Analogien zwischen Herz- und Atemmuskelinsuffizienz

Zusammenfassung

Herzinsuffizienz ist eine etablierte Diagnose. Weniger bekannt ist eine Atemmuskel- oder Atempumpeninsuffizienz. Sie wird sichtbar in einer Hyperkapnie, die durch eine Hypoventilation entsteht. Das Atmungszentrum stellt diese aktiv ein, damit es zu keiner gefährlichen Überlastung der Muskulatur kommt (hyperkapnisches Versagen). Konsekutiv entwickelt sich durch die Hypoventilation eine Hypoxämie, die für die Leistungslimitierung nicht verantwortlich ist. Davon streng zu trennen ist ein hypoxämisches Versagen, welches vom Lungenparenchym ausgeht. Hier führt die Hypoxämie. Infolge einer meist kompensatorischen Hyperventilation ist der PaCO₂ erniedrigt.

Die Herz- wie die Atempumpe stellen sich bei entsprechender chronischer Erkrankung auf eine unvermeidbare Überlastungssituation ein. In beiden Fällen kommt es zur Hypertrophie der Muskulatur. Überschreitet die Belastung die physiologische Regulationsbreite, so gibt es Kompensationsmechanismen, die bei beiden Pumporganen ähnlich sind. Beide Muskeln greifen in Überlastungssituationen auf ihr Muskelglykogen als Energiesubstrat zurück. In Phasen der Erholung (insbesondere im Schlaf) kommt es hier zur Rückspeicherung, die bei der Herzpumpe durch Abfall des Blutdrucks und bei der Atempumpe durch Verstärkung der Hypoventilation mit Zunahme der Hyperkapnie indirekt sichtbar wird.

Da die Hauptfunktion beider Organe der Sauerstofftransport ist und dieser durch die Insuffizienz vor allen Dingen unter Belastungsbedingungen nicht mehr ausreicht, hat der Organismus verschiedene Kompensationsmechanismen entwickelt, um hier gegenzusteuern. Diese reichen von der Änderung der Sauerstoffbindungskurve, über die Expression von Isoenzymen der Atmungsketten, die mit weniger Sauerstoffpartialdruck ATP produzieren können, bis zur Polyglobulie. Medikamentös kann die Entlastung bei der Herzpumpe durch Betablocker, bei der Atempumpe durch Sauerstoff verstärkt werden.

Neuere Therapieverfahren verstärken diese Erholungsphasen. Beim Herzmuskel durch Bypass- oder intravasale Pumpen, bei der Atemmuskulatur durch elektive, meist nicht invasive Beatmung zu Hause. Gerade durch die letztere Maßnahme kommt es hier zu einer erheblichen Leistungszunahme, Verbesserung der Lebensqualität und Reduktion der Mortalität.

Herz- und Atemmuskelinsuffizienz haben viele gemeinsame Parallelen. Bedingt durch die gemeinsame Aufgabe, den Sauerstofftransport zu sichern, sind ihre Funktionen bzw. Kompensationsmechanismen eng gekoppelt.

Summary

Heart failure is an established diagnosis. Respiratory muscle or ventilatory pump failure, however, is less well known. The latter becomes obvious through hypercapnia, caused by hypoventilation. The respiratory centre tunes into hypercapnea in order to prevent the danger of respiratory muscle overload (hypercapnic ventilatory failure). Hypoventilation will consecutively cause hypoxemia but this will not be responsible for performance limitation.

One therefore has to distinguish primary hypoxemia evolving from diseases in the lung parenchyma. Here hypoxemia is the key feature and compensatory hyperventilation usually decreases PaCO2 levels.

The cardiac as well as the respiratory pump adapt to an inevitable burden caused by chronic disease. In either case organ muscle mass will increase. If the burden exceeds the range of possible physiological adaptation, compensatory mechanisms will set in that are similar in both instances. During periods of overload either muscle system is mainly fuelled by muscular glycogen. In the recovery phase (e. g. during sleep) stores are replenished, which can be recognized by down-regulation of the blood pressure in case of the cardiac pumb or by augmentation of hypercapnia through hypoventilation in case of the respiratory pump.

The main function of cardiac and respiratory pump is maintenance of oxygen transport.

The human body has developed certain compensatory mechanisms to adapt to insufficient oxygen supply especially during periods of overload. These mechanisms include shift of the oxygen binding curve, expression of respiratory chain isoenzymes capable of producing ATP at lower partial pressures of oxygen and the development of polyglobulia. Medically or pharmacologically the cardiac pump can be unloaded with beta blockers, the respiratory pump by application of inspired oxygen.

Newer forms of therapy augment the process of recovery. The heart can be supported through bypass surgery or intravascular pump systems, while respiratory muscles may be supported through elective ventilatory support (mainly non-invasive) in the patient’s home. The latter treatment in particular will increase patient endurance and quality of life and decrease mortality.

Heart and respiratory pump failure share many common features. Since both take care of oxygen supply to the body, their function and compensatory mechanisms are closely related and linked

Schlüsselwörter

Herzinsuffizienz - Atemmuskulinsuffizienz - Atempumpe - Hypoxämie - Hyperkapnie

Keywords

heart failure - respiratory muscle failure - breathing pump - hypoxemia - hypercapnia

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