Steht der Blutfluss durch IPAVA und PFO im Zusammenhang mit Atemstillstand und tauchinduzierter pulmonaler Hypertonie?

Die pulmonale arterielle Hypertonie (erhöhter Lungenblutdruck) ist eine multifaktorielle Erkrankung ohne Heilung. Die Untersuchung reversibler Formen der pulmonalen Hypertonie, die unter extremen Bedingungen wie längerem Anhalten der Luft und/oder Gerätetauchen ausgelöst werden, kann helfen, besser zu verstehen, warum manche Personen diese verheerende Krankheit entwickeln und andere nicht.

Der pulmonalarterielle Druck ist bei gesunden Menschen typischerweise sehr niedrig. Niedrige Sauerstoffwerte (Hypoxie) verursachen eine Verengung der Lungenblutgefäße, was zu kleineren Durchmessern führt, aber der Lungenblutfluss bleibt konstant oder steigt an. Ein konstanter Fluss mit kleineren Gefäßdurchmessern führt zu einem Anstieg des pulmonalarteriellen Drucks, der sich jedoch wieder normalisiert, sobald der normale Sauerstoffgehalt wiederhergestellt ist. Darüber hinaus besteht ein Zusammenhang mit einem offenen Foramen ovale (PFO, kleines Loch zwischen den Vorhöfen im Herzen) und einem übermäßigen Druck in den Lungenarterien bei niedrigem Sauerstoffgehalt. Die Gründe für den verstärkten Anstieg des pulmonalarteriellen Drucks bei diesen Patienten mit PFO (PFO+) sind jedoch unbekannt, können aber auf eine übertriebene Konstriktionsreaktion auf niedrigen Sauerstoff zurückzuführen sein.

Während eines Atemanhaltens nimmt der Sauerstoff in der Lunge ab und bei Elite-Tauchern mit angehaltenem Atem sinkt er auf sehr niedrige Werte. Im Vergleich zu Probanden ohne PFO (PFO-) kann der Sauerstoff bei Probanden mit PFO+ sogar noch weiter absinken, da sauerstoffarmes Blut durch das kleine Loch fließt, um sich mit sauerstoffreichem Blut zu vermischen, wodurch der Blutsauerstoffspiegel noch verstärkt wird. Daher ist die Verwendung eines Atemanhaltemodells der Lungenhypoxie ein Ansatz zur Untersuchung eines durch Hypoxie induzierten Anstiegs des pulmonalarteriellen Drucks - eine Methode, die entscheidend von der Fähigkeit des Elite-Atemanhaltetauchers abhängt, den Atem für längere Zeit anzuhalten.

Intrapulmonale arteriovenöse Anastomosen (IPAVA) sind Gefäße innerhalb der Lunge, die Kapillaren umgehen. Die Forschergruppe hat die mögliche Rolle dieser einzigartigen Gefäße unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen untersucht. Die Forscher haben herausgefunden, dass der IPAVA-Blutfluss auftritt, wenn gesunde Probanden sauerstoffarmes Gas einatmen. Die Forscher fanden auch heraus, dass der IPAVA-Blutfluss in umgekehrter Beziehung zum pulmonalarteriellen Druck steht. Insbesondere haben Personen mit hohem pulmonalarteriellem Druck einen niedrigen IPAVA-Blutfluss und umgekehrt.

Die rechte Herzkammer pumpt Blut durch die Lungenarterie in die Lunge. Unter Ruhebedingungen verrichtet das rechte Herz eine minimale Arbeit, da der Druck in den Blutgefäßen der Lunge niedrig ist. Wenn der pulmonalarterielle Druck ansteigt, muss die Arbeit der rechten Seite des Herzens erheblich zunehmen, um das Blut durch die Lunge pumpen zu lassen. Hohe pulmonalarterielle Drücke erhöhen somit die Arbeit des rechten Herzens und können zu einer Funktionsstörung des rechten Herzens führen, wodurch die Blutmenge begrenzt wird, die das Herz pumpen kann. Wenn der Druck hoch genug ist, um die durch die Lunge fließende Blutmenge zu begrenzen, kann dies durch eine Verringerung des pulmonalen Blutflusses und/oder Veränderungen der Herzfunktion während der Kontraktion (Systole) und Entspannung (Diastole) festgestellt werden. Dementsprechend kann eine Intervention, die den pulmonalarteriellen Druck während eines Atemstillstands reduziert, eine positive Wirkung auf die Rechtsherzfunktion haben.

Zusammengenommen erwarten die Forscher während eines Elite-Tauchgangs mit angehaltenem Atem, bei dem der Sauerstoffgehalt abnimmt, dass der pulmonalarterielle Druck ansteigt, wenn der Lungensauerstoffgehalt abnimmt, und die Sauerstoffreduktion bei PFO+-Patienten sogar noch geringer sein kann. Wenn der Blutsauerstoffspiegel sinkt, erhöht sich außerdem der IPAVA-Blutfluss bei einigen PFO-Patienten, wodurch der pulmonalarterielle Druck bei diesen Personen niedrig gehalten wird. Umgekehrt würden PFO+-Probanden und PFO-Probanden mit niedrigem IPAVA-Blutfluss erwartungsgemäß die höchsten Lungendrücke aufweisen. Ob das stimmt, ist unbekannt. Daher wird Ziel Nr. 1 den pulmonalen arteriellen Druck und die rechte Herzfunktion quantifizieren und ihre Beziehungen zum PFO- und IPAVA-Blutfluss bei Elite-Tauchern mit angehaltenem Atem untersuchen, während Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen eingeatmet werden, die eine durch das Anhalten des Atems induzierte Hypoxie nachahmen [ANMERKUNG: it ist es nicht möglich, das Herz während eines angehaltenen Atems abzubilden, da die voll aufgeblasene Lunge die Ultraschallansicht des Herzens behindert]. Ziel Nr. 2 wird Sildenafil verwenden, ein Medikament, das die Bioverfügbarkeit von Stickoxid erhöht, um die Lungenblutgefäße zu erweitern und den pulmonalen arteriellen Druck zu senken, während Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen eingeatmet werden, die eine durch Atemanhalten verursachte Hypoxie nachahmen. Die Forscher werden die Wirkung von Sildenafil auf den pulmonalarteriellen Druck und die Rechtsherzfunktion quantifizieren und feststellen, ob es die Beziehung zwischen IPAVA und PFO-Blutfluss verändert. Wie oben erwähnt, kann Sildenafil bei der Senkung des pulmonalarteriellen Drucks bei diesen Personen entweder weniger wirksam oder unwirksam sein, da diese PFO+-Patienten eine übertriebene pulmonale vasokonstriktorische Reaktion auf Hypoxie haben können. Ziel Nr. 3 vergleicht die Daten der Elite-Taucherstudie mit angehaltenem Atem mit Daten, die von Personen mit gleichem Alter, Geschlecht und PFO erhalten wurden, die keine umfassende Erfahrung mit Tauchen mit angehaltenem Atem haben. Um dies zu tun, werden die Kontrollsubjekte den gleichen Verfahren wie in den obigen Zielen Nr. 1 und 2 unterzogen. Diese Studien werden es den Ermittlern auch ermöglichen, festzustellen, ob es Unterschiede in den pulmonalvaskulären Reaktionen auf Hypoxie zwischen Personen mit und ohne Erfahrung im Tauchen mit angehaltenem Atem gibt.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Herz- und Lungenveränderungen, die bei Tauchern mit angehaltenem Atem auftreten, ist auch bekannt, dass der pulmonalarterielle Druck nach dem SCUBA-Tauchen ansteigt, sich aber innerhalb weniger Stunden wieder normalisiert. Die für den Anstieg des pulmonalarteriellen Drucks verantwortlichen Mechanismen sind unbekannt, aber unabhängig von Hypoxie. Daher bietet die Untersuchung der Beziehung zwischen IPAVA, PFO und SCUBA-Tauch-induzierten Erhöhungen des pulmonalarteriellen Drucks einen zusätzlichen Weg zum Verständnis der Anfälligkeit für pulmonalarterielle Hypertonie. Obwohl nicht bekannt ist, warum der pulmonalarterielle Druck beim Gerätetauchen ansteigt, ist bekannt, dass pulmonale Hypertonie zu Rechtsherzfunktionsstörungen und Lungenödemen (Lungenwasseransammlung) beitragen kann, die bei Personen auftreten können, die schwimmen und/oder Gerätetauchen. Die Vorbeugung eines erhöhten pulmonalarteriellen Drucks während und/oder nach einem Tauchgang kann dazu beitragen, eine übermäßige Funktionsstörung des rechten Herzens und ein Lungenödem zu verhindern. Ziel Nr. 4 wird daher den pulmonalen arteriellen Druck und die rechte Herzfunktion quantifizieren und deren Beziehung zum PFO- und IPAVA-Blutfluss vor und nach dem SCUBA-Tauchen untersuchen. Ziel Nr. 5 wird die Wirkung von Sildenafil (nach dem Tauchen) auf den pulmonalarteriellen Druck und die rechte Herzfunktion quantifizieren und bestimmen, ob es die Beziehung zu IPAVA- und PFO-Blutfluss vor und nach dem Gerätetauchen verändert.

Zusammenfassend schlagen die Ermittler vor, kroatische Elite-Atemstillstands- und Gerätetaucher zu untersuchen. Die Forscher werden die durch Atemstillstandshypoxie und Gerätetauchen verursachte pulmonale Hypertonie und die Rechtsherzfunktion quantifizieren, um die Beziehungen zwischen PFO und IPAVA-Blutfluss zu untersuchen. Die Forscher werden eine placebokontrollierte Intervention (Sildenafil) verwenden, um den pulmonalarteriellen Druck bei diesen Probanden zu senken, um die Auswirkungen der Druckänderung (oder des Fehlens einer Änderung) auf die oben bestimmten Beziehungen zu untersuchen.