahme bilden dabei die Träger unikondylärer Knieprothesen mit einer Sport-Wiedereinstiegsrate innerhalb der ersten postoperativen 18 Monate von 97 % (18,24-27). Da diese Form der Knieprothese durch ihre Spezifität eine sehr geringe Indikationsbreite aufweist, wird sie sehr selten eingesetzt. Bezüglich der Revisionsrate wird die unikondyläre Prothese von jener der KTEP in neueren Studien unterboten (28). Somit bleibt eine Versorgung mittels unikondylärer Prothese eher Sonderfällen vorbehalten.

Der operative Zugangsweg dürfte sowohl für HTEP wie auch KTEP bezüglich des postoperativen Outcome überbewertet werden. Rehabilitation und physikalische Therapie haben auf jeden Fall die größere Bedeutung (4,29,30).

Bei der Befragung zweier Alpinisten mit künstlichem Knie- bzw. Hüftgelenk zeichnete sich besonders die Bedeutung der präoperativen Muskelstabilität sowie Konsequenz im Rahmen der Rehabilitation für ein hohes postoperatives Aktivitätsniveau ab. In der Literatur wird für sportliche Prothesenträger ein durchschnittliches UCLA-Aktivitätslevel von 7 beschrieben (31). Dieser Wert konnte von beiden Alpinisten mit 10 überboten werden, was einem Maximum an Aktivität mit Prothese entspricht. Für junge, präoperativ aktive Patienten mit KTEP findet sich in der Literatur ein postoperativer Knee-Society-Score von 94 Punkten für den Bewegungsumfang sowie 89 Punkte für die Funktion (31,32). Patient A (aktiver Alpinist/ KTEP) konnte diese Werte mit einer Prothesenstandzeit von 4 Jahren mit 93 und 90 Punkten bestätigen. Es liegt nahe, dass diese Werte vor allem durch präoperative Fitness, sowie regelmäßiges Training mit dem künstlichen Gelenk erreicht werden konnten. Den postulierten WOMAC-Score in Höhe von 33 Punkten (31) konnte er mit 98 Punkten deutlich überbieten. Dieses Ergebnis zeigt, dass alpinistisches Training einen unbeschwerten Alltag mit einer Prothese wie mit einem physiologischen Gelenk ermöglichen kann.

Ganz außergewöhnlich zeigten sich die Ergebnisse im Harris-Hip-Score, sowie WOMAC-Score für Patient B (Alpinist/ HTEP bds.). Mit einer Prothesenstandzeit von 18 und 7 Jahren konnte er in beiden Scores jeweils das Maximum von 100 Punkten erzielen.

Beide Interviewpartner gaben an, mit ihrer Prothese wieder viele Tage in den Bergen zu verbringen ohne dabei Einschränkungen in der Bandbreite ihrer ausgeübten Bergsportdisziplinen hinnehmen zu müssen. Patient A berichtete sogar über eine Besteigung der Zugspitze mit dem neuen Kniegelenk. Patient B 123

konnte mit zwei künstlichen Hüftgelenken bereits nach 6 Wochen den 1.722 m hohen Wallberg am Tegernsee besteigen. Ein Jahr postoperativ absolvierte er einen Sprint-Triathlon (500 m Schwimmen, 20 km Mountainbike, 5 km Laufen) ohne Probleme. Als Erfolgsgeheimnis gaben beide ihren präoperativen Trainingszustand sowie ihre Eigeninitiative und Motivation in der Nachbehandlung an. Auch die Einhaltung von Regenerationsphasen wurde von beiden als wesentlich erachtet.

DISKUSSION Es sollte berücksichtigt werden, dass die Follow-up Untersuchungen wie sie beschrieben wurden oft unterschiedlich lange (1-5 Jahre) nach dem Eingriff durchgeführt wurden (23, 24). Weiter zeigten sich unterschiedliche Beobachtungszeiträume. Wie viele Patientinnen oder Patienten ihre alpinsportliche Aktivität allein auf Grund ihrer Altersprogression niedergelegt haben, konnte nicht untersucht werden.

Ebenso ist die Validität der üblicherweise verwendeten Fragebögen zu hinterfragen. Harris-Hip, WOMAC, Knee-Society und UCLA-Score stellen zwar etablierte, standardisierte orthopädische Evaluationen dar (5-7), doch Alpinsport kommt darin nicht vor. Damit sind obige Scoring-Systeme für die Erforschung der Belastungsfähigkeit einer Endoprothese im Alpinsport nur bedingt geeignet. Der Bedarf nach einem für den Bergsport adaptierten Scoring-Systems wird daraus deutlich. In weiterer Folge wäre die Untersuchung größerer Kollektive von alpinsportlichen Endoprothesenträgern mit einem adaptierten Scoring-System bei verbesserter Kontrolle von Störvariablen wünschenswert.

Die Patientenzufriedenheit nach einem Gelenkersatz und die damit verbundene individuelle Lebensqualität können mit den gängigen Gelenk- und Aktivitäts-Scores nur grob objektiviert werden. Ein gutes Scoring Ergebnis muss nicht obligat mit dem erforderlichen Selbstbewusstsein verbunden sein, sportlichen bzw. alpinistischen Herausforderungen wieder gewachsen zu sein (16). Es ist für einen Prothesenträger nicht unbedingt zufriedenstellend, allein schmerzfrei zu sein, um in den Supermarkt zu gehen, wenn das künstliche Gelenk als Hindernis für Alpinsportarten angesehen wird.

Als Grundtenor des Experteninterviews mit einem der führenden Orthopäden zeigte sich, dass die Entscheidung zur Endoprothese immer erst fallen sollte, wenn die Lebensqualität dramatisch eingeschränkt ist. Beschönigende Einzelfallberichte sollten dabei mit Vorsicht registriert werden. Wenn die Pro124

thesenkomponenten stabil verankert sind und gute Beweglichkeit sowie Achsverhältnisse bestehen, sollte in Bezug auf alpinsportliche Aktivität kaum eine Einschränkung bestehen.

Tab. 1: Empfohlene Alpinsportarten nach HTEP und KTEP (33)

Alpinistische Disziplin

Hoher Empfehlungsgrad

Radfahren

HTEP, KTEP

Langlauf

HTEP, KTEP

Mittlerer Empfehlungsgrad

Alpinschilauf

HTEP, KTEP

Wandern

HTEP, KTEP

Klettern

HTEP, KTEP

Beim Aufbautraining macht wie so oft in der Medizin die Dosis das Gift. Ein individueller Trainingsplan, angepasst an die postoperative Situation sowie die sportlich/technischen Fähigkeiten, ist der Schlüssel zur Zufriedenheit mit dem künstlichen Gelenk.

Nach dem Motto „zu Tode gefürchtet ist auch gestorben“ vermerkten Dietl und Haid im Jahrbuch Beitrag „Bergsport mit künstlichem Hüftgelenk“ kritisch: Die Empfehlung zur Belastungseinschränkung seitens des Operateurs scheint oft übertrieben und erfolgt häufig vor dem Hintergrund einer Absicherung gegen postoperative Schäden an der Prothese (10). Damit wird nämlich erreicht, dass der Patient bzgl. seiner Sportausübung verunsichert wird. Eine übertriebene Vorsicht ist kontraproduktiv und mindert die Lebensqualität des Prothesenträgers. Trotzdem sollten Kontraindikationen für den Wiedereinstieg in den Alpinsport berücksichtigt werden; zu solchen zählen Gelenkinfektionen, Implantatlockerungen, muskuläre Insuffizienz, höhergradige Gelenkinstabilität oder Revisionsendoprothesen.

Postoperative Verhaltensempfehlungen für Alpinsport: Regelmäßige körperliche Aktivität verbessert die Muskelkraft und Ausdauer und senkt das Dislokationsrisiko signifikant. Auch Koordination, Propriozeption und Körperempfindung werden durch sportliche Betätigung gefördert (4). Diesen Aspekten entgegen steht die Angst, durch Abrieb eine aseptische Prothesenlockerung zu riskieren. Ebenso gefürchtet sind Dislokation, Implan125

tatbruch und periprothetische Frakturen. Der Abrieb minimiert sich durch einen guten technischen Bewegungsablauf und die Verwendung moderner Prothesenmaterialien (18). Ein Implantatbruch kommt bei modernen Prothesenbauformen sehr selten vor (13). Prothesenhaltbarkeitszeiten von über 28 Jahren sind heute bei gelenkschonender Sportausübung absolut möglich. Bei starker Gelenkbelastung werden immer noch durchschnittlich 15 Jahre guter funktioneller Haltbarkeit prognostiziert (3). Die Gefahr einer periprothetischen Fraktur beim Sport besteht allerdings immer. Das Risiko kann durch ausreichende muskuläre Stabilität und Balance verringert werden. Der Benefit sportlicher Aktivität mit einem künstlichen Gelenk ist somit unumstritten.

Die individuelle Bedürfnisgerechtigkeit der therapeutischen Empfehlungen ist Grundvoraussetzung für den Erfolg; gerade Bergsportarten, die für die Partizipierenden oftmals eher Teil ihrer Identität denn reines „Workout“ darstellen, sollten nicht aus reiner Übervorsicht unterbunden werden.

Präoperativ ist ein regelmäßiges Training der gelenkstabilisierenden Muskulatur wie durch Radfahren oder auch am Heimtrainer sinnvoll (10,21,34,35).

Postoperativ sollte so bald als möglich mit einem zweiphasigen Aufbautraining begonnen werden (10,21,36). Als Ziel der ersten Phase sollten volles Koordinationsvermögen und ein ausreichender Bewegungsumfang stehen (36). In der zweiten Phase sollte in die Verbesserung von Kraft und Ausdauer investiert werden (36); auch in dieser Phase sind klinische Kontrolluntersuchungen im Abstand von 3-6 Monaten postoperativ vorzusehen, um die korrekte Implantatposition, eine regelrechte Osseointegration, die Beweglichkeit und das Gangbild als Grundvoraussetzungen in Hinblick auf die Sportausübung zu reevaluieren (37). Die angestrebte Alpindisziplin sollte hinsichtlich Risiko und Erfahrung diskutiert werden (10,19). Das Risiko einer Gelenkkomplikation ist bei erfahrenen Bergsteigern weit geringer (36). Eine während der Belastung neu auftretende Schmerzsymptomatik kann jederzeit einen Hinweis auf einen erhöhten Prothesenverschleiß darstellen und sollte einer Abklärung zugeführt werden (32).

Zudem sollten während der gesamten Wiederaufbauphase die Trainingspläne laufend und individuell angepasst werden (10). Eine Anpassung nach Umfang und Intensität kann bei entsprechender Bewältigung zeitnahe erfolgen, jedoch nicht um jeden Preis. Es sollte beim Patienten Verständnis dafür geschaffen werden, dass eine Gelenkendoprothese zwar hoch belastbar ist, der Aufbau der erforderlichen muskulären Stabilität jedoch Zeit beansprucht (38).

Für den Volkssport Schifahren gibt die Literatur die ausführlichsten Empfehlungen. 63 % der Prothesenträger mit einem Hüft-Oberflächenersatz sind 126

bereits 33 Wochen postoperativ wieder auf Alpinschi aktiv. Die meisten Probanden in dieser Gruppe konnten bereits wieder nach 22 Wochen dem Langlaufsport nachgehen (39). Der Schilanglauf verzeichnete postoperativ sogar einen Zulauf von 6 % (21). Beim Alpinschifahren werden gut präparierte nicht kupierte Pisten mit weitem Kurvenradius empfohlen (34,40). Bei Beachtung dieser Empfehlungen lässt sich die Gelenkbelastung nach HTEP um zwei Drittel reduzieren. Auch die Erfahrung des Einzelnen spielt hier wieder eine große Rolle. So ist beispielsweise ein routinierter Alpinschifahrer postoperativ imstande, die am Knie mit bis zu 10-fachem Körpergewicht wirksamen Kräfte auf das 4-fache Körpergewicht zu reduzieren (41). Für Schibergsteiger mit Endoprothese sind kurze, drehfreudige Freeride-Schi zu empfehlen.

Das Schifahren im Alpinstil, sowie Tourengehen und Langlaufen sind also mit HTEP und KTEP und bei guter Technik durchaus wieder möglich (42).

Zwei bis drei Trainingseinheiten pro Woche am Hang zeigten bereits positive Effekte auf die körperliche Fitness (16) und eine deutliche Reduktion des Sturzrisikos (42,43). Wanderungen in einfachem Terrain können in den ersten Wochen nach dem Eingriff durchaus bewältigt werden. Hohe Belastungen wie beispielsweise Sprünge sollten jedoch in den ersten Monaten vermieden werden (33,36). Postoperativ ergibt sich für leichtes Wandern ein Zulauf von 10 % gegenüber der präoperativen Situation (21). Bergauf können im Knie Belastungen bis zum 5-fachen des Körpergewichts auftreten, bergab sogar bis zum 8-fachen. Das entspricht einer tibiofemoralen Belastung wie bei langsamem Laufen (15). Diese Krafteinwirkungen treten bei Flexionswinkeln von 40°-60° auf, wobei viele Implantatmodelle in diesem Bereich eine schlechte Kraftübertragung aufweisen; dadurch können 40 % bis 70 % der gesamten Kontaktfläche überbelastet sein, was eine zusätzliche Materialabnützung bedeuten kann (15).

Die Verwendung von Teleskopstöcken beim Bergabgehen ist daher besonders für KTEP-Träger sehr zu empfehlen. Die am Knie wirkenden Kräfte können durch diese Maßnahme um 20 % reduziert werden (15); Belastungen am Hüftgelenk verhalten sich ähnlich. Zudem sollte das Rucksackgewicht gering gehalten werden (15).

Werden diese Empfehlungen berücksichtigt, können Spaziergänge in einfachem Gelände unmittelbar postoperativ bewältigt werden. Bei guter Vorerfahrung und umsichtiger Belastung sollte Wanderungen mit künstlichem Kniebzw. Hüftgelenk nichts entgegenstehen.

Mountainbiking ist ideal, um schnell wieder an die Berge zu kommen. Die Zahl der Biker erhöhte sich nach einem Hüft-Oberflächenersatz um 3 % (44).

Im Vergleich zu einfachem Gehen reduziert Radfahren die tibiofemoralen 127

Kompressionskräfte deutlich; damit ist auch weniger Prothesenverschleiß zu erwarten. Eine korrekte Einstellung der Sattelhöhe ist dabei unbedingt erforderlich; der Sattel sollte so hoch wie möglich gestellt werden (15,34,35). Eine leichte Übersetzung führt zusätzlich zu einer Reduktion der Druckbelastung im Kniegelenk (10). Die Verwendung eines Mountainbikes mit elektrischer Unterstützung ist für die erste postoperative Zeit anzudenken; für eine Empfehlung fehlt jedoch noch ausreichende Evidenz.

An der Kletterwand können Schnellkraft sowie Kraftausdauer, Koordination und Propriozeption trainiert werden (45). Starke Krafteinwirkungen im Rahmen von hohen Stürzen sollten vermieden werden. In diesem Zusammenhang ist eine enge Routenabsicherung sowie Klettern im Nachstieg empfehlenswert (10,36). Training an der Kletterwand (therapeutisches Klettern) hat sich als erfolgversprechend erwiesen, nicht nur für Bergsportler. Griffe und Tritte einer Kletterwand können dabei variiert und an individuelle Bedürfnisse angepasst werden (45).

Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Ausübung einer alpinsportlichen Disziplin, die vor der Prothesenimplantation beherrscht wurde, auch postoperativ wieder möglich ist. Die technische Beherrschung der sportartspezifischen Bewegungsabläufe sollte bereits präoperativ gegeben sein, um postoperativ erneute Ausübung sicher zu ermöglichen. Die Gelenkbelastung wird durch mangelnde Technik wesentlich vergrößert (15,36). Als Konsequenz wird vom Erlernen einer neuen Disziplin nach Prothesenimplantation abgeraten (19).

Engmaschige Funktionskontrollen und eine gute Kommunikation mit dem betreuenden Orthopäden verbessern das Langzeitergebnis. Es ist zu empfehlen, bereits vor dem Gelenkersatz die postoperativen Erwartungen mit dem orthopädischen Betreuerteam zu besprechen. Ein hoher Fitnessgrad sowie präoperatives kardiovaskuläres Training und Aufbau der gelenkstabilisierenden Muskulatur durch Bergaufgehen, Bergradfahren oder auch mittels Physiotherapie verbessern den postoperativen Outcome deutlich (10). Informationen über Rehabilitationsmöglichkeiten sollen frühzeitig eingeholt und die Planung der Nachbehandlung bereits vor dem operativen Eingriff begonnen werden.

Lagegefühl und Koordination können postoperativ bereits im Bett trainiert werden. Sportarttypische Bewegungsabläufe können ebenso in das Physiotherapieprogramm integriert werden (43). Mit zunehmender Belastbarkeit sollten auch Schnellkraft und Kraftausdauer optimiert werden, etwa durch leichte Mountainbike-Touren. Besonderes Augenmerk sollte dem Aufwärmen und Dehnen gewidmet werden. Die Ausrüstung sollte dem Kunstgelenk Rechnung tragen, etwa durch den Umstieg auf einen kürzeren Freeride-Ski. Zudem kann 128

beim Tourengehen und Mountainbiking ein Hüftschutz sinnvoll sein. Auch auf Berg- und Trekkingschuhe mit gut dämpfenden Sohlen sowie einen nicht zu schweren Rucksack sollte geachtet werden. Vernünftiges Verhalten von Seiten des Alpinsportlers ist die Grundvoraussetzung für jegliche alpine Aktivität, denn alle Bergsportarten können potentiell gefährlich sein, wenn sie ohne gute Abschätzung situationsbedingter Risiken ausgeübt werden. Der Prothesenträger sollte versuchen, ein Gefühl für potentiell schädigende Belastungen und Bewegungsvorgänge zu entwickeln und Sprünge, Stürze sowie extreme Verdrehungen des ersetzten Gelenks vermeiden. Ein sicheres und sturzfreies Gehen, Klettern und Skilaufen sollte angestrebt werden. Die sportlichen Herausforderungen sollten postoperativ stets eine Stufe niedriger als vor der Operation gewählt werden.

Bei sorgfältiger Vorbereitung und Achtsamkeit kann das Risiko der Prothesenschädigung bei nahezu allen Formen des Alpinsports gering gehalten werden (36). Damit kann bewusst ausgeübter Bergsport auch mit künstlichem Gelenk ganz wesentlich zur Lebensqualität beitragen.

LITERATUR (1) Learmonth I.D., Young C., Rorabeck C. The operation of the century: total hip replacement. The Lancet 2007; 370(9597): 1508–1519.

(2) Claes L. Herausgeber. AE-Manual der Endoprothetik:Hüfte und Hüftrevision. Springer Verlag, Heidelberg 2012: 91-123.

(3) Meira E.P., Zeni J. Sports participation following total hip arthroplasty. Int J Sports Phys Ther 2014; 9(6): 839–850.

(4) Golant A., Christoforou D.C., Slover J.D., Zuckerman J.D. Athletic participation after hip and knee arthroplasty. Bull NYU Hosp Jt Dis 2010; 68(2): 76–83.

(5) Naal F.D., Impellizzeri F.M., Leunig M. Which is the Best Activity Rating Scale for Patients Undergoing Total Joint Arthroplasty? Clin Orthop 2009; 467(4): 958–965.

(6) Dinjens R.N., Senden R., Heyligers I.C., Grimm B. Clinimetric quality of the new 2011 Knee Society score: high validity, low completion rate. The Knee 2014; 21(3): 647–654.

(7) Giesinger J.M., Hamilton D.F., Jost B., Behrend H., Giesinger K. WOMAC, EQ-5D and Knee Society Score Thresholds for Treatment Success After Total Knee Arthroplasty. J Arthroplasty 2015; 30(12): 2154–2158.

129

(8) Nilsdotter A., Bremander A. Measures of hip function and symptoms: Harris Hip Score (HHS), Hip Disability and Osteoarthritis Outcome Score (HOOS), Oxford Hip Score (OHS), Lequesne Index of Severity for Osteoarthritis of the Hip (LISOH), and American Academy of Orthopedic Surgeons (AAOS) Hip and Knee Questionnaire.

Arthritis Care Res 2011; 63 Suppl 11: 200-207.

(9) Orthopaedic Scores Home Page [Internet]. [zitiert 22. August 2016]. Verfügbar unter: http://www.orthopaedicscore.com/ (10) Dietl W., Haid C. Bergsport mit künstlichem Hüftgelenk. In: Jenny E., Flora G., Berghold F., Straub G. (Hrsg). Jahrbuch 1999 der Österreichischen Gesellschaft für Alpinund Höhenmedizin, Raggl digital graphic + print GmbH, Innsbruck, 1999; 73-84.

(11) Wengler A., Nimptsch U., Mansky T. Hip and knee replacement in Germany and the USA: analysis of individual inpatient data from German and US hospitals for the years 2005 to 2011. Dtsch Ärztebl Int. 9 2014; 111(23–24): 407–416.

(12) Kurtz S.M., Ong K.L., Lau E., Bozic K.J. Impact of the economic downturn on total joint replacement demand in the United States: updated projections to 2021. J Bone Joint Surg Am 2014; 96(8): 624–630.

(13) Bloomfield M.R., Hozack W.J. Total hip and knee replacement in the mature athlete.

Sports Health 2014; 6(1): 78–80.

(14) Szostak J., Laurant P. The forgotten face of regular physical exercise: a „natural“ anti-atherogenic activity. Clin Sci (Lond). 2011; 121(3): 91–106.

(15) Kuster M.S., Spalinger E., Blanksby B.A., Gächter A. Endurance sports after total knee replacement: a biomechanical investigation. Med Sci Sports Exerc 2000; 32(4): 721– 724.

(16) Amesberger G., Müller E., Würth S. Alpine Skiing With total knee ArthroPlasty (ASWAP): physical self-concept, pain, and life satisfaction. Scand J Med Sci Sports 2015; 25 Suppl 2: 82–89.

(17) Schmalzried T.P., Shepherd E.F., Dorey F.J., Jackson W.O., dela Rosa M. et al. The John Charnley Award. Wear is a function of use, not time. Clin Orthop 2000; (381): 36–46.

(18) Selvarajah E., Hooper G., Grabowski K., Frampton C., Woodfield T.B..F, Inglis G. The rates of wear of X3 highly cross-linked polyethylene at five years when coupled with a 36 mm diameter ceramic femoral head in young patients. Bone Jt J 2015; 97–B(11): 1470–1474.

(19) Niederle P., Knahr K. Sporting activities following total hip and knee arthroplasty.

Wien Med Wochenschr 2007; 157(1–2): 2–6.

(20) Hallert O., Li Y., Brismar H., Lindgren U. The direct anterior approach: initial experience of a minimally invasive technique for total hip arthroplasty. J Orthop Surg 2012; 7: 17.

130

(21) Naal F.-D., Maffiuletti N.A., Munzinger U., Hersche O. Sports after hip resurfacing arthroplasty. Am J Sports Med 2007; 35(5): 705–711.

(22) Bourne R.B., Chesworth B., Davis A., Mahomed N., Charron K. Comparing patient outcomes after THA and TKA: is there a difference? Clin Orthop 2010; 468(2): 542– 546.

(23) Huch K., Müller K. a. C., Stürmer T., Brenner H., Puhl W., Günther K.-P. Sports activities 5 years after total knee or hip arthroplasty: the Ulm Osteoarthritis Study. Ann Rheum Dis 2005; 64(12): 1715–1720.

(24) Williams D.H., Greidanus N.V., Masri B.A., Duncan C.P., Garbuz D.S. Predictors of participation in sports after hip and knee arthroplasty. Clin Orthop 2012; 470(2): 555– 561.

(25) Hopper G.P., Leach W.J. Participation in sporting activities following knee replacement: total versus unicompartmental. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc Off J ESSKA 2008; 16(10): 973–979.

(26) Fisher N., Agarwal M., Reuben S.F., Johnson D.S., Turner P.G. Sporting and physical activity following Oxford medial unicompartmental knee arthroplasty. The Knee 2006; 13(4): 296–300.

(27) Pietschmann M.F., Wohlleb L., Weber P., Schmidutz F., Ficklscherer A. et al. Sports activities after medial unicompartmental knee arthroplasty Oxford III-what can we expect? Int Orthop 2013; 37(1): 31–37.

(28) Wiik A.V., Manning V., Strachan R.K., Amis A.A., Cobb J.P. Unicompartmental knee arthroplasty enables near normal gait at higher speeds, unlike total knee arthroplasty.

J Arthroplasty 2013; 28(9 Suppl): 176–178.

(29) Queen R.M., Appleton J.S., Butler R.J., Newman E.T., Kelley S.S. et al. Total hip arthroplasty surgical approach does not alter postoperative gait mechanics one year after surgery. PM R 2014; 6(3): 221–226 (30) Varela-Egocheaga J.R., Suárez-Suárez M.A., Fernández-Villán M., González-Sastre V., Varela-Gómez J.R., Murcia-Mazón A. Minimally invasive hip surgery: the approach did not make the difference. Eur J Orthop Surg Traumatol Orthopédie Traumatol 2013; 23(1): 47–52.

(31) Meftah M., Ranawat A.S., Sood A.B., Rodriguez J.A., Ranawat C.S. All-polyethylene tibial implant in young, active patients a concise follow-up, 10 to 18 years. J Arthroplasty 2012; 27(1): 10–14.

(32) Mont M.A., Marker D.R., Seyler T.M., Jones L.C., Kolisek .FR., Hungerford D.S. High-impact sports after total knee arthroplasty. J Arthroplasty 2008; 23(6 Suppl 1): 80–84.

(33) Clifford P.E., Mallon W.J. Sports after total joint replacement. Clin Sports Med 2005; 24(1): 175–186.

131

(34) Breugem S.J.M., Haverkamp D., Sierevelt I.N., Stibbe A.B.O., Blankevoort L., van Dijk C.N. The important predictors of cycling use in three groups of knee patients. Disabil Rehabil 2011; 33(19–20): 1925–1929.

(35) Swanson E.A., Schmalzried T.P., Dorey F.J. Activity recommendations after total hip and knee arthroplasty: a survey of the American Association for Hip and Knee Surgeons. J Arthroplasty 2009; 24(6 Suppl): 120–126.

(36) Peters P. Mountain sports and total hip arthroplasty: a case report and review of mountaineering with total hip arthroplasty. Wilderness Environ Med 2003; 14(2): 106–111.

(37) Berghold .F, Brugger H., Burtscher M., Domej W., Durrer B., Fischer R.et al (Hrsg.).

Alpin- und Höhenmedizin, Springer Verlag, Wien 2015: 73–74.

(38) Bradbury N., Borton D., Spoo G., Cross M.J. Participation in sports after total knee replacement. Am J Sports Med 1998; 26(4): 530–535.

(39) Banerjee M., Bouillon B., Banerjee C., Bäthis H., Lefering R., et al. Sports activity after total hip resurfacing. Am J Sports Med 2010; 38(6): 1229–1236.

(40) Gschwend N., Frei T., Morscher E., Nigg B., Loehr J. Alpine and cross-country skiing after total hip replacement: 2 cohorts of 50 patients each, one active, the other inactive in skiing, followed for 5-10 years. Acta Orthop Scand 2000; 71(3): 243–249.

(41) Kuster M.S. Exercise recommendations after total joint replacement: a review of the current literature and proposal of scientifically based guidelines. Sports Med Auckl NZ. 2002; 32(7): 433–445.

(42) Pötzelsberger B., Stöggl T., Scheiber P., Lindinger S.J., Seifert J. et al. Alpine Skiing With total knee ArthroPlasty (ASWAP): symmetric loading during skiing. Scand J Med Sci Sports 2015; 25 Suppl 2: 60–66.

(43) Rieder F., Kösters A., Wiesinger H.-P., Dorn U., Hofstaedter T. et al. Alpine Skiing With total knee ArthroPlasty (ASWAP): muscular adaptations. Scand J Med Sci Sports 2015; 25 Suppl 2: 26–32.

(44) Banerjee M., Bouillon B., Banerjee C., Bäthis H., Lefering R. et al. Sports activity after total hip resurfacing. Am J Sports Med 2010; 38(6): 1229–1236.

(45) Lazik D., Bernstädt W., Kittel R., Luther S. Herausgeber. Therapeutisches Klettern.

Thieme Verlag Stuttgart 2008.

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❙ Lukas Höllrigl, Jörg Fessler, Martin Burtscher ❙

Auswirkungen einer mehrtägigen Nitratsupplementierung auf die Ausdauerleistungsfähigkeit in akuter Hypoxie Effects of nitrate supplementation on endurance performance under acute hypoxic conditions

SUMMARY Various studies have examined the effects of nitrate supplementation on performance capacity over the past years. A great number of studies found an improved economy of locomotion, an increased continuous performance limit, and an improvement in peak power output (PPO). Especially under hypoxic conditions an increased plasma nitrite reservoir and the connected NO availability seem to have a positive effect. This hypoxia can be caused by high intense exercise and by exposure in high altitudes. There is a lack of evidence because only few studies have examined the effects of an NO supplement under normobaric or hypobaric hypoxia so far.

This study was designed as a double-blind placebo controlled crossover trial. 10 female and 15 male physically active subjects (maximal oxygen uptake 49.9 ml/ min/kg) participated in the study. Over a period of three weeks the participants performed an incremental exercise test in normoxia followed by two time-trials (16.1 km) on a cycle ergometer under normobaric hypoxia. Five days before each time-trial the subjects started supplementing the 400 mg NO3- in form of (sodium nitrate) capsules or the placebo which appeared to be the same.

The study showed no significant improvement of the mean power during the time-trial caused by sodium nitrate. Likewise, the cardiorespiratory values and blood lactate showed no difference between the two different supplementations. The same applied to the received perception of exertion of the participants.

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The present study showed no considerable effects caused by sodium nitrate.

However, consulting other recent studies a high potential of an additional nitrate supplementation under hypoxic conditions may be effective. Therefore, further studies are necessary. The different results may be caused by the type of subject, including age, diet, different levels of hypoxia, health and fitness status, intensity and duration of the workload.

Keywords: high altitude, nutrition, endurance sports ZUSAMMENFASSUNG Unzählige Studien befassten sich während der letzten Jahre mit den Auswirkungen einer Nitratsupplementierung auf die sportliche Leistungsfähigkeit.

Eine große Anzahl von Untersuchungen konnte eine verbesserte Bewegungsökonomie, eine erhöhte Dauerleistungsfähigkeit als auch eine verbesserte maximale Leistungsfähigkeit feststellen. Besonders unter hypoxischen Bedingungen scheinen sich das erhöhte Plasmanitritreservoir und die damit verbundene NO-Verfügbarkeit positiv auszuwirken. Diese Hypoxie kann sowohl durch intensive Belastung als auch durch Aufenthalte in großer Höhe hervorgerufen werden. Die bis dato in deren Anzahl spärlich durchgeführten Studien in normobarer als auch in hypobarer Hypoxie lassen jedoch kein klares Bild auf die Effekte einer Nitratgabe unter diesen Bedingungen zu. Ziel dieser Arbeit war es daher, herauszufinden, ob durch eine mehrtägige Supplementierung mit Nitrat eine verbesserte Leistungsfähigkeit in akuter normobarer Hypoxie hervorgerufen werden kann.

Die vorliegende Arbeit wurde als doppelblinde, placebo-kontrollierte Crossoverstudie durchgeführt. An der Untersuchung nahmen 10 weibliche und 15 männliche aktive ProbandInnen teil (maximale Sauerstoffaufnahme 49,9 ml/ min/kg). Während eines Zeitraums von drei Wochen wurde eine Spiroergometrie in Normoxie, gefolgt von zwei Zeitfahren (16,1 km) am Fahrradergometer in normobarer Hypoxie durchgeführt. Fünf Tage vor dem jeweiligen Zeitfahren nahmen die ProbandInnen täglich 400 mg NO3-, in Form einer Natriumnitrat-Kapsel oder ein Placebo zu sich.

Durch die Supplementierung konnte keine signifikante Veränderung der Leistungsfähigkeit beim Zeitfahren festgestellt werden. Auch bezüglich der erhobenen kardiorespiratorischen Parameter und des Blutlaktats war kein Unterschied zwischen der jeweiligen Supplementierung festzustellen. Selbiges galt für das erhobene subjektive Belastungsempfinden der Teilnehmer.

In der vorliegenden Untersuchung konnten zwar keine nennenswerten Effekte, die durch das Natriumnitrat hervorgerufen werden, festgestellt werden, ande134

re Arbeiten können allerdings dennoch wirksame Effekte einer Nitratsupplementierung aufzeigen. Um diese Differenzen aus dem Weg zu räumen, sind in Zukunft weitere Erhebungen nötig. Eine mögliche Erklärung für diese unterschiedlichen Ergebnisse könnte eine differenziert ausgeprägte Reaktion der ProbandInnen auf das Supplement sein. Zudem bedarf es weiterer Forschung hinsichtlich der Auswirkungen des Nitrats auf unterschiedliche Personengruppen und Altersklassen, Ernährungsformen, Gesundheits- und Fitnessstatus sowie Intensität und Dauer der Belastung und Hypoxie.

Schlüsselwörter: Höhe, Ernährung, Ausdauersport

EINLEITUNG Grundsätzlich wird Nitrat bereits mit der natürlichen Ernährung zugeführt.

Vor allem im Trinkwasser und in verschiedenen Gemüsesorten ist Nitrat enthalten. Speziell Salate wie Rucola, Feld- und Kopfsalat aber auch Spinat sowie Rote Beete weisen hier den größten Anteil an Nitrat auf. Auch die verwendeten Düngemittel beim Gemüseanbau lassen den Nitratgehalt in den Pflanzen variieren. Generell beträgt die Aufnahme aus natürlichen Ressourcen 50–160 mg pro Tag (2).

Sehr viele aktuelle Arbeiten beschäftigen sich mit einer möglichen Leistungssteigerung in Bezug auf die Ausdauerleistungsfähigkeit, hervorgerufen durch eine zusätzliche Zufuhr von Nitrat. Diese Idee entstand durch die Entdeckung des sauerstoffunabhängigen Nitrat-Nitrit-NO-Kreislaufes, denn vorher ging man davon aus, dass NO lediglich unter Einbezug von Sauerstoff aus der Aminosäure L-Arginin synthetisiert werden kann. Wäre dies der Fall, könnte eine zusätzliche Nitrat-Zufuhr (NO3-) zu keiner Erhöhung der NO-Verfügbarkeit führen. 2007 untersuchten Larsen et al. (3) erstmalig die Auswirkungen von Nitrat auf die Leistungsfähigkeit in Normoxie und stellte eine Senkung des Ruheblutdruckes sowie eine verbesserte Bewegungsökonomie fest. Andere Arbeiten stellten weitere positive Effekte wie eine erhöhte Dauerleistungsfähigkeit als auch vereinzelt eine erhöhte maximale Leistungsfähigkeit fest (1,4).

Die Autoren dieser Arbeiten begründen dies mit einer möglichen Vasodilatation und dem damit verbesserten Blutfluss, einer verbesserten Effizienz der Mitochondrien (5) und mit einer gesteigerten Muskelkontraktilität.

Immer häufiger werden sportliche Höchstleistungen, im Speziellen Ausdauerleistungen bis in große Höhen, von Athleten gefordert und von diesen auch gemeistert. Dies ist vor allem beim Skibergsteigen, Trail- u. Ultrarunning und 135

bei einigen Radsport-Veranstaltungen der Fall. Aber auch im modernen Spitzenalpinismus wird eine hoch ausgeprägte Ausdauerleistungsfähigkeit vom Bergsportler gefordert (Abb. 1), dies gilt quasi als Grundvoraussetzung für eine „Speed-Begehung“ (6).

Abb. 1: Skibergsteiger auf alpiner Trainingstour (Waze Spitze 3533 m, Pitztal, Tirol)

Einige Forschungsergebnisse aus der Vergangenheit weisen nun auf eine besondere Wirksamkeit einer Nitratsupplementierung in Hypoxie hin. So berichten Maher et al. (7) und Millar et al. (8) von einer gesteigerten Reduktion von Nitrit (NO2) zu Stickstoffmonoxid in Hypoxie (NO), dies kann durch eine Hemmung des Sauerstoffabhängigen L-Arginin-NOS Syntheseweges (Abb. 2) begründet werden. Des Weiteren weisen Höhenbewohner höhere NO3--und NO2-Reservoirs auf (9). Im Vergleich dazu produzieren Flachländer in Hypoxie weniger NO (10). Nun kann also vermutet werden, dass eine Nitratzufuhr zu einer Erhöhung der Stickstoffmonoxid-Verfügbarkeit führen kann.

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Einige andere Arbeiten konnten auch bereits verschiedenste positive Effekte feststellen. Beispielsweise konnte häufig eine verbesserte Bewegungsökonomie festgestellt werden (11). Aber auch andere Parameter wie die arterielle und muskuläre Sauerstoffsättigung oder die Zeit bis zur Erschöpfung zeigten signifikante Verbesserungen (12–14).

Abb. 2: Die beiden Schenkel der NO-Synthese. Einmal über die externe Zufuhr (links) und über die im Körper stattfindende Synthese aus L-Arginin und O2 (rechts). Des Weiteren sind die möglichen physiologischen Auswirkungen und deren Einfluss auf diverse leistungsbestimmende Größen dargestellt (8,9).

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METHODIK Die Untersuchung wurde als randomisierte, doppelblinde, placebo-kontrollierte Cross-Over-Studie durchgeführt. Die Verblindung der Präparate wurde von einer externen Person vorgenommen. Die Randomisierung der Reihenfolge wurde mittels Los gewährleistet. Von jedem Teilnehmer waren ein Vortest sowie zwei Haupttests zu absolvieren. Als Vortest wurde eine Spiroergometrie durchgeführt. Das Protokoll startete bei einer Last von 50 Watt und wurde alle 60 Sekunden um 25 Watt gesteigert (50-25-60). Vor jeder Messung erfolgte eine Eichung der Gas- und Volumensensoren. Bei dem Test war die Trittfrequenz für die Teilnehmer frei wählbar, da mit einem drehzahlunabhängigen Ergometer gearbeitet wurde. Die Werte wurden über 30 Sekunden gemittelt und anschließend tabellarisch ausgegeben. Die Maximalwerte wurden anschließend manuell aus den Tabellen entnommen. Die Haupttests wurden in Form eines Zeitfahrens auf demselben Fahrradergometer durchgeführt. Diese wurden in normobarer Hypoxie (3.500 m) über eine Distanz von 16,1 km (10 Meilen) absolviert. Die Probanden regulierten die Leistung über die gewählte Trittfrequenz und konnten das Drehmoment selbst justieren. Ziel war es, eine möglichst hohe Durchschnittsleistung über die 16,1 Kilometer zu erzielen. Das Drehmoment am Start des Zeitfahrens wurde für die Probanden so eingestellt, dass sie bei einer Trittfrequenz von 90 U/min eine Leistung erreichten, die 60% der maximalen Leistung im Vortest entsprach. Während des Zeitfahrens wurden Laktatproben bei fünf, zehn und fünfzehn Kilometern entnommen und Spirometriedaten aufgezeichnet. Die muskuläre sowie die zerebrale Sauerstoffsättigung wurden mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) aufgezeichnet, wobei der Gewebeoxygenierungsindex (TOI) und der normalisierte Gewebehämoglobinindex (nTHI) zur Auswertung herangezogen wurden. Der schematische Studienablauf ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abb. 3: Schematisch dargestellter Verlauf der Studie im Crossover Design. Die Gruppenzuteilung erfolgte randomisiert.

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PROBANDEN Neun weibliche und vierzehn männliche Personen absolvierten die komplette Studie und wurden somit zur Auswertung herangezogen. Die Teilnehmer waren im Mittel 28,4 ± 6,3 Jahre alt. Das Gewicht der weiblichen Probanden lag im Mittel bei 62,2 kg, das der männlichen bei 73,4 kg. Die Maximalwerte aus dem Vortest sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tab. 1: Leistungsparameter der Probanden (n=23) aus dem Vortest (Spiroergometrie)

Mittel­ wert

Standard­ abweichungen

Maximale Herzfrequenz [bpm]

183

10

Maximale Ventilation [l/min]

147

31

Minimale Sauerstoffsättigung [%]

92

4

Maximale Atemfrequenz [1/min]

58

9

Maximale Sauerstoffaufnahme [ml/min]

3415

701

Maximale Kohlendioxidabgabe [ml/min]

4424

927

Rel. max. Sauerstoffaufnahme [ml/min/kg]

49,9

7,1

Respiratorischer Quotient bei Ausbelastung

1,3

0,1

Atemäquivalent für O2

43

6

Maximale Leistung [Watt]

334

64

STATISTIK Die Rohdaten der Spiroergometrie und der Infrarotspektroskopie wurden in Excel aufbereitet und synchronisiert. Um unterschiedliche Verläufe über die Zeitfahren ersichtlich zu machen, wurden diese in vier Splits zu je vier Kilometern geteilt. Die Mittelwerte aus den gesamten Zeitfahren bzw. aus den einzelnen Splits wurden nun in SPSS (IBM - Armonk, New York, USA) übertragen und zur weiteren Auswertung herangezogen. Die schließende Statistik erfolgte in SPSS. Um Veränderungen der Ruhewerte und der Gesamtdurchschnitte aufzuzeigen, wurden ANOVAs für wiederholte Messungen durchgeführt (zwei Messzeitpunkte eines Faktors). Hierbei wurde die Variable, welche die Supplementierungsreihenfolge beschreibt, als Zwischensubjektfaktor einge139

setzt. So konnte ein eventueller Lerneffekt festgestellt werden. Während des Zeitfahrens wurden Durchschnitte aller gemessenen Werte für Teilabschnitte zu je vier Kilometern berechnet. Für diese gemittelten Teilabschnitte sowie für die Laktatwerte wurden ebenfalls einfaktorielle ANOVAs für wiederholte Messungen berechnet, wobei auch hier die Reihenfolge der Supplementierung als Zwischensubjekteffekt miteinbezogen wurde. Zusätzlich wurde auch der Verlauf der einzelnen Parameter über die Zeitfahren mittels ANOVA mit Messwiederholungen berechnet (zwei Faktoren). P-Werte < 0,05 wurden als statistisch signifikant angesehen.

ERGEBNISSE Ruhewerte Nach Betreten des Hypoxiebereiches wurden unmittelbar die Ruheparameter bestimmt. Hierbei lag die arterielle Sauerstoffsättigung unter Nitratsupplementierung um zwei Prozent höher als unter Placeboeinfluss (86 vs. 84%) (F(1,21)=4,07; p=0,056; η2=0,163). Der Ruhelaktatwert war unter Nitrateinnahme signifikant um 0,22mmol/l erhöht (F(1,19)=6,47; p=0,02; η2=0,254).

Werte während der Belastung Die Laktatwerte zeigten wie in Abbildung 4 zu sehen nur nach zehn Kilometern eine signifikante Veränderung, hier war der Wert unter Nitrat höher als jener unter Placebo (10,7 vs. 9,16 mmol/l F(1,12)=8,14; p=0,01; η2=0,311).

Abb. 4: Verläufe der Laktatkonzentration während des Zeitfahrens über 16,1 km. Gemessen nach 5, 10 und 15 Kilometern. * signifikante Veränderung der Werte bei der Messung nach 10 km (p=0,01).

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Für die Verläufe insgesamt gesehen konnte keine signifikante Veränderung festgestellt werden. Auch die mittlere Herzfrequenz sowie die durchschnittliche Leistung während der gesamten Belastung als auch innerhalb der Splits veränderten sich durch das Supplement nicht. Die Sauerstoffaufnahme sowie die Kohlendioxydabgabe haben sich wie in Tabelle 2 ersichtlich nicht verändert. Auch der respiratorische Quotient zeigte dadurch natürlich keine Veränderung. Im Verlauf der Sauerstoffsättigung zeigte sich eine Veränderung verursacht durch das Nitrat-Supplement. Auch die Sättigung während der ersten vier Kilometer des Zeitfahrens war unter Nitrateinfluss signifikant erhöht (Abb. 5).

Tab. 2: Durchschnittliche Sauerstoffaufnahme (VO2), Kohlendioxidabgabe (VCO2) und respiratorischer Quotient (RER) während des Zeitfahrens.

Mittelwert

Standard­ abweichung

Nitrat

2574

651

Placebo

2458

567

Nitrat

2572

682

Placebo

2501

625

Nitrat

0,988

0,051

Placebo

1,004

0,07

Supplement VO2 [ml/min] VCO2 [ml/min] RER

p

η2

0,208

0,087

0,411

0,038

0,287

0,059

Abb. 5: Verläufe der Sauerstoffsättigung während der Split-Zeiten der Messung. ‡ Statistisch signifikanter Unterschied, verursacht durch die Reihenfolge der Supplementierung * statistisch signifikante Veränderung während des einzelnen Splits (p<0,001). # Veränderung des Gesamtverlaufes verursacht durch das Supplement (p<0,05).

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DISKUSSION Generell lag die mittlere Leistung während des Zeitfahrens in etwa bei 55% der maximalen Leistung aus dem Stufentest in Normoxie. Wie Bourdillon et al. (12) konnte auch in dieser Studie während des Zeitfahrens keine Veränderung der gemittelten Leistung, hervorgerufen durch das Nitratsupplement, festgestellt werden. Im Gegensatz dazu konnten Muggeridge et al. (13) eine Verbesserung im Zeitfahren über 16,1 Kilometer um 2,9% feststellen. Hierbei muss festgehalten werden, dass sich bei Muggeridge et al. (13) die Probanden auf einer simulierten Höhe von in etwa 2.500 m (15% FiO2) belasteten und einmalig 5 mmol Nitrat supplementierten. Bourdillon et al. (12) hingegen führten die Zeitfahren bei 11% FiO2 durch und verabreichte eine Dosis von 0,1 mmol/kg über drei Tage. Von Wylie et al. (15) konnte in Normoxie festgestellt werden, dass es in Bezug auf die Leistung eine Verbindung zwischen der Nitratdosierung und der Wirksamkeit gibt (16). Diese „dose-response“-Verbindung bezüglich einer möglichen Leistungssteigerung wurde in der vorliegenden Arbeit nicht untersucht, könnte aber weitere Aufschlüsse bezüglich der Wirksamkeit geben. In anderen Arbeiten wird auch häufig von Respondern und Nonrespondern gegenüber der Wirksamkeit der Nitratsupplementierung berichtet (17). Auch dies bezieht sich lediglich auf die Leistungsfähigkeit unter normoxischen Bedingungen.

Während des gesamten Zeitfahrens war die arterielle Sauerstoffsättigung nicht signifikant erhöht. Die verbesserten Sättigungswerte in Berichten aus der Literatur ergeben sich allerdings unter submaximalen Bedingungen (11). Hier könnte vermutet werden, dass unter einer längeren und dadurch submaximalen Belastung eine Verbesserung in Bezug auf die Sättigung möglich wäre.

Auch der signifikant erhöhte Wert zu Beginn des Zeitfahrens deckt sich mit Ergebnissen in bisherigen Arbeiten (13). Eine verbesserte Sättigung könnte durch eine mögliche Verminderung der pulmonalen Hypertonie (Euler Liljestrand Mechanismus) begründet werden. Die Sauerstoffaufnahme war bei gleicher Leistung praktisch unverändert, dies war bei gleichbleibender Ökonomie zu erwarten. Andere Autoren stellten aber vor allem eine verbesserte Ökonomie als Hauptergebnis dar, dies geschah allerdings meist bei submaximalen Belastungen (11,14,18–21). Diese Verbesserung wird von den Autoren meist auf eine effizientere Wirkungsweise der Mitochondrien zurückgeführt.

Die Laktatwerte deuten tendenziell auf einen vermehrt anaerob arbeitenden Stoffwechsel hin. Gegensätzlich dazu konnten in anderen Studien verminderte Laktatwerte festgestellt werden (22).

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SCHLUSSFOLGERUNGEN Die vermutete Verbesserung bezüglich der Ökonomie konnte unter der gegebenen Belastung nicht bestätigt werden. Möglicherweise wäre dies bei einer längeren, submaximalen Belastung der Fall. Die größten Tendenzen haben sich im Bereich der Sauerstoffsättigung gezeigt, hier sind unterschiedliche Dosierungen und Supplementierungsstrategien genauer zu untersuchen. Des Weiteren bleibt natürlich auch jene Vermutung im Raum stehen, dass Personen unterschiedlich auf das Nitrat reagieren und so von Respondern und Nonrespondern gesprochen werden könnte.

DANKSAGUNG Dieses Projekt fand im Rahmen einer Masterarbeit am Institut für Sportwissenschaft der Universität Innsbruck statt und wurde von der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin finanziell unterstützt.

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LITERATUR (1) Jones A.M. Dietary nitrate supplementation and exercise performance. Sports Med 2014; 44 Suppl 1: 35–45. doi:10.1007/s40279-014-0149-y.

(2) Martin H. Vom Saulus zum Paulus? UGB-Forum 2008; 2008: 245–247.

(3) Larsen F.J., Weitzberg E., Lundberg J.O., Ekblom B. Effects of dietary nitrate on oxygen cost during exercise. Acta Physiol (Oxf) 2007; 191: 59–66.

(4) Hoon M.W., Jones A.M., Johnson N.A., Blackwell J.R., Broad E.M., Lundy B. et al. The effect of variable doses of inorganic nitrate-rich beetroot juice on simulated 2,000-m rowing performance in trained athletes. Int J Sports Physiol Perform 2014; 9: 615–620.

(5) Zafeiridis A. The Effects of Dietary Nitrate (Beetroot Juice) Supplementation on Exercise Performance: A Review. AJSS 2014; 2: 97.

(6) House S., Johnston S. Training for the new alpinism: A manual for the climber as athlete. 1st ed. Ventura CA: Patagonia Books; 2014.

(7) Maher A.R., Milsom A.B., Gunaruwan P, Abozguia K, Ahmed I, Weaver R.A., et al.

Hypoxic modulation of exogenous nitrite-induced vasodilation in humans. Circulation 2008; 117: 670–677.

(8) Millar T.M., Kanczler J.M., Bodamyali T, Blake D.R., Stevens C.R. Xanthine oxidase is a peroxynitrite synthase: newly identified roles for a very old enzyme. Redox Rep 2002; 7: 65–70.

(9) Erzurum S.C., Ghosh S., Janocha A.J., Xu W., Bauer S., Bryan N.S. et al. Higher blood flow and circulating NO products offset high-altitude hypoxia among Tibetans. Proc Natl Acad Sci U S A 2007; 104: 17593–17598.

(10) Lundberg J.O., Weitzberg E., Gladwin M.T. The nitrate-nitrite-nitric oxide pathway in physiology and therapeutics. Nat Rev Drug Discov 2008; 7: 156–167.

(11) Masschelein E., van Thienen R., Wang X., van Schepdael A., Thomis M., Hespel P. Dietary nitrate improves muscle but not cerebral oxygenation status during exercise in hypoxia. J Appl Physiol 2012; 113: 736–745.

(12) Bourdillon N., Fan J.L., Uva B., Muller H., Meyer P., Kayser B. Effect of oral nitrate supplementation on pulmonary hemodynamics during exercise and time trial performance in normoxia and hypoxia: a randomized controlled trial. Frontiers in Physiology 2015; 6: 288.

(13) Muggeridge D.J., Howe C.C.F., Spendiff O., Pedlar C., James P.E., Easton C. A single dose of beetroot juice enhances cycling performance in simulated altitude. Med Sci Sports Exerc 2014; 46: 143–150.

(14) Vanhatalo A., Fulford J., Bailey S.J., Blackwell J.R., Winyard P.G., Jones A.M. Dietary nitrate reduces muscle metabolic perturbation and improves exercise tolerance in hypoxia. J Physiol (Lond) 2011; 589: 5517–5528.

144

(15) Wylie L.J., Mohr M., Krustrup P., Jackman S.R., Ermιdis G., Kelly J. et al. Dietary nitrate supplementation improves team sport-specific intense intermittent exercise performance. Eur J Appl Physiol 2013; 113: 1673–1684.

(16) Affourtit C., Bailey S.J., Jones A.M., Smallwood M.J., Winyard P.G. On the mechanism by which dietary nitrate improves human skeletal muscle function. Frontiers in Physiology 2015; 6: 211.

(17) Boorsma R.K., Whitfield J., Spriet L.L. Beetroot juice supplementation does not improve performance of elite 1500-m runners. Med Sci Sports Exerc 2014; 46: 2326– 2334.

(18) Bailey S.J., Winyard P., Vanhatalo A., Blackwell J.R., Dimenna F.J., Wilkerson D.P. et al. Dietary nitrate supplementation reduces the O2 cost of low-intensity exercise and enhances tolerance to high-intensity exercise in humans. J Appl Physiol 2009; 107: 1144–1155.

(19) Cermak N.M., Gibala M.J., van Loon, Luc J.C. Nitrate supplementation’s improvement of 10-km time-trial performance in trained cyclists. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2012; 22: 64–71.

(20) Larsen F.J., Schiffer T.A., Borniquel S., Sahlin K., Ekblom B., Lundberg J.O., Weitzberg E. Dietary inorganic nitrate improves mitochondrial efficiency in humans. Cell Metab 2011; 13: 149–159.

(21) Muggeridge D.J., Howe C.C.F., Spendiff O., Pedlar C., James P.E., Easton C. The effects of a single dose of concentrated beetroot juice on performance in trained flatwater kayakers. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2013; 23: 498–506.

(22) Carriker C.R., Mermier C.M., McLain T.A., Johnson K.E., Beltz N.M., Vaughan R.A., et al. Effect of Acute Dietary Nitrate Consumption on Oxygen Consumption During Submaximal Exercise in Hypobaric Hypoxia. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2015.

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❙ David Morawetz, Arnold Koller, Wolfgang Schobersberger ❙

Die exzentrische Beanspruchung im Alpinsport – Effekte-Vorbereitung-Anpassung Eccentric loading in mountain sport activities – Effects-Preparation-Adaptation

SUMMARY This paper discusses the importance of eccentric muscle contraction in mountain sport activities. Physical stress is common in alpine terrain, but especially eccentric loading dominates in this kind of sports. Downhill running/walking, trailrunning or ski descents are predominately characterized by eccentric muscle contractions. Unaccustomed eccentric exercise leads to intensity-dependent muscle damage, strength loss and muscle soreness. The muscle forces produced during these lengthening contractions can be extremely high, despite the low energetic cost. Using the “repeated bout effect” in training, muscle soreness can be prevented or weakened. The systematic use of eccentric training modalities decreases the risk of injury, enhance performance and can be used in competitive or recreational sports.

Keywords: eccentric contractions, mountain sport activities, repeated bout effect, injury prevention, metabolism ZUSAMMENFASSUNG Dieser Beitrag soll die Bedeutung der exzentrischen Muskelarbeit im Alpinsport und somit im alpinen Gelände aufzeigen. Trotz der allgemeinen physischen Belastung bei Bergsportaktivitäten wird der exzentrischen Belastung ein dominierender Stellenwert eingeräumt. Beim Bergabgehen/laufen, beim Trailrunning oder beim Skifahren arbeitet die Muskulatur des menschlichen Organismus in einer exzentrischen Arbeitsweise. Diese oft ungewohnten Belastungen können intensitätsabhängig in weiterer Folge zu Muskelkater und 147

lang andauernden Kraftverlusten führen. Aber die Exzentrik zeichnet sich nicht nur durch negative Effekte aus: Die metabolische Effizienz dieser Form der Muskelarbeit und die hohen Kraftzuwachsraten durch exzentrisches Training beleuchten die attraktive Seite. Mittels der Ausnützung des „Repeated Bout Effects“ können Muskelkatersymptome weitgehend verhindert oder abgeschwächt werden. Schlussfolgernd wirkt der systematische Einsatz exzentrischer Trainingsformen leistungssteigernd, verletzungspräventiv und kann sowohl im Leistungssport als auch im Breitensport eingesetzt werden.

Schlüsselwörter: exzentrische Muskelarbeit, Alpinsport, Repeated Bout Effekt, Verletzungsprävention, Metabolismus

EINLEITUNG Der Alpinsport in Österreich findet in all seinen Facetten in den letzten Jahren starken Andrang von inländischen als auch ausländischen Touristen (1). Besonders der Sommer eignet sich für lange Tagestouren oder auch mehrtägige Wanderungen und Gebirgsüberschreitungen. Die alpine Umwelt stellt jedoch hohe Anforderungen an den menschlichen Organismus. Neben den leistungsbestimmenden Faktoren wie der allgemeinen Ausdauer des Herz-Kreislaufsystems, der Kraftausdauer der Beinmuskulatur sowie der Trittsicherheit (Gleichgewicht), beeinflussen auch die Umweltfaktoren (Wetter, Wegbeschaffenheit, Höhenlage, etc.) unsere Tage in den Bergen maßgeblich (2,3). Denn ein schlecht trainierter Organismus endet meist früher als später mit einem erhöhten Verletzungsrisiko, in Erschöpfung und Ermüdung. Hingegen werden bei Personen mit einer hohen Dauerleistungsgrenze (wiederum abhängig von einer hohen VO2max) und einer guten Bewegungsökonomie, die denselben Randbedingungen ausgesetzt sind, Erschöpfung und Ermüdung später relevant werden (2,4,5). Ein Faktor, der trotz allem im Bergsport wenig Beachtung findet und vielleicht auch als Besonderheit angesehen werden darf, ist die exzentrische Belastung. Doch was wird unter exzentrischer Belastung im Alpinsport verstanden? Das Ziel dieses Artikels ist es, die exzentrische Arbeitsweise der Muskulatur genauer zu erläutern und dabei die gewünschten und auch nicht gewünschten Effekte, die in alpiner Umgebung auftreten können, zu beschreiben. Fakt ist jedoch, dass exzentrische Belastungen zu langanhaltenden Kraftverlusten und Ermüdung führen (6). Ob dies möglicherweise sogar einen Risikofaktor für Verletzungen darstellt, wird im weiteren Verlauf dieses Beitrags versucht, zu klären. Praxisrelevante Hinweise zur Vorbeugung und 148

weitgehenden Verhinderung von exzentrischer Ermüdung werden am Ende des Artikels dargelegt.

DIE EXZENTRISCHE ARBEITSWEISE UND IHRE EFFEKTE

© David Morawetz

Im alpinen Umfeld arbeitet die Muskulatur des menschlichen Organismus dann exzentrisch, wenn es darum geht, das eigene Körpergewicht kontrolliert in der Vertikalen abzubremsen und sich gleichzeitig horizontal fortzubewegen.

Mit Beispielen belegt bedeutet dies: beim Bergabgehen, beim Bergablaufen, beim Alpinskilauf oder während der Abfahrt von Skitouren. Bei der exzentrischen Arbeitsweise ist nun die dem Muskel entgegengesetzte Last größer als die Kraft, welche der Muskel selbst aufbringt und so kommt es zu einer Dehnung des Muskel-Sehnensystems: Muskelansatz und -ursprung entfernen sich voneinander. Man kann dies auch als eine Verlängerung oder Streckung des Muskels bezeichnen. Dabei kann die Größe der entgegengesetzten Last das isometrische Kraftmaximum um bis zu 40 % übersteigen (7–9). Wird nun dem Muskel eine Last entgegengesetzt, so wird Energie frei, die entweder als Wärme abtransportiert oder als elastische Energie gespeichert wird.

Die Abgabe von Wärme ist beim Abwärtsgehen eines steilen Hanges der hauptsächliche Effekt der bewegten Muskulatur, die somit nur absorbierend funktioniert. Denn beispielsweise absorbiert eine 70kg schwere Person, die 500 Höhenmeter (Hm) absteigt ~350 kJ an Energie, die ausreicht die Körpertemperatur stark zu heben (10).

Abb. 1: Flugphase im Bergablauf. Die Beinmuskulatur des Bergläufers erfährt durch die kurze Impactdauer eine starke exzentrische Belastung.

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Energie, welche der Muskel hingegen aufnimmt und folglich speichert (im Muskel-Sehnenkomplex), spielt in der Fortbewegung eine große Rolle, da sie in der darauffolgenden Muskelaktion freigesetzt wird und diese positiv unterstützt. Jener Ablauf wird in der Literatur auch als Dehnungs-Verkürzungszyklus (DVZ) beschrieben (10–12). Vereinfacht ausgedrückt: Eine Kombination aus einer kurzen exzentrischen und darauf folgenden konzentrischen Muskelarbeit stellt die klassische Form des Dehnungs-Verkürzungszyklus dar. Während der exzentrischen Phase wird die freigesetzte Energie im Muskel-Sehnen-System gespeichert und unterstützt nachstehend die konzentrische Bewegung. (a) Voraktivierung

(b) Dehnung

(c) Verkürzung

Abb. 2: Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus einer Lauf-/Sprungbewegung mit a) Voraktivierungsphase, b) Dehnungsphase und c) konzentrischer Phase (mod. Komi, 2000.)

Anhand der Impactdauer wird grundsätzlich zwischen langem und kurzem DVZ unterschieden. Als Beispiel für einen langen DVZ kann die Sportart Skifahren herangezogen werden. Diese Bewegung ist gekennzeichnet durch eine eher langsamere geschmeidigere Dehnungsphase, die sich folglich auch minder schädigend auf die Muskulatur auswirkt. Während hingegen ein kurzer DVZ (50–120 ms), wie er beim Laufen auftritt, eine intensivere Belastung für die Muskulatur darstellt und daraus resultierend längere Regenerationszeiten verlangt (11,12).

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Bezüglich der neuralen Ansteuerung kann festgehalten werden, dass die exzentrische Kontraktion im Vergleich zur konzentrischen oder isometrischen Arbeitsweise in ihrer Stärke und ihrem Umfang deutlich vermindert ist. Darüber hinaus konnte festgestellt werden, dass es durch das kurzzeitige Überschreiten der Belastungstoleranz zu einem stärkeren Einsatz der hochschwelligen motorischen Einheiten (bei FT-Fasern) kommt (13,14). Durch die geringere Innervation der Muskelfasern zeigt sich unter anderem daraus resultierend eine sehr hohe metabolische Effizienz. Vergleiche bei maximalen Kraftausdauertests zwischen den unterschiedlichen Arbeitsweisen der Muskulatur wiesen darauf hin, dass der geringe metabolische Aufwand durch höhere erreichte Kraftwerte, durch eine langsamere Ermüdung und durch niedrigere Laktatwerte bei exzentrischer Arbeitsweise bestätigt wird. Bei Gegenüberstellungen von konzentrischen und exzentrischen Wiederholungszahlen konnte ferner bestätigt werden, dass exzentrisch sogar bis zum Siebenfachen mehr Wiederholungen ausgeführt werden konnten. Diese Ermüdungsresistenz soll die metabolische Effizienz deutlich unterstreichen (15–17). Ein weiterer Effekt, der bedingt durch die oft ungewohnte exzentrische Arbeitsweise der Muskulatur auftritt, sind Muskelkatersymptome. Diese treten durch Muskelschädigungen auf. Grundsätzlich betreffen diese Schädigungen die Sarkomere im Muskel, wobei auch noch andere Strukturen involviert sind. Da nicht alle Sarkomere gleich stark gebaut sind und sich so unterschiedlich resistent gegen Dehnung verhalten, kommt es zuerst zu Rupturen an den schwächeren Sarkomeren, bis schlussendlich auch die stärkeren überdehnt werden. Die Schädigung der muskulären Struktur kann sich darüber hinaus ausbreiten und so angrenzende Bereiche, wie die Membran des sarkoplasmatischen Retikulums, die transversalen Tubuli oder das Sarkolemm schädigen (18). Gleichzeitig werden jedoch auch Reparaturmechanismen ausgelöst, die die zerstörten Muskelstrukturen reparieren. Diese Rupturen an den Sarkomeren führen zu einer Abnahme der Muskelkraft, zu einer verringerten Bewegungsamplitude (Range of Motion (ROM)) sowie zu Muskelschmerzen in Bewegung oder bei Berührung. Zusätzlich ist es Faktum, dass je größer die Bewegungsamplitude, je höher die Geschwindigkeit und je mehr Last bewegt wird, desto stärker fallen die Muskelschädigungen aus (6,7,19,20).

Werden jedoch wiederholt exzentrische Belastungen in einer Muskelgruppe gesetzt, so gibt es einen gewissen Schutzeffekt („Repeated Bout Effect“), der die nachfolgenden Symptome abgeschwächt auftreten lässt. Anders ausgedrückt bedeutet dies, dass ein einmaliger exzentrischer Belastungsreiz (z.B. an der Beinmuskulatur) Schutz vor vergleichbaren Mikroläsionen bei nachfolgenden Trainingseinheiten (an der Beinmuskulatur) bietet. Bei den nachfolgenden 151

Belastungen zeigten sich dahingehend auch zusätzlich geringere Kraftabfälle und schnellere Erholungszeiten nach der Belastung. Um einen Schutzeffekt zu gewährleisten, muss jedoch die Initialbelastung nahezu maximal intensiv sein.

Denn auch nach wochenlangem submaximalem Training (50 % des 1-Repetiton-Maximum) entwickelt sich kein Schutzeffekt für ein darauffolgendes maximal intensives exzentrisches Training (21,22). Die Aufrechterhaltung dieses Schutzeffektes wird in vielen Studien mit einer Dauer bis zu mehreren Wochen bestätigt (23,24). Nosaka et al. konnten 2001 zeigen, dass dieser Schutzmechanismus bis mindestens 6 Monate nach der ersten exzentrischen Belastung aufrechterhalten werden kann, dass jedoch nach 9 und 12 Monaten dieser Schutzeffekt nicht mehr gegeben ist. Anzumerken ist jedoch noch, dass mit zunehmender Zeitdauer zwischen den exzentrischen Belastungen der Schutzmechanismus immer stärker abnimmt.

Ein weiterer Punkt, welcher zu beachten ist, sind Entzündungsreaktionen, die durch die Muskelschädigung hervorgerufen werden. Dabei weisen große Muskelgruppen (z.B. Beinmuskulatur beim Bergablaufen), die an der Bewegungsausführung beteiligt waren, eine stärkere Immunantwort auf als isoliert exzentrisch bewegte Muskelgruppen (z.B. Ellbogenbeuger). Somit haben exzentrische Belastungen, bei denen große Muskelgruppen involviert sind, einen weitaus stärkeren Stimulus auf Entzündungsreaktionen. Bei wiederholter Belastung zeigte sich unter anderem eine deutlich abgeschwächte Ausschüttung von Stresshormonen und Zytokinen (19). Aber auch die Enzymkonzentration der Kreatinkinase (CK), der Laktatdehydrogenase (LDH) und des sauerstofftransportierenden Muskelproteins Myoglobin (Mb) nimmt durch die exzentrische Belastung bedingte Muskelschädigung und dem konsekutiven Membranleck im Plasma zu (25–27). Abbildung 3 gibt einen schematischen Überblick über die durch Belastung induzierten Muskelschäden hervorgerufenen Entzündungsreaktionen und die anschließenden Regenerationsprozesse. Kurz zusammengefasst zeigt sich nach exzentrischer Belastung eine rapide Mobilisation der Neutrophilen, die anschließend in das geschädigte Muskelgewebe eindringen. Des Weiteren werden natürliche Killerzellen und Lymphozyten mobilisiert und entzündungshemmende Zytokine in den Blutkreislauf freigesetzt. Innerhalb eines Tages werden die Neutophilen im geschädigten Muskelgewebe von Markophagen ersetzt und proinflammatorische Zytokine im Muskel produziert. Diese Entzündungsreaktionen sind bedeutsam in der Regulation der Akutphase-Antwort sowie für die Beseitigung von zerstörten Muskelgewebsfragmenten. Über einen Zeitraum von Tagen bis hin zu Wochen kommt es somit zur Regeneration der Muskelfasern (19).

152

Abb. 3: Durch Bewegung induzierte Muskelschädigung mit resultierenden Entzündungsprozessen und dem anschließenden Regenerationsprozess. (PMN-Leukozyten, Mb-Myoglobin, CK-Kreatinkinase, ROS- Reaktive Sauerstoffspezies) (19).

DAS ALPINE UMFELD UND DIE EXZENTRISCHE BELASTUNG Wie bereits erwähnt zeichnen sich die exzentrischen Belastungen durch eine Vielzahl von Effekten aus, die sich positiv und teilweise auch negativ auf den menschlichen Organismus auswirken. Und so erscheint es besonders in den verschiedenen Bergsportdisziplinen (Wandern, Bergsteigen, Trailrunning, Skifahren und Skitourengehen) durchaus sinnvoll, diese Effekte miteinzubeziehen beziehungsweise sie weitgehend zu verhindern.

Da zum einen ältere Personen eine geringere Muskelkraft in der Knie- und Hüftmuskulatur aufweisen, resultiert daraus eine geringere Gelenksstabilität (insbesondere des Kniegelenks), die ein erhöhtes Risiko für Verletzungen darstellt (28). Aber zum anderen kann auch zusätzliches Gewicht, wie es beim Tragen von Rucksäcken der Fall ist, die Gelenksstabilität des Knies negativ beeinflussen (29). Nun dominiert die exzentrische Muskelarbeit besonders beim Bergabgehen und stärker noch beim Bergablaufen und führt infolgedessen zu zusätzlichen Kraftverlusten in den beanspruchten Muskelgruppen, die bis zu mehreren Tagen anhalten können (27,30). Ob jedoch die durch exzentrische Belastung induzierten Kraftverluste auch für Verletzungen verantwortlich 153

© David Morawetz

Abb. 4: Akkumulierende exzentrische Belastung durch Bergabgehen mit schwerem Rucksack bei einer mehrtägigen Trekkingtour im indischen Himalaya.

sind, kann nach aktuellem Stand der Literatur nicht eindeutig bestätigt werden (31). Dahingehend behaupten Vogt und Hoppeler (2014), dass besonders exzentrisches Training durch den Muskelmassenzuwachs helfen kann Verletzungen vorzubeugen. La Stayo et al. (2003) schreiben ferner, dass exzentrisches Training (8–11 Wochen mit je 2–3 Einheiten/Woche) verletzungsprophylaktisch auf das Muskel-Sehnensystem wirkt und beziffern den hohen Kraftzuwachs mit 40 % bei jungen Personen und bis zu 120 % bei älteren Menschen.

Wobei ebenso beachtet werden sollte, dass eine chronische exzentrische Belastung zu einer Erhöhung der Steifheit des Muskel-Sehnen-Komplexes führt und somit eine verbesserte Gelenksstabilität erreicht wird (32). Die nachstehende Abbildung 5 soll beispielhaft die Trainingseffekte eines rein exzentrischen oder rein konzentrischen Trainings über 8 Wochen darlegen. Die signifikanten Steigerungen durch die exzentrische Trainingsmodalität zu den Ausgangswerten (100 %) und im Vergleich zu den durch konzentrisches Training erreichten Werten unterstreichen sehr deutlich die hohen Effekte.

Dahingehend wäre es daher besonders vor intensiven langen Touren oder bevor der Urlaub in der alpinen Bergwelt verbracht wird anzudenken, ob aufgrund dieser Faktoren ein exzentrisches Training absolviert wird. Somit könnte 154

% der Vortrainingswerte

Isometrische Kraft

Muskelfaserquerschnitt

Hüpffrequenz

Abb. 5: Effekte eines 8-wöchigen Trainings (rein konzentrisch oder rein exzentrisch).

Der Muskelfaserquerschnitt, die isometrische Maximalkraft und die Hüpffrequenz steigerten sich signifikant verglichen zu den Ausganswerten und zu den Werten des konzentrischen Trainings. Die gesteigerte Hüpffrequenz spiegelt die erhöhte Steifheit der Sehnen wieder (10).

die Muskulatur bestmöglich auf die folgenden Belastungen vorbereitet werden.

Bleibt jedoch nicht die Zeit für ein mehrwöchiges Vorbereiten, so kann immer noch der „Repeated Bout Effect“ ausgenützt werden. Infolgedessen könnten Muskelfaserschädigungen und die Schmerzproblematik des Muskelkaters weitgehend verhindert werden (22). Denn obwohl laut Mc Hugh (2001) die Initialbelastung maximal intensiv sein sollte um einen hinreichenden Schutz vor weiteren Muskelfaserschädigungen durch Folgebelastungen zu bieten, zeigten nach neuesten Untersuchungen Maeo et al. (2015) schon durch eine submaximale exzentrische Einheit im Bergabgehen Adaptionen der Muskelfasern. Durch 20-minütiges Bergabgehen (submaximale exzentrische Einheit) ein bis vier Wochen vor einer darauffolgenden submaximalen 40-minütigen Einheit konnten die Muskelkatersymptome zwar nicht gänzlich verhindert werden, aber im Gegensatz zu der Kontrollgruppe, welche keine Vorbelastung hatte, signifikant verringert werden. Darüber hinaus sollte noch festgehalten werden, dass Muskelkater nicht die exzentrischen Trainingsreize fördert (33).

Dies verdeutlicht den Stellenwert der dosierten Vorbereitung durch entsprechendes exzentrisches Training, um die Muskelkatersymptome möglichst gering zu halten.

155

Der Vollständigkeit wegen ist an dieser Stelle noch anzumerken, dass entleerte Muskelglykogenspeicher (z.B. durch Aufstiege) keinen Einfluss auf den Schweregrad des Muskelkaters haben (34, 35). Vermindert ist hingegen die Glykogen-Resyntheserate nach exzentrischer Muskelarbeit verglichen zu einer rein konzentrischen Belastung. Dies ist möglicherweise beding durch die Muskelfaserschädigung (36). Aktuell zeigten Philippe et al. (2016), dass es durch nicht-muskelfaserschädigende exzentrische Belastungen zu keiner Beeinträchtigung des Glukose-Metabolismus kommt, sondern sich die Glukosetoleranz sogar kurzfristig optimiert (37). Für den Alpinsport ist dies besonders für mehrtägige Touren mit hoher exzentrischer Belastung von Bedeutung. Denn da auch durch eine ausreichende Bereitstellung an Glukose die Syntheserate nicht gesteigert werden kann, kann somit der spezifischen Vorbereitung (Muskelkaterabschwächung/-vermeidung) ein hoher Stellenwert zugeschrieben werden. Alternativ gesehen wirkt ein Regenerationstag, um die Syntheserate zu erhöhen und somit durch volle Glykogenspeicher die vollständige Leistungsfähigkeit zu erreichen (36).

Doch die gesundheitlichen Effekte und die metabolischen Verbesserungen, die wir über die exzentrische Beanspruchung in der alpinen Umgebung erfahren sind bei weitem nicht zu vernachlässigen. Eine kurzzeitige Steigerung (bis 48h) des Ruheenergiebedarfs (REB) um 9 % scheint eine sehr beachtliche Reaktion zu sein. Doch insbesondere bei adipösen Personen (BMI >24,9) nahm der REB um bis zu 25 % zu (38). Langzeiteffekte, die durch eine einmal wöchentliche 30-minütige exzentrische Einheit über die Dauer von 2 Monaten aufgedeckt wurden, konnten den Ruheenergiebedarf immer noch um 5 % für 48h nach der Belastung erhöhen (39). Es scheint jedoch, dass belastungsinduzierte Muskelfaserschädigungen, mit den darauffolgenden Entzündungsprozessen und der erhöhten Muskel-Protein-Synthese, möglicherweise für die Erhöhung des Ruheenergiebedarfs verantwortlich sind (40). Chronische exzentrische Belastungen wie bei längeren Berg- und Trekkingtouren zeichnen sich auch in einer Verbesserung des Lipidstoffwechsels (z.B: Senkung des LDL, höhere Fettstoffwechselraten) und in einer erhöhten Insulinsensitivität aus (38, 39).

Auch in Bezug auf die Glukosetoleranz konnten durch chronische exzentrische Belastungen Erfolge erreicht werden (41). Denn eine signifikant verbesserte Glukosetoleranz (6,2 %, p=0,023) konnten Drexel et al. (2008) durch 2-monatiges Bergabgehen feststellen.

So kommt es trotz der Anwendung unterschiedlicher Trainingsprotokolle bei exzentrischem Ausdauertraining zu einer eindeutig stärkeren Verbesserung der Glukosetoleranz sowie des Lipidstoffwechsel verglichen zu konzentri156

Abb. 6: Blutzuckerspiegel nach 75g oral verabreichter Glukose. Gepunktete Linie: nach 8-wöchigem exzentrischem Training (Bergabgehen). Strichlierte Linie: nach 8-wöchigem konzentrischem Training (bergaufgehen). Durchgehende Linie: vor den beiden verschiedenen Trainingsmodalitäten (41).

schem Training. Zwangsläufig heißt dies aber nicht, dass beispielsweise in einer Stunde bergabgehend dadurch auch mehr Energie verbrannt wird als in einer Stunde bergaufgehend. Dies bedeutet lediglich, dass pro kcal, die verstoffwechselt wird, sich das LDL-Cholesterol um beinahe das 3-fache stärker reduziert (0,0982 mg/dl/kcal exzentrisch vs. 0,0346 mg/dl/kcal konzentrisch). Auch die Glukosetoleranz profitiert pro aufgewendeter kcal um das 4-fache (0,1123 mg/ dl/kcal exzentrisch vs. 0,0245 mg/dl/kcal konzentrisch) durch das exzentrische Ausdauertraining (42). Relativ (pro kcal) gesehen sind somit die Effekte des exzentrischen Ausdauertrainings ökonomischer und die Adaptionen durch exzentrisches Ausdauertraining angesichts des Energiestoffwechsels scheinen jenen des konzentrischen Ausdauertrainings überlegen zu sein. Obwohl nun die Forschergruppe um Zeppetzauer et al. (2013) metabolisch sehr vorteilhafte Effekte zeigten, sollte wie schon erwähnt, beachtet werden, dass der Gesamtenergieverbrauch der exzentrischen Arbeitsweise immer noch niedriger liegt als jener der konzentrischen. Nach derzeitigem Wissensstand scheint es aber, dass akute exzentrische Belastungen (ohne Muskelkater!) weniger positive Effekte auf die Glukosetoleranz zeigen als eine vergleichbare konzentrische Belastung. Hingegen beeinflusst ein mehrwöchiges exzentrisches Training die Glukosetoleranz verglichen zum konzentrischen Training wiederum stärker 157

(37, 41). Dahingehend können durch die geringere kardiovaskuläre Belastung und die metabolischen Vorteile eines exzentrischen Ausdauertrainings vor allem Herzpatienten, Diabetiker (Typ II) und adipöse Personengruppen profitieren (38,41,42).

In den allermeisten Alpinsportdisziplinen dominiert zu einem beachtlichen Teil die exzentrische Muskelarbeit. Die Literatur zeigte, dass besonders ungewohnte exzentrische Belastungen zu hohen Kraftverlusten und Muskelkater führen. Kontrovers wird jedoch diskutiert, ob daraus ein Verletzungsrisiko resultiert. Übereinstimmend kann hingegen behauptet werden, dass eine entsprechende Vorbereitung, vom mehrwöchigen Training bis hin zu einer einzigen intensiven exzentrischen Einheit, die Muskulatur für die spezifischen Belastungen im Alpinsport weitgehend adaptiert. Kontrovers wird hingegen die Verbesserung der Glukosetoleranz diskutiert. Hier scheinen die Muskelfaserschädigung oder der Trainingsumfang (akute vs. chronische Belastung) beeinflussend auf die Effekte zu sein. Schlussfolgernd lässt sich zusammenfassen, dass durch die verschiedenen Alpinsportdisziplinen auch die Risikofaktoren eines metabolischen Syndroms gesenkt werden können.

DANKSAGUNG David Morawetz wurde durch den Forschungsförderungsfond der ÖGAHM dankenswerterweise unterstützt.

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LITERATUR (1) Helmenstein C., Kleissner A., Moser B. Der Bergsport in Österreich. SportsEconAustria: Institut für Sportökonomie 2007: 1–81.

(2) Krenn M., Domej W., Schwaberger G. Performance testing in mountaineering. Wien Med Wochenschr 2005; 155: 193–198. doi:10.1007/s10354-005-0169-1.

(3) Hochholzer T., Burtscher M., editor. Trekking und Expeditionsbergsteigen. Ein medizinischer Ratgeber. 1st ed. Köngen: Panico Alpinverlag; 2011.

(4) Schenk K., Faulhaber M., Gatterer H., Burtscher M., Ferrari M. Ski mountaineering competition: fit for it? Clin J Sport Med 2011; 21: 114–118. doi:10.1097/JSM.0b013e31820f903e.

(5) Weineck J. Optimales Training: Leistungsphysiologische Trainingslehre unter besonderer Berücksichtigung des Kinder- und Jugendtrainings. 16th ed. Balingen: Spitta; 2010.

(6) Proske U., Allen TJ. Damage to Skeletal Muscle from Eccentric Exercise. Exercise and Sport Sciences Reviews 2005; 33: 98–104. doi:10.1097/00003677-200504000-00007.

(7) Herzog W. Mechanisms of enhanced force production in lengthening (eccentric) muscle contractions. J Appl Physiol (1985) 2014; 116: 1407–1417. doi:10.1152/japplphysiol.00069.2013.

(8) Colliander E.B., Tesch P.A. Effects of eccentric and concentric muscle actions in resistance training. Acta Physiol Scand 1990; 140: 31–39. doi:10.1111/j.1748-1716.1990. tb08973.x.

(9) Dudley G.A., Tesch P.A., Miller B.J., Buchanan P. Importance of eccentric actions in performance adaptations to resistance training. Aviat Space Environ Med 1991; 62: 543–550.

(10) Lindstedt S.L., LaStayo P.C., Reich T.E. When active muscles lengthen: properties and consequences of eccentric contractions. News Physiol Sci 2001; 16: 256–261.

(11) Komi P.V. Stretch-shortening cycle: a powerful model to study normal and fatigued muscle. J Biomech 2000; 33: 1197–1206.

(12) Nicol C., Avela J., Komi P.V. The stretch-shortening cycle: A model to study naturally occurring neuromuscular fatigue. Sports Med 2006; 36: 977–999.

(13) Enoka R.M. Eccentric contractions require unique activation strategies by the nervous system. J Appl Physiol (1985) 1996; 81: 2339–2346.

(14) Duchateau J., Baudry S. Insights into the neural control of eccentric contractions. J Appl Physiol (1985) 2014; 116: 1418–1425. doi:10.1152/japplphysiol.00002.2013.

(15) Flanagan S.D., Mills M.D., Sterczala A.J., Mala J., Comstock B.A. et al. The relationship between muscle action and repetition maximum on the squat and bench press in men and women. J Strength Cond Res 2014; 28: 2437–2442. doi:10.1519/ JSC.0000000000000337.

(16) Horstmann T., Mayer F., Maschmann J., Niess A., Roecker K., Dickhuth H.H. Meta-

159

bolic reaction after concentric and eccentric endurance-exercise of the knee and ankle.

Med Sci Sports Exerc 2001; 33: 791–795.

(17) Ryschon T.W., Fowler M.D., Wysong R.E., Anthony A., Balaban R.S. Efficiency of human skeletal muscle in vivo: comparison of isometric, concentric, and eccentric muscle action. J Appl Physiol (1985) 1997; 83: 867–874.

(18) Sorichter S., Puschendorf B., Mair J. Skeletal muscle injury induced by eccentric muscle action: muscle proteins as markers of muscle fiber injury. Exerc Immunol Rev 1999; 5: 5–21.

(19) Peake J., Nosaka K., Suzuki K. Characterization of inflammatory responses to eccentric exercise in humans. Exerc Immunol Rev 2005; 11: 64–85.

(20) Vogt M., Hoppeler H. Eccentric exercise: mechanisms and effects when used as training regime or training adjunct. J Appl Physiol (1985) 2014; 116: 1446–1454. doi:10.1152/ japplphysiol.00146.2013.

(21) McHugh M.P. Recent advances in the understanding of the repeated bout effect: The protective effect against muscle damage from a single bout of eccentric exercise. Scand J Med Sci Sports 2003; 13: 88–97. doi:10.1034/j.1600-0838.2003.02477.x.

(22) Nosaka K., Newton M. Repeated eccentric exercise bouts do not exacerbate muscle damage and repair. J Strength Cond Res 2002; 16: 117–122.

(23) Clarkson P.M., Nosaka K., Braun B. Muscle function after exercise-induced muscle damage and rapid adaptation. Med Sci Sports Exerc 1992; 24: 512–520.

(24) McHugh M.P., Connolly D.A., Eston R.G., Gleim G.W. Exercise-induced muscle damage and potential mechanisms for the repeated bout effect. Sports Med 1999; 27: 157– 170.

(25) Hasenoehrl T., Wessner B., Tschan H., Vidotto C., Crevenna R., Csapo R. Eccentric resistance training intensity may affect the severity of exercise induced muscle damage.

J Sports Med Phys Fitness 2016 May 11.

(26) Fredsted A., Clausen T., Overgaard K. Effects of step exercise on muscle damage and muscle Ca2+ content in men and women. J Strength Cond Res 2008; 22: 1136–1146.

(27) Mastaloudis A., Traber M.G., Carstensen K., Widrick J.J. Antioxidants Did Not Prevent Muscle Damage in Response to an Ultramarathon Run. Medicine & Science in Sports & Exercise 2006; 38: 72–80. doi:10.1249/01.mss.0000188579.36272.f6.

(28) Wang LI. The kinetics and stiffness characteristics of the lower extremity in older adults during vertical jumping. J Sports Sci Med 2008; 7: 379–386.

(29) Stastny P., Lehnert M., Zaatar A., Svoboda Z., Xaverova Z., Jelen K. Knee joint muscles neuromuscular activity during load-carrying walking. Neuro Endocrinol Lett 2014; 35: 633–639.

(30) Chen T.C., Nosaka K., Lin M.J., Chen H.L., Wu C.J. Changes in running economy at different intensities following downhill running. J Sports Sci 2009; 27: 1137–1144. doi:10.1080/02640410903062027.

160

(31) Debenham J., Travers M., Gibson W., Campbell A., Allison G. Eccentric Fatigue Modulates Stretch-shortening Cycle Effectiveness--A Possible Role in Lower Limb Overuse Injuries. Int J Sports Med 2016; 37: 50–55. doi:10.1055/s-0035-1549923.

(32) La Stayo P.C., Woolf J.M., Lewek M.D., Snyder-Mackler L., Reich T., Lindstedt S.L. Eccentric muscle contractions: their contribution to injury, prevention, rehabilitation, and sport. J Orthop Sports Phys Ther 2003; 33: 557–571. doi:10.2519/jospt.2003.33.10.557.

(33) Chen T.C., Tseng W.C., Huang G.L., Chen H.L., Tseng K.W., Nosaka K. Low-intensity eccentric contractions attenuate muscle damage induced by subsequent maximal eccentric exercise of the knee extensors in the elderly. Eur J Appl Physiol 2013; 113: 1005–1015. doi:10.1007/s00421-012-2517-3.

(34) Nelson M.R., Conlee R.K., Parcell A.C. Inadequate carbohydrate intake following prolonged exercise does not increase muscle soreness after 15 minutes of downhill running. Int J Sport Nutr Exerc Metab 2004; 14: 171–184.

(35) Close G.L., Ashton T., Cable T., Doran D., Noyes C., McArdle F., MacLaren D.P.M. Effects of dietary carbohydrate on delayed onset muscle soreness and reactive oxygen species after contraction induced muscle damage. Br J Sports Med 2005; 39: 948–953. doi:10.1136/bjsm.2005.019844.

(36) Zehnder M., Muelli M., Buchli R., Kuehne G., Boutellier U. Further glycogen decrease during early recovery after eccentric exercise despite a high carbohydrate intake. Eur J Nutr 2004; 43: 148–159. doi:10.1007/s00394-004-0453-7.

(37) Philippe M., Krusmann P.J., Mersa L., Eder E.M. et al. Acute effects of concentric and eccentric exercise on glucose metabolism and interleukin-6 concentration in healthy males. Biol Sport 2016; 33: 153–158. doi:10.5604/20831862.1198634.

(38) Paschalis V., Nikolaidis M.G., Giakas G., Theodorou A.A., Sakellariou G.K. et al.

Beneficial changes in energy expenditure and lipid profile after eccentric exercise in overweight and lean women. Scand J Med Sci Sports 2010; 20: e103-111. doi:10.1111/ j.1600-0838.2009.00920.x.

(39) Paschalis V., Nikolaidis M.G., Theodorou A.A., Panayiotou G., Fatouros I.G. et al. A weekly bout of eccentric exercise is sufficient to induce health-promoting effects. Med Sci Sports Exerc 2011; 43: 64–73. doi:10.1249/MSS.0b013e3181e91d90.

(40) Penailillo L., Blazevich A., Nosaka K. Energy expenditure and substrate oxidation during and after eccentric cycling. Eur J Appl Physiol 2014; 114: 805–814. doi:10.1007/ s00421-013-2816-3.

(41) Drexel H., Saely C.H., Langer P., Loruenser G., Marte T. et al. Metabolic and anti-inflammatory benefits of eccentric endurance exercise – a pilot study. Eur J Clin Invest 2008; 38: 218–226. doi:10.1111/j.1365-2362.2008.01937.x.

(42) Zeppetzauer M., Drexel H., Vonbank A., Rein P., Aczel S., Saely C.H. Eccentric endurance exercise economically improves metabolic and inflammatory risk factors. Eur J Prev Cardiol 2013; 20: 577–584. doi:10.1177/2047487312444236.

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❙ Elena Pocecco, Hannes Gatterer, Martin Niedermeier, Maike Huth, Tobias Dünnwald, Verena Menz, Martin Burtscher, Martin Faulhaber ❙

Wiederholte 1-stündige Hypoxieexpositionen zur Vorakklimatisation bei AMS-anfälligen Personen Repeated 1-hour hypoxia exposures for pre-acclimatization of AMS-susceptible individuals

SUMMARY The present study investigated effects of pre-acclimatization applying 7 repeated 1-hour exposures to normobaric hypoxia (4500 m) on prevalence and severity of acute mountain sickness (AMS) during a subsequent high-altitude exposure (3650 m) in AMS-susceptible individuals. The study was designed as a randomized controlled trial (double-blinded) including 32 healthy male and female persons with known AMS susceptibility. Participants completed seven passive 1-hour sessions in a normobaric hypoxic room. Participants of the hypoxia group were exposed to 4500 m whereas participants of the control group were exposed to ambient altitude (590 m). After finishing the pre-acclimatization program participants travelled by bus and cog railway to the Jungfraujoch (Switzerland) and hiked (about 1 hour) to the Mönchsjochhut (3650 m), where the 45-hour lasting high-altitude exposure took place. AMS symptoms and physiological parameters were repeatedly determined. There was no significant difference in incidence and severity of AMS between the hypoxia and the control group during the high-altitude exposure. 59 % of the hypoxia group and 67 % of the control group suffered from AMS at 1 or more times during the high-altitude exposure. Resting ventilation at high altitude tended to be higher in the hypoxia compared to the control group (P = 0.06). No significant between-group differences for arterial oxygen saturation and for the other physiological parameters were detected.

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Pre-acclimatization using 7 repeated 1-hour exposures to 4500 m normobaric hypoxia did not prevent AMS development during a subsequent exposure to real high altitude in AMS susceptible persons.

Keywords: Intermittent hypoxia, randomized controlled trial, pre-acclimatization, high-altitude disease, mountaineering ZUSAMMENFASSUNG Die vorliegende Studie untersuchte die Effekte einer Vorakklimatisation, bestehend aus 7 Einheiten zu je 1 Stunde in normobarer Hypoxie (4.500 m), auf die Prävalenz und den Schweregrad der akuten Bergkrankheit (AMS) während eines nachfolgenden Höhenaufenthalts in natürlicher Höhe (3.650 m) bei AMS-anfälligen Personen. Es handelte sich um eine randomisiert kontrollierte Doppelblindstudie, die 32 gesunde männliche und weibliche Teilnehmer mit bekannter AMS-Anfälligkeit inkludierte. Alle Probanden absolvierten 7 einstündige passive Sitzungen in einer normobaren Hypoxiekammer, wobei die Hypoxiegruppe einer simulierten Höhe von 4.500 m und die Kontrollgruppe einer Umgebungshöhe von 590 m ausgesetzt waren. Nach Abschluss des Vorakklimatisationsprogramms wurden die Probanden per Bus und Zahnradbahn aufs Jungfraujoch (Schweiz) transportiert und wanderten ca. 1 Stunde weiter zur Mönchsjochhütte (3.650 m), wo sie 45 Stunden verbrachten. Dabei wurden wiederholt AMS-Symptome sowie physiologische Parameter ermittelt. Es gab keinen signifikanten Unterschied in Inzidenz und Schweregrad der akuten Bergkrankheit zwischen den Gruppen während des Höhenaufenthalts.

Insgesamt litten 59 % der Probanden der Hypoxiegruppe und 67 % der Kontrollgruppe unter AMS an einem bzw. mehreren Zeitpunkten des Höhenaufenthalts. Die Ruheventilation in der Höhe war in der Hypoxiegruppe tendenziell höher als in der Kontrollgruppe (P = 0,06). Während des Höhenaufenthalts gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen in Bezug auf die arterielle Sauerstoffsättigung und die weiteren erfassten physiologischen Parameter.

Eine Vorakklimatisation, bestehend aus 7 Einheiten zu je 1 Stunde normobarer Hypoxie entsprechend 4.500 m Höhe, konnte während eines darauffolgenden realen Höhenaufenthalts der Entwicklung der AMS bei AMS-anfälligen Personen nicht vorbeugen.

Schlüsselwörter: intermittierende Hypoxie, Randomisiert kontrollierte Studie, Prä-Akklimatisation, Höhenkrankheit, Bergsteigen

164

EINLEITUNG Weltweit steigt das Interesse an Berg- und Trekkingtouren bis in große und sogar extreme Höhen. (1,2). Ein akuter Höhenaufenthalt führt aber zwangsläufig zu einer verminderten Ausdauerleistungsfähigkeit (3) und auch das Risiko für Höhenerkrankungen, von denen die akute Bergkrankheit (AMS) die häufigste Form darstellt, nimmt mit zunehmender Höhe zu (4). AMS ist in den meisten Fällen selbstlimitierend und die Symptome verschwinden häufig nach Stunden bis Tagen - adäquates Verhalten der betroffenen Person vorausgesetzt. Allerdings können auch schwere Formen der Höhenerkrankungen wie ein Höhenlungenödem oder ein Höhenhirnödem folgen (5). Die Symptome der AMS (z.B. Kopfschmerzen, Erbrechen, Schwindel) sind für Bergsteiger insofern relevant, dass sie die Gipfelchancen reduzieren, aber vor allem das Unfallrisiko durch die Beeinträchtigung der Betroffenen erhöhen (6,7). Die AMS-Inzidenz liegt zwischen 9 und 63 % in Abhängigkeit von der absoluten Höhe, der Aufstiegsgeschwindigkeit, dem Ausmaß der körperlichen Beanspruchung, dem Akklimatisationsgrad und der individuellen Anfälligkeit (8–10). Obwohl die Reproduzierbarkeit der AMS-Anfälligkeit kontrovers diskutiert wird (11), stellt sie doch einen unabhängigen Risikofaktor für die Entwicklung einer AMS dar und in der Praxis trifft man regelmäßig auf Personen, welche eindeutig von wiederholten AMS-Symptomen bereits in Höhen um 3.000 m berichten. Die generellen Empfehlungen für eine wirkungsvolle AMS-Prävention beinhalten eine ausreichend langsame Steigerung der Schlafhöhe (12). Geografische Gegebenheiten und/oder straffe Zeitpläne bei vielen Hoch- und Trekkingtouren (z.B. Mont Blanc, Kilimandscharo) sind Gründe, weshalb diese Akklimatisationsregeln oftmals nicht befolgt werden. Hier sind speziell AMS-anfällige Teilnehmer einem besonderen AMS-Risiko ausgesetzt.

Wiederholte Hypoxieexpositionen, wie zum Beispiel wiederholte Nächtigungen in simulierter Höhe, dürften einen Vorakklimatisationseffekt haben (13,14). Für die Praxis sind natürlich möglichst zeiteffektive Vorakklimatisationsstrategien interessant. Tatsächlich haben mehrere Studien eine zumindest teilweise AMS-Prävention durch wiederholte Hypoxieexpositionen von 4 oder weniger Stunden pro Exposition gezeigt (6,15,16). Eine Laborstudie in normobarer Hypoxie hat sogar eine AMS-Prophylaxe durch 7 wiederholte 1-stündige passive Hypoxiesitzungen gezeigt (17). Dieses Vorakklimatisationsprotokoll stellt eine wenig zeitintensive Art der Höhenvorbereitung dar. Allerdings ist eine Übertragbarkeit dieser Ergebnisse auf eine Exposition unter natürlichen Höhenbedingungen und auf eine spezielle Zielgruppe (AMS-Anfällige) nicht 165

ohne weiteres gerechtfertigt (18). Daher war es das Ziel dieser Untersuchung, an AMS-anfälligen Personen die Effekte dieses Vorakklimatisationsprotokolls auf die AMS-Entwicklung bei einem nachfolgenden Aufenthalt in natürlicher Höhe zu überprüfen.

METHODIK Probanden An der Studie nahmen gesunde Personen (18–60 Jahre), die mittels öffentlicher Ausschreibung rekrutiert wurden, teil. Sie mussten in den vergangenen Jahren mindestens 2-mal AMS-Symptome bei einem Höhenaufenthalt erfahren haben. Interessenten wurden zu einem Vortest-Termin eingeladen, an dem der Gesundheitszustand sowie mögliche Ausschlusskriterien ermittelt wurden. Des Weiteren wurden soziodemografische, anthropometrische und höhenanamnestische Daten erhoben. Die AMS-Anfälligkeit wurde nach der Methode von Schneider et al. (10) erhoben. Die Teilnehmer wurden gefragt, wie oft die 5 AMS-Symptomkomplexe (Kopfschmerzen, Magen-Darm-Symptome, Müdigkeit/Abgeschlagenheit, Schwindel/Benommenheit, Schlafstörungen) während früheren Höhenaufenthalten vorkamen (nie = 0, selten = 1, häufig = 2 bzw. regelmäßig = 3). Kriterium, um jemanden als AMS-anfällig zu bezeichnen, war das häufige bzw. regelmäßige Auftreten von Kopfschmerzen (Bewertung ≥2) sowie ein Gesamtscore von ≥4. Ausschlusskriterien waren chronische bzw. akute Krankheiten, regelmäßiges Rauchen von mehr als 5 Zigaretten pro Tag, regelmäßige Medikamenteneinnahme, Schwangerschaft bzw. Stillzeit, gewöhnlicher Wohnort >1.500 m, mindestens eine Übernachtung auf Höhen >2.500 m in den vergangenen 4 Wochen. Insgesamt wurden 33 Personen mit AMS-Anfälligkeit und ohne Ausschlusskriterien für die Studie rekrutiert. Das schriftliche Einverständnis wurde nach Aufklärung über das Untersuchungsverfahren und über die mit der Studie verbundenen Risiken eingeholt. Die Studie wurde vom institutsinternen Reviewboard (Institut für Sportwissenschaft der Universität Innsbruck) für unbedenklich erklärt. Eine Probandin, die sich am ersten Tag des Höhenaufenthalts verletzte und den Höhenaufenthalt zur medizinischen Abklärung unterbrechen musste, wurde nicht in die Auswertungen inkludiert. Die Charakteristika der 32 Probanden sind in Tabelle 1 beschrieben.

166

Tab. 1: Probandencharakteristika der Hypoxie- (n = 17) und der Kontrollgruppe (n = 15).

Werte sind Mittelwerte ± Standardabweichung oder absolute (relative) Häufigkeiten.

Die Anfälligkeit für eine akute Bergkrankheit wurde in Anlehnung an die Vorgehensweise von Schneider et al. (10) ermittelt. Keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen.

Hypoxiegruppe

Kontrollgruppe

Frauen, n ( %)

9 (53)

8 (53)

Alter (Jahre)

38,0 ± 11,7

38,0 ± 11,8

Körpergröße (cm)

174 ± 7

177 ± 11

70 ± 11

71 ± 12

Wohnorthöhe (m)

653 ± 108

622 ± 122

AMS-Anfälligkeit (Score-Punkte)

7,5 ± 2,0

7,5 ± 1,9

Körpergewicht (kg)

Studiendesign Das Projekt wurde als randomisierte und kontrollierte Doppelblindstudie konzipiert. Aufgrund von Dauer und Zeitverlauf der Messungen während des Höhenaufenthalts wurden 2 aufeinanderfolgende Blöcke (September/Oktober 2013 und Mai 2014) geplant, auf die die Studienteilnehmer gleichmäßig verteilt wurden. Nach den Vortests fand am Institut für Sportwissenschaft der Universität Innsbruck (590 m) die Messung der Ruheparameter (arterielle Sauerstoffsättigung, hämatologische und ventilatorische Parameter) in Normoxie statt. Anschließend wurden die Probanden von einer Person, welche nicht in die weiteren Erhebungen involviert war, zur Hypoxie- bzw. Kontrollgruppe zugeteilt. Die Gruppenzuteilung war randomisiert (stratifiziert nach Alter, Geschlecht und AMS-Anfälligkeit) und verblindet für Studienteilnehmer sowie Personen, die bei Tests bzw. Auswertungen involviert waren. Die Gruppenzuteilung wurde für jeden Studienblock separat durchgeführt. Das Vorakklimatisationsprogramm wurde in 2 normobaren Hypoxiekammern (LowOxygen, Deutschland and Höhenbalance, Deutschland) am Institut für Sportwissenschaft der Universität Innsbruck (590 m) durchgeführt. Das Protokoll sah einen Aufenthalt in der Kammer von einer Stunde pro Tag an 7 aufeinanderfolgenden Tagen vor. Diese Anzahl und Dauer der Sitzungen in der Höhenkammer war für alle Studienteilnehmer gleich, unabhängig von der Gruppenzuteilung. Allerdings befand sich während der Sitzungen die Hypoxiegruppe auf einer simulierten Höhe von 4.500 m (inspiratorische Sauerstoffkonzentration (FIO2) 12,6 %) während die Kontrollgruppe normoxische Luft 167

(FIO2 20,9 %) atmete. Die arterielle Sauerstoffsättigung (SpO2) (Pulsox-3i, Konica Minolta, Osaka, Japan) wurde nach circa 30 Minuten bei jeder Sitzung ermittelt. Das Vorakklimatisationsprogramm wurde von Mitarbeitern organisiert und durchgeführt, die in weiterer Folge weder an Messungen noch an der Auswertung der Daten beteiligt waren. Am Tag nach der letzten Sitzung in der Höhenkammer wurden die Teilnehmer per Bus nach Interlaken (Schweiz, 570 m) transportiert und übernachteten in einer Jugendherberge. Am nächsten Morgen wurden die Ausgangswerte der AMS-Symptomatik erhoben. Danach fuhren die Studienteilnehmer mittels Zahnradbahn zum Jungfraujoch (3.450 m) und wanderten ca. 1 Stunde lang über einen markierten und präparierten Gletscherweg bis zur Mönchsjochhütte (3.650 m), wo der 45-stündige Höhenaufenthalt stattfand. Am ersten Tag des Höhenaufenthalts erfolgte zwischen den Messzeitpunkten eine theoretische und praktische alpintechnische Einführung durch staatlich geprüfte Bergführer (in der Hütte bzw. im direkten Umfeld der Hütte). Am zweiten Tag wurde eine ca. 3-stündige Tour unter Leitung der Bergführer unternommen. Die Probanden wurden angewiesen, eine moderate Belastungsintensität bei der Bergtour zu wählen, entsprechend einem subjektiven Belastungsempfinden von ≤13 auf der Borg-RPE-Skala (19), da hohe Belastungsintensitäten die AMS provozieren können (4). Die Ernährung war während des Höhenaufenthalts standardisiert und Wasser stand den Studienteilnehmern ad libidum zur Verfügung. Diese wurden darauf hingewiesen, regelmäßig zu trinken, allerdings waren keine alkoholischen Getränke zugelassen, da geringe Flüssigkeitszunahme und Alkoholkonsum die Entwicklung von AMS fördern (9). Ein Höhenmediziner stand während des gesamten Höhenaufenthalts zur Verfügung. Bei AMS-Symptomatik und mindestens mäßigen Kopfschmerzen wurden die Krankheitserscheinungen auf Wunsch der Einzelnen mit NSAIDs (z.B. Ibuprofen) behandelt. Die AMS-Symptomatik und die Ruheparameter wurden während des Höhenaufenthalts wiederholt erfasst (siehe nachfolgender Abschnitt). Nach Beendigung der letzten Messungen erfolgten der Abstieg und die Heimreise. Hauptzielparameter waren AMS-Inzidenz und Schweregrad der AMS-Symptomatik während des Höhenaufenthalts.

Messungen Symptomatik der akuten Bergkrankheit (AMS-Symptomatik) Die Inzidenz und der Schweregrad der AMS wurden mittels Lake Louise Score (LLS) erhoben (20). Der LLS beinhaltete die 5 AMS-Symptomkomplexe Kopfschmerzen, Übelkeit/Erbrechen, Müdigkeit/Abgeschlagenheit, Schwindel/Be168

nommenheit und Schlafstörungen, wobei jeder auf einer Skala von 0 (nicht vorhanden) bis 3 (stark) beurteilt wurde. Das Vorliegen einer AMS wurde beim Vorhandensein von Kopfschmerzen (Bewertung ≥2) und einem zweiten Symptom bei einem Gesamtscore von ≥4 definiert (17). Die Beurteilung von AMS wurde in Interlaken (570 m) morgens vor dem Aufstieg (Ausgangswerte) und nach 6, 9, 21, 30 und 45 Stunden Höhenaufenthalt durchgeführt.

Ruheparameter: Arterielle Sauerstoffsättigung, hämatologische und ventilatorische Parameter Die SpO2 wurde mittels Fingerpulsoxymeter (Pulsox-3i, Konica Minolta, Osaka, Japan) über 4 Minuten gemessen, wobei der Mittelwert der letzten 2 Minuten für die Auswertungen herangezogen wurde. Kapillarblutproben vom hyperämisierten Ohrläppchen wurden für die Blutgasanalyse (ABL80 FLEX Co-Ox, Radiometer, Dänemark) und die Bestimmung der Blutlaktatkonzentrationen (Biosen C-line, EKF, Deutschland) verwendet. Die ventilatorischen Parameter wurden über 3 Minuten erfasst (MetaLyzer 3B, Cortex, Deutschland) und die Mittelwerte flossen in die Auswertungen ein. Alle Ruheparameter wurden im Rahmen der Tests in Innsbruck vor der Vorakklimatisation (Ausgangswerte) und während des Höhenaufenthaltes (SpO2 nach 6, 21, and 45 Stunden, hämatologische Parameter nach 6 und 45 Stunden, ventilatorische Parameters nach 21 Stunden) gemessen.

Statistik Die statistische Analyse erfolgte mittels SPSS (Version 21, IBM, Österreich).

Die Ergebnisse sind als Häufigkeiten (AMS Inzidenz) beziehungsweise Mittelwerte ± Standardabweichung dargestellt. Häufigkeitsvergleiche erfolgten mittels Chi-Quadrat-Test. Zur Analyse von Zeit und Gruppen-Zeit-Interaktionen wurde eine ANOVA mit Messwiederholungen (Gruppe x Zeit) anwendet. Das Signifikanzniveau wurde bei einem P-Wert <0,05 festgelegt (zweiseitig).

ERGEBNISSE Vorakklimatisationsprogramm Alle Studienteilnehmer absolvierten das Vorakklimatisierungsprogramm wie geplant und vertrugen die Exposition ohne negative Auswirkungen. Die durchschnittliche SpO2 über alle 7 Sitzungen war in der Hypoxie- erwartungsgemäß niedriger als in der Kontrollgruppe (78,9 ±5,3 % versus 97,2±0,5 %, P 169

Arterielle Sauerstoffsättigung (%)

<0,01 für ANOVA Gruppeneffekt). Es gab jedoch weder einen signifikanten Zeiteffekt (P = 0,36) noch eine Gruppen-Zeit-Interaktion (P = 0,41) für die SpO2 während des Vorakklimatisationsprogramms (Abb. 1).

100 95 90 85 80 75 70 65

1

2

3

4

5

6

7

Vorakklimatisationssitzung Abb. 1: Verlauf der arteriellen Sauerstoffsättigung während der 7 Vorakklimatisationssitzungen für die Hypoxie- (blau) und die Kontrollgruppe (rot). Werte sind Mittelwerte ± Standardabweichung.

Inzidenz und Schweregrad der akuten Bergkrankheit (AMS) Die Inzidenz von AMS erreichte ihren Höhepunkt morgens nach der ersten Nacht in der Höhe (nach 21 Stunden) mit 53 % sowohl in der Hypoxie- als auch in der Kontrollgruppe. Die AMS-inzidenz unterschied sich nicht signifikant zwischen den Gruppen sowohl in Bezug auf die Basalwerte als auch während der Messungen in der Höhe. Insgesamt lag bei 59 % der Probanden in der Hypoxiegruppe sowie 67 % in der Kontrollgruppe AMS an einem bzw. mehreren Messzeitpunkten des Höhenaufenthalts vor (P = 0,65 zwischen den Gruppen). Der Verlauf der AMS-Symptomatik in der Hypoxie- und in der Kontrollgruppe ist in Abbildung 2 dargestellt. Es gab signifikante Zeiteffekte (p <0,01), allerdings keine Gruppen-Zeit-Interaktionen (P = 0,75) für den Schweregrad von AMS. Außerdem zeigten sich keine signifikanten Gruppen-Zeit-Interakti170

onen für den AMS-Schweregrad bei getrennter Analyse von Geschlechtern (P = 0,36 für Frauen bzw. P = 0,50 für Männer) sowie Altersgruppen (P = 0,94 für Personen <40 Jahre bzw. P = 0,61 für Personen ≥40 Jahre).

6 4

45 Stunden

30 Stunden

21 Stunden

9 Stunden

0

6 Stunden

2

Baseline

Lake Louise Score

8

Abb. 2: Verlauf der Symptomatik der akuten Bergkrankheit (Lake-Louise-Score) in der Hypoxie- (blau) und in der Kontrollgruppe (rot) vor (Baseline) und nach 6, 9, 21, 30 und 45 Stunden Höhenaufenthalt. Werte sind Mittelwerte ± Standardabweichung. Keine ­signifikante Interaktion zwischen den Gruppen.

Ruheparameter: Arterielle Sauerstoffsättigung, hämatologische und ventilatorische Parameter Die SpO2 sowie die hämatologischen und ventilatorischen Parameter sind in Tabelle 2 dargestellt. Die SpO2 zeigte erwartungsgemäß signifikante Zeiteffekte aber keine Gruppeninteraktion. Auch bei den hämatologischen Parametern ergaben sich signifikante Effekte über die Messzeitpunkte ohne signifikante Interaktionen. Die ventilatorischen Parameter (Atemfrequenz, Atemminutenvolumen und ventilatorische Äquivalente) zeigten signifikante Veränderungen über die Messzeitpunkte. Es konnten aber auch hier keine signifikanten Interaktionen zwischen den beiden Gruppen gezeigt werden. Es ergab sich lediglich eine Tendenz zur einem stärkeren Anstieg des Atemminutenvolumens in der Höhe in der Hypoxiegruppe (P = 0,06 für die Interaktion).

171

Tab. 2: Arterielle Sauerstoffsättigung und hämatologische Parameter der Hypoxiegruppe (HG) und der Kontrollgruppe (KG) in Tallage vor Präakklimatisation (Baseline) und während der Höhenexposition. Werte sind Mittelwerte ± Standardabweichung.

P-Werte beziehen sich auf Zeiteffekte (Zeit) und Gruppe-Zeit-Interaktionen (Interaktion) in der ANOVA für Messwiederholungen.

SpO2 = Arterielle Sauerstoffsättigung (Pulsoxymetrie), La = Blutlaktatkonzentration, pCO2 = Kohlendioxidpartialdruck, pO2 = Sauerstoffpartialdruck, Hb = Hämoglobinkonzentration, HCO3 = Bikarbonatkonzentration, AF = Atemfrequenz, AMV = Atemminutenvolumen, VE/VO2 = Atemäquivalent für Sauerstoff, VE/VCO2 = Atemäquivalent für Kohlendioxid.

Messzeitpunkte Höhenexposition

SpO2 ( %) La (mmol/L) pCO2 (mmHg) pO2 (mmHg) Hb (mg/dL) HCO3 (mmol/L) AF (1/min) AMV (L/min) VE/VO2 VE/VCO2

Baseline

Nach 6 Stunden

Nach 21 Stunden

Nach 45 Stunden

HG

97,3 ± 0,9

89,5 ± 4,1

90,6 ± 2,3

90,6 ± 2,2

KG

97,0 ± 0,9

89,0 ± 4,5

90,0 ± 3,2

90,6 ± 2,5

HG 1,03 ± 0,67 0,80 ± 0,46

---

1,60 ± 0,55

KG 1,05 ± 0,33 0,94 ± 0,54

---

1,85 ± 0,43

HG

32,8 ± 3,7

30,0 ± 3,1

---

27,1 ± 2,1

KG

32,8 ± 3,5

31,1 ± 4,4

---

28,4 ± 2,3

HG

83,0 ± 7,5

49,9 ± 3,9

---

54,5 ± 3,6

KG

82,3 ± 7,0

48,9 ± 4,7

---

52,9 ± 3,6

HG

16,0 ± 1,0

15,6 ± 1,0

---

16,5 ± 1,1

KG

16,2 ± 2,5

15,6 ± 1,3

---

16,6 ± 1,7

HG

21,5 ± 2,5

21,2 ± 1,8

---

18,8 ± 1,9

KG

21,1 ± 2,8

21,6 ± 2,8

---

19,2 ± 1,5

HG

11,5 ± 2,8

---

13,9 ± 4,0

---

KG

11,9 ± 2,5

---

12,7 ± 2,9

---

HG

9,7 ± 1,9

---

11,7 ± 2,8

---

KG

9,7 ± 2,6

---

10,0 ± 2,5

---

HG

27,9 ± 3,0

---

34,5 ± 7,4

---

KG

28,1 ± 5,7

---

33,0 ± 5,2

---

HG

30,8 ± 3,1

---

36,3 ± 4,6

---

KG

31,1 ± 3,3

---

35,2 ± 3,5

---

172

P-Wert Zeit

Interaktion

<0,01

0,87

<0,01

0,67

<0,01

0,48

<0,01

0,86

<0,01

0,92

<0,01

0,51

<0,01

0,16

0,01

0,06

<0,01

0,38

<0,01

0,35

DISKUSSION Das Hauptergebnis der vorliegenden Studie ist, dass das verwendete Vorakklimatisierungsprotokoll in normobarer Hypoxie keine signifikanten Effekte auf Inzidenz und Schweregrad der AMS bei einem unmittelbar folgenden Höhenaufenthalt hatte. Die Ruheventilation zeigte einen tendenziellen Anstieg von Tallage zu Höhenlage, der in der Hypoxiegruppe höher als in der Kontrollgruppe war. Diese Tendenz könnte moderate ventilatorische Anpassungen infolge des Vorakklimatisierungsprogramms widerspiegeln. Allerdings zeigten alle anderen physiologischen Parameter den typischen Verlauf, der bei einem kontinuierlichen Höhenaufenthalt zu erkennen ist - ohne Unterschiede zwischen Hypoxie- und Kontrollgruppe.

Die vorliegenden Ergebnisse unterscheiden sich von jenen einer früheren Laborstudie, die in normobarer Hypoxie durchgeführt wurde. Wille et al. (17) setzten 26 Männer für 8 Stunden einer Hypoxie aus, die einer Höhe von ca.

5.300 m entsprach, vor und nach einer Vorakklimatisation mit genau demselben Protokoll, wie es in der vorliegenden Studie verwendet wurde. Die Autoren konnten einen signifikant verringerten AMS-Schweregrad in der Hypoxieverglichen zur Placebogruppe feststellen (17). Die unterschiedlichen Ergebnisse können nicht durch die längere Hypoxieexposition in der vorliegenden Studie erklärt werden, da der zeitliche Verlauf der AMS-Symptome in den beiden Gruppen mehr oder weniger deckungsgleich war. Dennoch könnten zwei methodische Unterschiede zwischen der Studie von Wille et al. (17) und unserer die verschiedenen Effekte desselben Vorakklimatisierungsprogramms bewirkt haben. Erstens, die Effekte auf die AMS-Prävention wurden während einer Exposition in natürlicher Höhe nach einem Aufstieg mit der Bahn gefolgt von einer Wanderung von ca. 1 Stunde ermittelt. Da natürliche Höhenexpositionen mit zusätzlichen Faktoren verbunden sind, die die AMS-Entwicklung begünstigen können (z.B. Hypobarie (21)), könnte angenommen werden, dass die milden Anpassungen nicht ausreichend waren, um der AMS wirkungsvoll vorzubeugen, wenn diese zusätzlichen Stressoren vorhanden waren. Diese Annahme wird von den Erkenntnissen von Fulco et al. (22) unterstützt, die anhand der Ergebnisse ihrer Studien zum Fazit kamen, dass eine Vorakklimatisierung in normobarer Hypoxie nicht so effektiv wie in hypobarer Hypoxie ist. Schommer et al. (16) konnten hingegen durchaus relevante positive Effekte durch eine Vorakklimatisation in normobarer Hypoxie (insgesamt ca. 15 Stunden Hypoxieexposition) zeigen. Obwohl das getestete Protokoll nach einem Aufstieg auf 4.559 m keine AMS-Prophylaxe ergab, war die AMS-­Inzidenz 173

markant niedriger in der Hypoxiegruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe nach Ankunft (11 % bzw. 47 %) und nach der ersten Nacht (6 % bzw. 47 %) auf einer Höhe von 3.611 m (16). Momentan bleibt unklar, ob die höhere „absolute Dosis an Hypoxie“ der Grund dafür ist, dass die teilweise präventiven Effekte auf AMS in der Studie von Schommer et al. (16) gezeigt werden konnten. Zweitens inkludierte die vorliegende Studie eine spezifische Population von AMS-empfindlichen Probanden, also Personen, die von wiederholten AMS-Symptomen bei früheren Höhenaufenthalten berichteten. In der Praxis stellen genau diese Personen die Zielgruppe für zielgerichtete Interventionen gegen AMS dar. Allerdings könnte es sein, dass die beobachtete Unwirksamkeit der Vorakklimatisation gerade auf die selektierte Population zurückzuführen ist. Auch diese Erklärung bleibt auf Basis des momentanen Wissensstandes letztendlich ohne wissenschaftlichen Nachweis, da ein direkter Vergleich mit nicht AMS-anfälligen Probanden noch nicht durchgeführt wurde.

Die vorliegende Studie weist einige Limitationen auf. Aus praktischer Sicht dürfte interessant sein, dass die Verblindung während des Vorakklimatisierungsprogramms nicht erfolgreich war. Nach Beendigung des Projekts tippten 81 % der Studienteilnehmer auf die richtige Gruppenzugehörigkeit. Dies zeigt, wie schwierig es ist, Hypoxieexpositionen auch ohne körperliche Belastung in einem Studiensetting zu verblinden. Der dadurch möglicherweise entstandene Placeboeffekt hätte aber eher zu einer Überschätzung des AMS-Präventionseffekts geführt. Des Weiteren basierte die Beurteilung der AMS-Empfindlichkeit der Studienteilnehmer auf Berichten von AMS-Symptomen während Höhenexpositionen, die teilweise mehrere Jahre zurücklagen. Aufgrund fehler- oder lückenhafter Informationen könnte die Einschätzung der AMS-Empfindlichkeit bei manchen Probanden zu einer Unter- oder Überbewertung geführt haben.

Eine Vorakklimatisation, die 7 einstündige passive Expositionen in normobarer Hypoxie (entsprechend 4.500 m) umfasst, dürfte bei AMS-anfälligen Personen keine signifikanten und relevanten Auswirkungen auf die AMS-Entwicklung bei einem unmittelbar folgenden Höhenaufenthalt haben. Daher scheint das getestete Vorakklimatisationsprogramm nicht geeignet, um AMS-anfällige Personen auf einen Aufenthalt im Hochgebirge vorzubereiten. Nichtdestotrotz bleibt ungeklärt, ob andere Vorakklimatisationsstrategien (wie z.B. Intervallhypoxie-Programme (23)) in der Vorbereitung AMS-anfälliger Personen erfolgreich sein könnten. Hier wäre es in Zukunft wichtig, systematische Vergleiche zwischen unterschiedlichen Vorakklimatisationsprotokollen anhand kontrollierter Studiendesigns durchzuführen.

174

Die vorliegende Arbeit wurde mit einem umfangreicheren Parametersatz in der Zeitschrift Medicine & Science in Sports and Exercise publiziert (Faulhaber M, Pocecco E, Gatterer H, Niedermeier M, Huth M, Dünnwald T, Menz V, Bernardi L, Burtscher M. Seven Passive 1-h Hypoxia Exposures Do Not Prevent AMS in Susceptible Individuals. Med Sci Sports Exerc 2016, Epub ahead of print).

DANKSAGUNG Die Studie wurde vom Jubiläumsfonds der Österreichischen Nationalbank gefördert (Projektnummer: 15370).

LITERATUR (1) Burtscher M., Bachmann O., Hatzl T., Hotter B., Likar R., et al. Cardiopulmonary and metabolic responses in healthy elderly humans during a 1-week hiking programme at high altitude. Eur J Appl Physiol 2001; 84: 379–386.

(2) Gaillard S., Dellasanta P., Loutan L., Kayser B. Awareness, prevalence, medication use and risk factors of acute mountain sickness in tourists trekking around the Annapurnas in Nepal: A 12-year follow-up. High Alt Med Biol 2004; 5: 410–419.

(3) Burtscher M., Faulhaber M., Flatz M., Likar R., Nachbauer W. Effects of short-term acclimatisation to altitude (3200 m) on aerobic and anaerobic exercise performance.

Int J Sports Med 2006; 27: 629–635.

(4) Netzer N., Strohl K., Faulhaber M., Gatterer H., Burtscher M. Hypoxia-related altitude illnesses. Travel Med 2013; 20: 247–255.

(5) Hackett P.H., Roach R.C. High-altitude illness. N Engl J Med 2001; 345: 107–114.

(6) Beidleman B.A., Muza S.R., Fulco C.S., Cymerman A., Ditzler D. et al. Intermittent altitude exposures reduce acute mountain sickness at 4300 m. Clin Sci 2004; 106: 321– 328.

(7) Shukitt-Hale B., Banderet L.E., Lieberman H.R. Relationships between symptoms, moods, performance, and acute mountain sickness at 4,700 meters. Aviat Space Environ Med 1991; 62: 865–869.

(8) Maggiorini M., Buhler B., Walter M., Oelz O. Prevalence of acute mountain sickness in the Swiss Alps. Br Med J 1990; 301: 853–855.

(9) Mairer K., Wille M., Bucher T., Burtscher M. Prevalence of acute mountain sickness in the Eastern Alps. High Alt Med Biol 2009; 10: 239–245.

175

(10) Schneider M., Bernasch D., Weymann J., Holle R., Bärtsch P. Acute mountain sickness: influence of susceptibility, preexposure, and ascent rate. Med Sci Sports Exerc 2002; 34: 1886–1891.

(11) MacInnis M.J., Lohse K.R., Strong J.K., Koehle M.S. Is previous history a reliable predictor for acute mountain sickness susceptibility? A meta-analysis of diagnostic accuracy. Br J Sports Med 2015; 49: 69–75.

(12) Küpper T.E., Schöffl V. Preacclimatization in hypoxic chambers for high altitude sojourns. Sleep Breath 2010; 14: 187–191.

(13) Dehnert C., Böhm A., Menold E., Grigoriev I., Bärtsch P. Simulated altitude during the night reduces severity of acute mountain sickness. Med Sci Sports Exerc 2009; 41: 175.

(14) Fulco C.S., Muza S.R., Beidleman B.A., Demes R., Staab J.E., et al. Effect of repeated normobaric hypoxia exposures during sleep on acute mountain sickness, exercise performance, and sleep during exposure to terrestrial altitude. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 2011; 300: R428–436.

(15) Burtscher M., Brandstätter E., Gatterer H. Preacclimatization in simulated altitudes.

Sleep Breath 2008; 12: 109–114.

(16) Schommer K., Wiesegart N., Menold E., Haas U., Lahr K., et al. Training in normobaric hypoxia and its effects on acute mountain sickness after rapid ascent to 4559 m.

High Alt Med Biol 2010; 11: 19–25.

(17) Wille M., Gatterer H., Mairer K., Philippe M., Schwarzenbacher H., et al. Short-term intermittent hypoxia reduces the severity of acute mountain sickness. Scand J Med Sci Sports 2012; 22: e79–e85.

(18) Millet G.P., Faiss R., Pialoux V. Point: Hypobaric hypoxia induces different physiological responses from normobaric hypoxia. J Appl Physiol 2012; 112: 1783–1784.

(19) Borg G. Psychophysical bases of perceived exertion. Med Sci Sports Exerc 1982; 14: 377–381.

(20) Roach R.C., Bärtsch P., Hackett P.H., Oelz O. The Lake Louise acute mountain sickness scoring system. In: Sutton JR, Houston CS, Coates G, editors. Hypoxia and Molecular Medicine. Queen City Printers, Burlington, 1993: 272–274.

(21) Roach R.C., Loeppky J.A., Icenogle M.V. Acute mountain sickness: increased severity during simulated altitude compared with normobaric hypoxia. J Appl Physiol 1996; 81: 1908–1910.

(22) Fulco C.S., Beidleman B.A., Muza S.R. Effectiveness of preacclimatization strategies for high-altitude exposure. Exerc Sport Sci Rev 2013; 41: 55–63.

(23) Bernardi L., Passino C., Serebrovskaya Z., Serebrovskaya T., Appenzeller O. Respiratory and cardiovascular adaptations to progressive hypoxia: effect of interval hypoxic training. Eur Heart J 2001; 22: 879–886.

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❙ Wolfgang Domej, Peter Rohrer ❙

Immunstimulation gegen aktinische Keratosen Immune stimulation against actinic keratoses

SUMMARY Actinic keratoses (AKs) are erythematous or flesh coloured plaques or papules with localized hyperkeratosis and a sandpaper-like surface. AKs represent an extremely common dermatologic problem. Over the years, mountaineers are likely to develop such flat actinic keratoses on their weather-beaten faces, mainly on the skin of the forehead, temples, neck and nose, but also on the dorsal surfaces of the hands and forearms. Besides the negative cosmetic aspects the premalignant character of AKs should be mentioned.

Imiquimod (IMQ) is an effective immunostimulating agent („immune response modifier“). Topical application promotes healing of such lesions within several weeks by initiating a targeted inflammatory reaction. The agent binds Toll-like-receptors (TLR) of immuno-competent cells of the skin, releasing proinflammatoric cytokines like TNF or IL-1 that stimulate other inflammatory cells to infiltrate neoplastic cell clones and bring about apoptosis. This topical therapeutic method is an excellent alternative to other established procedures like cryosurgery (liquid nitrogen), ablative methods (curettage, dermabrasion) and electro-cauterisation or laser. In the setting of a topical field treatment, IMQ allows AKs to heal without significant scarring and/or systemic side effects.

Keywords: Imiquimod (IMQ), aktinic keratoses (AKs), solar keratoses, skin neoplasms, field directed therapy ZUSAMMENFASSUNG Aktinische Keratosen (AKs) imponieren als erythematöse bis fleischfarbene Plaques oder Papeln mit umschriebenen Hyperkeratosen und fühlbar sandpapierartiger Oberfläche; AKs stellen ein extrem häufiges dermatologisches Problem dar. Im Laufe von Jahren entwickeln viele Alpinsportler in ihrer vom 177

Wetter gegerbten Gesichtshaut flächige AKs, die sich vor allem an lichtexponierten Stellen wie Stirn-, Schläfen- und Nasenregion, Lippen, aber auch an Handrücken und Unterarmen manifestieren. Abgesehen von ihrem negativen kosmetischen Aspekt sollte ihr präkanzeröser Charakter nie außer Acht gelassen werden.

Imiquimod (IMQ) ist ein lokal wirksamer Immunstimulator („immune response modifier“), dessen Anwendung zu einer gezielten inflammatorischen Reaktion führt. Die Substanz bindet speziell an Toll-like-Rezeptoren (TLR) immunkompetenter Zellen (Makrophagen, dentritische Zellen) in der Haut, wodurch proinflammatorische Zytokine wie TNF oder IL-1 zur Freisetzung kommen. Letztere stimulieren ihrerseits inflammatorische Zellen zur Infiltration der tumorösen Zellverbände, die dadurch zur Apoptose gebracht werden.

Diese Feldbehandlung der AKs durch IMQ stellt eine ausgezeichnete Alternative zu anderen gängigen Verfahren wie Kryotherapie (Flüssigstickstoff), ablativen Methoden (Curretage, Dermabrasion) bzw. Elektrokauterisation oder Laser dar. IMQ ermöglicht eine Abheilung von AKs ohne wesentliche Narbenbildungen oder systemische Nebenwirkungen.

Schlüsselwörter: Imiquimod (IMQ), aktinische Keratosen (AKs), solare Keratosen, Hauttumore, Feldtherapie

EINLEITUNG Schätzungen zufolge sind mehr als 100 Millionen Menschen im EU-Raum von einer oder mehreren aktinischen Keratosen (AKs) betroffen (1, 2). Im Jahre 2004 wurde die Prävalenz für AKs in den USA auf nahezu 40 Millionen geschätzt. AKs werden in mehr als 10 % aller dermatologischen Ambulanzvisiten festgestellt (1). Obwohl man sich bisher noch auf keine allgemein gültige Definition der AKs einigen konnte (3), bestehen AKs aus dysplastisch veränderten Keratinozyten beschränkt auf die Epidermis und stellen damit ein in-situ-Plattenepithelkarzinom der Haut oder anders ausgedrückt eine oberflächliche Variante des „non-melaoma skin cancer/NMSC“ dar (4). AKs sind erste Manifestationen dysplastischer Zellveränderungen, die im weiteren Verlauf zu Spontanremission, zu Chronizität oder zu maligner Transformation (squamous cell carcinoma, SCC) führen. Das dysplastische Epithel einer AK und eines SCC weisen sehr ähnliche Merkmale auf; man könnte sagen AKs und SCC repräsentieren ein und denselben Krankheitsprozess in jeweils unterschiedlichen Entwicklungsstadien (5). Die histologische Untersuchung ist 178

die Methode der Wahl bei allen unklaren Hautläsionen, bei makroskopisch eindeutigen AKs jedoch nicht zwingend erforderlich.

AKs finden sich bei fast jedem zweiten Menschen über 70 Jahre; sie können sich unbehandelt zum NMSC weiterentwickeln (6, 7). Die Spontanremissionsrate bewegt sich bei AKs im Bereiche von 50 %, es kommt allerdings häufig zum Wiederauftreten bereits rückgebildeter aktinischer Läsionen (3). AKs erhöhen das Risiko für sämtliche Karzinome der Haut um das 6-Fache; sie sind Folge der kumulativen Einwirkung der UV-Strahlung des Sonnenlichtes (812). Einer Metaanalyse zufolge ergab sich für Personen in „Outdoor-Berufen“ ein signifikant höheres Risiko für AKs/PE-Karzinome im Vergleich zu Berufen im Innenbereich (13). Nach Jahren der solaren Exposition können AK-Läsionen auch bei „Outdoor-Sportlern“ wie etwa Alpinisten beobachtet werden.

Häufigkeitsangaben in Bezug auf dieses spezielle Kollektiv sind derzeit nicht verfügbar. Schätzungen zufolge entwickeln 10-15 % aller Patienten mit AKs und etwa 30 % mit zusätzlicher wie immer gearteter Immunsuppression nach Jahren ein infiltrativ wachsendes SCC (14). Es besteht ein wesentlich deutlicherer Zusammenhang zwischen UV-Exposition und der Entwicklung von AKs/ Hautkarzinomen als zwischen UV-Exposition und der Entwicklung eines malignen Melanoms (MM). AKs treten häufig multifokal als rauhe sandpapierartig tastbare Erhabenheiten an stark lichtexponierten Stellen in Erscheinung, insbesondere im Bereiche des Kopfes (Glatze, Kopfhaut, Schläfen-, Stirn-, Nasenregion, Lippen), seltener auch an Extremitäten (Unterarme, Handrücken).

Oftmals sind AKs auch leichter zu ertasten als zu sehen; sie sind größenmäßig variabel, wobei der Durchmesser von wenigen Millimetern bis >2 cm reichen kann (15, 16). In den meisten Fällen bleibt die Symptomatik diskret und umfasst bestenfalls leichten Juckreiz und eine gewisse Druckempfindlichkeit, die meisten Patienten mit AKs bleiben dauerhaft asymptomatisch.

Therapieziel bei AKs ist die Abheilung aktinischer Läsionen durch die Zerstörung mutierter Keratinozyten sowie deren zahlenmäßige Reduzierung. Die Behandlungsmethode sollte möglichst von minimaler Schmerzentwicklung bzw. Vernarbung begleitet sein und eine niedrige Rezidivrate aufweisen (14, 17). Eine Reihe mehr oder weniger nachhaltiger Therapieoptionen wie chirurgische Exzision, Curettage, Laser- und Kryobehandlung (18-20) oder rein topische Verfahren mit Imiquimod (IMQ), photodynamischer Therapie mit Aminolävulinsäure als Photosensibilisator, Cox-1/2-Inhibitoren oder Peeling mit 5-Fluorouracil (5-FU) stehen heute zur Verfügung (21, 22) (Tab. 1). Dabei ist nicht jede Methode für jeden Patienten bzw. jede Läsion geeignet. Die Wahl der individuell besten Behandlungsmethode richtet sich nach der Anzahl, 179

Größe, Lokalisation sowie dem Wachstumsverhalten einzelner Läsionen; auch Alter, Lifestyle und frühere Behandlungsergebnisse können bei der Auswahl eine Rolle spielen.

Bei eindeutigen AKs kann die Lokalbehandlung durch den Hausarzt durchgeführt und kontrolliert werden. Erst wenn sich auf die Lokalbehandlung hin keine Befundbesserung einstellt oder der Charakter der flächig-aktinischen Keratose (Feldkanzerisierung) in einen knotig infiltrativen übergeht, sollte nicht gezögert werden, den Dermatologen zu konsultieren.

Tab. 1: Therapeutische Möglichkeiten bei aktinischen Keratosen

Chirurgische Therapie

Exzision, Dermabrasion, Kryotherapie (Flüssigstickstoff)

Medikamentöse Lokaltherapie

5-Fluorouracil (Actikerall®, Verrumal®, Efudix®) (zytotoxisch) Imiquimod (Aldara®, Zyclara®)(immunmodulatorisch) Diclofenac + Hyaluronsäure (Solaraze Gel®)(antiphlogistisch)

Photodynamische Therapie

5-Aminolävulinsäure (Levulan®, Metvix®)

Limitierungen in der Behandlung bestehen vor allem in einer eingeschränkten Patiententoleranz, wenn es um die Behandlung von Hautarealen geht, die kosmetisch mit einer bestimmten Behandlungsmethode schwer in Einklang zu bringen sind. Die Rezidivraten nach erfolgter Therapie variieren von Methode zu Methode; oftmals ist ein AK-Rezidiv Folge einer unvollständig entfernten klinisch sichtbaren Läsion oder von subklinischen, nicht detektierten AKs, die als solche nicht erkennbar waren. Wegen der für AKs typischen Feldkanzerisierung sollten bei multiplen Läsionen medikamentöse Cremen/Salben immer flächenhaft aufgetragen werden (Feldtherapie), um auch maskierte Herde zu erfassen (24, 23). Zur Zeit existiert noch kein Konsens über die wirksamste Behandlungsform. Der Antimetabolit 5-Fluorouracil hat sich in der Lokaltherapie von AKs bewährt, IMQ sowie photodynamische Therapieverfahren sind wahrscheinlich jene Methoden mit den besten kosmetischen Ergebnissen (3).

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Abb. 1: Schematischer Wirkmechanismus von IMQ bei AK: gestufter zytokingesteuerter Ablauf bis zur Apoptose (Fortbildungsveranstaltung „Spezielle Therapien in der Dermatologie, Salzburg, 25. März 2011)

Imiquimod (IMQ) IMQ stimuliert durch die Bindung am Toll-like-Rezeptor 7 (TLR 7) an der Oberfläche von Immunzellen (Monozyten/Makrophagen) die angeborene respektive zellvermittelte Immunität. Über die Aktivierung dendritischer Zellen und stimulierte Zytokinausschüttung (IFN-a, IL-1, TNF-a) wird in der Folge die Apoptose dysplastischer Keratinozyten eingeleitet (Abb. 1). Auf Basis der antiviralen, antitumorösen und immunregulatorischen Effekte und seltenen Nebenwirkungen ist IMQ für eine Lokaltherapie prädestiniert (25). Der Wirkstoff ist in Form von Cremen (3 %/5 %) verfügbar (Aldara®, Zyclara®). Topisches IMQ stellt auf Grund seines stimulierenden Einflusses auf angeborene und adaptive Immunreaktionen („immune response modifier“) sowie den damit verbundenen immunregulatorischen Eigenschaften eine ausgezeichnete Therapieoption für eine Reihe benigner und maligner Hautläsionen (AKs, superfizielles Basalzell-Karzinom/sBCC) dar (25). Die Mechanismen der Hautpenetration von IMQ wurden erst kürzlich beschrieben (26). IMQ wurde von der FDA neben der Behandlung von AKs und sBCC auch zur Behandlung anogenitaler Warzen zugelassen. Als topische Behandlungsform von AK stellt IMQ eine schmerzlose alternative Methode etwa zu chirurgischen Verfahren 181

dar und kann vom betroffenen Patienten nach entsprechender Verschreibung leicht selbst angewandt werden (Tab. 1). Ein prospektiv sorgfältig durchgeführter Sonnenschutz sollte dabei obligat sein (27), wobei die Protektion mit hochfaktoriellen Sonnenschutzmitteln unumstritten ist. Allerdings sind Präparate, in die DNA-Reparaturenzyme (Endonuklease T4N5) ® Abb. 2: Imiquimod (Aldara ) zur Lokaltheraimplementiert sind, umstritten. pie von AKs in Form einer 5 %-Creme Alpinsportler sollten sich selbst von Zeit zu Zeit kritisch in Bezug auf AK-verdächtige Hautveränderungen an den prädisponierten Stellen überprüfen. Es ist vor allem der erhöhte UV-Anteil in der Höhe, der sich kumulativ an nicht bedeckten Hautstellen abbildet.

Praktische Anwendung von IMQ Zur Selbstbehandlung von AKs sollte IMQ flächenwirksam als 5 % Creme dreimal/Woche appliziert werden (Abb. 2, 3). Klinische sowie subklinische Läsionen werden damit innerhalb von vier Wochen (12-14 Anwendungen) demaskiert, indem sie in Form entzündlicher Lokalreaktionen deutlich werden (Abb. 3). Diese gezielte Provokation einer inflammatorischen Therapieantwort ist zugleich Zeichen eines guten Ansprechens und Indikator der nachfolgenden Abheilung. Die inflammierten meist hochgeröteten Läsionen verschwinden innerhalb von 2-3 Monaten ohne Residuen zu hinterlassen (Abb. 3 a-d). Vergleichsstudien belegen, dass bei AKs unter IMQ die Heilungsraten nach einem Jahr deutlich höher liegen als vergleichsweise nach einer topischen Applikation von 5-FU oder nach Kryotherapie. Als Nebenwirkungen können sehr selten Geschmacksstörungen auftreten, da die parakrine Transmission des Wirkstoffes offensichtlich das Potential hat, von den Geschmacksknospen ausgehende afferente Signale zu modifizieren (28). IMQ kann auch mit anderen Therapien kombiniert werden; so kann beispielsweise ein Zyklus photodynamischer Therapie der Behandlung mit IMQ vorangestellt werden oder IMQ folgt auf eine initiale Kryotherapie (29). Zudem kommt IMQ auch bei sBCC mit Clearance-Raten bis über 80 % sowie bei aktinischer Cheilitis (Carcinoma-in-situ der Lippe) ebenfalls mit hoher Heilungsrate zur Anwendung. Im Falle von AKs 182

sowie histologisch verifizierten sBCC gibt es auch klinische Erfahrungen mit einer Lokalbehandlung mit Ingenolmebutate-Gel (IGM) (Picato Gel® 150 µg/g; 500 µg/g) (30, 31). Die Substanz wird aus Teilen der Pflanze Euphorbia peplus (Gartenwolfsmilch) extrahiert; der größte Vorteil von IGM ist, dass bereits eine Anwendung über einen Zeitraum von 2-3 Tagen ausreichend ist. IGM erwies sich bei einer Gruppe von sieben Patienten, die eine chirurgische Sanierung abgelehnt hatten, als sehr wirksam (32). Nach Gelapplikation sollte die behandelte Fläche 6 Stunden lang nicht mit Wasser in Berührung kommen, das Präparat sollte unbedingt bei 2-8°C gelagert werden.

Bei fortgeschrittenen Basalzellkarzinomen (Basaliomen/BCC) hat sich eine perorale Behandlung mit Vismodegib (Erivedge Kpsl.®) als wirkungsvolle Therapieoption jener Lokalisationen herausgestellt, die chirurgischen Verfahren schwer zugänglich sind. Vismodegib hat sich selbst bei fortgeschrittenen potentiell entstellenden BCC als hochwirksam erwiesen (33) und vermag das Tumorwachstum, das von Hedgehog-Mutationen ausgeht (>90 % aller BCC mit dieser Genmutation), zu hemmen.

Abb. 3a-d: Multiple AKs im Bereiche der Stirne. IMQ-Behandlung im Verlauf von 14 Wochen (vor Behandlung, dann nach 2, 6, 14 Wochen)

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DANKSAGUNG Wir danken der Firma MEDA Pharma GmbH, insbesondere Herrn Heinrich Hirschmugl und Frau Natascha Müllner, MSC, für die Bereitstellung des Bildmaterials.

LITERATUR (1) Bickers D.R., Lim H.W., Margolis D., Weinstock M.A., Goodman C. et al. The burden of skin diseases: 2004 a joint project of the American Academy of Dermatology Association and the Society for Investigative Dermatology. J Am Acad Dermatol 2006; 55(3): 490–500.

(2) Rosen T., Lebwohl M.G. Prevalence and awareness of actinic keratosis: barriers and opportunities. J Am Dermatol 2013; 68: 2–9.

(3) Siegel J.A., Korgavkar K., Weinstock M.A. Current perspective on actinic keratosis: a review. Br J Dermatol 2016. Epub ahead of print.

(4) Röweret-Huber J., Patel M.J., Forschner T., Vinciullo C., Francis D. et al. Actinic keratosis is an early in situ squamous cell carcinoma: a proposal for reclassification. Br J Dermatol 2007; 156(3): 8–12.

(5) Cockerell C.J. Histopathology of incipient intraepidermal squamous cell carcinoma („actinic keratosis“). J Am Acad Dermatol 2000; 42(1Pt2): 11–17.

(6) Marks R., Rennie G., Selwood T.S. Malignant transformation of solar keratoses to squamous cell carcinoma. Lancet 1988; 1(8589): 795–797.

(7) Chen G.J., Feldman S.R., Williford P.M., Hester E.J., Kiang S.H. et al. Clinical diagnosis of actinic keratosis identifies an elderly population at high risk of developing skin cancer. Dermatol Surg 2005; 31(1): 43–47.

(8) Bauer A. Skin cancer as occupational disease. Hautarzt 2016. Epub ahead of print.

(9) Trakatelli M., Barkitzi K., Apap C., Majewski S., De Vries E. EPIDERM Group. Skin cancer risk in outdoor workers: a European multicenter case control study. J Eur Acad Dermatol Venereol 2016; Suppl 3: 5–11.

(10) Ruppert L., Ofenloch R., Surber C., Diepgen T. Occupational risk factors for skin cancer and the availability of sun protection measures at German outdoor workplaces. Int Arch Occup Environ Health 2016; 89(6): 1009–1015.

(11) Berman B., Cockerell C.J. Pathobiology of actinic keratosis: ultraviolet-dependent keratinocyte proliferation. Am J Acad Dermatol 2013; 68(1Suppl1): 10–19.

(12) Frost C., Williams G., Green A. High incidence and regression rates of solar keratoses in a Queensland community. J Invest Dermatol 2000; 115(2): 273–277.

184

(13) Fartasch M., Diepgen T.L., Schmitt J., Drexler H. The relationship between occupational sun exposure an non-melanoma skin cancer: clinical basics, epidemiology, occupational disease evaluation, and prevention. Dtsch Ärztebl Int 2012; 109(43): 715–720.

(14) Stockfleth E. Topical management of actinic keratosis and field cancerisation. G Ital Dermatol Venereol 2009, 144(4): 459–462.

(15) Moy R.L. Clinical presentation of actinic keratoses and squamous cell carcinoma. J Am Acad Dermatol 2000; 42(1Pt2): 8–10.

(16) Filosa A., Filosa G.G. Actinic keratosis and squamous cell carcinoma: clinical and pathological features. Ital Dermatol Venereol 2015;150(4): 379–384.

(17) Pickert A. Treatment of actinic keratoses. Cutis 2012; 90(1): 1–3.

(18) Coleman W.P. 3rd, Yarborough J.M., Mandy S.H. Dermabrasion for prophylaxis and treat-ment of actinic keratoses. Dermatol Surg 1996; 22(1): 17–22.

(19) Thai K.E., Fergin O., Freeman M., Vinciullo C., Francis D. et al. A prospective study of the use of cryosurgery for the treatment of actinic keratoses. Int J Dermatol 2004; 43(9): 687–692.

(20) Kuflik E.G. Cryosurgery updated. J Am Acad Dermatol 1994; 31(6): 925–944.

(21) Savoia P., Cremona O., Fava P. New Perspectives in the pharmacological treatment of non-melanoma skin cancer. Curr Drug Targets 2016; 17(3): 353–374.

(22) Vegter S., Tolley K. A network meta-analysis of the relative efficacy of treatments for actinic keratosis of the face or scalp in Europe. PLOS ONE 2014; 9(6): e96829.

(23) Goldenberg G., Perl M. Actinic keratosis: update on field therapy. J Clin Aesthet Dermatol 2014; 7(10): 28–31.

(24) Kopera D., Kerl H. Visualization and treatment of subclinical actinic keratosis with topical imiquimod 5 % cream: an observational study. BioMed Res Int 2014; 2014: 135916. doi: 10.1155/2014/135916 (25) Hanna E., Abadi R., Abbas O. Imiquimod in dermatology: an overview. Int J Dermatol 2016; 55(8): 831–844.

(26) Telo I., Pescina S., Padula C., Santi P., Nicoli S. Mechanisms of imiquimod skin penetration. Int J Pharm 2016; 511(1): 516–523.

(27) Naylor M.F., Boyd A., Smith D.W., Cameron G.S., Hubbard D., Neldner K.H. High sun protection factor sunscreens in the suppression of actinic neoplasia. Arch Dermatol 1995; 131(2): 170–175.

(28) Huang A.Y., Wu S.Y. The effect of imiquimod on taste bud calcium transients and transmitter secretion. Br J Pharmacol 2016; 173(21): 3132–3133.

(29) Jorizzo J.L., Markowitz O., Lebwohl M.G., Bourcier M., Kulp J. et al. A randomized, double-blinded, placebo-controlled, multicenter, efficacy and safety study of 3,75 %

185

imiquimod cream following cryosurgery for the treatment of actinic keratoses. J Drugs Dermatol 2010; 9(9): 1101–1108.

(30) Martin G., Swanson N. Clinical findings using ingenol mebutate gel to treat actinic keratoses. J Am Acad Dermatol 2013; 68(1Suppl1): 39–48.

(31) U.S. Food and Drug Administration. DDA Drug Safety Communication: FDA warns of severe adverse events with application of Picato (ingenol mebutate) gel for skin condition; http://www.fda.gov/Drugs/DrugSafety/ucm459142.htm.

(32) Bettencourt M.S. Treatment of superficial basal cell carcinoma with ingenol mebutate gel, 0,05 %. Clin Cosmet Investig Dermatol 2016; 9: 205–209.

(33) Sligh J.E. Jr. New therapeutic options for actinic keratosis and basal cell carcinoma.

Semin Cutan Med Surg 2014; 33(4Suppl): 76–80.

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❙ Luca Moroder, Peter Mair ❙

Lawinenverschüttung – Grenzen der Laienreanimation nach Kameradenrettung Limitations of bystander CPR after avalanche burial

SUMMARY Bystander CPR can increase the survival rate of avalanche victims with cardiac arrest up to 22 %. After avalanche burial, due to limited patient access and atypical body position, resuscitation efforts often cannot be performed strictly following standard algorithms and efficiency of bystander CPR may be limited.

In the guidelines released by the European Resuscitation Council (ERC) there is no defined algorithm for basic life support resuscitation of avalanche victims in atypical body position or with a difficult rescue/extricating situation.

Aim of this paper was to try to establish evidence-based recommendations for bystander CPR of patients in difficult rescue scenarios after avalanche burial, based on published evidence from scientific papers and reports.

We carried out a electronical (Medline) and a manual literature review using the key words “resuscitation of avalanche victims”, “asphyxial cardiac arrest”, “resuscitation with difficult patient access” and “resuscitation in atypical body position”. Literature review revealed only reports including data with low or very low evidence level. Establishing free airways to allow spontaneous respiration or to start mouth to mouth ventilation is the intervention of upmost priority in the management of a patient rescued with no signs of life after avalanche burial. According to the ERC algorithm, patients with asphyxial cardiac arrest should receive 5 initial rescue breathings. If spontaneous respiration does not start, CPR including chest compressions is required. However, in many cases a getting free and unhindered access to the patient’s chest for external compression can be very time consuming or the patient is found in an atypical body position. There is no scientific evidence if in this particular circumstance a “ventilation-only-CPR” or intermittent ventilation during extrication efforts 187

can improve the chance of survival as compared to the interruption of resuscitation measures during extrication. In case of a victim position making standard rescuer position impossible (e.g. face down position, restricted patient access from the side), alternative techniques of external chest compression (e.g. over-head-position, chest compression from behind) should be considered. If several bystanders are present at scene, resuscitation efforts and extrication efforts can be performed simultaneously. Problems and limitations of basic life support resuscitation in the particular scenario of an avalanche accident should be taught and discussed during first-aid-courses for skiers.

More research data are needed to optimize bystander CPR after comrade rescue in order to improve survival rates of avalanche victims.

Keywords: cardiac arrest, cardiopulmonary resuscitation, avalanche, algorithm ZUSAMMENFASSUNG Laienreanimation am Lawinenfeld erhöht die Überlebenschancen für Lawinenopfer mit Herz- Kreislaufstillstand auf bis zu 22 %. Durch die besonderen Umstände dieses Notfalls kann eine optimale, den Leitlinien entsprechende, Laienreanimation nach Lawinenverschüttung allerdings oft deutlich erschwert oder sogar unmöglich sein. In den Leitlinien des European Resuscitation Council (ERC) zur Wiederbelebung existieren keine definierten Algorithmen zum Vorgehen bei Patienten mit Herz- Kreislaufstillstand bei atypischer Körperposition oder bei erschwertem Patientenzugang.

Ziel der vorliegenden Arbeit war, mit Hilfe bisher publizierter Erfahrungen evidenzbasierte Behandlungsempfehlungen für Laienhelfer für die Versorgung von Lawinenopfern mit Herz- Kreislaufstillstand in einer die Reanimation erschwerenden Auffindungsposition zu erstellen. Mittels elektronischer (Medline) und anschließender händischer Literatursuche wurden Publikationen zu den Themen „Reanimation beim Lawinenunfall“, „Reanimation bei Asphyxie“, „Reanimation bei eingeschränktem Patientenzugang“ und „Reanimation in atypischer Körperposition“ gesucht und auf relevante Informationen für die Erstellung der Behandlungsempfehlungen zur Laienreanimation nach Lawinenverschüttung hin untersucht.

Insgesamt wurden nur wenige Publikationen zu den genannten Themen gefunden und alle enthielten ausschließlich Daten auf niedrigem oder sehr niedrigem Evidenzniveau. Auf Basis der gefundenen Evidenz hat die Freilegung der Atemwege, um eine Spontanatmung oder eine eventuell erforderliche Beatmung möglichst rasch zu ermöglichen, absolute Priorität. Auch bei guter Patientenzugänglichkeit müssen vor Beginn einer Herzdruckmassage bei allen 188

Patienten ohne Lebenszeichen, fünf Initialbeatmungen durchgeführt werden, da sie vermutlich einen hypoxisch bedingten Herz- Kreislaufstillstand erlitten haben. Setzt nach 5 initialen Beatmungen keine Spontanatmung ein, wird der sofortige Beginn einer Herzdruckmassage allgemein empfohlen. Bei Lawinenverschüttung wird die Freilegung des Brustkorbes zur Durchführung der Herzdruckmassage oft sehr viel Zeit benötigen bzw. befindet sich der Patient nach Freilegung des Brustkorbes häufig nicht in Rückenlage. Ob im Falle einer oft zeitraubenden Freilegung des Brustkorbs das Fortführen der Reanimation mit alleiniger Beatmung oder eine intermittierende Beatmung während der Freilegung des Opfers die Überlebenswahrscheinlichkeit im Vergleich zu einer Reanimationsunterbrechung erhöhen, ist nach heutiger Datenlage unklar. Bei ungünstiger Lage des Opfers (nur Zugang von oben/unten, Bauchlage) können auch atypische Positionen des Retters zur Durchführung der Herzdruckmassage in Erwägung gezogen werden (Über-Kopf-Position, Grätschstellung, Kompression des Brustkorbs von dorsal). Sind mehrere Ersthelfer vor Ort kann eine koordinierte Arbeitsteilung reanimationsfreie Intervalle kurz halten. In Erste-Hilfe-Kursen für Schneesportler sollten die Probleme und Limitationen der Reanimation am Lawinenfeld angesprochen und mögliche Lösungsansätze diskutiert werden, sowie auf die große Bedeutung freier Atemwege und eine sofortige Beatmung hingewiesen werden. Untersuchungen zur Optimierung der Laienreanimation am Lawinenkegel wären ein wichtige Aufgabe für die alpine Notfallmedizin und könnten die Überlebenschancen Lawinenverschütteter deutlich verbessern.

Schlüsselwörter: Kreislaufstillstand, Kardiopulmonale Reanimation, Lawine, Algorithmus

EINLEITUNG Durchschnittlich sterben in Nordamerika und Europa jährlich etwa 146 Menschen durch Lawinenunfälle (1). Die Sterblichkeit bei Lawinenopfern liegt in Abhängigkeit von der vorgefundenen Verschüttungssituation im Schnitt bei 23 %. Verschüttungsgrad, Verschüttungsdauer, Verschüttungstiefe, Vorhandensein einer Atemhöhle sowie Begleitverletzungen spielen eine entscheidende Rolle für das Überleben nach Verschüttung in den Schneemassen einer Lawine (1).

Asphyxie ist zu 70–80 % für den Tod nach Lawinenunfällen ursächlich, während tödliche Traumata in 10–30 % verantwortlich sind (2). Die schwere akzi189

dentelle Hypothermie spielt als Todesursache erst bei langer Verschüttungsdauer eine Rolle (2). Die Verschüttungsdauer ist ein ganz entscheidender Faktor für das Überleben von Lawinenopfern. Die Überlebenswahrscheinlichkeit bei einer Verschüttungsdauer bis zu 18 Minuten liegt laut der von Brugger et al. 1996 publizierten Überlebenskurve ganzverschütteter Lawinenopfer immerhin noch bei etwa 90 % (3). Dies unterstreicht die enorme Wichtigkeit der Kameradenrettung und Laienreanimation in den ersten Minuten nach Lawinenabgang.

Grundlagen des asphyxiebedingten Herz-Kreislaufstillstand Die Pathophysiologie eines Herz-Kreislaufstillstands im Rahmen eines Lawinenunfalls mit Kameradenrettung und kurzer Verschüttungszeit ist jener beim Ertrinken und Erhängen sehr ähnlich. In allen Fällen ist meist eine Asphyxie Ursache für den Herz-Kreislaufstillstand. So führt die plötzlich auftretende, rasch voranschreitende und nicht sofort reversible Hypoxie zu einer Bewusstseinseintrübung bzw. einem Bewusstseinsverlust innerhalb von etwa 1–2 Minuten. In weiterer Folge entwickelt sich ein immer größeres Sauerstoffdefizit mit metabolischer Azidose und gleichzeitiger Hyperkapnie, welche innerhalb von 3–10 Minuten über eine zentrale Atemlähmung zum Herz-Kreislaufstillstand, und in der weiteren Folge unbehandelt zum Tod führen. Aus dieser Pathophysiologie resultiert nur ein sehr kurzer, 1 bis 2 minütiger Zeitraum zwischen Eintritt eines Kreislaufstillstandes und dem Auftreten irreversibler Schäden im Gehirn (4, 5).

Aus diesem Grund ist für das Überleben von Patienten mit Asphyxie bedingtem Herz-Kreislaufstillstand, z.B. Lawinenopfern, die sofortige Durchführung von kombinierten Reanimationsmaßnahmen (Thoraxkompressionen und Beatmung) von enormer Wichtigkeit. Es konnte in Studien wiederholt gezeigt werden, dass die kombinierte Form der Reanimationsmaßnahmen mit gleichzeitiger Beatmung der sogenannten „compression only“ Reanimation bei Patienten mit asphyktischem Herz-Kreislaufstillstand überlegen ist.

Im Herbst 2015 hat das European Resuscitation Council (ERC) seine neuen Leitlinien für Reanimation vorgestellt und publiziert (6). Wie auch in den Jahren zuvor wurde für einen durch Asphyxie bedingten Herz-Kreislaufstillstand ein eigener Algorithmus erarbeitet. Dieser sieht 5 Initialbeatmungen vor Beginn der kombinierten Reanimationsmaßnahmen, mit 30 Thoraxkompressionen und 2 Beatmungen im Wechsel, vor (6). Allerdings kann dieser Algorithmus des ERC im Rahmen eines Lawinenunfalls häufig nur beschränkt umgesetzt werden, meist nur dann, wenn der Brustkorb bei Rückenlage des 190

Patienten sehr rasch und vollständig von den Schneemassen befreit werden kann. Ist der Brustkorb eines Patienten nicht oder nur zum Teil für eine Reanimation freigelegt oder ist das Opfer in Bauch- oder Seitenlage verschüttet, wird der sofortige Beginn der in den ERC Leitlinien geforderten Herzdruckmassage schwierig. In der Regel würde dann eine den Leitlinien entsprechende Reanimation das komplette Ausgraben des Lawinenopfers mit Bergung an die Oberfläche erfordern, was andererseits zu einer inakzeptabel langen Reanimationsunterbrechung von mehreren Minuten führen würde. Für diese in der Praxis beim Lawinenunfall häufige und relevante Situation existieren bis heute keine Handlungsempfehlungen.

Das reanimationspflichtige Lawinenopfer nach Kameradenrettung Untersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass Reanimationsmaßnahmen durch Ersthelfer das Überleben und den Outcome von Lawinenopfern maßgeblich positiv beeinflussen können, vor allem dann wenn diese sofort und richtig durchgeführt werden (7).

Die richtige Durchführung von leitliniengerechten Reanimationsmaßnahmen muss durch Kurse und regelmäßiges Training erlernt werden; allerdings werden in heute üblichen Kursen die lebensrettenden Sofortmaßnahmen fast immer in einem „normalen“ Umfeld gelehrt, d.h. mit einem Patienten in Rückenlage ohne erschwerende äußere Einflüsse. Beim Lawinenunfall wird sich die Situation allerdings ganz anders darstellen. So liegen beispielsweise reanimationspflichtige Personen noch zum Teil oder gar zur Gänze in den Schneemassen und müssen erst so befreit werden, dass Reanimationsmaßnahmen sinnvoll möglich sind. Bei Kursen für Wintersportler sollte dies immer beachtet werden. Hilfreich wären an dieser Stelle spezifisch auf diese Situation zugeschnittene, adaptierte Algorithmen, nach denen der Laienhelfer am Lawinenfeld vorgehen könnte. Derartige Algorithmen für den Ersthelfer am Lawinenfeld existieren allerdings noch nicht. Mit dieser Thematik wollen wir uns im Folgenden auseinandersetzen und versuchen, einen Vorschlag für, so weit wie möglich, evidenzbasierte Behandlungsempfehlungen zur Erstversorgung reanimationspflichtiger Lawinenopfer durch Laienhelfer nach erfolgreicher Kameradenrettung zu erstellen. Basis dieser Empfehlungen sind eine elektronische (Medline) und anschließend händische Literatursuche in relevanten Publikationen zu den Problemfeldern „Reanimation beim Lawinenunfall“, „Reanimation bei Asphyxie“, „Reanimation bei eingeschränktem Patientenzugang“ und „Reanimation in atypischer Körperposition“.

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Vorschlag für ein evidenzbasiertes Vorgehen bei Laienreanimation nach Lawinenverschüttung 1. Beatmung Nach einem Lawinenabgang soll unmittelbar mit der Suche nach Verschütteten begonnen und gleichzeitig ein Notruf abgesetzt werden. Wird ein Verschütteter lokalisiert, so soll dieser möglichst rasch soweit freigelegt werden, dass Mund bzw. Nase schneefrei sind und das Gesicht des Opfers für den Retter frei zugänglich ist. Anschließend wird nach Lebenszeichen wie zum Beispiel Husten, Schlucken, Seufzen oder Spontanatmung gesucht. Das Opfer wird auch gemäß den ERC-Leitlinien berührt und laut angesprochen, um eine entsprechende Reaktion auszulösen. Reagiert der Patient darauf, soll dieser weiterhin engmaschig kontrolliert, betreut, und Kopf sowie Oberkörper der Situation entsprechend vorsichtig weiter ausgegraben werden. Soweit noch nicht erfolgt, sollte spätestens jetzt ein Notruf durch den Ersthelfer selbst oder durch zufällig anwesende Personen abgesetzt werden.

Reagiert das Opfer nicht, muss unverzüglich das Vorhandensein von Atemaktivität kontrolliert werden. Im Falle einer Lawinenverschüttung müssen dazu der Kopf und obere Brustkorb soweit freigelegt werden, sodass ein adäquates Atemwegsmanagement möglich ist. Darunter versteht man eine problemlos durchführbare, vorsichtige Überstreckung des Kopfes, eine ungehinderte Öffnung des Mundes zum Entfernen von Schneeresten sowie im besten Fall eine gute Sicht auf den Brustkorb des Patienten. Im Anschluss wird der Kopf des Patienten leicht nach hinten überstreckt und der Mund geöffnet, gefolgt von der Kontrolle der Atmung für 10 Sekunden und zwar nach dem „Sehen- Hören- Fühlen“-Prinzip. Da häufig der Brustkorb noch von Schneeresten bedeckt ist und somit das Sichtbarwerden von Atembewegungen erschwert ist, wird die Atmung durch Hören des Atemzugs an Mund oder Nase des Patienten wahrgenommen und durch Fühlen der Atemzug an der Wange gespürt. Zwei mögliche Vorgehensweisen können anschließend entsprechend den erhobenen Befunden notwendig werden: a) Atmet der Patient, so sollen durch vorsichtige Überstreckung des Kopfes die Atemwege des Patienten weiterhin offen gehalten werden. Der Patient wird engmaschig kontrolliert, d.h. die Vitalfunktionen Bewusstsein und Atmung werden in regelmäßigen, kurzen Abständen neu evaluiert. Falls noch nicht erfolgt, sollte spätestens jetzt ein Notruf abgesetzt werden. In weiterer Folge 192

Abb. 1: Vorschlag zur Versorgung von LawinenverschĂźtteten ohne Lebenszeichen â&#x20AC;&#x201C; Beatmung

193

wird der Oberkörper des Patienten vorsichtig von den restlichen Schneemassen freigelegt. Nach Freilegen der Atemwege wird der Patient auf Grund seiner suffizienten Spontanatmung in aller Regel rasch aufklaren und das Bewusstsein wiedererlangen. b) Atmet der Patient nicht, wird der Patient zunächst 5 Mal mittels Mund-zuMund- oder mittels Mund-zu-Nase-Methode beatmet. Ist dies nicht möglich, so müssen neben einer zu geringen Überstreckung des Kopfes oder einer inkorrekt durchgeführten Technik zur Beatmung zwei weitere, lawinenspezifische Ursachen in Betracht gezogen werden: einerseits können die Atemwege weiterhin durch Schnee verlegt sein, anderseits können Schneemassen den Thorax soweit komprimieren, dass eine suffiziente Beatmung nicht möglich ist. Diese Ursachen müssen in Folge so rasch als möglich behoben werden und der Patient neuerlich 5 Mal beatmet werden. Bis heute ist nicht untersucht, wie und ob überhaupt Mund-zu-Mund- oder Mund-zu-Nase-Beatmung durch einen Laien auf beengtem Raum oder in atypischer Körperposition möglich und erlernbar ist. Daten dazu wären aber essentiell, um evidenzbasierte Empfehlungen zu erstellen hinsichtlich des Ausmaßes der notwendigen Freilegung von Kopf und Oberkörper des Verschütteten zur effektiven Beatmung und Reanimation.

Tritt nach den 5 Beatmungen Atemaktivität ein, so soll wie in Punkt a) beschrieben vorgegangen werden.

Setzt nach den 5 Beatmungen keine Spontanatmung ein, wird die Situation sehr komplex.

Vorschlag für ein evidenzbasiertes Vorgehen bei Laienreanimation nach Lawinenverschüttung 2. Herzdruckmassage Setzt nach 5 initialen Beatmungen keine Spontanatmung ein, sollte entsprechend den ERC-Richtlinien zur Reanimation bei Asphyxie unverzüglich mit kombinierten Herz-Wiederbelebungsmaßnahmen, also Herzdruckmassage und Beatmung, begonnen werden. In der Realität wird das Lawinenopfer oft nicht sofort und problemlos soweit freigelegt werden können, dass eine Herzdruckmassage unter Standardbedingungen möglich ist. Außerdem sind Laien selten auf diese Situation vorbereitet, da in Kursen zur Reanimation bzw. zu medizinischen Notfällen in der Regel mit ausreichend Platzangebot mit einer 194

Abb. 2: Vorschlag zur Versorgung von Lawinenverschütteten mit Herz-Kreislaufstillstand – Herzdruckmassage

seitlichen Standardposition an einem am Rücken liegenden Patienten geübt wird. In einer kürzlich publizierten Untersuchung wurden die unterschiedlichen Auffindungspositionen verschütteter Lawinenopfer beschrieben. Insgesamt wurden 159 Patienten hinsichtlich Körperlage und Kopfposition unter195

sucht. Die Bauchlage war mit 45 % die häufigste Auffindungssituation, gefolgt von der Rückenlage mit etwa 24 %. In 16 % der Fälle wurden die Patienten stehend oder sitzend vorgefunden, 15 % wurden in Seitenlage verschüttet. Die meisten Patienten lagen mit dem Kopf talwärts gerichtet (65 %), in 24 % der Fälle war der Kopf bergwärts und in 11 % auf gleichem Niveau wie der restliche Körper ausgerichtet (8).

Es gibt bis heute kaum Daten zum „Wie“ einer Herzdruckmassage bei räumlicher Enge, bei beschränktem Patientenzugang oder atypischer Körperposition.

Damit ist es derzeit nicht möglich, für diese Situation klare, einfache und für Laien auch schulbare Algorithmen zu erstellen. Auch sind alle dahingehend angestellten Überlegungen auf sehr wenig und schwacher Evidenz basierend.

Klar ist allerdings, dass im Falle der Notwendigkeit einer Herzdruckmassage ein differenzierteres Vorgehen am Lawinenfeld bereits durch den Laienhelfer erforderlich sein wird. Primär entscheidend ist, innerhalb welcher Zeitspanne der Patient vermutlich soweit freigelegt werden kann, dass eine Herzdruckmassage sinnvoll durchgeführt werden kann. Ist die Freilegung des Patienten sofort möglich, beispielsweise bei lockeren Schneeverhältnissen, so wird man sich für das weitere Ausgraben des Opfers entscheiden. Ob dieses durch zwischengeschaltete Beatmungszyklen unterbrochen werden soll oder nicht, ist heute unklar. Dauert das Freilegen des Opfers für eine suffiziente Herzdruckmassage voraussichtlich länger, stellt sich die Frage, ob ein reanimationsfreies Intervall dieser Dauer akzeptiert werden darf. Alternativ könnte man das Fortführen der Beatmungen als einzige Reanimationsmaßnahme überlegen, unter der Annahme, dass dem Fehlen von Lebenszeichen eine kardiale Restaktivität zu Grunde liegt, die sich nach Durchbrechen der Hypoxie spontan normalisiert. Tierexperimentelle Daten legen nahe, dass eine Beatmung alleine bei asphyxiebedingtem Kreislaufstillstand einen besseren Outcome ermöglicht als keine Reanimationsmaßnahmen. Wie bereits beschrieben ist das rasche Freimachen der Atemwege und Beginn der Beatmung von oberster Priorität und möglicherweise in der meist vorliegenden sehr frühen Phase der Asphyxie entscheidender für das Überleben des Patienten als Herzdruckmassage.

Sind mehrere Helfer vor Ort, so können alle beschriebenen Maßnahmen natürlich parallel erfolgen: So kann beispielsweise die Beatmung durch einen Helfer so lange weitergeführt werden, bis durch den zweiten Helfer der Brustkorb freigelegt worden ist und eine kombinierte Reanimation möglich ist.

Zusammenfassend zeigen alle Überlegungen die dringende Notwendigkeit für weitere Untersuchungen zur Durchführung einer Herzdruckmassage in der speziellen Situation einer Lawinenverschüttung auf.

196

Publikationen in der Literatur legen nahe, dass in speziellen Situationen unkonventionelle Positionen zur Durchführung der Herzdruckmassage erfolgreich sein können, zum Beispiel eine „Über-Kopf-Position“, eine „Grätschstellung“ (Abb. 2) oder eine von dorsal durchgeführte Kompression des Thorax.

Bei der „Über-Kopf-Position“ positioniert sich der Ersthelfer in kniender Position über den Kopf des Patienten und führt von hier aus die Herzdruckmassage durch; analog dazu kann sich der Ersthelfer in der sog. „Grätschstellung“ vom Becken aus über den Patienten stellen und von hier aus die Herzdruckmassage durchführen.

Einzelerfahrungen zeigen, dass diese atypischen Formen der Wiederbelebung durchaus suffiziente Blutflüsse generieren können. Im Extremfall kann eine Durchführung der Herzdruckmassage sogar in Bauchlage erwogen werden; dass dies – zumindest im innerklinischen Setting – erfolgreich sein kann, zeigen publizierte Fallberichte eindrücklich (9). Bevor diese alternativen Methoden der Reanimation in Kursen für Wintersportler geschult werden, sind sicher weitere Untersuchungen notwendig.

SCHLUSSFOLGERUNGEN Ein Kreislaufstillstand nach Lawinenverschüttung und Kameradenrettung ist typischerweise durch Asphyxie bedingt und die damit verbundene extrem kurze Zeitspanne für eine erfolgreiche Reanimation mit neurologischer Erholung erfordert ein sofortiges und richtiges Handeln des Laienretters. Durch atypische Körperposition und beschränkten Patientenzugang kann Laienreanimation nach Lawinenverschüttung allerdings deutlich erschwert sein und viele der auftretenden Probleme und Limitationen werden in den ERC-Leitlinien zur Wiederbelebung nicht abgehandelt. Das rasche Freimachen der Atemwege und Beginn der Beatmung haben oberste Priorität und können nach klaren, auch auf Evidenz basierenden, Empfehlungen durchgeführt werden. Kombinierte Reanimation mit Beatmung und Herzdruckmassage ist meist nur mit viel Improvisation möglich, dazu häufig erst verzögert oder abweichend vom Standardverfahren. Alternative Formen der Herzdruckmassage könnten in der Laienreanimation nach Lawinenverschüttung eine Rolle spielen, sind aber derzeit noch zu wenig untersucht.

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LITERATURNACHWEIS (1) Brugger H., Durrer B., Adler- Kastner L., Falk M., Tschirky F. Field management of avalanche victims. Resuscitation 2001 Oct; 51(1): 7–15.

(2) Hohlrieder M., Brugger H., Schubert HM., Pavlic M., Ellerton J., Mair P. Pattern and severity of injury in avalanche victims. High Alt Med Biol 2007; 8(1): 56–61.

(3) Brugger H., Paal P., Bojd J. Prehospital resuscitation of the buried avalanche victim.

High Alt Med Biol 2011; 12(3): 199–205.

(4) Safar P., Paradis N.A., Weil M.H. Asphyxial cardiac arrest. In: Paradis NH, Halperin HR., Kern KB, Wenzel V., Chamberlain DA, editors. Cardiac arrest – the science and practice of resuscitation medicine. 2nd. Ed. Cambridge University Press 2007; 969–993.

(5) Farmery A.D., Roe P.G. A model to describe the rate of oxyhaemoglobin desaturation during apnoea. Br. J. Anaesth 1996; 79: 284–291.

(6) ERC- Leitlinien zur Reanimation 2015, Kapitel 2 Basismaßnahmen zur Wiederbelebung Erwachsener und Verwendung automatisierter externer Defibrillatoren, Kapitel 3 Erweiterte Reanimationsmaßnahmen für Erwachsene („adult advanced life support“), Kapitel 4 Kreislaufstillstand in besonderen Situationen.

(7) Moroder L., Mair B., Brugger H., Voelckel W., Mair P. Outcome of avalanche victims with out- of- hospital cardiac arrest. Resuscitation 2015 Apr; 89: 114–118.

(8) Kornhall D.K., Logan S., Dolven T. Body Positioning of Buried Avalanche Victims.

Wilderness Environ Med 2016 Jun; 27(2): 321–325.

(9) Haffner E., Sostarich A.M., Fösel T. Erfolgreiche kardiopulmonale Reanimation in Bauchlage. Anaesthesist 2010; 59: 1099–1101.

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❙ Simon Woyke, Mathias Ströhle, Hans Ebner, Peter Paal ❙

Flugunfälle im alpinen Gelände Österreichs von 2006 bis 2015 Flight accidents in alpine terrain of Austria from 2006 to 2015

SUMMARY About 3,000 accidents per year happen in alpine terrain in Tyrol, Austria. There are no incidences of alpine accidents. This study assessed injury patterns resulting from aviation accidents in alpine terrain, and also explored risk factors as well as prevention and prehospital emergency care.

Personal patient data of University Innsbruck Trust got assigned retrospectively to anonymized data of alpine police in the period from 01/01/2006 to 31/12/2015. Information concerning the accident´s sequence of events could be matched with medical data and get analyzed. Trends in causal correlations were deduced from frequency distributions and comparative calculations.

This study included 126 persons, which have been injured in an aviation accident in alpine terrain in Austria and were subsequently treated at the University Innsbruck Hospital. Information concerning pre-clinical care, clinical care and diagnoses have been classified from medical records. Additionally, an accident statistics including 2,037 persons, that were injured in an aviation accident in Austria, was created from a data base of the Austrian Alpine Police.

Areas with an increased number of aviation accident events could be detected within Tyrol. The vast majority were paragliders, followed by hang-gliders. According to police data most persons were seriously injured and were rescued by helicopter. National Advisory Committee for Aeronautics (NACA) Score 4 (serious injury, life-threatening condition possible) was scored most frequently by the emergency doctor. Especially fractures of the thoracic and the lumbar spine (69 of 125*; 55.2 %) stand out. Other common injuries were head injuries (24 of 125*; 19.2 %), pelvic injuries (22 of 125*; 17.2 %), injuries of the limbs (especially ankle injuries (17 of 125*; 13.6 %)) and injuries of the spinal cord (12 of 125*; 9.6 %). According to the Abbreviated Injury Score (AIS) the areas head and neck were often injured severely to critically (AIS 4–6), areas chest, 199

abdomen and pelvic were mostly injured seriously to severely (AIS 3–4). Causes of death were head injuries (twice), respiratory failure (once) and haemorrhagic shock (once). *In one person diagnoses could not be detected.

Serious injuries and multiple trauma were common, especially injuries of the thoracic and lumbar spine, in part with persisting neurological deficits caused by spinal cord, and ankle injuries. Existing protection systems should be improved. Adequate immobilization and analgesia is essential during pre-hospital emergency care to prevent further injuries and pain.

Keywords: alpine terrain, aviation accidents, cardiac arrest, electricity, hang-­ gliding accidents, injury, lightning, paragliding accidents, wounds ZUSAMMENFASSUNG Jährlich ereignen sich in Tirol etwa 3.000 Unfälle im alpinen Gelände. Inzidenzen zu Unfällen im alpinen Gelände gibt es nicht. Welche Verletzungsmuster z.B. aus Flugunfällen im alpinen Gelände resultieren, welche Risikofaktoren eine Rolle spielen und inwieweit die Prävention und das präklinische Management optimiert werden können, sollte in dieser Studie untersucht werden.

Den von der Österreichischen Alpinpolizei anonymisierten Daten im Zeitraum von 01.01.2006 bis 31.12.2015 wurden retrospektiv personenbezogene Patientendaten der Universitätsklinik Innsbruck zugeordnet. So konnten Informationen zum Unfallhergang mit medizinischen Daten zusammengeführt und ausgewertet werden. Auf Basis von Häufigkeitsverteilungen und Vergleichsrechnungen wurden Tendenzen zu kausalen Zusammenhängen abgeleitet.

126 Personen, die sich im Rahmen eines Flugunfalls im alpinen Gelände in Österreich verletzten und anschließend in der Universitätsklinik Innsbruck behandelt wurden, wurden in diese Studie eingeschlossen. Informationen zur präklinischen und innerklinischen Versorgung und den Diagnosen wurden aus Arztbriefen klassifiziert. Aus der Datenbank der Alpinpolizei wurde eine Unfallstatistik mit 2.037 durch einen Flugunfall in Österreich verletzten Personen erstellt. Der Großteil waren Paragleiter, gefolgt von Drachenpiloten. Die meisten Personen waren nach Polizeiangaben schwer verletzt und wurden mit dem Helikopter gerettet. Am häufigsten wurde vom Notarzt der NACA-Wert 4 vergeben (schwer bis lebensbedrohlich verletzt). Besonders imponierten Frakturen im Bereich der Brust- und/oder der Lendenwirbelsäule (69 von 125*; 55,2 %). Des Weiteren traten Schädelhirntraumata (24 von 125*; 19,2 %), Beckenverletzungen (22 von 125*; 17,2 %), Extremitäten Verletzungen (v.a. Sprunggelenksverletzungen (17 von 125*; 13,6 %)) und Verletzungen des Rückenmarks (12 von 125*; 9,6 %) auf. Die Region Kopf und Hals war gemäß 200

Abbreviated Injury Score (AIS) oft sehr schwer bis kritisch verletzt (AIS 4–6), Brust, Bauch und Beckengürtel zumeist schwer bis sehr schwer verletzt (AIS 3–4). Todesursachen waren Schädelhirntraumata (zweimal), Atemversagen (einmal) und hämorrhagischer Schock (einmal). *Bei einer Person konnten die Diagnosen nicht eruiert werden.

Schwere Verletzungen und Polytraumata, insbesondere Verletzungen der Brust- und Lendenwirbelsäule, teils mit persistierenden neurologischen Rückenmarksverletzungen, und Sprunggelenksverletzungen waren häufig. Bestehende Protektorsysteme sollten verbessert werden. Adäquate Schienung und Analgesie sind in der Notfallversorgung zur Vermeidung weiterer Verletzungen und Schmerzen unabdingbar.

Schlüsselwörter: Alpines Gelände, Blitzschlag, Flugunfälle, Hängegleiterunfälle, Herzstillstand, Paragleiterunfälle, Strom, Verletzung, Wunden

EINLEITUNG Unfälle im alpinen Gelände Große Flächen Österreichs sind Gebirge, entlegene Talschaften und unwegsames Gelände. Durch den zunehmenden Bergtourismus nehmen Unfälle in diesen oft schwer zugänglichen Gebieten zu und machen somit einen beträchtlichen Teil der gesamten Unfälle aus. Am Beispiel Tirols lässt sich dies in Zahlen fassen: Die Alpinpolizei verzeichnete in Tirol in einem Zeitraum von 12 Monaten (November 2009 bis Oktober 2010) 2.992 verletzte Personen und 108 Tote (1). Im Gegensatz dazu ereigneten sich nach Angaben der Statistik Austria 2010 in Tirol 3.543 Straßenverkehrsunfälle mit 4.649 Verletzten und 39 Toten (2). Vergleicht man diese Zahlen, so erkennt man, dass der Straßenverkehr zwar jährlich mehr Verletzte fordert, die Zahl der tödlich Verunglückten im alpinen Raum allerdings höher liegt. Während es zu Unfällen im Straßenverkehr eine große Anzahl an Studien und Statistiken gibt, sind im alpinen Gelände die Epidemiologie von Unfällen und die spezifischen Verletzungsmuster weitestgehend unbekannt. Ebenso sind Präventionsmaßnahmen nur unzureichend untersucht.

Flugsport als Extremsport Bereits 2004 beschrieben Watson und Pulford, dass Extremsportarten wie Klettern, Tauchen, Fallschirmspringen, Kitesurfen oder Paragleiten größeren Zulauf bekommen (3). Doch gelten die in dieser Arbeit behandelten Flugs201

portarten tatsächlich noch als Extremsportarten? Schließlich hat sich in Sachen Sicherheit in den letzten Jahrzehnten einiges verbessert. So machen Helme, hohes Schuhwerk, diverse Protektoren und Rettungsschirme Sportarten wie das Paragleiten sicherer. In den 70er und 80er Jahren des 20. Jahrhunderts galt Paragleiten noch als Extremsport. Die Schirme waren noch nicht ausgereift und es gab weniger Sicherheitsvorkehrungen. Heute wehren sich Paragleiter dagegen, das „normale“ Paragleiten als Extremsport zu bezeichnen. Lediglich spezielle Varianten des Paragleitens werden noch als Extremsportart eingestuft, wie z.B. Acro-Paragleiten oder Speedflying. Beim Acro-Paragleiten z.B. fliegt der Pilot akrobatische Kunststücke und gefährliche Manöver. Beim Speedflying werden bewusst kleinere Schirme benutzt, um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen. Gestartet wird meistens auf Skiern. Bohnsack und Schröter zeigten 2005 in einer Studie, dass „die tatsächliche Verletzungshäufigkeit und die Quote tödlicher Unfälle beim Gleitschirmfliegen nicht höher sind als bei anderen Luftsportarten oder beim Motorradfahren“ (4).

Zielsetzung Es sind keine Daten zur Inzidenz von Flugsportunfällen und Analysen zu typischen Verletzungsmustern im alpinen Raum Österreichs vorhanden. Ziel dieser Studie war es deshalb, mittels vorhandener Daten des Österreichischen Kuratoriums für Alpine Sicherheit, die von der österreichischen Alpinpolizei gesammelt werden, und der Universitätsklinik Innsbruck, einen Einblick in Kasuistik und Verletzungsmuster zu erlangen. Ein sekundäres Ziel war es, mögliche Risikofaktoren zu bestimmen und somit eine Verbesserung in der Unfallprävention und der Notfallversorgung zu ermöglichen.

METHODIK Studiendesign Es handelt sich bei dieser Arbeit um eine retrospektive Studie. Primär wurden die Daten der alpinpolizeilichen Erhebungen bei Flugunfällen im alpinen Gelände mit Patientendaten der Universitätsklinik Innsbruck abgeglichen. Polizeiangaben zum Unfallhergang und klinische Angaben zu den Diagnosen und zum Outcome ermöglichen einen annähernd vollständigen Überblick über Flugunfälle. In dieser Studie wurden nur Patientenfälle analysiert, deren klinische Daten im Klinischen Informationssystem (KIS) der Universitätsklinik Innsbruck identifiziert werden konnten. Diese Daten wurden mit der Daten202

bank des Österreichischen Kuratoriums für Alpine Sicherheit zusammengeführt. Die Patientenfälle der Universitätsklinik Innsbruck werden nachfolgend „Innsbrucker Patienten“ genannt. Es konnten 126 Innsbrucker Patienten ausgewertet werden.

Zusätzlich wurden in einer Unfallstatistik alle Flugunfälle, die in der Datenbank der Alpinpolizei in den letzten 10 Jahren erfasst wurden, ausgewertet.

Die Daten des Österreichischen Kuratoriums für Alpine Sicherheit umfassen im Zeitraum vom 01.01.2006 bis 31.12.2015 Informationen zu 2.037 Personen.

ERGEBNISSE UND DISKUSSION Auswertung zum Unfallhergang Bei den Innsbrucker Patienten sind Männer überproportional vertreten. Unter den 126 Personen sind lediglich 20 (15,9 %) weiblich. Bei den gesamten Flugunfällen zeigt sich dieser Unterschied noch deutlicher: Nur 13,2 % der 2.037 Personen sind weiblich. Abbildung 1 zeigt die Altersverteilung, vergleichend werden die Innsbrucker Patienten mit allen Flugunfällen dargestellt.

Abb. 1: Altersverteilung der Personen, die einen Flugunfall im alpinen Gelände in Österreich erlitten haben (Angaben in Prozent)

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In dieser Auswertung konnte nicht erfasst werden, welchen Flugausbildungsund Flugerfahrungsstand die Personen zum Zeitpunkt des Flugunfalls hatten, aus der Literatur geht jedoch hervor, dass vor allem unerfahrene Piloten und sehr erfahrene Piloten, die möglicherweise besonders riskante Manöver fliegen, gefährdet sind. Sowohl bei den gesamten Flugunfällen, als auch bei den Innsbrucker Patienten war Wind die häufigste Unfallursache. Materialversagen war nur äußerst selten die Unfallursache und bestätigt die Qualität der Materialprüfung durch Hersteller und Verbände. Die große Mehrheit der Studien beschreibt Pilotenfehler als häufigste Unfallursache (4-11).

Wichtig erscheint es in einem vom Tourismus geprägten Land wie Österreich zu erfassen, welchen Anteil Touristen unter den Flugunfallopfern ausmachen.

Vor allem die Flugsportarten Drachen und Paragleiten erfordern geeignete Startflächen auf Anhöhen oder einen Windenschlepp. Daher werden diese Sportarten besonders in den Bergen praktiziert und Piloten aus dem Flachland kommen gerne zum Fliegen in die Berge Tirols.

Unter den Innsbrucker Patienten sind 46,8 % Österreicher und 42,1 % Deutsche. Weitere Personen sind Niederländer, Italiener, Schweizer, Tschechen.

Auch ein Chilene und ein Däne befinden sich unter den Verletzten. Unter allen von der Alpinpolizei erfassten Flugunfällen sind die Nationalitäten noch breiter gestreut; die erfassten Personen kommen aus 31 verschiedenen Ländern.

Abbildung 2 zeigt in welchen Bundesländern sich die gesamten Flugunfälle ereigneten.

Abb. 2: Bundesländer, in denen sich die Flugunfälle ereigneten

204

Bei den Innsbrucker Patienten verletzten sich geografisch bedingt nahezu alle Personen in Tirol und einige im Bundesland Salzburg. Es konnte in dieser Gruppe gezeigt werden, dass sich die meisten Unfälle in Gegenden ereigneten, in denen es viele Flugplätze und Flugschulen gibt. Als „Hot-Spots“ für Unfälle in Tirol können deshalb die Regionen Innsbruck/Schwaz und Kufstein/Kitzbühel angesehen werden.

Das Paragleiten stellt bei den Innsbrucker Patienten mit 105 Personen (83,3 %) mit Abstand die größte Gruppe dar. Acht Personen (6,3 %) verunglückten mit einem Drachen, drei Personen (2,4 %) mit einem Helikopter und jeweils eine Person (0,8 %) mit einem Segelflugzeug beziehungsweise einem Motorflugzeug. In den übrigen Fällen wurde die Art des Fluggeräts nicht vermerkt. Unter allen von der Alpinpolizei erfassten Flugunfällen zeigt sich mit 84 % Paragleitern und 6,8 % Drachenfliegern eine ähnliche Verteilung.

Wie in Abbildung 3 dargestellt wird, erfolgte die Rettung der Innsbrucker Patienten verglichen mit allen Flugunfällen deutlich häufiger mit dem Helikopter (69 % vs. 42,4 %). Verglichen mit den Innsbrucker Patienten wurden unter den gesamten Flugunfällen die Personen häufiger terrestrisch gerettet (28,9 % vs.

13,5 %) oder aber es war keine Rettung notwendig (14,4 % vs. 4 %). Dass unter den gesamten Flugunfällen im Vergleich zu den Innsbrucker Patienten mehrfach keine Rettung notwendig war, lässt sich dadurch erklären, dass die Alpinpolizei auch Personen erfasst, welche unverletzt sind und daher keine ärztliche Behandlung benötigen. Vergleicht man die luftgebundenen Rettungen, so fällt

Abb. 3: Rettung der Personen, die einen Flugunfall im alpinen Gelände Österreichs erlitten haben (Angaben in Prozent)

205

auf, dass bei den Innsbrucker Patienten deutlich mehr Personen mit dem Helikopter gerettet wurden. Das könnte einerseits verletzungsbedingt sein, aber auch eine Folge der hohen Notarzthelikopterdichte in Tirol, die bereits 2012 vom Rechnungshof wegen mangelnder Wirtschaftlichkeit kritisiert wurde (12). Die Universitätsklinik Innsbruck ist ein Krankenhaus der Maximalversorgung, komplexe Verletzungen und Erkrankungen können dort erfolgreich behandelt werden. Kann ein Patient am Unfallort nicht ausreichend stabilisiert werden oder wird die Verletzungsschwere vor Ort unterschätzt, erfolgt eine Erstversorgung in einem peripheren Krankenhaus und anschließend ein Sekundärtransport an die Universitätsklinik.

Medizinische Auswertung Die folgende Auswertung bezieht sich ausschließlich auf die Innsbrucker Patienten.

Anhand des NACA-Scores (National Advisory Committee for Aeronautics) bewertet der Notarzt vor Ort die Schwere der Verletzungen (NACA 0 = keine Verletzung bis NACA 7 = tödliche Verletzung). Bei den Innsbrucker Patienten wurden ausschließlich NACA-Werte größer als 3 vergeben, was Verletzungen entspricht, die notärztlicher Versorgung bedürfen und in einer Klinik behandelt werden müssen. In vielen Fällen wurden die Verletzungen als schwerwiegend bis lebensbedrohlich eingestuft. Das heißt, dass sich Personen bei Flugunfällen meist schwere bis schwerste Verletzungen zuziehen. Dieses Ergebnis wird in aktuellen Studien bestätigt. Die meisten Personen wurden im Schockraum erstversorgt und stabilisiert, was ebenso für schwerwiegende Verletzungen spricht. Standardmäßig wird im Innsbrucker Schockraum ein „Schockraum-CT“ durchgeführt, welches den gesamten Körperstamm, den Hals und den Kopf abbildet und somit hilft, sämtliche potentiell lebensbedrohliche Verletzungen rasch zu erkennen (13). Röntgenuntersuchungen wurden vor allem bei Personen, die nicht im Schockraum behandelt wurden, durchgeführt. Diese Personen waren erwartungsgemäß weniger schwer verletzt.

Im Folgenden werden Verletzungsmuster abgebildet, die bei Flugunfällen besonderes häufig auftreten.

Abbildung 4 stellt Körperregionen dar, welche häufig verletzt wurden. Hier sind nur absolute Zahlenwerte angegeben, die sich auf 125 Personen beziehen, da bei einer Person die endgültigen Diagnosen nicht erhoben werden konnten.

Die hellblauen Balken der Frakturen im Bereich der Wirbelsäule (d.h. Halswirbel-, Brustwirbel-, Lendenwirbelsäule) und bei den Beckenverletzungen entsprechen dem Anteil der Wirbelsäulenverletzungen, die mit einem neuro206

logischen Defizit (z.B. Lähmung oder Gefühlausfall) einhergegangen sind. Am Beispiel der Lendenwirbelkörperfrakturen bedeutet das, dass sich 50 Personen der 125 Personen mit bekannter Diagnose mindestens einen Lendenwirbelkörper gebrochen haben, wobei bei acht Personen diese Lendenwirbelkörperfraktur mit einem neurologischen Defizit einherging. Unter dem Begriff Becken werden hier alle Frakturen des Beckenrings, des Kreuzbeins und der Oberschenkelknochen zusammengefasst. Der hellblaue Bereich des Balkens für das Bein entspricht dem Anteil der Sprunggelenksverletzungen bezogen auf sämtliche Verletzungen des Beins.

Abb. 4: Verletzte Körperregion (HWS = Halswirbelsäule, BWS = Brustwirbelsäule, LWS = Lendenwirbelsäule, n* = Anteil der Verletzungen mit neurologischen Ausfällen, bzw.

Anteil der Sprunggelenksverletzungen bei den Beinverletzungen)

Abbildung 5 stellt auf der linken Seite die verletzte AIS (Abbreviated Injury Scale) Körperregion und auf der rechten Seite die Körperregion nach eigener Einteilung dar. Die Häufigkeiten wurden für beide Einteilungen getrennt berechnet. Es kann mehr als eine Körperregion verletzt worden sein, somit ergeben die Prozentangaben in beiden Einteilungen mehr als 100 %. Die Darstellung zeigt nicht den Verletzungsgrad an. Es haben sich demnach knapp ein 207

Abb. 5: Links: Anteil der Personen, die mindestens eine Verletzung in der genannten AIS Region aufwiesen; Rechts: Verletzte Körperregion (BWS = Brustwirbelsäule, HWS = Halswirbelsäule, LWS = Lendenwirbelsäule, RM = Rückenmarksverletzung) (14)

Viertel eine Fraktur in der Brustwirbelsäule und noch mehr eine Fraktur in der Lendenwirbelsäule zugezogen. 55,2 % aller Personen zogen sich eine Fraktur in der Brustwirbelsäule und/oder in der Lendenwirbelsäule zu. 17 der 39 Verletzungen der unteren Extremität waren Sprunggelenksverletzungen.

Die Abbreviated Injury Scale (AIS) dient der Einteilung und der Bewertung der Schwere einer erlittenen Verletzung in einer Körperregion. Der AIS wird für jeweils sechs Körperregionen einzeln errechnet. Es wird jeweils die schwerste Verletzung der Körperregion von 1 (unverletzt) bis 6 (maximal/tödlich) eingeteilt. Diese Bewertung wurde nachträglich anhand der Entlassungsdiagnosen durchgeführt.

208

In Abbildung 6 wird die Bewertung der Körperregionen Kopf und Hals, Gesicht, Brust, Bauch und Beckenorgane, Extremitäten und Beckenring und äußere Verletzungen gezeigt. So lassen sich Rückschlüsse auf die meistbelasteten Körperregionen ziehen.

Abb. 6: Abbreviated Injury Scale (AIS) der verschiedenen Körperregionen (Angaben in absoluten Zahlen)

Die Region Kopf und Hals fällt dadurch auf, dass besonders schwere Verletzungen (AIS = 4 bis 6) vorkommen, allerdings mittelschwere Verletzungen (AIS = 2 bis 3) relativ selten sind. Schwerstverletzte Personen wiesen bei Kopf und Hals oft schwerste Verletzungen auf. Brust- und Bauchverletzungen scheinen beide sehr häufig zu sein, fast die Hälfte der Personen hat hier mindestens eine Verletzung. Gehäuft wurden die Verletzungen hier mit 2 oder 3 gestuft, wobei die Bauch- und Beckenorganverletzungen an der Verletzungsschwere ein wenig überwiegen. In diese Kategorien fallen die Brustwirbelsäulen- und Lendenwirbelsäulenverletzungen, jedoch wurden auch innere Organe teils schwer verletzt. Bei den Becken- und Extremitätenverletzungen dominieren 209

AIS-Werte von 1 und 2, was unkomplizierten Frakturen der Extremitäten entspricht. Die hohen AIS-Werte dieser Körperregion spiegeln Verletzungen des Beckenrings wieder. Gesichtsverletzungen und äußere Verletzungen scheinen keine große Rolle zu spielen. Allerdings ist hier anzumerken, dass gerade Hautverletzungen, wie Abschürfungen, Quetschungen und Blutergüsse, oft nicht erfasst werden oder in Entlassungsdiagnosen eine untergeordnete Rolle spielen, aber in dieser Studie deshalb möglicherweise unterrepräsentiert sind.

Da bei einer Bewertung durch die AIS leichtere Verletzungen unberücksichtigt bleiben, wenn in derselben Region eine schwere Verletzung vorliegt, wurden in dieser Studie Verletzungen der Extremitäten zusätzlich zu der Kategorie Arm, Bein, Beckenring Verletzungen als eigene Kategorie gewertet. Da Verletzungen der Extremitäten selten als lebensbedrohlich bewertet werden, wurden hier nur AIS-Werte von 1 bis 3 vergeben, allerdings zogen sich 45,2 % aller Personen Brüche an Armen und Beinen zu.

Extremitätenverletzungen waren vor allem bei den Flugsportlern zu sehen, die ohne eine schützende Kabine fliegen. Paragleiter und Drachenflieger brachen sich in vielen Fällen die Arme, noch öfter die Beine. Besonders Frakturen in der Sprunggelenksregion waren deutlich gehäuft. Paragleiter fliegen in der Regel sitzend. Im Falle eines Absturzes prallt der Pilot mit dem Gesäß voran am Boden auf. Bei einem solchen Unfallmechanismus können Frakturen des Beckenrings entstehen, die Wirbelsäule wird besonders im Bereich der Lendenwirbelsäule und Brustwirbelsäule gestaucht. Ein solcher Unfallmechanismus spiegelt sich in unseren Untersuchungen wieder; LWS-Verletzungen waren mit 44,2 % und Beckenverletzungen mit 18,3 % besonders häufig. Bereits Schulze et al. konnten in ihrer Studie zeigen, dass 59 % der Paragleiter auf dem Gesäß oder Rücken landeten, 22 % auf der Seite und 19 % mit ausgestreckten Beinen, was diese Verteilung erklären könnte (6). Karl Slezak vom Referat für Sicherheit und Technik des deutschen Hängegleiter Verbandes interviewte 72 Personen, die sich im Rahmen eines Flugunfalls eine Rückenverletzung zugezogen hatten. Es wurde festgestellt, dass in mehr als 40 % der Fälle die Person wie oben erklärt zuerst mit dem Gesäß bzw. sitzend aufgeprallt ist. Etwas mehr als die andere Hälfte prallte anders auf. Es wird sogar von weiteren Überschlägen nach dem Aufprall berichtet (15). Per Erlass des Bundesministeriums für Verkehr, der obersten Zivilluftfahrtbehörde, müssen Paragleiter und Drachenpiloten einen Helm tragen und bei Höhenflügen ein Rettungssystem mitführen (16). Außerdem ist vorgeschrieben, dass im Gurtzeug ein Rückenschutz in Form eines Protektors oder Airbags eingearbeitet sein muss (16). Da in dieser Studie nicht dezidiert erfasst wurde, ob und welche Protektorsysteme verwen210

det wurden, wird davon ausgegangen, dass alle in Österreich zugelassenen Fluggeräte und der Großteil der nicht-österreichischen Fluggeräte den gesetzlichen Vorgaben entsprochen haben und daher über ein Rückenprotektorsystem verfügten. Dennoch zeigt diese Studie, dass es bei Paragleitern vor allem zu Verletzungen der Wirbelsäule im Bereich des thorakolumbalen Übergangs kommt und Sprunggelenksverletzungen sehr häufig sind. Entgegen anderen Studien gibt es in unserer Stichprobe aber auch eine nennenswerte Anzahl an Kopfverletzungen.

Drachenpiloten fliegen liegend, der Unfallmechanismus unterscheidet sich also grundlegend. Bei den Drachenpiloten wurden in 37,5 % der Fälle (8 Personen der Innsbrucker Patienten) Schädelhirntraumata (Kopfverletzungen) diagnostiziert, außerdem sind bei vier der acht Personen Frakturen der Brustwirbelsäule festgestellt worden, zwei davon mit Nervenschäden. Man würde vermehrt Halswirbelsäulenverletzungen erwarten, was diese Studie aber nicht bestätigte.

Gut die Hälfte der Personen wurde chirurgisch versorgt, meist zur Reposition und Fixierung von Frakturen. Viele Personen wurden entweder mit Schienung, Gips, externem Fixateur oder Extension immobilisiert bzw. operiert und immobilisiert. Dies spiegelt die hohe Zahl an Frakturen im Rahmen des Unfalls wieder. Zumeist war ein stationärer Aufenthalt erforderlich, Intensivaufenthalte waren bei jedem fünften Flugunfallopfer erforderlich. An der Zahl der Intensivaufenthalte kann auch die hohe Anzahl von Schwerstverletzten erkannt werden. Jene Personen, die keiner Behandlung bedurften, waren gehäuft solche, die durch die Alpinpolizei als unverletzt eingestuft wurden, keiner Rettung bedurften oder nur zur Abklärung von geringen Verletzungen selbstständig in die Innsbrucker Notaufnahme kamen.

Dass bei Krankenhausentlassung mehr als die Hälfte der Personen noch Schmerzen hatte und Analgetika einnahm ist wohl der Tatsache geschuldet, dass die Verletzungen noch nicht vollständig abgeheilt waren. Beachtlich ist, dass 15,5 % am Entlassungstag an einer Lähmung litten. Die Lähmungen umfassten einzelne Nerven, Nervenbündel bis hin zu einer kompletten Querschnittlähmung. Aufgrund der geringen Datenmenge zur Nervenfunktion nach sechs Monaten konnte keine valide Auswertung über bleibende Langzeitschäden durchgeführt werden. Dennoch soll erwähnt sein, dass bei mindestens fünf Personen noch nach Monaten Schmerzen bestanden haben und mindestens vier Personen gelähmt waren.

Vier Personen überlebten den Flugunfall trotz Maximalversorgung nicht, alle vier Personen wurden in Innsbruck obduziert. Zwei Personen verstarben an schweren Schädelhirntraumata, eine Person an Atemversagen und eine Per211

son an hämorrhagischem Schock. Die tödlichen Verletzungen traten alle im Rahmen eines Polytraumas auf. Bei drei der vier Toten wurden die tödlichen Verletzungen bereits im Schockraum festgestellt. Eine Person verstarb nach der Notoperation. Unter den Innsbrucker Patienten sind im Vergleich zu allen Flugunfällen weniger tödlich verletzte Personen (3,2 % vs. 5,3 %). Das lässt sich damit erklären, dass in diese Studie nur jene Personen aufgenommen und ausgewertet wurden, welche an der Universitätsklinik Innsbruck behandelt wurden. Es ist durchaus denkbar, dass bei einigen Flugunfallopfern aufgrund gravierender Verletzungen bereits am Unfallort der Tod festgestellt wurde.

LIMITATIONEN Aus der großen Datenbank des Österreichischen Kuratoriums für Alpine Sicherheit (2.037 Personen) im Zeitraum von 01.01.2006 bis 31.12.2015 konnten nur 126 Personen hinsichtlich einer klinischen Behandlung an der Universitätsklinik Innsbruck untersucht werden. Die anderen Patienten wurden in anderen Krankenhäusern Tirols und außerhalb Tirols behandelt, die Daten dieser anderen Patienten waren für diese Studie nicht zugänglich. Im Vergleich der Innsbrucker Patienten zu allen von der Alpinpolizei erfassten Flugunfällen zeigt sich, dass diese Stichprobe als repräsentativ für die Gesamtheit der Flugunfälle im alpinen Gelände angesehen werden darf, da sich die Personenmerkmale beider Gruppen nicht wesentlich unterscheiden. Diese Studie ist retrospektiv. Es konnten nicht alle Variablen bei jeder Person erhoben werden, weil im Krankenhaus Information System (KIS) nicht alle Angaben vorlagen.

Welche Flugsportart die höchste Gefahr in sich birgt, konnte in dieser Studie nicht geklärt werden, da kein Vergleich mit Flugstunden in den einzelnen Flugsportarten möglich war. Möglicherweise werden in dieser Studie schwere Unfälle betont dargestellt, da vor allem Schwerverletzte an der Universitätsklinik Innsbruck und leichter Verletzte in peripheren Krankenhäusern behandelt werden.

DANKSAGUNG Wir danken der österreichischen Alpinpolizei für die Sammlung der präklinischen Daten und dem Österreichischen Kuratorium für Alpine Sicherheit für die Bereitstellung der Daten.

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LITERATUR (1) Bilek H., Ebner H., Lehner G. Analyse: Berg Sommer 2011. 1. Ausgabe. Ort: Innsbruck. Hrsg: Österreichisches Konservatorium für alpine Sicherheit. S. 11.

(2) Statistik Austria. Statistik der Straßenverkehrsunfälle [Internet]. 2015 [zitiert am 15.03.2016].Verfügbar unter: http://www.statistik.at/wcm/idc/idcplg?IdcService=GET_PDF_FILE&RevisionSelectionMethod=LatestReleased&dDocName=069550.

(3) Watson A.E., Pulford B.D. Personality differences in high risk sports amateurs and instructors. Percept Mot Skills 2004; 99(1): 83–94.

(4) Bohnsack M., Schroter E. Injury patterns and typical stress situations in paragliding.

Orthopade 2005; 34(5): 411–418.

(5) Schulze W., Richter J., Schulze B., Esenwein S.A., Buttner-Janz K. Injury prophylaxis in paragliding. Br J Sports Med 2002; 36(5): 365–369.

(6) Schulze W., Hesse B., Blatter G., Schmidtler B., Muhr G. Verletzungsmuster und -prophylaxe beim Gleitschirmfliegen. Sportverl Sportschad 2000(14): 41–49.

(7) Krissoff W.B. Follow-up on hang gliding injuries in Colorado. Am J Sports Med 1976; 4(5): 222–229.

(8) Fasching G., Schippinger G., Pretscher R. Paragliding accidents in remote areas. Wilderness Environ Med 1997; 8(3): 129–133.

(9) Lautenschlager S., Karli U., Matter P. Paragliding accidents-a prospective analysis in Swiss mountain regions. Z Unfallchir Versicherungsmed 1993; Suppl 1: 55–65.

(10) Tongue J R. Hang gliding injuries in California. Journal Trauma 1977; 17(12): 898– 902.

(11) Slezak K. Unfallstatistik 2002 Gleitschirm [Internet]. Ohne Datum [zitiert am 15.03.2016]. Verfügbar unter: http://www.dhv.de/web/fileadmin/user_upload/monatsordner/2004-06/Ausbildung/Unfallstatistik_2002_Gleitschirm.pdf (12) Österreichischer Rechnungshof. Bericht des Rechnungshofes [Internet]. 2012 [zitiert am 16.03.2016]. S. 8-129. Verfügbar unter: https://www.google.at/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwiNh87y68XLAhVGWRQKHeqRBFMQFggpMAE&url=http %3A %2F %2Fwww.rechnungshof. gv.at %2Ffileadmin %2Fdownloads %2F_jahre %2F2012 %2Fberichte %2Fteilberichte %2Fbund %2FBund_2012_02 %2FBund_2012_02_1.pdf&usg=AFQjCNGhHhyXkjzvhlCcqL9S1SjVL1jiJA&cad=rja.

(13) Rieger M., Czermak B., El Attal R., Sumann G., Jaschke W., Freund M. Initial clinical experience with a 64-MDCT whole-body scanner in an emergency department: better time management and diagnostic quality? J Trauma 2009; 66(3): 648–657.

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(14) Akademie Cellsymbiosistherapie. Anamnese-Fragebogen [Internet]. Ohne Datum [zitiert am 23.03.2016]. Verfügbar unter: https://www.google.at/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjD18-c0tbLAhVBohQKHe-RASYQ5TUICQ&url=http %3A %2F %2Fduesseldorf-naturheilpraxis. de %2Fapp %2Fdownload %2F5781424735 %2FAnamnesebogen_DE_01-2014_interaktiv.pdf&bvm=bv.117218890,d.bGs&psig=AFQjCNFhydTSQtQv8U9XG5jHWvZgI_uy1Q&ust=1458816774607774.

(15) Slezak K. Auswertung Pilotenumfrage zum Rückenschutz [Internet]. 2011 [zitiert am 16.03.2016]. Verfügbar unter: http://www.dhv.de/web/fileadmin/user_upload/files/2011/sicherheit/Bericht_Auswertung_Fragebogen_Rueckenschutz.pdf.

(16) Österreichisches Bundesministerium für Verkehr/Oberste Zivilfahrtbehörde. Erlaß des Bundesministeriums für Verkehr/Oberste Zivilfahrtbehörde über «Hängegleiter» und «Paragleiter» [Internet]. 1997 [zitiert am 16.03.2016]. Verfügbar unter: http:// www.flugschulen.at/down/erlass.html.

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