Pneumologie 2008; 62 - P179
DOI: 10.1055/s-2008-1074394

Atemarbeit bei externen Stenosen und Bronchialmuskelkontraktion

W Marek 1, N Prabhakar 2, K Mückenhoff 3
  • 1Institut für Arbeitsphysiologie, Augusta Kranken Anstalt
  • 2Department of Physiology/Biophysics, Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio
  • 3Institut für Physiologie, Ruhr Universität Bochum

Einleitung: Atemwegsobstruktionen führen zur inspiratorischen Verschiebung der Atemlage bis hin zur akuten Lungeblähung. Die hier vorgestellten Untersuchungen sind ein Beitrag zum Verständnis der Atemmechanik unter zentralen Atemwegsstenosen und allergen-induzierten Atemwegsobstruktionen.

Methoden: Am Tiermodell wurde die Atemarbeit unter Ruheatmungsbedingungen und während externer Stenosen und Ascaris allergen induzierter Bronchialmuskelkontraktion gemessen. Neben den spirometrischen Messgrößen und den respiratorischen Druckschwankungen im Ösophagus wurden die elektrischen Aktivitäten der in- und exspiratorisch wirksamen Nerven und Muskeln untersucht.

Ergebnisse: Unter Ruhebedingungen betrug die Atemarbeit im Mittel 1,6±0,5 mWatt*s/kg Körpergewicht und führte zu einer Ventilation von 0,195±0,037 L/min/kg. Bei Stimulation der Carotissinusnerven steigerte sich die Ventilation auf 0,38±0,050 L/min/kg während die Atemarbeit auf 10,4±3,2 mWatt*s/kg und bei Inhalation von 5%CO2 und O2 erhöhte sich die Ventilation auf 0,488 L/min/kg bei einer Atemarbeit von 14,9±4,8 mWatt*s/kg. Externe Atemwegsstenosen führen zur Abnahme der Atemtiefe und der -frequenz, bei gesteigerter Aktivität inspiratorischer und exspiratorischer Atemmuskeln und geht einher mit erhöhten in- und exspiratorischen Druckamplituden und führt damit zu einer erhöhten Atemarbeit. Allergen- oder Acetylcholin-induzierte Obstruktionen führen hingegen zu einer flachen frequenten Atmung, die im Wesentlichen auf einer verkürzten Ausatmungsdauer beruht.

Diskussion: Während langsam adaptierende Lungendehnungsrezeptoren bei externer Stenose die Atemfrequenz vermindern, führen schnell adaptierende Dehnungsrezeptoren oder „Irritant Rezeptoren“ bei Allergen-Exposition zur erhöhten Atemfrequenz. Langsam adaptierende Rezeptoren stellen damit Messfühler in einem Regulationssystem zur Ökonomisierung der Atmung dar, während schnell adaptierende Rezeptoren für die „feed forward“ Mechanismen verantwortlich scheinen.