Pathophysiologie der Lungenembolie

W. Seeger; H. Neuhof

doi:10.1055/s-0038-1659974

Hämostaseologie, Table of Contents

Hamostaseologie 1984; 04(03): 72-82
DOI: 10.1055/s-0038-1659974

Originaler Artikel

Schattauer GmbH

Pathophysiologie der Lungenembolie

W. Seeger

¹Klinische Pathophysiologie und Experimentelle Medizin, Zentrum für Innere Medizin (Dir. Prof. Dr. Dr. h. c. H. G. Lasch), Justus-Liebig-Universität, Gießen

,

H. Neuhof

¹Klinische Pathophysiologie und Experimentelle Medizin, Zentrum für Innere Medizin (Dir. Prof. Dr. Dr. h. c. H. G. Lasch), Justus-Liebig-Universität, Gießen

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Abstract

Zusammenfassung

Aus der Lokalisation der Lungenembolie an der komplex regulierten Schnittstelle von Herz-Kreislauf-System und Gasaustauschsystem resultiert ein komplexes klinisches Sydrom ohne ein einzeln hervortretendes klassisches Leitsymptom. Es addieren sich rechtskardiale und systemisch-zirkula-torische Auswirkungen sowie zentrale Reflexmechanismen zu den intrapulmonalen Folgen des gestörten Gasaustausches und der Infarkt- und/oder Atelektasenbildung im betroffenen Strombahnareal. Diesem Mosaikbild auf »Makroebene« entsprechen komplexe Abläufe auf »Mikroebene«. Dem primär mechanischen Verschluß schließen sich biochemische Folgereaktionen an, die um so ausgeprägter erscheinen, je weiter peripher das embolische Material gelangt. So wird die mechanische Gefäßokklusion begleitet von zum Teil ausgeprägten Vaso-konstriktionen, für die neben den Thrombozyten mit Serotonin- und Thromboxanfreisetzung eine Stimulation endogener Thromboxanbildung im Lungenparenchym primär verantwortlich erscheint. Als Auslöser wirken hier sowohl das embolische Material selbst sowie unter anderem Fibrinmonomere und Splitprodukte des Fibrinogens. Die sekundär hervorgerufene inhomogene Vasokonstriktion trägt auch neben der Komponente der direkten mechanischen Verlegung zu der ausgeprägten Gasaustauschstörung bei, mit Zerfall der Lunge in Regionen mit sehr hohen und solche mit sehr niedrigen Ventilations-Perfu-sions-Quotienten. Daß solche mediatorbedingten Vasokonstriktionen nicht nur kurzzeitig bestehen, zeigt die Beeinflußbarkeit des chronisch erhöhten pulmonalen Widerstandes nach rezidivierenden Thromboembolien durch (unspezifische) Vasodilatantien (20) sowie die eingangs erwähnte Kasuistik einer fulminanten Lungenembolie, bei der 70 h nach dem embolischen Ereignis noch eine erhebliche Reduktion des erhöhten pulmonalen Gefäßwiderstandes mit Hydralazin erzielt werden konnte (5). Für die klinisch imponierende Tachypnoe ist sehr wahrscheinlich ein über Lungenrezeptoren ausgelöster Vagusreflex mit Umstellung der Rhythmik des Atemzentrums verantwortlich, während die kardialen Auswirkungen weitgehend aus der Kombination mechanischer(akute Dilatation) und ischämischer (sinkende Koronarperfu-sion) Belastung erklärt werden können. Für die Ausbildung eines proteinreichen (hämorrhagischen) Ödems sowie die Atelektasenbildung im postembolischen Areal erscheint eine endotheliale und epitheliale Schrankenstörung, akzentuiert bei erhöhtem linksatrialem Druck, als primärer Auslöser. Relevante Mediatoren in diesem Zusammenhang sind die Granulozyten und die im Lungenparenchym nach Stimulation gebildeten Lipoxygenaseprodukte der Arach-idonsäure.

Zum jetzigen Zeitpunkt besteht die Therapie der Lungenembolie in erster Linie in der Verhinderung appositio-neller Gerinnungsvorgänge (Antiko-agulation), der Reduktion des Primärereignisses (Lyse, Operation) sowie adjuvanter Kreislauf thérapie. Erste Versuche mit unspezifisch wirksamen Vasodilatantien waren ermutigend. Eine weitere Aufklärung des Stellenwertes der komplexen Sekundärmechanismen nach Lungenembolie lassen für die Zukunft ihre gezielte therapeutische Beeinflußbarkeit erhoffen.

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References

LITERATUR
1 Alpert J.S, Francis G.S, Vieweg W.V, Thompson S.I, Stanton K.C, Hagan A.D. Left ventricular function in massive pulmonary embolism. Chest 71(1): 108-111 1977;
2 Armstrong D.J, Luck J.C, Martin V.M. The effect of emboli upon intrapul-monary receptors in the cat. Respir. Physiol. 26(1): 41-54 1976;
3 Armstrong D.J, Lacey M, Luck J.C. The role of platelets in the postembolic responses of slowly adapting intrapulmona-ry stretch receptors in the rabbit. J. Physiol. 289: 93 P 1979;
4 Artigas A, Crexells C, Net A, Oriol A, Rutland M. Hemodynamic response to pulmonary embolism in patients with previous chronic pulmonary disease. Prog. Resp. 13: 39-48 1980;
5 Bates E.R, Crevey B.J, Remington F, Sprague R.G, Betram P. Oral hydralazine therapy for acute pulmonary embolism and low output state. Arch. Intern. Med. 141: 1537-1538 1981;
6 Bayley T, Clements J.A, Osbahr A.J. Pulmonary and circulatory effects of fibrinopeptides. Circ. Res. 21: 469-485 1967;
7 Belew M, Gerdin B, Porath J, Sal-deen T. Isolation of vasoactive peptides from human fibrin and fibrinogen degraded by plasmin. Thrombosis Research 13: 983-994 1978;
8 Belew M, Gerdin B, Lindeberg G, Porath J, Saldeen T, Wallin R. Structure-activity relationships of vasoactive peptides derived from fibrin or fibrinogen degraded by plasmin. Biochimica et Biophysica Acta 621: 169-178 1980;
9 Bell W.R, Simon T.L. Current status of pulmonary thromboembolic disease: Pathophysiology, diagnosis, prevention, and treatment. Curriculum in Cardiology 239-262 1982
10 Binder A.S, Nakahara K, Ohkuda K, Kageler W, Staub N.C. Effect of heparin or fibrinogen depletion on lung fluid balance in sheep after emboli. J. Appl. Physiol. 47: 213-219 1979;
11 Binder A.S, Kageler W, Perei A, Flick M.R, Staub N.C. Effect of platelets depletion on lung vascular permeability after microemboli in sheep. J. Appl. Physiol. 48: 414-420 1980;
12 Bjoerk L, McNeil B.J. Blood flow in pulmonary and bronchial arteries in acute experimental pneumonia and pulmonary embolism. Acta Radiol. 18: 393-399 1977;
13 Buchanan D.R, Lamb D. Saprophytic invasion of infarcted pulmonary tissue by aspergillus species. Thorax 37: 693-698 1982;
14 Brofman B.L, Charms B.L, Kohn P.M, Elder F, Newman R, Rizika M. Unilateral pulmonary artery occlusion in man. J. Thorac. Surg. 34: 206-227 1957;
15 Clay T.P, Hughes J.M.B. Humoral mediation of bronchoconstriction following pulmonary microembolism in the guinea-pig. J. Physiol. 275: 84P 1978;
16 Gallagher J.T, Hall R.L, Jeffrey P.K, Phipps R.J, Richardson P.S. Vagosympathetic attenuation of the broncho-constriction caused by pulmonary microembolism in the guinea-pig. J. Physiol. 282: 48P 1978;
17 Clay T.P, Hughes J.M. The role of Prostaglandines in the bronchoconstriction induced by pulmonary micro-embolism in the guinea-pig. J. Physiol. 308: 427-437 1980;
18 Cuénoud H.F, Joris I, Majno G. Ultra-structure of the Myocardium after Pulmonary Embolism. Amer. J. Path. 421-441 1978
19 Dalen J.E, Charles I, Haffajee M.B, Albert J.S, Howe J.P, Ockene I.S, Paraskos J.A. Pulmonary embolism, pulmonary hemorrhage and pulmonary infarction. New Engl. J. Med. 296: 1431-1435 1977;
20 Dantzker D.R, Bower J.S. Partial reversibility of chronic pulmonary hypertension caused by pulmonary thromboembolic disease. Amer. Rev. Respir. Dis. 124 1981
21 Dianzumba S.B, Montello N.J, Joyner C.R. Systolic flutter of the tricuspid valve associated with massive pulmonary embolism. South. Med. J. 76: 83-84 1983;
22 Feigin D.S, Bookstein J.J, Alazra-ki N.P. The effect of vasospasm of perfusion radionuclide imaging in experimental pulmonary embolism. Invest. Radiol. 18: 463-469 1983;
23 Fisher J, Noble W.H, Kay J.C. Hypoxemia following pulmonary embolism: a dog model of altering regional perfusion. Anesthesiology 54: 204-209 1981;
24 Fisher S.R, Duranceau A, Floyd R.D, Wolfe W.G. Comparative changes in ventilatory dead space following micro and massive pulmonary emboli. J. Surg. Res. 20: 195-201 1976;
25 Flick M.R, Perei A, Staub N.C. Leukocytes are required for increased lung microvascular permeability after microemboliza-tion in sheep. Circ. Res. 48: 344-351 1981;
26 Flink J.R, Pitt B.R, Hammond G.L, GilliS C.N. Selective effect of microemboliza-tion on pulmonary removal of biogenic amines. J. Appl. Physiol. Respirât. Environ. Exercise Physiol. 52: 421-427 1982;
27 Folco G, Hansson G, Grastrom E. Leukotriene C₄ stimulates TXA₂ formation in sensitized guinea pig lungs. Biochem. Pharm. 30: 2491-2493 1981;
28 Hallman M, Spragg R, Harrell J.H, Moser K.M. Evidence of lung surfactant abnormality in respiratory failure. J. Clin. Invest. 70: 673-683 1982;
29 Halmagyi D.F, Starzecki B, Horner G.J. Humoral transmission of cardiorespiratory changes in experimental lung embolism. Circ. Res. 14: 546-554 1964;
30 Heinrich F. Zur Pathogenese der elektro-kardiographischen Veränderungen beim Sa-narelli-Shwartzman-Phänomen des Kaninchens. Habil.-Schrift; Gießen: 1968
31 Hermann W, Stenzl W, Tscheliess-nigg K.H, Rigler B, Justich E. Spontane Lyse einer Pulmonalarterienembolie unter Angiographie. Thoraxchir. Vask. Chir. 26: 83-87 1978;
32 Hirose T, Yasutake T, Tarabeih A, Stein M. Location of airway constriction following acute experimental pulmonary thromboembolism. J. Appl. Physiol. 34: 431-437 1973;
33 Hlastaia M.P, Robertson H.T, Ross B.K. Gas exchange abnormalities produced by venous gas emboli. Respir. Physiol. 36: 1-17 1979;
34 Huval W, Mathieson M.A, Stemp L.I, Dunham B, Alun M, Jones G, Sherro D.H, Hechtman B. Therapeutic benefits of 5-hydroxytryptamine inhibition following pulmonary embolism. Ann. Surg. 797: 220-225 1983;
35 Islam M.S, Zimmermann I, Ul-mer W.T. Relationship between pulmonary embolism, airway obstruction and hypersensitivity of the airways in dogs. Respiration 34: 105-112 1977;
36 Johnson A, Malik A.B. Effect of granulocytopenia on extravascular lung water content after microembolization. Amer. Rev. Respir. Dis. 122: 561-566 1980;
37 Johnson A, Malik A.B. Effect of defibri-nogenation on lung fluid and protein exchange after glass bead embolization. J. Appl. Physiol. 49: 841-845 1980;
38 Josephson S. Pulmonary air embolization in the dog. Scand. J. Clin. & Lab. Invest 26: 113-123 1970;
39 Juratsch C.E, Jengo A.J, Laks M.M. Role of the autonomic nervous system and pulmonary artery receptors in production of experimental pulmonary hypertension. Chest 71: 265-269 1977;
40 Kadiri Y.Z, Kay J.C, Kovacs K, Noble W.H. Pulmonary embolism distribution to ventilated and unventilated lungs in the dog. Can. Anaesth. Soc. 27: 216-222 1980;
41 Katz S, Horres A.D. Medullary respiratory neuron response to pulmonary emboli and pneumothorax. J. Appl. Physiol. 33: 390-396 1972;
42 Klinke W.P, Gilbert J.A. Diazoxide in primary pulmonary hypertension. New Engl. J. Med. 302: 91/2 1980;
43 Könn G, Schejbal V. Morphologie und formale Genese der Lungenthromboembo-lie. Verh. Dtsch. Ges. Inn. Med., 84. Kongr. 1978, Wiesbaden.
44 Korbut R, Boyd J, Eling T. Prostacyclin and thromboxane A₂ release in isolated rat lungs. Prostaglandins 23: 67-75 1982;
45 Lasch H.G. Pathophysiologie der Lungenembolie. Dtsch. Ges. Inn. Med., 84. Kongreß, Wiesbaden 1978.
46 Lee B.C, van der Zee H, Malik A.B. Site of pulmonary edema after unilateral microembolization. J. Appl. Physiol. 47: 556-560 1979;
47 Levy S.E, Shapiro B.J, Simmons D.H. Pulmonary hemodynamics after autologous in vivo pulmonary thromboembolism. J. Appl. Physiol. 27: 53-60 1969;
48 Levy S.E, Simmons D.H. Redistribution of alveolar ventilation following pulmonary thromboembolism in the dog. J. Appl. Physiol. 36: 60-68 1974;
49 Malik A.B, Tracy S.E. Bronchovascular adjustments after pulmonary embolism. J. Appl. Physiol. 49: 476-481 1980;
50 Malik A.B, van der Zee H. Time course of pulmonary vascular response to microembolization. J. Appl. Physiol. 43: 51-58 1977;
51 Mayrovitz H.N, Turna R.F, Wedeman M.P. Effect of stasis on leukocyte activity in microvessels. Bibl. anat. 16: 403-4 1977;
52 McIntire Kevin M, Sasahara A.A. The hemodynamic response to pulmonary embolism in patients without prior cardiopulmonary disease. Amer. J. Cardiol. 28: 288-294 1970;
53 Meissner A.G, O’Sullivan G, Macbeth R.A. The effect of defibrinogenation on pulmonary embolism in dogs. Throm-bos. Haemostas. 36: 140-149 1976;
54 Michealassi F, Lander L, Hill R.D, Loewenstein E, Watkins W.D, Petkan A.J, Zapol W.M. Leucotriene D₄: potent coronary artery vasoconstrictor associated with impaired ventricular contraction. Science 217: 841-843 1982;
55 Moneada S, Greyglewski R.J, Bunting S, Vane J. A lipid peroxide inhibits the enzyme in blood vessel microsomes that generates from prostaglandin endoperoxides the substance (prostaglandin X) which prevents platelet aggregation. Prostaglandins 12: 715-737 1976;
56 Moneada S, Higgs E.A, Vane J.R. Human arterial and venous tissues generate prostaglandin. (Prostaglandin X), a potent inhibitor of platelet aggregation. Lancet I: 18-20 1977;
57 Neuhof H, Seeger W, Wolf H.R.D, Hall J, Neumann C, Scrampical B. Acute increase in pulmonary vascular resistance induced by circulating fibrinmonomers, mediated by pulmonary thromboxane A₂ generation. Eur. J. Resp. Dis. suppl. 126: 473 1983;
58 Neuhof H. Zur pathogenetischen Bedeutung der klassischen Kaskadensysteme und des Arachidonsäure-Metabolismus bei der Entstehung des akuten Atemnotsyndroms (ARDS-Schocklunge). Kongreßber. 18. Wiss. Tagung d. Nordd. Ges. f. Lungen-u. Bronchialheilk., Göttingen 1983 (im Druck).
59 Neuhof H, Noack A, Hoffmann Ch, Seeger W. Thromboxane mediated pulmonary vasoconstriction in rabbits induced by acute alveolar hypoxia. Kongreßber. 2nd Internat. Symp. on Prostaglandins, Nürnberg, Mai 1984 (im Druck).
60a Özdemir I.A, Webb W.R, Wax S.D. Effect of neural and humoral factors on pulmonary hemodynamics and microcirculation in pulmonary embolism. J. thorac. cardiovasc. Surg. 68: 896-904 1974;
60b Petty T.L, Silvers G.W, Paul G.W, Stanford R.E. Abnormalities in lung elastic properties and surfactant function in adult respiratory distress syndrome. Chest 75: 571-574 1979;
61 Repine J.E. Role of phagocytes in the pathogenetics of pulmonary oxygen toxicity. In: Pathophysiology and therapy of severe acute lung disease. Tutzing, Juni 1982. Kongreßband.
62 Riedl F, Stenzl W, Tscheliessnigg K.H, Hermann W, Dacar D, Metzler H. Morphologische und funktionelle Myokardver-änderungen bei experimenteller Pulmonal-arterienembolie. Wien. Med. Wschr. 133: 365-366 1983;
63 Robinson A.E, Puckett C.L, Green J.D, Silver D. In vivo demonstration of small-airway bronchoconstriction following pulmonary embolism. Radiology 109: 283-286 1973;
64 Rubin L.J, Peter R.H. Oral hydralazine therapy for primary pulmonary hypertension. New Engl. J. Med. 302: 69-73 1980;
65 Saldeen T. The microembolism syndrome. University of Uppsala; Sweden: 1979
66 Seeger W, Wolf H, Stähler G, Neuhof H, Róka L. Increased pulmonary vascular resistance and permeability due to arachido-nate metabolism in isolated rabbit lungs. Prostaglandins 23: 157-173 1982;
67 Seeger W, Neuhof H, Graubert E, Wolf H, Róka L. Comparative influence of the Ca-ionophore A 23187, bradykinin, kal-lidin and eledoisin on the rabbit pulmonary vasculature with special reference to arachi-donate metabolism. Adv. Exptl. Med. Biol. 156: 533-551 1983;
68 Seeger W, Stöhr G, Wolf H.R.D, Neuhof H. Interaction of alveolar surfactant with plasma-derived proteins, especially fibrin monomer, as causative principle of surfactant dysfunction. Progr. Resp. Res. 18 1984
69 Seeger W, Radinger H, Neuhof H. Increase in the capillary filtration coefficient of isolated rabbit lungs due to non-cyclooxy-genase pathway of arachidonic acid. Int. J. of Microcirc. Clin, and Exp. (im Druck).
70 Seeger W, Suttorp N. Calmodulin and the lung arachidonic acid system. Academic Press, New York (im Druck).
71 Seeger W. Aktivierung der Arachidonsäu-re-Kaskade in der pulmonalen Mikrozirkulation-Modell der initialen Phase des ARDS. Nordd. Ges. f. Lungen-u. Bronchialheilkunde. 18. Wiss. Tagung, 30. 9.-2.10.1983, Göttingen.
72 Seeger W, Neuhof H, Hall J, Wolf H.D.R. Circulating soluble fibrin as potent effector of thrornboxane-mediated pulmonary vasoconstriction-new link between coagulation-and AA-cascade. Adv. Infi. Res. (im Druck).
73 Seeger W, Wolf H, Bauer M, Neuhof H, Róka L. Comparative influence of LTC₄ and LTD₄ on the pulmonary vasculature in isolated rabbit lungs. V. Int. Conference on Prostagl., Florence, Italy 1982 (Abstract).
74 Seeger W, Bauer M, Bhakdi S. Staphylococcal α-toxin elicits hypertension in isolated rabbit lungs: evidence for thromboxane formation and the role of extracellular calcium. J. Clin. Invest (1984) im Druck.
75 Seeger W. unveröffentlichte Ergebnisse.
76 Spitzer H.L, Norman J.R. The biosynthesis and turnover of surfactant lecithin and protein. Arch, intern. Med. 727: 429 1971;
77 Stenzl W, Walter G, Rehak P, Metz-ler H, Tscheliessnigg K.H, Dacar D. Myo-kardveränderungen bei akuter Pulmonalar-terienembolie-eine exp. Studie. Fortschr. Med. 102: 221-224 1984;
78 Sueishi K, Shigero N, Tanaka K. Permeability enhancing and chemotactic activities of lower molecular weight degradation products of human fibrinogen. Thrombos. Haemostas. 45: 90-94 1981;
79 Suttorp N, Seeger W, Schmidt F, Simons L.M, Neuhof H, Róka L. Importance of the glutathione cycle in the defence of lung tissue against H₂O₂ attack. Eur. J. resp. Dis. Suppl. 126: 473 1983;
80 Tate R.M, Vanbenthuysen K.M, Shasby D.M, McMurtay I.F, Repine J.E. Oxygen-Radical-Mediatedpermeability, edema and vasoconstriction in isolated perfused rabbit lungs. Amer. Rev. resp. Dis. 128: 802-808 1982;
81 Tierney D.F, Clements J.A, Trahan H.J. Rates of replacement of lecithins and alveolar instability in rat lungs. Amer. J. Physiol. 213/3: 671 1967;
82 Tisi G.M, Wolfee W.G, Fallai R.J, Nadel J.A. Effects of O₂ and CO₂ on airway smooth muscle following pulmonary vascular occlusion. J. Appl. Phys. 28: 570-573 1970;
83 Todd M.H, Cragg D.B.J, Forrest J.B. The involvement of prostaglandins and thromboxanes in the response to pulmonary embolism in anaesthetized rabbits and isolated perfused lungs. Thrombos. Res. 30: 81-90 1983;
84 Tsao M.S, Schraufnagel D, Wang N.S. Pathogenesis of pulmonary infarction. Am. J. Med. 72: 599-606 1982;
83 Ulmer W.T, Kowalski J, Islam M.S, de Almeida B. Klinik und Diagnostik der akuten Lungenembolie. Verh. Dtsch. Ges. f. Inn. Med., 84. Kongreß 1978.
86 Utsunomiya T, Krausz M.M, Shepro D, Hechtman H.B. Prostaglandin control of plasma and platelet 5-hydroxytryptamine in normal and embolized animals. Amer. J. Physiol. 241: 766-771 1981;
87 Utsunomiya T, Krausz M.M, Dunham B, Levine L, Shepro D, Hechtman H.B. Circulating negative inotropic agent(s) following pulmonary embolism. Surgery 91: 402-408 1982;
88 Utsunomiya T, Krausz M.M, Levine L, Shepro D, Hechtman H.B. Thromboxane mediation of cardiopulmonary effects of embolism. J. Clin. Invest 70: 361-368 1982;
89 Virchow R.L.K. Gesammelte Abhandlungen zur Wissenschaft, Vol. IV. In: Thrombose und Embolie. G. Hamm-Grote-sche Buchh.; Berlin: 1862
90 Voelkel N.F, Simpson J, Worthen S, Henson P, Reeves J.T, Murphy R. Platelet activating factor causes pulmonary vasoconstriction and edema to platelet independent leukotriene formation. V. Int. Conference on Prostaglandins, Florence, Italy 1982 (Abstract).
91 Weidner W.J. Effects of indomethacin on pulmonary hemodynamics and extravascu-lar lung water in sheep after pulmonary microembolism. Prostaglandins Med. 3: 71-80 1979;