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Freitag, 24.03.2017
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Ursache des Höhenlungenödems entdeckt

Höhenforschung in den Alpen enthüllt Mechanismen für Alpinistenkrankheit

Bergsteiger, die sich in Höhen von mehr als 3.000 Metern bewegen, sind nicht nur durch Berg und Wetter in Gefahr, sondern haben auch ein hohes Risiko, ein Lungenödem zu entwickeln. Diese Flüssigkeitsansammlung in der Lunge kann im Extremfall sogar zum Tode führen. Jetzt haben Schweizer Forscher herausgefunden, warum dies so ist. Ein Fehler beim Natriumtransport durch die Zellen der Lungenbläschen ist dafür verantwortlich, wie Claudio Sartori und Urs Scherrer vom Universitätsspital Lausanne mit Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds herausgefunden haben.
Hochgebirge

Hochgebirge

Die Resultate stammen von einer Studie in den Alpen, die mit rund 50 Versuchspersonen durchgeführt wurde. Um den Zusammenhang zwischen dem Lungenödem und chronischem Sauerstoffmangel zu untersuchen, haben die beiden Wissenschaftler ihre Arbeiten nun auf die Aymara-Indios auf der bolivianischen Hochebene ausgedehnt. Ihre Resultate sollen dazu dienen wirkungsvolle Behandlungsformen nicht nur für die Bolivianer sondern auch für all jene zu entwickeln, die wegen einer Herz-Kreislauf-Erkrankung unter einem Lungenödem leiden.

Beim Höhenlungenödem, englisch abgekürzt HAPE, sammelt sich in den Lungen Flüssigkeit an. Die Krankheit fordert gerade unter Alpinistinnen und Alpinisten nicht selten Todesopfer. Sie kann aber auch alle andern treffen, die sich längere Zeit in höhere Lagen (>2.500m) aufhalten. Das HAPE entsteht häufig wegen eines zu schnellen Aufstiegs, der dem Körper zu wenig Zeit lässt, sich an den Sauerstoffmangel zu gewöhnen. „Dieses Risiko wird häufig unterschätzt“, sagt Urs Scherrer vom Universitätsspital Lausanne (CHUV). „Wenn eine Gruppe von Leuten zu schnell auf den Monte Rosa, auf 4.634 Metern, steigen, entwickeln etwa zehn Prozent 36 bis 72 Stunden nach der Ankunft ein HAPE.“

Höhenlungenödem als Modell


Urs Scherrer und Claudio Sartori sind eigentlich keine routinierten Alpinisten, sondern einfach gerne in den Bergen. Dass sie mit der Unterstützung des Schweizerischen Nationalfonds das Höhenlungenödem untersuchen, hat einen anderen Grund. „Im CHUV werden viele Patienten mit Lungenödemen behandelt“, erklärt Scherrer. „Es handelt sich um eine weit verbreitete Krankheit, die zum Beispiel nach einem Infarkt auftreten kann. Da ich häufig solchen Patienten begegne, wollte ich mehr über die Ursachen der Krankheit erfahren.“


Der Ansatz erstaunt. Weshalb wählt man den Weg über das HAPE, um die Ursachen eines zwar ähnlichen, aber durch eine Herz-Kreislauf-Erkrankung bedingten Ödems zu ergründen? „Das macht durchaus Sinn“, entgegnet Claudio Sartori. „Das Höhenlungenödem ist ein hervorragendes Modell. Es entwickelt sich bei Personen, die eine gewisse Veranlagung haben, sonst aber vollkommen gesund sind. Die Ursachen dieser Erkrankung können also untersucht werden, ohne dass die Symptome durch eine andere Krankheit und entsprechende Medikamente verfälscht werden.“

Gestörter Natriumtransport in den Lungenbläschen


Für diese Studie unternahmen 21 Alpinistinnen und Alpinisten, die bereits einmal ein HAPE entwickelt hatten und 29 Berggänger, die trotz wiederholten Aufenthalten in höheren Lagen nie darunter gelitten hatten, einen raschen Aufstieg zur Regina Margherita-Hütte im Monte-Rosa-Gebiet, auf 4556 Metern, wo sie sich 48 Stunden aufhielten. „Die Versuchspersonen wurden verschiedenen Tests unterzogen, darunter eine besonders aufschlussreiche Analyse“, erläutert Scherrer. „Wir haben in ihre Nase einen winzigen Katheter eingeführt, um den Unterschied des elektrischen Potenzials zwischen der Nasenschleimhaut und dem Unterhautgewebe des Unterarms zu messen. Gewisse Zellen der Nasen-schleimhaut, die leicht zugänglich sind, widerspiegeln nahezu exakt das Verhalten der Zellen in den Lungenbläschen. Eine Differenz bezüglich des elektrischen Potentials entsteht, wenn zwei miteinander verbundene Gebiete nicht dieselbe Konzentration, zum Beispiel von Natriumionen, aufweisen. Das gemessene Signal sinkt auf null, wenn die beiden Gebiete das ionische Gleichgewicht erreicht haben.“

Die Forscher interessieren sich für die Natriumkonzentration in den Lungenbläschen, denn das Natrium sorgt für die Wiederaufnahme des Wassers, die sich in den Lungenbläschen befinden. Der Unterschied der Ionenkonzentration in den Lungen ist molekularen Pumpen zu verdan-ken, die Natrium vom Luftraum der Lungenbläschen in den Lungen-zwischenraum transportieren, wo sich die Blutgefässe befinden. Um diesen Konzentrationsunterschied auszugleichen, folgt die Flüssigkeit in den Lungenbläschen dem Natrium zu den Blutgefässen. Dieser Mechanismus erlaubt es der Lunge, sich der Flüssigkeit zu entledigen, die sie verstopft.

Dank der Ergebnisse dieser Experimente, die vor Kurzem im European Respiratory Journal erschienen, konnten Urs Scherrer und Claudio Sartori zeigen, dass bei Personen, die für Höhenlungenödeme anfällig sind, eine vermutlich genetisch bedingte Fehlfunktion des Transports von Natriumionen in den Zellen der Lungenbläschen vorliegt. Vermutlich weisen anfällige Personen bereits auf niedriger Höhe einen geringeren Unterschied des elektrischen Potenzials auf als die HAPE-resistenten Menschen. Dieser Fehlfunktion, die den Abtransport des Wassers in den Lungen behindert, verschlimmert sich mit zunehmender Höhe. Das Medikament „Salmeterol“ stimuliert diesen Transport und verringert das Risiko eines HAPE bei anfälligen Personen um die Hälfte, wie die beiden Forscher bereits im Jahr 2002 herausgefunden haben.

Langzeituntersuchung geplant


“Diese Forschungsarbeiten fanden in einem extremen Umfeld statt, in dem man sich normalerweise nur für kurze Zeit aufhält“, erklärt Claudio Sartori. „Wir möchten jetzt die Langzeitauswirkungen einer solchen Umwelt auf den Menschen untersuchen. Wir haben dafür die Hochebene Boliviens, die Altiplano, ausgewählt, wo die Aymara-Indios seit Jahrtausenden leben.“

Die beiden Schweizer Professoren möchten insbesondere herausfinden, weshalb ein Einwohner von La Paz (3.600 m) ein Lungenödem entwickeln kann, wenn er nach einem Aufenthalt im Tiefland zurück ins Hochland kommt. „Wir wollen wieder beim Natriumtransport in den Lungen-bläschen ansetzen, aber auch bei den Zellen, die die Blutgefässe der Lungen auskleiden“, präzisiert Scherrer. „Diese Zellen kämpfen gegen die übermässige Verengung der Lungengefässe bei Sauerstoffmangel. Bei gewissen Personen ist diese Verengung so ausgeprägt und der Druck so hoch, dass Risse in den Gefässwänden der Lungenkapillaren auftreten, was schliesslich ein ödem verursachen kann. Zur Entstehung eines Lungenödems tragen im Wesentlichen zwei Mechanismen bei: Das Unvermögen zur Wegführung der Flüssigkeit oder eine übermässige Ansammlung von Flüssigkeit in der Lunge. Oder auch beide Faktoren zusammen.“
(Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung, 27.10.2004 - NPO)
 
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