Hyperkapnie

Während das Atmungssystem den Körper mit Sauerstoff versorgt, entfernt es gleichzeitig das Stoffwechselprodukt Kohlendioxid (CO2), das das Blut vom Gewebe in die Lungenbläschen transportiert und dank der Alveolarventilation aus dem Blut entfernt wird. Hyperkapnie bedeutet also einen ungewöhnlich hohen Kohlendioxidspiegel im Blut.

Epidemiologie

Laut ausländischen Statistiken entwickelt sich bei Fettleibigkeit mit einem BMI von 30-35 in 10 % der Fälle ein Hypoventilationssyndrom und bei einem Body-Mass-Index von 40 und darüber in 30-50 %.

Bei Patienten mit schwerer Hyperkapnie liegt die Sterblichkeit aufgrund von Atemversagen im Durchschnitt bei 65 %.

Ursachen Hyperkapnie

Lungenfachärzte nennen folgende Gründe für einen erhöhten Kohlendioxidgehalt (sein Partialdruck – PaCO2) im Blut:

• chronisch obstruktive Bronchitis und COPD;
• Verschlimmerung des Asthmas und anhaltende Verringerung der Durchgängigkeit der Atemwege (Obstruktion), was zu asthmatischem Status führt;
• pulmonale Hypertonie, die mit einer Schädigung der Alveolen bei chronischer obliterierender Bronchiolitis, Lungenemphysem, Pneumonitis sowie Silikose und anderen Lungenerkrankungen verbunden sein kann – Berufskrankheiten der Atemwege;
• Atemnotsyndrom bei Erwachsenen;
• Verringerung des Atemvolumens, einschließlich in Fällen von Pneumosklerose (oft verursacht durch chronische Bronchitis); Lungenatelektase und chronische Bronchiektasie; Herzprobleme und einige systemische Erkrankungen;
• Schlafapnoe, die aufgrund flacher und intermittierender Atmung das Gleichgewicht von O2 und CO2 im Blut negativ beeinflusst; [ 1 ]
• verminderter Tonus und/oder Elastizität des Zwerchfells und der interkostalen Atemmuskulatur bei Myopathien dystrophischer oder neurologischer Natur, z. B. Myasthenie, amyotrophe Lateralsklerose, Guillain-Barré-Syndrom.

Hyperkapnie und Schlaganfall, Schädel-Hirn-Trauma und Hirntumore können aufgrund von zerebralen Durchblutungsstörungen und Schäden am Atemzentrum der Medulla oblongata ätiologisch zusammenhängen.

Darüber hinaus wird auch eine metabolische Hyperkapnie beobachtet, die durch ein Elektrolytungleichgewicht (Säure-Basen-Ungleichgewicht) bei Fieber, hormonellen Störungen (Hyperkortizismus, Thyreotoxikose), nephrologischen Erkrankungen (Nierenversagen), metabolischer Alkalose und der Entwicklung einer Sepsis verursacht wird. [ 2 ]

Hyperkapnie bei Kindern kann folgende Ursachen haben:

• angeborene Fehlbildungen des bronchopulmonalen Systems;
• Atemnotsyndrom bei Neugeborenen;
• Aspiration der Atemwege von Neugeborenen mit Fruchtwasser und Mekonium;
• anhaltende pulmonale Hypertonie des Neugeborenen.

Bei Frühgeborenen kommt es zu Sauerstoffmangel im Blut - Hypoxämie und Hyperkapnie - mit bronchopulmonaler Dysplasie in Verbindung mit längerer künstlicher Beatmung (ALS). [ 3 ]

Risikofaktoren

Neben häufigen infektiösen Lungenläsionen – Bronchopneumonie und Pneumonie sowie allen chronischen bronchopulmonalen Erkrankungen – steigt das Risiko einer Hyperkapnie bei:

• Rauchen;
• hohes Maß an Fettleibigkeit (bei Übergewicht mit einem BMI von mehr als 30-35 wird der Atemvorgang erschwert);
• Lungenschäden durch das Einatmen giftiger Substanzen oder von Luft mit ungewöhnlich hohen CO2-Konzentrationen;
• Unterkühlung (Hypothermie);
• Lungenkrebs;
• hohe Alkoholdosen, Überdosierung von Opiumderivaten (Hemmung der zentralen Atmung);
• Deformationen des Brustkorbs, insbesondere mit Verkrümmung der Wirbelsäule;
• Autoimmunerkrankungen mit systemischer Fibrose (rheumatoide Arthritis, Mukoviszidose usw.);
• das Vorhandensein genetischer Anomalien – angeborene zentrale Hypoventilation oder Undine-Fluch-Syndrom.

Pathogenese

Während des Zellstoffwechsels entsteht in den Mitochondrien Kohlendioxid, das dann in das Zytoplasma, den Interzellularraum und die Kapillaren diffundiert und sich im Blut auflöst, d. h. an das Hämoglobin der Erythrozyten bindet. Die Entfernung von CO2 erfolgt während der Atmung durch Gasaustausch in den Alveolen – Diffusion von Gas durch die Alveolar-Kapillar-Membranen. [ 4 ]

Normalerweise (im Ruhezustand) beträgt das Atemvolumen 500–600 ml, die Lungenventilation 5–8 l/min und das Minutenvolumen der Alveolarventilation 4.200–4.500 ml.

Physiologen setzen Hyperkapnie, Hypoxie und respiratorische Azidose oft gleich und bringen die Pathogenese eines erhöhten Kohlendioxidpartialdrucks (PaCO2) im Blut mit einer beeinträchtigten Ventilation – der alveolären Hypoventilation – in Verbindung, die wiederum Hyperkapnie zur Folge hat.

Hyperkapnie und Azidose hängen übrigens zusammen, da eine respiratorische Azidose mit einem Abfall des arteriellen pH-Werts im Blut eine Verletzung des Säure-Basen-Haushalts mit einem Anstieg des Kohlendioxidgehalts im Blut darstellt, der durch Hypoventilation verursacht wird. Es ist die respiratorische Azidose, die Kopfschmerzen, Tagesmüdigkeit, Zittern und Krämpfe sowie Gedächtnisprobleme erklärt. [ 5 ]

Ein Abfall des CO2-Spiegels im Blut – Hypokapnie und Hyperkapnie (also dessen Anstieg) – sind jedoch diametral entgegengesetzte Zustände. In diesem Fall tritt Hypokapnie mit Hyperventilation der Lunge auf. [ 6 ]

Doch kehren wir zum Mechanismus der Hyperkapnie-Entwicklung zurück. Bei der Lungenbeatmung wird nicht die gesamte Ausatemluft (etwa ein Drittel) von Kohlendioxid befreit, da ein Teil davon im sogenannten physiologischen Totraum des Atmungssystems verbleibt – dem Luftvolumen in seinen verschiedenen Segmenten, das nicht unmittelbar einem Gasaustausch unterliegt. [ 7 ]

Bronchopulmonale Erkrankungen und andere Faktoren verursachen Störungen des Lungenkapillarbetts und der Struktur des Alveolargewebes, verringern die Diffusionsoberfläche und verringern die Alveolardurchblutung. Zudem vergrößern sie das Totraumvolumen, in dem der O2-Spiegel niedrig und der CO2-Gehalt sehr hoch ist. Beim nächsten Atemzyklus (Einatmen-Ausatmen) wird Kohlendioxid nicht vollständig ausgeschieden, sondern verbleibt im Blut. [ 8 ]

Beispielsweise kommt es bei chronisch obstruktiver Bronchitis aufgrund einer verminderten Alveolarventilation zu Hypoxämie und Hyperkapnie, d. h. der Sauerstoffgehalt im Blut sinkt und der Kohlendioxidgehalt steigt.

Chronische Hyperkapnie mit niedrigem Sauerstoffgehalt im Blut kann auch ohne offensichtliche Ursachen auftreten, vorwiegend im respiratorischen Bereich. In solchen Fällen ist die alveoläre Hypoventilation mit einer (wahrscheinlich genetisch bedingten) Funktionsstörung der zentralen CO2-Chemorezeptoren in der Medulla oblongata oder der Chemorezeptoren in den Karotiden der Außenwand der Halsschlagader verbunden. [ 9 ]

Symptome Hyperkapnie

Das sich langsam entwickelnde Hyperkapnie-Syndrom, genauer gesagt das alveoläre Hypoventilationssyndrom, kann asymptomatisch sein und seine ersten Anzeichen – Kopfschmerzen, Schwindel, Müdigkeitsgefühl – sind unspezifisch.

Zu den Symptomen einer Hyperkapnie können außerdem gehören: Schläfrigkeit, Hautrötung im Gesicht und am Hals, Tachypnoe (schnelle Atmung), anormale Herzfrequenz mit Arrhythmie, erhöhter Blutdruck, Muskelkrämpfe und Asterix (oszillierendes Zittern der Hände) sowie Ohnmacht.

Dyspnoe (Kurzatmigkeit) wird recht häufig beobachtet, obwohl Hyperkapnie und Kurzatmigkeit indirekt zusammenhängen können, da bei bronchopulmonalen Erkrankungen eine flache, aber häufige Atmung beobachtet wird (was zu einer Verschlechterung der Alveolarventilation führt).

Das klinische Bild einer schweren Hyperkapnie ist gekennzeichnet durch unregelmäßigen Herzschlag, Krampfanfälle, Verwirrtheit und Bewusstlosigkeit, Desorientierung und Panikattacken. Gleichzeitig besteht ein hohes Risiko für Koma oder Herzstillstand, wenn Gehirn und Herz nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden.

Der Notfall ist eine akute Hyperkapnie oder ein akutes hypoxämisches Lungenversagen.

Permissive Hyperkapnie bezeichnet einen erhöhten CO2-Partialdruck aufgrund von Hypoventilation bei mechanisch beatmeten Patienten mit Lungenschädigung aufgrund eines akuten Atemnotsyndroms oder einer Verschlimmerung von Asthma bronchiale. [ 10 ]

Komplikationen und Konsequenzen

Eine mittelschwere bis schwere Hyperkapnie kann erhebliche Komplikationen und negative Folgen haben.

Hyperkapnie und Hypoxie führen zu Sauerstoffmangel im Körper.

Darüber hinaus führt ein hoher Kohlendioxidspiegel im Blut zu einer Erhöhung des Herzzeitvolumens mit einem starken Anstieg des arteriellen und intrakraniellen Drucks; einer Hypertrophie der rechten Herzkammer (Lungenherz); Veränderungen des Hormonsystems, des Gehirns und des zentralen Nervensystems – mit bestimmten psychischen Reaktionen und Zuständen von Reizbarkeit, Angst und Panik.

Und natürlich kann es plötzlich zu Atemstillstand kommen, der zum Tod führen kann. [ 11 ]

Diagnose Hyperkapnie

Da alveoläre Ventilationsstörungen viele Ursachen haben, werden die Untersuchung, die Anamnese und die Beschwerden des Patienten durch Untersuchungen der Atmungsorgane, des Zustands der Atemmuskulatur und des Hirnkreislaufs, die Feststellung von Hormon- und Stoffwechselstörungen, Nierenerkrankungen usw. ergänzt. Daher kann die Diagnostik die Einbeziehung entsprechender Spezialisten mit engem Profil erfordern.

Zur Ermittlung der Gaszusammensetzung, des pH-Werts, des Plasmabikarbonatgehalts usw. sind Blutuntersuchungen erforderlich.

Es werden instrumentelle Diagnostikverfahren durchgeführt: Lungenspirometrie, Kapnometrie und Kapnographie (Bestimmung des CO2-Partialdrucks im arteriellen Blut), Röntgenuntersuchung der Lungenfunktion, EEC; falls erforderlich - Ultraschall und CT anderer Systeme und Organe

Die Differentialdiagnose zielt darauf ab, die Ätiologie der Hyperkapnie zu bestimmen. [ 12 ]

Behandlung Hyperkapnie

Wenn die Ursache der Hyperkapnie genau bekannt ist, richtet sich die Behandlung nach der zugrundeliegenden bronchopulmonalen Erkrankung und es werden entsprechende Medikamente verschrieben.

Dies sind vor allem Bronchodilatatoren: Alupent (Orciprenalin), Atrovent, Isadrin, Aerophyllin, Hexaprenalin usw.

Physiotherapie wird auch häufig bei obstruktiver Bronchitis und COPD eingesetzt; weitere Einzelheiten finden Sie unter Physiotherapie bei chronisch obstruktiver Lungenerkrankung.

Benzomopin, Azamolin, Oliphen und andere Antihypoxantien werden bei Sauerstoffmangel verschrieben. Daher ist das Medikament Oliphen (Tabletten und Injektionslösung) bei Patienten mit zerebralen Durchblutungsstörungen kontraindiziert, und seine Nebenwirkungen beschränken sich auf allergische Urtikaria und mäßige arterielle Hypotonie. [ 13 ], [ 14 ]

Bei akutem respiratorischem Versagen ist eine mechanische Beatmung bei Hyperkapnie (mit endotrachealer Intubation) notwendig. Um den Gasaustausch zu verbessern und Atemproblemen sowie Hypoxämie vorzubeugen, wird eine nicht-invasive Überdruckbeatmung (bei der Sauerstoff über eine Gesichtsmaske zugeführt wird) eingesetzt. [ 15 ]

Verhütung

Um Hyperkapnie zu vermeiden, ist es notwendig:

• mit dem Rauchen aufhören und den Alkoholkonsum einschränken;
• zusätzliche Pfunde loswerden;
• Behandeln Sie bronchopulmonale Erkrankungen rechtzeitig, verhindern Sie deren Chronifizierung und überwachen Sie den Zustand auch bei systemischen und Autoimmunerkrankungen.
• Vermeiden Sie das Einatmen giftiger Gase
• Erhalt des Muskeltonus (durch regelmäßige Bewegung und wenn möglich sportliche Aktivitäten).

Prognose

Die Prognose der Hyperkapnie ist variabel und hängt von ihrer Ätiologie ab. Je jünger der Patient ist, desto besser. [ 16 ]

Und bei schwerer Hyperkapnie besteht eine sehr reale Gefahr von Funktionsstörungen der Atemwege, einem Aussetzen der Herztätigkeit und dem Absterben von Gehirnzellen durch Sauerstoffmangel.