KLINISCHE WOCHENSCHRIFT 41. JAHRGANG, HEFT 9 1. MAI 1963

O R I G I N A L I E N

Gasweehsel und Ventilation in Ruhe und wiihrend kiirperlieher Belastung bei freier und kiinstlieh behinderter Atmung

II. Mitteilung

Inspiratorische Atembehinderung* V o n

HANS KLEINSOIgG, KVRT KOCHSIEK und Don~s ScJ~A~z

Aus der ~iedizinischen Xlinik tier Universitiit GSttingen (Direktor: Prof. Dr. 3~. Sett0EN)

Die in der Klinik gegeniiber den obstruktiven Ventilationsbebinderungen soviet selteneren inspirato- risehen Ersehwerungen der Atmung, welehe unter ~nderen bei extrathorakalen Verengerungen der Tra- chea vorkommen, bieten pathophysiologiseh ~hnliehe Probleme wie die Erh6hung des exspiratorisehen Atemwiderstandes. So verdient die ktinstliehe Be- hinderung der Einatmung insofern Interesse, als dabei Vergleiehe mit der exspiratorisehen Atem- behinderung gezogen werden kSnnen. Dies sehien um so mehr Erfolg zu verspreehen, da bei der exspira- torisehen Atembehinderung die Atemmittellage an- gehoben wird. Bei der inspiratorisehen Stenose der Atemwege fehleu diese Versehiebungen der Atem- mittellage (GoT~ , H A ~ und KL~I~so~e). Hieraus resnltieren nntersehiedliehe atemmeehanisehe Aus- gangsbedingungen; hier sind die elastischen Elemente in der Lunge sehw/~eher, dort st/irker angespannt. Naehfolgend sind nun Versuehe fiber Ver/~nderungen des Gasweehsels und der Ventilation bei inspiratori- seher Atmungsbehinderung diskutiert und mit frfiheren Ergebnissen bei ErhShung des exspiratorisehen Atem- widerstandes vergliehen (Bmq~Ksx, KLEIXSORG und Koc~sI~x).

Methodilc Die Versuehe wurden an zehn mfi,nntiehen, gesunden

Versuchspersonen im Alter zwischen 22 und 25 Jahren aus- gefiihrt. Abgesehen yon der ~nderung der Versuchsanordnung - - Irisblende znr Behindernng der A~mung in der Eina,tem- phase der Atmung --- entspraehen methodisehe Durehfiihrung und Auswertung dem in der ersten Mitteflung (BE.~EK~X, I(L~SOn¢ und Koe~s~ ) ausfiihrlieh dargestellten Vor- gehen.

Ta.belle 1. Werte /iir Atemvolwmen, Aten~/requenz, Atemzeit- voh~men, alveolSre Ventilation, O.~-Verbraueh, COe-Abgabe und sxspiratoris.chen t~e,spirationsquotienten in Ruhe bei /reier und behinderter Inspiration. Mittelwerte von 10 Versuchspersonen

Weite der inspiratorisch angeordneten Irisblende

4,2 mm N 1,2 ram

Atemvolumen (1) . . . . . . . Atemfrequenz (1/min) . . . . . Atemzeitvolumen (l/rain) . . . . Alveol/ire Ventilation (I/rain)... O2-Verbrauch (ml/min) . . . . . COs-Abgabe (mI/min) . . . . . Respir~torischer Quotient . . .

0,84 10,08 7,69

29~ '88 241

0,809

0,94 8,54 6,84

29~ '28

238 0,802

1,43 6,54 6,88 5,55

306 254

0,829

* Mit Unterstiitzung der Deutschen Forschungsgemein- sch~ft.

KIin. Wsehr., 41. Jahrg.

Tabelle 2. Werte ]iir Atemvolumen, Atem/requenz, Atemzeit- volume'n, alveoliire Ventilation, O~Verbraueh, C02-Abgabe und exspiratorischen Respirationsquotienten bei /reier und behinder- ter Inspiration unter ]cSrperlicher BeIastung (50 W). Mittel-

werte yon 10 Versuchs ~ersonen

Atemvolumen (1) . . . . . . . . Atemfrequenz (1/min) . . . . . . Atemzeitvolumen (t/rain) . . . . . Alveolgre Ventilation (l/rain) . . . Q-Verbraueh (ml/min) . . . . . CQ-Abgabe (ml/min) . . . . . . Respiratoriseher Quotient . . . .

Weite der inspiratorisch angeordneten Irisbtende

20 mm ~ 4,2 mm

2,27 2,81 11,65 8,65 22,76 21,57 19,62 18,98

1100 1t87 947 986

0,861 0,830

--~ ~osubr

--I

~/B/7OSe

VP

Poug/zss~c~

Abb. i. Schema der Versuchsanerdnung

Ergebnisse

a) Ventilation in Ruhe bei freier und behinderter Einatmung. Die Mittehverte der unter Ruhebedin- gungen erhaltenen Ergebnisse sind aus Tabelle 1 bzw. Abb. 2 und 3 ersiehtlieh; alle gemessenen Ein- zelwerge liegen im Bereieh der Norm ffir gesunde Ver- suehspersonen dieser Altersgruppe (nach KIUG~OFF, R~I~'D~LL und GEBAU~). Die inspiratorisehe Be- hinderung der Atmung in zwei Stufen - - Verengerung der Irisblende auf 4,2 mm bzw. 1,2 mm Durehmesser-- erbraohte folgende VerSnderungen, wodurch teilweise friihere in der Literatur niedergelegte Beobachtungen best~tigt werden konnten:

Das Atemvolumen nahm mit starker werdender Atembehinderung zu, und zwar betrug die Zunahme der Atemtiefe bei der geringeren Behinderung 12% (Anstieg yon 0,841 auf 0,941/Atemzug), bei der st~rkeren Ersehwerung aber 71% gegeniiber der unbehindert, en Ruheatmung. Trotz des groBen Unter- schiedes ist diese Differenz statistisch nicht zu sichern,

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410 HAss KL~:~SOR~ eb al. : Gaswechsel und Ventilation in l~uhe und wkhrend kSrperlicher Belastung. II Klinische Wochenschrift

da die ~ndsrungen dsr Atemtiefs individuell starke Sehwankungen allfweissn. Umgskehrt sinkt die Atem- freqnenz bei srschwerter Einatmang rsgelm/~Big ab. Die Abnahme entsprisht 15% bei der leichten und

~ 0 ~ Wmin 40 - 4o~_. i 4o-

~:1-1 I I 5,o s° i -1-11 ; ' ° V L I I +,o _1 I--1 + : I - I 1 1 "F1711 " : t I 4o 4oi-1 I I

~temm/:Tuten- AtemFmFuenz i/<lemvo/~q?e~? U/YeO/(Z;-~ volumen Yentl/atlen Abb, 2. Graphische narstellung der Mittelwerte der YentilationsgrSl]e

bei freier und inspiratorisch behinderter ]~uheatmung

ml/rnin m:/min

: : 1 - ~ o o ~ ;oo k o:p-F-F- q ~ooV-r~l- ~ 30o~.~..~ o:1- i i 1

' q - I l l ° ' ; i - I I I

Oz-AuD~kme CO~-Abtza~e R~e Abb, 3, Graphische Darstellung der ~it telwerte der Gaswechselwerte bei

freier and inspiratorisch behinderter Ruheatmung

1./rnin ~3,0 ~_ 22,0- 21,o-~-- zo, o

NO- ]

gW ,4/e~ze#-

q/rain

~c L z,o - 14o L

0,o- -1 go- [

go- go- 3,0- z:-

t/rain ;o:p__, ~,°i- I - I

- ~ : - I 1

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1 ~o- t 1 ~4o- I I

~,o I- ~:o- i I 1 z o . o - I I

50W BoW ANmUequenz X/emvo/umen ulveol#re

VclTtil~ii~n Abb. 4. Graphische Darstellung der Mittelwerte der Yentilationsgr6gen bei freier und inspiratorisch behinderter Atnmng mit kSrperlicher Belastung

~:/min m:/rr.lin z~oO k ,~oo k :zoo~._F- q ,<oo I- "°°V I 1 ~°°~--r-~ ; , o L ~ooI-I I ~°°I-1 I o,~ i-- I--1 :off- I~1 ~oo1-1 I 4f l-I 1 ~<oof- I~1 +ooi-t I 4'/i--t t

5oW low 5oW Oz-Xuh~ahme ~02-Ab#abe res~Quohen!

Abb. 5. Graphische Darstellung der l~Iittelwerte der Gaswechselwerte bei freier and inspiratorisch behinderter Atmung mit kOrperlicher Belastung

35% bei der schwsren Behinderung der At- mung. Wie sehon friiher beobaehtet, kann die Vertiefung der Atmung die Senkung der Atem- frequenz nieht ausglei- ehen. Es entsteht daher eine Verminderung des Atemzeitvolumens. Die- ser Reduktion des Atem- zeitvolumens entsprieht eine Hsrabsetzung der alveol/~ren Ventilation,

welehe aber infolge der Vertiefung des einzelnen Atem- zuges und tier dadurch verursachten tterabsetzung der Totraumbelfiftung jedoeh wsniger stark ist. Zwi- sehen der stgrkeren und der sehw/~eheren ]3ehindsrung der Einatmung bestehen keine signffikanten Unter- sehiede.

b) Gasweehsel in t~uhe bei freier und behinderger Einatmung. Eins signifikante Ver~nderung des Gas- wechsels ~drd bei der inspiratorisehen Behinderung der Atmung ebensowenig beobachtet wie bsi der Erschwerung der Ausatmung ;im Mittel steigen Sauer- stoffverbraach und Kohlens/~ureabgabs gsringfiigig an. Dsr respiratorisehe Quotient bleibt infolge der gleishsinnigsn und stwa gleieh starken Vergnderung yon O~-Aufnahme und C02-Abgabe anver/£ndert.

e) Belastungsversache. Bsi einer kSperlichsn Be- lastung (50Watt, Fahrradsrgometer nach LoD~) f/ihrt die inspiratoriseh wirksame Ersehwsrung der Atmtmg wis bei der exspiratorisshen Atmungsbshin- derung zu einer Herabsetzung des Atemzeitvolnmsns und der alvsolarsn Ventilation. Steigen bsi freier At- mung gegeniiber lguhe die Werte in fiblieher Weise an - - Zunahme des Atsmzeitvolumens yon 7,69 ltmin auf 22,7 l/rain, Anstieg der alveol~ren Ventilation yon 5,88 l/rain auf 19,62 l/rain -- , so raft dis Einsehaltung der Stsnose sine tIerabsetzung des Atemzeitvolnmens um 5,5% (yon 22,761/min auf 21,57 ltmin) nnd der alveol/£ren Venti]ation um etwa 3,5 % (yon 19,62 l/rain auf 18,981/min) hervor. Diese Vergndsrangen sind bedingt dureh eine Verlangsamung dsr Atmung urn 26 % (yon 11,65 Atemztige/min aaf 8,65 Atsmzfigs/min) ; glsichzeitig vertisft sich die Atmung um 32%, d.h. yon 2,27 1 aaf 2,81 1. Da lstzters Vsrschiebung die Verlangsamung der Atmung nieht volIstgndig kom- pensiert, kommt insgesamt die eben erw/~hnte Ab- nahme des Atsmzeitvolumens und der alveol/~rsn Ventilation zustands. Unter der gew~hlten kSrper- lichen Bslastung steigen bei freier Atmung Sauer- stoffverbrauch und Kohlsnsgureabgabe am 370% bzw. 380% gegen/ibsr der Ruheatmang an. Unter inspiratorisch behindsrter Atmung finder sieh ffir den Sausrstoffverbraueh und die Kohlens~ureabgabe ein gsringf~giger, statistiseh schwach zu sichernder wei- t.erer Anstieg, welsher ftir dis O~-Aafnahms 8%, d.h. 87 ml/min, ftir die C02-Produktion 4,5%, d.h. 39 ml/min betr/~gt. Da sieh Sauerstoffvsrbrauch and Kohlsns~ureabgabe untersehiedlich stark vsrschieben, verringert sieh dsr respiratorisehe QuotJsnt yon 0,86 aaf 0,83.

Besprechung der Ergebnisse

Die vorstehcnd beschriebens Versuehsreihe stellte eine Erg/~nzung der frfiher mitgeteilten Experiments bei k/instlichsr Behinderung einer Atemphase da.r (GoTH~, H . ~ and KLEI~SO~G). Sie best/~tigen zu- ngchst, dab sine Erschwerung dsr Atmung beim Lungengesanden sine Vertiefung nnd Vsrlangsamung der Atmung zur Folge hat. Die auftretenden Ver- schiebtmgen sind yore AusmaB dsr Atembehinderung abhgngig. Die rsgelm/~Big anzutreffende Versehiebang yon Atemtiefe und Atemfrequenz gilt nisht nur ffir die Verh~ttnisse bei Einhaltung kSrperlieher lgahe, sondern auch ftir die dureh kSrperliche Belastung forcierte Atmung; sie tritt auch hier bei inspiratori- scher wis bei exspiratorischer k6nstlieher Stenosierung der Atmung auf. Die Tatsaehe dieses fast gesetzm/~Big zu beobaehtenden Verhaltens yon Atcmtiefe, Atem- frequenz und Atemzeitvolumen fiihrt zur Frags naeh den Regulationsmeshanismen, welehe die immer wieder beobachteten Vsrgnderangen hervorrufen.

Bekanntlich erh~lt das Atemzen~rum seine afferen- ten Antriebe auf Derv5sem nnd aaf ehemischem Wege.

Jg. 41, Heft 9 tIANS KLEINSOI~G e~ al.: Gaswechsel und Ventilation in Ruhe und wghrend k6rloerlicher Belastung. II 411 1. MM 1963

Bei einer Stenosierung der Luftwege wird die Atem- arbeit, welehe ja das Produkt aus Druek- und Volu- menarbeit darstellt, dureh ErhShung der intra- thorakalen Druekdifferenzen artefiziell erh6ht. Diese Erh6hung der intrathorakalen Drueksehwankungen resultiert direkt aus der kiinstliehen Einengung.der Atemwege. Fotgt man nun den Ergebnissen yon IVioIL~oY, MA~SHAL~ und CHriSTiE, wonaeh die Atem- frequenz und die Atemtiefe stets so aufeinander abge- stimmt werden, dag die gesamte Atemarbeit in der Zeiteinheit m6gliehst gering bleibt, so wird die tIerab- setzung der Atemfrequenz verstandlieh. Mit der Ver- langsamung der Atmung ~drd vet allem bei erhShten Widerstanden der Str6mungswiderstand geringer, weil sieh dieser bei Verlangsamung der Str6mungs- gesehwindigkeit exponentiell vermindert. Die Ver- sehiebung yon Atemfrequenz und Atemtiefe ist daher fiber die naeh der Atemarbeit ausgefiehtete Regula- tion dieser beiden GrSgen zu erklaren.

Da aber die Verlangsamung der Atmung starker ist als deren Vertiefung, entsteht insgesamt eine Ab- nahme des Atemzeitvolumens. Und zwar wird nieht nur das Atemzeitvolumen, sondern trotz der relativen und absoluten Verminderung der Totraumventilation aueh die fiir den Gasaustauseh maBgebende Gr6Be der alveolaren Ventilation herabgesetzt. Diese l~egel gilt ffir die l~uheatmung wie fiir die dureh k6rperliehe Belastung angestiegene Ventilation, gleiehgfiltig, ob die Behinderung der Atmung inspiratoriseh oder exspiratoriseh wirksam wird. Dieser Befund stellt in Einklang mit eigenen friiheren Untersnehnngen (KL~I~- SOl, G, KOCI~SlEK und SCI~'~E~) und l~l~t sieh aus den Ergebnissen anderer Autoren (BI~[rNs ; MO~AWlTZ; SIEB:~CK ; BI~G]~I~ and MOOt~E; THIEL ; LUBLIN, Bi~HL~ANN U. a.) ableiten.

Ist so yon der Seite der Atemmechanik her eine befriedigende Erklarung fiir dig UmsehMtung der Atmung unter einer kiinstliehen Behinderung m6glich, so bleibt eine weitere Frage, welche auf dem Gebiet der Atemregulation liegt. Als Folge der alveolaren Hypoventi lat ion miil3te der daraus resultierende hShere alveolare und damit arterielle Kohlensaure- druck zu einem Anwachsen der zentripetal das Atem- zentrum erreiehenden Impulse fiihren. Diese wiederum mfiBten einen Anstieg der zentrifugalen Atemimpulse mit dem Ziel einer Normalisierung der alveolaren Ventilation naeh sich ziehen, g~ir haben in friiheren Versuchsreihen dargetan, dag die alveolare Hypo- ventilation bei einer in- oder exspiratoriseh wirksamen Atmungsbehinderung Folge der dabei beobaehteten Versehiebung des GMehgewiehts zwisehen Druek- und Volumenarbeit der Atmung - - Erh6hung der Dmckarbeit iniolge der Stenose - - ist. Die zwei~ MSgliehkeit ware in einer herabgesetzten Erregbarkeit des Atemzentrums zu suchen. In Anbetraeht des sofortigen Eintrit ts der bei Einsehaltung eines Atem- hindernisses auftretenden Xnderungen der Ventilation erseheint diese Annahme weniger gut gereehtfertigt. Aueh hat SCHA]~ER zeigen k6nnen, dab eine Xnderung der Erregbarkeit des Atemzentrums bei einem Dauer- aufenthalt in einer auf 3% Kohlendioxydgehalt ge- braehten Luft erst nach Tagen auftritt .

Often blieb die Frage, ob Xnderungen des Stoff- weehsels info]ge der vermehrten Atemarbeit fiir die yon uns gefundenen Veranderungen ganz oder teil- weise verantwortlieh gemaeht werden k6nnten. Sehon

die vorhergehenden Untersuchnngen bei der exspira- torischen Behinderung der Atmung haben gezeigt, und die hier zu bespreehenden Ergebnisse der inspiratori- sehen Erschwerung der Atmung haben es bestatigt, dag Sauerstoftverbraneh und Kohlensgureabgabe bei einer dureh Einschaltung einer Stenose hervor- gerufenen Erh6hnng der Atemarbeit nicht oder nur unwesentlich ansteigen. Diese unsere Aussage steht im Gegensatz zu einem groBen Tell der Befunde anderer Autoren: LUDWIG, ferner ANTHONY und LEST sowie tlEwLETT, LEW~S und F~A~Xnl~n beschrieben neben MAT'rltES eine Abnahme des Sauerstoftver- brauchs unter Stenosebedingungen. Zura fiberwiegen- den Tell sind die Ergebnisse auf methodische Ver- falsehungen infolge Anwendung eines geschlossenen Spirometersystems zurfiekzufiihren, woranf auger yon uns as bereits friiher yon ASTHONV und LEsT selbst hingewiesen wurde. Andere Autorena,~,ls,~7,=s, 6. be- sehreiben einen Anstieg des Sauerstoffverbranchs und fiihren diese Deobachtung auf die vermehrte Atem- arbeit zurfiek.

Die bis heute ungeklarten und gegensgtzlichen Auf- fassungen miigten aufgesehlfisselt werden k6nnen, wenn man einmal den AntGil der Atemarbeit am Gesamtsauerstoffverbraueh einsetzen und znm anderen das AusmaB der Steigerung der A~emarbeit bei kiinst- licher Erschwerung der Atmung kennen wfirde. Von einem Tell der bisherigen Untersueher wird ange- nommen, dab der Anteit des Sauerstoffverbrauchs far die Atemarbeit am Ruheumsatz etwa 6--10% betragen wiirde. Unter dieser Voraussetzung wiirde bei eihem angenommenen - - und yon uns tatsachlich etw~ gefundenen Mittelwert unserer Versuchsper- sonen - - Sauerstoftverbrauch yon 300 ml/min auf die Atemarbeit ein Betrag yon etwa 20--30 ml/min ent- fallen.

In einer anderen Untersuchungsreihe wurde yon uns festgestellt, dab eine starkere Stenosierung der Atemwege - - etwa einem Blendendurehmesser yon 1,2 mm entspreehend - - nicht ganz eine Verdoppelung der Atemarbeit zur Folge hat. Bei einem Anteil der Atemarbeit am Sauerstoffverbrauch in HShe yon 6--10% wiirde damit der Sauerstoffverbraueh um 20--30 ml/min, also dentlich ansteigen miissen.

Nimmt man aber nun naeh den Messungen yon McILl~O¥ u. Mitarb. an, dag die normale Atemarbeit etwa 0,3 mkg/min (0,2--0,4mkg/min) betragt und folgt man den Ergebnissen yon OTIs, F l s ~ und lgAI~, wonaeh der Wirkungsgrad der bei der Atmung ein- gesetzten Muskulatur nur bei 5 % liegt, so andern sich die bei unserer Ersehwerung der Atmung zu erwarten- d e n Verschiebungen. Der auf die Atemarbeit ent- Iallende Sauerstoftverbranch wiirde sigh dann zu etwa 2--4 ml/min bereehnen. Tatsachlieh haben jiingste Untersuehungsreihen (OTIs; FRITTS, ]?ILLE~, I~ISIIMA~N und COImh'AND) gezeigt, dab der Antei] der Atemarbeit am Sauerstoffverbraueh etwa 1% betragt, was mit unseren Berechnungen und Messungen gut iibereinstimmen w~drde. Dann wird verst~ndlieh, dag die yon uns benntzte Atembehinderung mit einer gemessenen ErhShnng der Atemarbeit auf etwa das Doppelte einen Anstieg des Sauerstoffverbrauehs um 3--6 ml/min erwarten lagt, eine Gr6Benordnung, die unseren Messungen entsprieht, welche aber in den Streubereieh der MeBgenauigkeit fall~ und sich damit einer statistisehen Sieherung entzieht.

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Klinische 412 HA~'s K ~ s ~ s o ~ et al. : Gaswechsel und Ventilation in !guhe und w/ihrend kSrperlicher Be]a~tung. II Wochenschrif~

Un te r einer kTrperlichen Belas tung steigt der Sauerstoffverbrauch bet EinsehaI tung einer Stenose e~was deutl icher an. Sieher ist bier der Antei l der Atemarbei t bet der erhThten Vent i la t ion grSger, wodureh das yon uns bet inspiratorischer Atem- behinderung beobaehtete Verhal ten erklart wird. ~Venn dies bet exspiratorischer Stenosierung (vgl. I. Mitteflung) weniger deutl ich ist, so mug dies da ran liegen, dab in unserer Versuehsanordnung die in- spiratorisch angeordnete Stenose bet gleieher Ver- minderung der Blendenweite eine starkere Behinde- rung der A t m u n g verursacht als die exspiratorisehe ~s.

Somit bleibt folgendes Ergebnis : Die un te r Ruhe- bedingungen bet kfinstlicher Behindernng der A t m u n g beobachtete alveolare t Iypoven t i l a t ion k a n n weder auf eine ~ n d e r u n g der Erregbarkei t des Atemzen t rums noch auf eine Veri inderung des Stoffweehsels zurfiek- geffihrt werden, es bleibt n u t die frfiher ver t re tene Ansieht, dab sie sich aus ether Versehiebung yon Druek- u n d Volumenarbei t nach Einsehal ten der Stenose erkl/~rt. Un te r kTrperlicher Belas tung kern- men andere Fak to ren ins Spiel, yon denen naeh unseren Unte rsuchungen aueh die ErhThung der Atemarbe i t bet Atembehinderung g e n a n n t werden m u B .

Zusammen/assung. Die an zehn jungen, gesunden Versuehspersonen im Alter yon 22---25 Jah ren durch- geffihrten Unte rsuchungen fiber Ver~nderungen des Gaswechsels n n d der Vent i la t ion bet freier und behin- defter E i n a t m u n g in Ruhe und w/~hrend kTrperlieher Belas tung ha t t en folgende Ergebnisse:

1. Nach Einseha l tung einer inspiratoriseh "wirk- samen Stenose kommt as zu einer Ver langsamung und Vertiefung der A£mung. Insgesamt result iert eine Abnahme des Atemzei~volmnens und der alveolgren Venti lat ion. Dies gilt sowohl in Ruhe wie un te r k6rperlieher Belas tnng mi t 50 W dureh ein Fahrrad- ergometer.

2. Sauerstoffaufnahme, Kohlens~nreabgabe und respiratoriseher Quot ient b M b e n bet inspiratoriseher Behinderung der A t m u n g in Ruhe unver '~ndert. U n t e r k6rperlieher Belas tung mi t 5 0 W finder sieh bet inspiratoriseher Atmungsbeh inderung ein geringffigi- ger, aber statist iseh eben zu siehernder weiterer An- stieg yon Sauerstoffverbraneh und Kohlensgure- abgabe, w/~hrend der respiratorisehe Quot ient nnver- ander t bMbt .

Die erhal tenen Ergebnisse werden an H a n d der einsebl~gigen Li te ra tur u n d eigener fl'/iherer Unter- suehungen besproehen.

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])as Verhiiltnis yon Blutammoniak zu Ketosiiuren bei chronisch Leberkranken Von

G. STgo~tEx:~a, K. Scif~xD~I~ u n d G, A. ~{AI~TINI

Aus tier I. Medizinisehen Klinik (Direktor: Prof. ;Dr. If. BAI{TELttEII~IER) d~s U1]iversitgtskrankenhauscs Hamburg-Eppendorf

ZentralnervSse Symptome wie Verw~rrtheit, F la t - tert.remor u n d EEG-Ver/~nderungen bei K r a n k e n mi t Leberinsuffizienz hgngen wahrseheinlieh mi t e inem erhShten Ammoniakgeha l t des Blares zusammen. Diese Symptome lassen sieh bei manehen ehroniseh Leberkranken dureh die enterale Zufuhr yon EiweiB oder anderen Stiekstoff- oder A m m o n i u m v e r b i n d u n - gen auslSsen.

Die Ammoniakb i ldung erfolgt vor allem im Diek- darm dutch Bakter iene inwirkung auf stiekstoffhaltige Subs tanzen; zusatzlieh k o m m t es aueh im Df inndarm Leberkranker dureh eine pathologisehe Besiedhmg mi t Bakter ien zur Ammoniakb i ldung la. l~ber Kol la tera len gelangt das Ammoniak an der e rkrank ten Leber vorbei zum Gehiru a n d wirkt dort toxiseh. Naeh der Theorie von BESSMKN lb wird das Ammoniak naeh Passage der Blut-Liquorsehranke im Gehirn yon Glutaminsgure zu Glu tamin gebunden. Die Glutamins/~ure regene- r iert sieh fiberwiegend im Krebs-Cyelus aus ~-Keto- glutars~i.ure. Bei erh6htem Ammoniakangebo t soll im Gehirn, dureh En tzug yon c~-Ketoglutars~ure aus dem Krebs-Cyelus zur B indung des Ammoniaks , eine Sl;Srung der Glueoseoxydat ion des Gehirns hervor- gerufen werden. E ine kons tan te ErhShung yon Glu tamin im Liquor komatSser Leberkranker e seheint die Theorie tier A m m o n i a k b i n d u n g im GeMrn zu best/~tigen. Dagegen sprieht jedoeh die yon S~TNS~gS- EXLL et al. a besehriebene Vermehrung der c~-Keto- glutarsgure im Liquor. Auch im Blur wird hierbei die ~-KetoglutarsS~ure vermehr t g d u n d e n 4 ; diese

Ketosg~re k a n n aber die Hi rn-Liquorsehranke n icht passieren.

Bisher ist n ieh t entsehieden, ob zwisehen der AmmoniakerhShung bei Leberinsuffizienz u n d der Ver- mehrung der Ketos~uren eine urs~chliehe Beziehung besteht. Es sollte daher dureh diese Un te r suehungen geprfift werden, ob sieh gesetzm/~6ige Beziehungen zwisehen Ammoniak- und Ketos~uregehalt im Blur aufzeigen lassen. Insbesondere sotlte untersuehg werden, ob dureh AmmoniakerhShungen nach oraler Belas tung mi t Ammoniumehlor id ein Anstieg der Ketosguren im Blu t ausgel6st wird, oder dureh Bin- dung des Ammoniaks an ~-Ketoglutarsgure a n d Brenz- t .raubens~ure eine Verminderung dieser Ketosguren hervorgerufen wird.

Kmnken,qut und Methodik

Wir ffihrten unsere Untersuchungen an 20 Personen, 4 Gesunden und 16 Leberkranken, dutch. Bei den Patienten handelte es sich um 10 M~nner und 6 Frauen zwischen 31 und 64 Jahren. Ffinfzehn yon ilmen hatten eine fortgeschrittene Lebereirrhose, eine Patientin war an einer Fettleber mit beginnendem eirrhotisehem Umbau erkrankt. Die Diagnose wurde gesichert durch die klinisehe Untersuchung, durch Leberfunktionsproben, sowie fast in allen FMlen dutch die Laparoskopie und Biopsie.

Wir legten der Beurteitung des neurologisehen Status die bereits frfiher a beschriebene Einteilung in vier Gruppen zu- grunde. Die yon uns untersuchten Patienten geh6rten aus- schlieBlich der Gruppe 0--1 an (normales Verhalten und geringe StSrung der BewuBtseinslage, leicht verminderte Merkf~higkcit. Tremor +).