Riedel, Frank: ”Prävalenz schlafbezogener Atmungsstörungen bei Herzschrittmacherpatienten“

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Kapitel 2. Pathophysiologische Grundlagen

2.1. Herzrhythmusstörungen

2.1.1. Definition [ 111 , 117 , 129 ]

Eine pathologische Veränderung der Herzschlagfolge wird als Arrhythmie oder als Herzrhythmusstörung bezeichnet. Zu unterscheiden sind die drei Qualitäten zu langsam (bradykard), zu schnell (tachykard) und unregelmäßig (arrhythmisch), welche auch in Kombination auftreten können (z. B. brady- oder tachyarrhythmisch). Definitionsgemäß spricht man von einer Tachykardie bei einer Frequenz von über 100 Schlägen/min, von einer Bradykardie bei weniger als 60 Schlägen/min. Als pathologisch sind jedoch nur solche Werte anzusehen, welche das Maß der physiologischen Anpassungsvorgänge an Belastung und Ruhe über- bzw. unterschreiten. Subjektive Symptome durch hämodynamische Beeinträchtigungen sind bei Herzfrequenzen über 160/min und unter 40/min zu erwarten.

Tabelle 2.1: Ätiologie der Herzrhythmusstörungen [ 111 ]

Myokardiale Ursachen

KHK und Herzinfarkt

Myokarditis und Kardiomyopathien

Präexzitationssyndrome

Hämodynamische Ursachen

Volumen- und Druckbelastung (Vitien und Hypertonie)

Extrakardiale Ursachen

Elektrolytstörungen

Medikamente

Hypoxie

Volumenmangel

Karotissinussyndrom

Psychovegetative Ursachen

Schlafapnoesyndrom

Herzrhythmusstörungen sind kein eigenständiges Krankheitsbild, sondern ein häufiges Symptom oder eine Komplikation eines Grundleidens, welches meist das Herz selber betrifft, aber auch auf neurovegetativem, endokrinologischem oder psychischem Gebiet liegen kann. Entsprechend vielfältig sind die Ursachen ( Tabelle 2.1 ).


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2.1.2. Einteilung der Herzrhythmusstörungen

Das spezifische Reizbildungs- und Erregungsleitungssystem des Herzens besteht aus Sinusknoten, intraatrialen Verbindungen, dem AV-Knoten, dem HISschen Bündel und den intraventrikulären Leitungsbahnen mit den PURKINJE-Fasern. Entsprechend diesen morphologischen Grundlagen können Reizbildungs- und Erregungsleitungsstörungen unterschieden werden [ 129 ]. Folgende Einteilung bietet sich an:

I. Reizbildungsstörungen (RBS)

1. Normotope RBS (vom Sinusknoten ausgehend)

  1. Sinusarrhythmie
    - respiratorisch (physiologisch)
    - nicht respiratorisch (Ausdruck einer Sinusknotenschädigung)
  2. Sinusbradykardie
    - physiologisch (junge und alte Menschen, Sportler)
    - pathologisch (z. B. Hypothyreose, SSS, Hypothermie u. a.)
  3. Sinustachykardie
    - physiologisch (z. B. körperliche und seelische Belastung)
    - pathologisch (z. B. Fieber, Hyperthyreose u. a.)
  4. Sick-Sinus-Syndrom (SSS) mit den Unterformen
    - persistierende Sinusbradykardie
    - Sinusknotenstillstand bzw. intermittierende Arreste
    - Blockierungen der sinuatrialen Überleitung (SA-Block)
    - Bradykardie-Tachykardie-Syndrom

2. Heterotope RBS (entstehen außerhalb des Sinusknotens)

  1. supraventrikulär
  2. ventrikulär
    - passive Heterotopie (sekundär als Ersatz für ausgefallene Sinusknotenativität)
    -- Ersatzsystolen
    -- Ersatzrhythmen
    - aktive Heterotopie (primäre Reizbildung außerhalb des Sinusknotens)
    -- Extrasystolen
    -- Extrarhythmen

    10

    -- supraventrikuläre Tachykardien
    -- Vorhofflattern, Vorhofflimmern
    -- Kammertachykardien
    -- Kammerflattern, Kammerflimmern

II. Erregungsleitungsstörungen

  1. Sinuatrialer Block (SA-Block I. - III. Grades, Unterform des SSS)
  2. Atrioventrikulärer Block (AV-Block I. - III. Grades)
  3. Intraventrikulärer Block (Schenkelblock)

III. Präexzitationssyndrome

  1. WPW-Syndrom (Wolff-Parkinson-White)
  2. LGL-Syndrom (Lown-Ganong-Levine)

Weiterhin ist eine Gliederung nach der prognostischen Bedeutung der Arrhythmien möglich [ 129 ]:

  1. Benigne Arrhythmien
    - kein erhöhtes Risiko für den plötzlichen Herztod
    - bei Herzgesunden mit normaler Ventrikelfunktion
    - z. B. einfache ventrikuläre Extrasystolen, Couplets, nicht anhaltende Tachykardien
  2. Potentiell maligne Arrhythmien
    - erhöhtes Risiko für den plötzlichen Herztod
    - bei verschiedenen Herzerkrankungen (KHK, Kardiomyopathien, Klappenfehler, eingeschränkter Ventrikelfunktion)
    - z. B. gehäufte einfache ventrikuläre Extrasystolen, Couplets, nicht anhaltende ventrikuläre Tachykardien
  3. Maligne Arrhythmien
    - hohes Risiko für den plötzlichen Herztod (> 30 % pro Jahr)
    - bei zusätzlichen prognosebelastenden Befunden (Zustand nach Herzinfarkt, Kammerflimmern, sehr stark eingeschränkter Ventrikelfunktion)
    - z. B. nicht anhaltende oder anhaltende ventrikuläre Tachykardien

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2.1.3. Schrittmacherbedürftige Herzrhythmusstörungen

Zu den bradykarden Herzrhythmusstörungen, welche in der Regel einer permanenten Schrittmachertherapie bedürfen, gehören u. a. das Sinusknotensyndrom, atrio- und intraventrikuläre Leitungsstörungen, die absolute Bradyarrhythmie bei Vorhofflimmern sowie das Karotissinussyndrom und in gewissem Umfang das vasovagale Syndrom [ 114 ]. Die beiden letztgenannten Erkrankungen sowie die antitachykarde Schrittmachertherapie sollen nicht näher erörtert werden.

Die Indikationsstellung zur permanenten Schrittmachertherapie erfolgt im allgemeinen bei nicht passageren, symptomatischen Bradykardien, die nicht durch die Behandlung des Grundleidens oder durch das Absetzen von chronotrop/dromotrop wirkenden Medikamenten behoben werden können [ 114 ].

Ausschließlich nächtliche Bradykardien, wie sie beim Schlafapnoesyndrom vorkommen, bedürfen nur in Ausnahmefällen einer Schrittmachertherapie [ 114 ].

Die klinische Symptomatik beruht auf der hämodynamischen Insuffizienz des bradykard schlagenden Herzens mit der Folge der cerebralen Minderdurchblutung (Schwindel, Synkopen, Müdigkeit) und den Symptomen der reduzierten kardialen Förderleistung (Herzinsuffizienz, reduzierte Belastbarkeit). Bei vorbestehender KHK kann auch eine Angina pectoris-Symptomatik auftreten [ 114 , 129 ].

Tabelle 2.2 zeigt den für die Charakterisierung der Schrittmachermodi verwendeten NBG-Code. Angegeben sind nur die ersten drei Buchstaben; die Frequenzadaptation und die antitachykarde Funktion (4. bzw. 5. Buchstabe) sind für die weiteren Ausführungen nicht von Bedeutung.

Tabelle 2.2: NBG-Code [ 114 ]

1. Buchstabe

2. Buchstabe

3. Buchstabe

Ort der Stimulation

Ort der Wahrnehmung

Betriebsart

A = Atrium

A = Atrium

I = Inhibiert

V = Ventrikel

V = Ventrikel

T = Getriggert

D = Doppelt (A + V)

D = Doppelt (A + V)

D = Doppelt (I + T)

Tabelle 2.3: Auswahl des Schrittmachermodus (vereinfacht nach [ 114 ])

Diagnose

Modus

SSS

DDD / AAI

BTS

DDD / AAI

AV-Block

DDD

Zweiknotenerkrankungen

DDD

Bradyarrhythmia absoluta

VVI


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Die Systemwahl richtet sich nach der Art der Erkrankung und sollte die elektrophysiologischen und hämodynamischen Faktoren sowie die individuelle Situation des Patienten berücksichtigen. Tabelle 2.3 gibt einen vereinfachten Überblick über die nach heutigem Standard empfohlenen Schrittmachermodi.

2.1.3.1. Sick-Sinus-Syndrom (SSS)

Tabelle 2.4: Häufigkeit der verschiedenen Formen der Rhythmusstörungen beim SSS (n = 100) [ 111 ]

Sinusbradykardie

95

SA-Blockierungen

38

Sinusstillstand

18

AV-Ersatzrhythmen

54

paroxysmale supraventrikuläre Tachykardie, Vorhofflattern, Vorhofflimmern

29

Vorhofextrasystolen

20

Kammerextrasystolen

24

AV-Block 1. Grades

12

AV-Block 2. Grades (Typ I)

2

Unter dem Sammelbegriff SSS werden Störungen zusammengefaßt, welche primär vom Sinusknoten ausgehen (siehe Kapitel 2.1.2 ). Assoziiert können Erkrankungen des Vorhofmyokards einschließlich des AV-Knotens auftreten. Als Hauptursachen sind die KHK, der Herzinfarkt, rheumatische Herzmuskelerkrankungen und Kollagenerkrankungen anzusehen, auf deren Boden es zu degenerativen Veränderungen an den Automatiezentren und Leitungsbahnen kommt [ 111 , 129 ]. Das EKG kann dabei eine ganze Reihe von Veränderungen erkennen lassen, jedoch mit unterschiedlicher Häufigkeit, wie Tabelle 2.4 zeigt.

Das SSS tritt am häufigsten zwischen dem 60. und 70. Lebensjahr auf [ 111 ].

Primär werden folgende 4 Herzrhythmusstörungen zum SSS gerechnet [ 111 , 114 , 117 , 129 ]:

  1. Sinusbradykardie: Häufigste Manifestationsform des SSS, im EKG charakterisiert durch einen Sinusrhythmus unter 60/min. Im Gegensatz zur Sinusbradykardie auf Grund eines erhöhten Vagotonus (Schlafapnoe, Hirndruck, Sportler) oder von Medikamenten besteht eine permanente Verlangsamung des Herzschlages gegebenenfalls mit inadäquater Frequenzregulation unter Belastung (chronotrope Inkompetenz).
  2. Sinusknotenstillstand oder Sinusknotenarrest: Ein Ausfall des Sinusknotens als Schrittmacher hat Ersatzrhythmen aus untergeordneten Automa-

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    tiezentren (in der Regel AV-Knoten) mit entsprechend geringerer Frequenz zur Folge. Das verlängerte Zeitintervall bis zum Einsetzen des Ersatzrhythmus ist häufig Ursache von Synkopen. Ob der Sinusknotenstillstand primär durch Ausfall des Sinusknotens oder durch eine sinuatriale Blockierung hervorgerufen wurde, ist mit Hilfe des EKG nicht zu differenzieren.
  3. Sinuatrialer Block (SA-Block): Eine Störung der Erregungsüberleitung vom Sinusknoten auf das Vorhofmyokard kann in 3 Graden vorliegen. Der SA-Block ersten Grades mit verlängerter Leitungszeit, im EKG als solcher nicht zu erkennen, imponiert als Sinusbradykardie. Eine ausgeprägte Sinusarrhythmie ist Folge eines SA-Block II. Grades, bei dem es zu einer zunehmenden Verlängerung der SA-Überleitung (Typ I) oder zur intermittierenden Unterbrechung der Überleitung (Typ II) kommt. Eine vollständige Leitungsunterbrechung (SA-Block III. Grades) entspricht einem Sinusknotenstillstand, gefolgt von Ersatzrhythmen.
  4. Bradykardie-Tachykardie-Syndrom (BTS): Bei Einbeziehung des Vorhofmyokards in den Erkrankungsprozeß ist das Auftreten von paroxysmalen supraventrikulären Tachykardien oder von Vorhofflimmern/Vorhofflattern möglich. Dieser tachykarden Phase folgt bei Kardioversion in den Sinusrhythmus oft eine verlängerte asystolische Pause, nach welcher der bradykarde Sinusrhythmus wieder einsetzt.

Eine kausale Therapie ist bei weit fortgeschrittener Grunderkrankung meist nicht erfolgreich.

Eine Indikation zur Schrittmachertherapie besteht bei eindeutigem (oder vermutetem) Zusammenhang mit der klinischen Symptomatik, keine Indikation bei asymptomatischen Patienten, v. a. wenn die Bradykardien oder asystolischen Pausen während des Schlafes auftreten [ 114 ].

Der AAI-Modus ist bei intakter AV-Überleitung (Wenckebach-Block erst ab Frequenzen von mehr als 120/min) die günstigste Stimulationsform, da die physiologische Vorhof-Kammer-Kontraktionsfolge erhalten bleibt. Bei unsicherer oder nicht intakter AV-Überleitung wird ein Zweikammersystem verwendet (DDD) [ 114 ].

Kontraindiziert ist bei supraventrikulärer Bradykardie oder SSS ein VVI-Modus, da es durch die retrograde Vorhoferregung zur Vorhofkontraktion gegen die geschlossenen AV-Klappen kommt (Vorhofpfropfung). Der reflektorische Blutdruckabfall ist für Schwindelgefühle und Synkopen verantwortlich (Schrittmachersyndrom) [ 114 ].


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2.1.3.2. Bradyarrhythmia absoluta bei Vorhofflimmern [ 111 , 114 , 117 , 129 ]

Tabelle 2.5: Ursachen des Vorhofflatterns/Vorhofflimmerns [ 111 , 117 , 129 ]

Rheumatische Herzerkrankungen

Mitralvitien

KHK, Myokardinfarkt, SSS

Kardiomyopathien, Myokarditis

pulmonale oder arterielle Hypertonie

Hyperthyreose

medikamentös-toxisch

idiopathisch

Vorhofflattern und Vorhofflimmern haben vielfältige Ursachen ( Tabelle 2.5 ). Pathogenetisch bestehen beim Vorhofflattern intra-atriale Makro-Reentry mit Vorhofflatterwellen zwischen 250 - 300/min. Aus einem schützenden AV-Block II. Grades resultieren Kammerfrequenzen von 125 - 150/min. Häufig ist ein Übergang in ein Mikro-Reentry mit einer Vorhofflimmerfrequenz von 350 - 600/min. Auf Grund der unregelmäßigen AV-Überleitung beim Vorhofflimmern entsteht eine Kammerarrhythmie, meist mit Frequenzen von 100 - 150/min (Tachyarrhythmia absoluta). Während in diesem Fall eine medikamentöse Therapie die AV-Überleitung verringern soll, ist bei schon primär verminderter AV-Überleitung (Bradyarrhythmia absoluta) die Indikation zur Implantation eines kammerstimulierenden Schrittmachers (VVI) gegeben. Eine Vorhofstimulation (AAI oder DDD) ist wegen des bestehenden Flimmerns nicht angebracht.

2.1.3.3. Atrioventrikuläre Leitungsstörungen [ 111 , 114 , 117 , 129 ]

Störungen der Erregungsübertragung von den Vorhöfen auf die Kammern existieren ähnlich wie die SA-Blockierungen in drei Graden. Eine verzögerte Erregungsleitung mit einer PQ-Zeit > 0,20 Sekunden (AV-Block I.°) bedarf zumeist keiner Behandlung. Bei einem SSS mit AV-Block I.° sollte jedoch ein DDD-Schrittmacher anstelle eines AAI-Schrittmachers gewählt werden.

Eine intermittierende Leitungsunterbrechung ist beim AV-Block II.° zu beobachten. Blockierungen oberhalb des HIS-Bündels führen zu einer Wenckebach-Periodik (Typ I) mit kontinuierlicher Zunahme der PQ-Zeit bei jeder Herzaktion, bis eine Überleitung ausfällt. Fixierte Blockierungsverhältnisse (2:1, 3:1 oder 4:1) sind typisch für eine Blockierung unterhalb des HIS-Bündels (AV-Block II.° Typ II).

Eine totale Leitungsunterbrechung mit vollständiger Dissoziation von Vorhof- und Kammeraktion liegt beim AV-Block III.° vor. Da die Lokalisation des Blocks in verschiedenen Etagen des Erregungsleitungssystems vorkommen kann (AV-Knoten, HIS-Bündel, Tawara-Schenkel), können sowohl sekundäre Reizbildungszentren im AV-Knoten (schmale Kammerkomplexe mit einer Frequenz > 40/min) oder tertiäre Reizbil-


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dungszentren im Ventrikelmyokard (schenkelblockartig verformte Kammerkomplexe mit einer Frequenz unter 40/min) die Schrittmacherfunktion übernehmen.

Während für einen AV-Block I.° oft ein erhöhter Vagotonus oder verschiedene Medikamente verantwortlich sind, liegen höhergradigen Blockierungen zumeist organische Herzerkrankungen zu Grunde (KHK, Vitien, Myokarditis). In seltenen Fällen ist ein totaler AV-Block kongenital bedingt.

Blockierungen III.° bedürfen immer einer Schrittmachertherapie. Bei einem AV-Block II.° Typ II besteht die Gefahr des Übergangs in eine totale Blockierung. Aus diesem Grunde sollte auch bei asymptomatischen Patienten, v. a. wenn zusätzlich ein bifaszikulärer Block vorliegt, eine Elektrostimulation erfolgen. Die weitere Indikationsstellung richtet sich nach der Symptomatik.

Vor Einführung der DDD-Schrittmacher wurde häufig der VVI-Modus gewählt. Die hämodynamisch weitaus günstigere Stimulationsweise des DDD-Schrittmachers stellt heute jedoch das System der 1. Wahl dar.

2.1.3.4. Faszikuläre Blockierungen [ 114 , 129 ]

Faszikuläre Blockierungen sind unterhalb des HIS-Bündels lokalisiert. Man unterscheidet uni-, bi- und trifaszikuläre sowie komplette, inkomplette, intermittierende und permanente Blockierungen. Ätiologisch kommen organische Herzerkrankungen in Betracht (KHK, Herzinfarkt, Myokarditis, Kardiomyopathien).

Ein trifaszikulärer Block imponiert im EKG und in der klinischen Symptomatik wie ein totaler AV-Block und ist auch so zu behandeln (DDD-Schrittmacher). Die bi- und unifaszikulären Blockierungen verursachen gewöhnlich keine klinische Symptomatik, sofern nicht zusätzlich eine atrioventrikuläre Leitungsstörung besteht. Auch in diesem Fall ist der DDD-Schrittmacher die Therapie der Wahl.


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2.2. Schlafbezogene Atmungsstörungen

2.2.1. Allgemeines zur Atmung im Schlaf

Hauptaufgaben der Atmung sind die Sauerstoffversorgung des Organismus, die Kohlendioxidelimination und die Stabilisierung des Säure-Base-Haushaltes. Die Steuerung der Atmung erfolgt durch ein unbewußtes System (chemosensibel-metabolisch), welches im Wachzustand von einer bewußten Steuerung bis zu einem gewissen Grad überlagert wird. Auf 3 Ebenen ergeben sich beim Übergang vom Wach- in den Schlafzustand bedeutsame Veränderungen [ 106 ]:

Zum einen ist die Willkürsteuerung betroffen, die regulationsphysiologisch auch als Feed-forward-Steuerung bezeichnet werden kann. Beim Übergang zum Schlaf erfolgt eine Reduktion der retikulären Aktiviertheit im Hirnstamm, v. a. durch Verminderung der kortikalen Zuflüsse. Allein dadurch wird das Atemzug- und das Atemminutenvolumen deutlich vermindert. Dieser Prozeß erfährt eine weitere Verstärkung durch das weitgehende Fehlen sensomotorischer Afferenzen, wohingegen verschiedene sensorische (akustische oder taktil-irritative) und insbesondere kardiovaskuläre Afferenzen atmungsregulatorisch im Schlaf eine große Rolle spielen.

Die zweite Ebene betrifft die Chemosensibilität für Sauerstoff und Kohlendioxid, welche in Form einer Feed-back-Steuerung funktioniert. Die Steuerung des Atmungsantriebs erfolgt hauptsächlich durch den Kohlendioxidpartialdruck. Zusätzlich zu der basalen Tagesrhythmik in der Empfindlichkeit dieser Chemosensibilität treten schlafstadienabhängige Schwankungen auf (Abnahme der Chemosensibilität für CO2 um das Fünffache im REM-Schlaf [ 55 , 92 ]). Dies führt zur Abflachung der Atmungsantwortkurve während des Non-REM-Schlafes bis hin zu minimalen Werten im REM-Schlaf. Fallen die absoluten Minima der basalen als auch der schlafstadienabhängigen Rhythmik zusammen, können daraus extreme Atmungsantriebsminderungen resultieren, wie es z. B. in den frühen Morgenstunden häufig der Fall ist.

Der Atmungsantrieb bewirkt im Regelfall eine koordinierte Aktivierung der Effektoren, also der Atmungs- und Atemwegsmuskulatur. Diese dritte Ebene ist während des Schlafes ebenfalls sehr störanfällig. Neben der Verminderung der Atemvolumina können eine Zunahme des Atemwegswiderstandes, eine mangelhafte Koordination der einzelnen an der Atmung beteiligten Muskeln sowie ein Tonusverlust vornehmlich der Pharynxmuskulatur resultieren.

Dieser kurze und keineswegs vollständige Überblick über die physiologischen Veränderungen der Atmung im Schlaf läßt schon die Komplexität der während des Schlafes möglichen Atmungsstörungen erkennen.


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2.2.2. Definition und Einteilung schlafbezogener Atmungsstörungen

Die Einteilung schlafbezogener Atmungsstörungen (SBAS) wird in zwei große Gruppen vorgenommen [ 24 , 94 ]:

A) SBAS mit Obstruktion der oberen Atemwege

  1. Partielle Obstruktion (obstruktives Schnarchen)
  2. Komplette Obstruktion (obstruktive Schlafapnoe [OSA])

SBAS ohne Obstruktion der oberen Atemwege

  1. Alveoläre Hypoventilation
    a) primär alveolär
    b) sekundär alveolär (bei kardiovaskulären, neuromuskulären u. a. Erkrankungen)
  2. Zentrale Apnoe (zentrale Schlafapnoe)

Jede Apnoe an sich stellt zwar einen pathologischen Vorgang dar, jedoch nicht unbedingt mit Krankheitswert. Schon beim Gesunden kommt es während des Schlafes zu einer Reduktion des Atmungsantriebes und der Atmungsantwort [ 12 , 55 , 106 ]. Die Unterscheidung zwischen krankhaft und nicht krankhaft erforderte daher die Einführung von Grenzwerten. Allgemein gelten Atmungsaussetzer von mehr als 10 Sekunden Dauer als pathologisch [ 12 , 51 , 92 , 94 ]. Diese Apnoen kommen gehäuft in Kombination mit obstruktivem Schnarchen und Hypoventilationsphasen vor [ 24 ]. Letztere haben auf Grund der Sauerstoffentsättigungen ebenfalls klinische Konsequenzen und müssen somit in eine diagnostische Bewertung einfließen [ 77 ]. Ursächlich für die Hypoventilationen ist wahrscheinlich ein sich im Verlauf über mehrere Jahrzehnte erstreckendes progredientes Versagen der zentralen Atmungsregulation (Hypoventilationen treten zunächst im REM-Schlaf, später in anderen Schlafstadien und schließlich auch im Wachzustand auf) [ 70 , 96 ]. Jedoch auch ein nur teilweiser Kollaps der oberen Atemwege (wie beim obstruktiven Schnarchen) kann zu einer Hypoventilation führen [ 65 ].

Die Summe aus Apnoen und Hypopnoen pro Stunde Schlaf ergibt den respiratorischen Gesamtindex (RDI), dessen Wert in der vorliegenden Studie als Entscheidungsgrundlage für oder gegen das Vorliegen SBAS verwendet wird. Der RDI ist dem von einigen Autoren [ 2 , 59 ] benutzten Apnoe-Index (AI) vorzuziehen, da zum einen auch Hypopnoen klinische Konsequenzen nach sich ziehen [ 77 ], zum anderen die sichere Unterscheidung von Apnoen und Hypopnoen bei der Auswertung der MESAM IV-Untersuchungen nicht immer möglich ist [ 109 ]. Allerdings bestehen noch keine gesicherten Erkenntnisse, welcher AI bzw. RDI als pathologisch anzusehen ist [ 96 ]. Ein AI von weniger als 5/h gilt als unbedenklich [ 35 ], von größer 10/h spricht für das Vorliegen SBAS [ 63 ]. Bei mehr als 20 Phasen pro Stunde Schlaf ist die Lebenserwartung deutlich reduziert [ 40 ].

In verschiedenen Studien erwies sich ein Grenzwert (cut-off) für den RDI von 5/h bei älteren Patienten als ungeeignet für die Abschätzung zwischen normalen und pathologi-


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schen Befunden [ 1 , 5 , 23 ]. Daher ist bei den vorliegenden Untersuchungen ein cut-off von 10/h gewählt worden.

Die Schlafapnoe tritt in drei Mustern auf: als zentrale, als obstruktive oder als gemischt zentralobstruktive Apnoe. Letztere stellt mit rund 90 % die häufigste Form dar [ 96 ]. Während rein zentraler Apnoen lassen sich nur relativ geringe, klinisch nicht signifikante hämodynamische Veränderungen beobachten [ 100 ]. Wegen der größten Beeinflussung des kardiovaskulären Systems findet dagegen die obstruktive Komponente besondere Beachtung. Aus diesem Grund wird auch meist von einer obstruktiven Schlafapnoe (OSA) bzw. von einem Obstruktiven Schlafapnoesyndrom (OSAS) gesprochen [ 94 , 95 ]. Letzteres ist als Syndrom durch eine zusätzliche klinische Symptomatik gekennzeichnet (z. B. Tagesmüdigkeit, Entwicklung kardiovaskulärer Folgeerkrankungen). Häufig wird jedoch nicht explizit zwischen der allgemeinen Bezeichnung Schlafapnoesyndrom (SAS) und dem Begriff des Obstruktiven Schlafapnoesyndroms (OSAS) unterschieden.

Im Rahmen der vorliegenden Studie werden die bei den Herzschrittmacherpatienten nachgewiesenen pathologischen Atmungsmuster allgemein als SBAS bezeichnet. Eine weitergehende Interpretation dieser SBAS als SAS oder OSAS ist nicht möglich, weil:

Da in der überwiegenden Zahl der Fälle von SBAS eine obstruktive Komponente zumindest eine Rolle spielt und die kardiovaskulären Folgen zumeist auf diese Komponente zurückzuführen sind, werden in den folgenden Kapiteln die pathophysiologischen Auswirkungen speziell des OSAS näher beschrieben.

2.2.3. Das Obstruktive Schlafapnoesyndrom (OSAS)

Die Prävalenz des OSAS wird von der American Sleep Disorders Association [ 43 ] mit 1 - 2 % angegeben. Hauptsächlich Männer im mittleren Lebensalter (Prävalenz zwischen 1 und 10 %) und Patienten über 65 Jahre sind betroffen [ 12 , 24 , 51 , 79 , 89 ]. Vor allem bei den älteren Patienten erreicht die Prävalenz des OSAS deutlich höhere Werte. So wiesen in einer Studie von Ancoli-Israel et al. [ 2 ] an einer Gruppe von 427 zufällig ausgewählten Patienten über 65 Jahren 24 % einen Apnoe-Index größer 5/h und 62 % einen RDI S 10/h auf. Ebenso konnten Dickel und Mosko [ 23 ], welche 100 Patienten über 60 Jahre an 3 aufeinanderfolgenden Nächten polysomnographisch untersuchten, in 34 % der Fälle ein SAS ermitteln (bei einem cut-off für den RDI von 5/h). Als ursächlich für die zunehmende Häufigkeit des OSAS mit dem Alter werden verschiedene Faktoren diskutiert [ 65 ]: strukturelle Veränderungen der oberen Luftwege mit Anstieg des pharyngealen Widerstandes, allgemein gestörte Schlafarchitektur des älteren Menschen oder auch ein verminderter Atmungsantrieb im Alter.

Das Mortalitätsrisiko von Patienten mit OSAS ist v. a. auf Grund der kardiovaskulären Folgeerkrankungen stark erhöht [ 12 ]. Die Fünfjahresmortalität liegt um bis zu 4 mal hö-


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her als in der Normalbevölkerung [ 110 ]. Durch die Anlage eines Tracheostomas oder die Durchführung einer CPAP-Beatmung konnte die Fünfjahresmortalität gegenüber konservativ behandelten Patienten deutlich gesenkt werden [ 40 , 126 ].

Pathophysiologisch handelt es sich bei der OSA um eine intermittierende Obstruktion der oberen Luftwege. Der schlafbedingte Tonusverlust der pharyngealen Muskulatur führt zur Einengung (obstruktives Schnarchen) oder zur Verlegung der oberen Luftwege (obstruktive Apnoe) [ 51 , 55 , 79 , 92 ]. Zwischen obstruktivem Schnarchen und der obstruktiven Apnoe besteht somit nur ein quantitativer, jedoch kein qualitativer Unterschied [ 51 , 55 ]. Alle zentral dämpfenden und den Muskeltonus herabsetzenden Substanzen (Alkohol, Hypnotika) stellen einen Risikofaktor dar [ 7 , 55 ]. Auch das Rauchen (wahrscheinlich über die Induktion von Entzündungen und Ödemen) und Adipositas begünstigen die Obstruktion [ 7 , 89 ]. Die durch die Obstruktion auftretenden thorakalen Druckschwankungen und Blutgasveränderungen mit ihren hämodynamischen Folgen werden weiter unten in Kapitel 2.3 besprochen.

Die Sauerstoffentsättigung und v. a. die Kohlendioxidanhäufung während der obstruktiven Apnoe führen trotz der verminderten Empfindlichkeit der Chemosensibilität zu einer sehr starken Stimulation des Atmungsantriebs, wodurch es zu einer zentralen Aufweckreaktion (Arousal) kommt [ 24 , 55 , 58 , 79 , 92 ]. Die Folge ist eine Tonuszunahme der Rachenmuskulatur und dadurch eine Wiedereröffnung der oberen Atemwege (klinisch imponiert dieser Prozeß durch den plötzlichen lauten "Schnarcher" am Ende einer Atmungspause). In den meisten Fällen wird den Patienten diese Arousalreaktion nicht bewußt. Eine pathologische Häufung bewirkt jedoch eine Schlaffragmentation. Die physiologische Schlafarchitektur ist nachhaltig gestört, der Schlaf nicht mehr erholsam. Die ständigen Aufweckreaktionen sind die pathophysiologische Grundlage für die klinisch imponierende Tagesmüdigkeit [ 58 ]. Es konnte nachgewiesen werden, daß die Tagesmüdigkeit nicht nur mit dem RDI oder der Sauerstoffentsättigung korreliert, sondern hauptsächlich mit der Anzahl der Arousals [ 38 , 57 ].

Zu den Leitsymptomen des OSAS gehören das starke, unregelmäßige Schnarchen (eventuell mit der Beobachtung einzelner Atmungspausen durch den Partner) sowie die erhöhte Tagesmüdigkeit mit Einschlafneigung. Weiterhin treten häufig auf: morgendliche Abgeschlagenheit, Kopfschmerzen, Nachlassen der geistigen Leistungsfähigkeit und unruhiger Schlaf. Fakultativ können Libido- und Potenzstörungen, depressive Verstimmungen oder hypnagoge Halluzinationen auftreten. Klinisch lassen sich oft die Zeichen kardiovaskulärer Begleiterkrankungen feststellen, wie z. B. arterielle Hypertonie, pulmonale Hypertonie, Herzinsuffizienz, nächtliche Herzrhythmusstörungen und koronare Herzkrankheit [ 55 , 92 , 94 , 95 , 99 ].

Trotz der zunehmenden Häufigkeit des SAS mit dem Alter scheinen keine Differenzen im Schweregrad und hinsichtlich der subjektiven Symptomatik zwischen jüngeren und älteren SAS-Patienten zu bestehen. Die von Lévy et al. [ 65 ] polysomnographisch untersuchten 389 Patienten mit gesichertem SAS unterschieden sich bei einer Aufteilung nach dem Lebensalter (jünger oder älter als 65 Jahre) nicht signifikant in der Schwere des SAS (definiert anhand des durchschnittlichen RDI), in den Schlafdaten und hinsichtlich der therapeutischen Beeinflussung. Auch scheint bei älteren Patienten die subjektive Beschwerdesymptomatik nicht anhand des RDI vorhersagbar. Wie die oben erwähnte Studie von Dickel und Mosko [ 23 ] zeigt, manifestiert sich ein polysomnographisch ermitteltes SAS (RDI > 5/h) nicht signifikant häufiger in subjektiven Schlaf-Wach-Störungen


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oder Stimmungsveränderungen als bei Patienten mit einem RDI < 5/h. Auch bei einem gewählten cut-off von 10/h ergeben sich hinsichtlich der subjektiven Beschwerden keine signifikanten Unterschiede. Alternative Bestimmungen der Schwere des SAS durch Messung der durchschnittlichen Apnoedauer und Sauerstoffentsättigung erwiesen sich in dieser Gruppe von 100 Patienten über 60 Jahre als bessere Vorhersagewerte der subjektiven Symptomatik als der RDI.


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2.3. Zusammenhang zwischen Obstruktivem Schlafapnoesyndrom und der Funktion des Herz-Kreislauf-Systems

2.3.1. Kardiovaskuläre Funktionen während des normalen Schlafes

Im Vergleich zum Wachzustand verändern sich bestimmte Parameter in der Funktion des Herz-Kreislauf-Systems schon im normalen Schlaf, womit hier der Schlaf ohne das Auftreten von SBAS gemeint ist. Dies trifft insbesondere auf den Blutdruck, die Herzfrequenz und das Herzzeitvolumen zu.

Die Blutdruckregulation eines gesunden Menschen folgt einem zirkadianen Rhythmus von 24 Stunden. Nach einem Abfall in der Nacht ist ein Anstieg in den frühen Morgenstunden mit einem Maximum am späten Vormittag und einer geringen Senke am Nachmittag zu beobachten [ 101 , 104 ]. Weiterhin ist der Blutdruck schlafstadienabhängig. Ein kontinuierliches Absinken im Non-REM-Schlaf von Stadium 1 - 4 wird gefolgt von einem leichten Anstieg des Blutdruckes im REM-Stadium, in dem er ungefähr wieder Werte des Schlafstadiums 2 erreicht [ 19 ].

Tabelle 2.6: Kardiovaskuläre Alterationen während des normalen Schlafs

Physiologische Veränderungen

Blutdruckabfall

Reduktion des HZV

Abnahme der Herzfrequenz

Pathologische Veränderungen

Angina pectoris-Symptomatik

Ventrikuläre Arrhythmien

Supraventrikuläre Arrhythmien

Für die Entwicklung von Folgeerkrankungen bei hypertensiven Patienten (z. B. Linksherzhypertrophie) sind nicht nur die absoluten Blutdruckwerte entscheidend, sondern insbesondere die Aufhebung der zirkadianen Rhythmik mit fehlendem nächtlichen Blutdruckabfall [ 18 ].

Neben dem physiologischen nächtlichen Blutdruckabfall wurde auch eine kontinuierliche Abnahme des Herzzeitvolumens (HZV) vom Wachzustand bis hin zum REM-Schlaf durch verschiedene Untersucher bestätigt. Sowohl ein Absinken der Herzfrequenz [ 48 ] als auch die Reduzierung des Schlagvolumens [ 72 ] sind als Ursachen in Betracht zu ziehen.

Diesen physiologischen Veränderungen stehen kardiale Funktionsstörungen gegenüber, wie sie auch ohne Vorliegen SBAS im Schlaf vorkommen können. Es sind v. a. die nächtliche Angina pectoris sowie die ventrikulären und supraventrikulären Arrhythmien zu nennen.

Die Ätiologie der sowohl während des REM- als auch während des Non-REM-Schlafes auftretenden nächtlichen Angina pectoris ist bisher noch nicht genau geklärt [ 104 ]. In verschiedenen Studien wurde bei Patienten mit nächtlicher Angina pectoris eine abnorme


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Schlafarchitektur festgestellt (z. B. verlängerte Einschlaflatenz, reduzierter Anteil des REM-Schlafes, häufiges Erwachen) und als eine mögliche Ursache der nächtlichen myokardialen Ischämie diskutiert [ 15 , 46 ].

Durch Holter-EKG-Untersuchungen konnte gezeigt werden, daß auch bei herzgesunden Personen im Laufe des Tages kurzzeitig Arrhythmien ventrikulären Typs auftreten [ 104 ]. Obwohl mehrere Autoren eine Abnahme dieser ventrikulären Arrhythmien während des Schlafes beschrieben haben [ 68 , 98 , 107 ], soll ein erhöhtes arrhythmogenes Potential im REM-Schlaf vorliegen [ 108 ]. Dies konnten allerdings nicht alle Untersuchungen bestätigen [ 116 ]. Weiterhin erwies sich der Übergang vom Wach- in den Schlafzustand als besonders sensible Phase hinsichtlich des vermehrten Auftretens ventrikulärer Arrhythmien [ 104 ]. Bei Patienten mit neurologischen Störungen während des Schlafes konnte eine Zunahme der Häufigkeit und Komplexität ventrikulärer Rhythmusstörungen beobachtet werden [ 107 ].

Die Pathophysiologie supraventrikulärer Störungen während des normalen Schlafes ist bisher weitgehend unklar [ 104 ]. Eine schlafbedingte Abnahme der Herzfrequenz infolge eines erhöhten Vagotonus ist als physiologisch anzusehen. Demgegenüber wurden, vor allem während des REM-Schlafes, sowohl Sinusarreste bis zu 9 Sekunden Dauer [ 36 ], AV-Blöcke I° und II° [ 78 , 82 ] als auch eine absolute Dissoziation von Atmung und Herzfrequenz beobachtet [ 8 ]. Entgegen der Assoziation von REM-Schlaf und AV-Blöcken I° und II° wurden totale AV-Blöcke während des REM-Schlafes weniger häufig registriert [ 82 ].

2.3.2. Pathophysiologische Auswirkungen der Obstruktiven Schlafapnoe

Die pharyngeale Obstruktion während einer Schlafapnoe führt wegen der fortgesetzten frustranen Aktivität des Zwerchfells zu ausgeprägten intrathorakalen Druckschwankungen mit extrem negativen Werten während der Inspiration [ 55 ]. Dieser Unterdruck hat verschiedene Auswirkungen vor allem auf die mechanische Herzarbeit.

Weiteren Einfluß auf die Herzkreislauffunktion nimmt die OSA durch die Alterationen der Blutgaswerte für Sauerstoff (PO2) und Kohlendioxid (PCO2) sowie des Blut-pH.

Apnoebedingt (Hypoxie, HZV-Reduktion, Arousal) kommt es zusätzlich zu einer reflektorischen Sympathikusaktivierung, die konsekutiv zu einer vermehrten Freisetzung von Katecholaminen aus dem Nebennierenmark führt [ 62 , 123 ]. Dieser Mechanismus spielt hauptsächlich am Ende einer Apnoe während der Arousalreaktion eine Rolle und führt unter anderem zu einem Herzfrequenzanstieg. Während der eigentlichen Apnoe ist dagegen eine Bradykardie zu beobachten, welche auf einem erhöhten Vagotonus beruht. Der ständige Wechsel von Bradykardie (Apnoe) und Tachykardie (Arousal) wird auch als zyklische Variation der Herzfrequenz (CVHR) bezeichnet [ 55 ].

Abbildung 2.1 gibt einen Überblick über den Ablauf einer Schlafapnoephase.


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2.3.2.1. Beeinflussung der Herzfunktion durch mechanische Faktoren

Der starke Abfall des intrathorakalen Drucks (intrathoracic pressure, ITP) im Verlauf einer Obstruktion mit endinspiratorischen Werten von -50 bis -80 cm H20 [ 69 ] (Normalwert um -8 cm H20) bleibt nicht ohne gravierende Auswirkungen auf das Herz-Kreislauf-System. Der ITP wird direkt über das Perikard auf den rechten Vorhof übertragen, weshalb auch dort ein Abfall des rechtsatrialen Drucks die Folge ist. Konsekutiv erhöht sich der venöse Rückstrom [ 104 ]. Dessen Anstieg wird ab einem bestimmten ITP jedoch begrenzt durch den Kollaps der großen Venen beim Eintritt in den Thorax [ 39 ].

Das vermehrte venöse Angebot führt zu einer verstärkten Füllung des rechten Ventrikels und somit zu einer erhöhten Vorlast. Über den Frank-Starling-Mechanismus ist ein Anstieg des Schlagvolumens des rechten Ventrikels zu erwarten, sofern andere Faktoren dem nicht entgegenwirken.

Abbildung 2.1: Pathomechanismus-Schema der Schlafbezogenen Atmungsstörungen (nach [ 90 ])


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So resultiert neben der Erhöhung der Vorlast auch ein Anstieg der rechtsventrikulären Nachlast. Letzteres ist hauptsächlich auf hämodynamische Effekte zurückzuführen, weniger auf die alveoläre Hypoxie bzw. Hypoxämie (Euler-Liljestrand-Mechanismus) [ 55 , 103 ]. Die rechtsventrikuläre Nachlast wird bestimmt durch die rechtsventrikuläre Wandspannung und den transmuralen pulmonalarteriellen Druck (tmPAP) [ 112 ]. Der tmPAP ergibt sich aus dem pulmonalarteriellen Druck korrigiert um den ITP [ 55 ]. Die niedrigsten Werte für den ITP zeigen sich vornehmlich am Ende einer Apnoephase (auf dem Höhepunkt der frustranen Zwerchfellaktivität), ein pathologisches Maximum des pulmonalarteriellen Drucks ist in der postapnoischen Hyperventilationsphase zu registrieren [ 60 ]. Zu beiden Zeitpunkten erreicht der tmPAP somit ein besonders hohes Niveau. Ein pathologisch gesteigerter tmPAP und eine vermehrte Herzfüllung erhöhen wiederum die rechtsventrikuläre Wandspannung und somit die Nachlast des rechten Ventrikels. Vorlast- und Nachlaststeigerung beeinflussen gegensätzlich das Schlagvolumen der rechten Herzkammer.

Die Hypoxie an sich verstärkt noch zusätzlich zu diesen hämodynamischen Effekten den Anstieg der rechtsventrikulären Nachlast [ 104 ], u. a. durch die hypoxiebedingte Vasokonstriktion im pulmonalen Kreislauf (v. Euler-Liljestrand-Mechanismus) und die apnoebedingte reflektorische Sympathikusaktivierung [ 9 ]. In der Summe können Vor- und Nachlaststeigerungen zu rechtsventrikulären Funktionsstörungen bis hin zur Ausbildung einer Rechtsherzinsuffizienz (Cor pulmonale) führen [ 9 ] (siehe Kapitel 2.3.3 ).

Auch die Funktion des linken Ventrikels wird durch die OSA beeinträchtigt. So sind erhöhte pulmonalarterielle Kapillardrücke als Hinweis auf eine linksventrikuläre Dysfunktion registriert worden [ 16 ]. Dabei ist jedoch noch nicht klar, ob es sich um eine primäre linksventrikuläre Dysfunktion handelt oder um eine sekundäre Beeinträchtigung als Folge einer primären rechtsventrikulären Funktionsstörung [ 55 ]. Ein starker Abfall des ITP gegenüber dem Druck im linken Ventrikel während der frustranen Inspirationsanstrengung führt zu einer Erhöhung des linksventrikulären transmuralen Drucks (linksventrikuläre Wandspannung) und somit zu einem Anstieg der Nachlast [ 104 , 112 ]. Die inverse Beziehung von Nachlast zum Schlagvolumen bedingt eine Verringerung des HZV. Dieses reduziert sich noch weiter durch eine behinderte linksventrikuläre Füllung infolge Linksverlagerung des Septum interventriculare bei erhöhtem Blutvolumen im rechten Ventrikel [ 13 ]. Auch das verringerte rechtsventrikuläre Schlagvolumen bei hoher Nachlast für den rechten Ventrikel vermindert die Füllung des linken Ventrikels [ 119 ]. Bei Patienten mit zugrundeliegenden kardiovaskulären Erkrankungen kann diese Reduzierung des HZV zum Auftreten von kardialen oder cerebralen Ischämien beitragen [ 9 ].

Eine zusätzliche Nachlasterhöhung für den linken Ventrikel resultiert aus der Aktivierung des Sympathikus während der Apnoe- und Arousalphase mit nachfolgender peripherer Vasokonstriktion und Blutdruckanstieg. Die vermehrt zirkulierenden Katecholamine schädigen zusätzlich das Myokard und/oder üben einen trophischen Effekt aus [ 21 ]. Alle Mechanismen zusammen können auch bei fehlender Tageshypertonie in die Ausbildung einer Linksherzhypertrophie münden [ 9 , 42 ].


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2.3.2.2. Auswirkungen von Blutgasveränderungen und zirkulatorischen Reflexen auf Blutdruck, Atmungsantwort und Herzfrequenz

Hypoxie, Hyperkapnie und Azidose sind verbunden mit einer Stimulation des Sympathikus. Dies äußert sich hauptsächlich im Anstieg des peripheren Widerstandes mit einem Maximum am Ende der Apnoe und während der Arousal-Reaktion und schließt einen Anstieg der zirkulierenden Katecholaminmenge ein [ 123 ].

Im Gewebe bewirken Hypoxie, Hyperkapnie und Azidose primär eine Vasodilatation (im Lungengewebe führt die Hypoxie jedoch über den Euler-Liljestrand-Mechanismus zur Vasokonstriktion). Dieser lokale Effekt der Vasodilatation wird in der Regel (v. a. bei der Hypoxie, weniger bei Hyperkapnie) durch die sympathikusbedingte Vasokonstriktion übertroffen [ 104 ]. Insgesamt ziehen also die Blutgasveränderungen bei der Schlafapnoe eine Erhöhung des peripheren Widerstandes und damit des Blutdrucks nach sich.

Der im Rahmen einer Apnoe erfolgende kurzfristige Anstieg der sympathischen Aktivität steht bei länger bestehendem OSAS im Sinne einer Chronifizierung in enger Beziehung zu einem erhöhten Ruheantrieb arterieller Chemorezeptoren. Beide sind in Form eines Circulus vitiosus miteinander verflochten [ 124 , 125 ]. Die Erregung arterieller Chemorezeptoren (Hypoxie) im Glomus caroticum bzw. aorticum führt durch direkte Wirkung auf medulläre Kreislaufzentren zu vasokonstriktorischen Reaktionen (Sympathikus) und zu einer Abnahme der Herzfrequenz (Vagus). Dabei ist die Zunahme des peripheren Widerstandes relativ stärker als die Abnahme des HZV, so daß insgesamt der Blutdruck ansteigt [ 130 ]. Die Steigerung der Sympathikusaktivität kann gleichzeitig die Sensitivität der arteriellen Chemorezeptoren verstärken [ 81 ], so daß daraus bei längerem Bestehen des OSAS der oben erwähnte Circulus vitiosus resultieren könnte [ 125 ]. Anhand spirographischer Messungen der Atmungsantwort auf Inaktivierung der peripheren Karotischemorezeptoren durch einminütige reine O2-Atmung wiesen Tafil-Klawe et al. [ 125 ] einen erhöhten Ruheantrieb dieser Rezeptoren bei Patienten mit hypertensivem SAS im Gegensatz zu Patienten mit nicht-hypertensivem SAS bzw. Patienten mit essentieller Hypertonie nach. Weiterhin wurde für das Schlafapnoesyndrom 1991 von Ejnell et al. [ 27 ] die Zunahme der peripheren sympathischen Aktivität beschrieben.

Ein weiterer Mechanismus, der zu einem erhöhten Ruheantrieb peripherer Chemorezeptoren führt, steht in engem Zusammenhang mit dem bei OSAS zu beobachtenden progredienten Versagen der Atmungsregulation [ 124 ]: Auf Grund einer Gewöhnung zentraler Chemorezeptoren an einen erhöhten PCO2 kommt es zu einem verringerten Atmungsantrieb durch das Atmungszentrum. Dem versuchen die arteriellen Chemorezeptoren mit einem erhöhten Ruheantrieb entgegen zu wirken. Ein erhöhter Ruheantrieb bedingt über zentrale Reflexe einen Anstieg sowohl der sympathischen als auch der parasympathischen Aktivität mit nachfolgender Blutdruckerhöhung und Herzfrequenzabnahme (Bradykardien). Gleichzeitig ist die Fähigkeit der arteriellen Chemorezeptoren eingeschränkt, auf hypoxische Zustände adäquat zu reagieren, da der Ruheantrieb schon im oberen Arbeitsbereich der Rezeptoren liegt. Der zentrale Atmungsantrieb auf Hypoxie ist somit reduziert. Es besteht eine Diskrepanz zwischen hoher Aktivität der arteriellen Chemorezeptoren und geringem zentralen Atmungsantrieb. Dies wiederum könnte die pathophysiologische Grundlage eines sich im Verlauf über mehrere Jahrzehnte entwik-


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kelnden Versagens der zentralen Atmungsregulation mit Hypoventilationen sogar im Wachzustand sein [ 70 , 96 ] (Kapitel 2.2.2 ).

Wie schon erwähnt, sinkt die Herzfrequenz während einer Apnoe. In der Pathogenese dieser apnoeassoziierten Bradykardien spielen wahrscheinlich mehrere Mechanismen eine Rolle, die letztendlich alle in einen erhöhten Vagotonus münden.

Der Vagotonus wird neben den chemosensiblen auch durch zirkulatorische Reflexe beeinflußt, sie sind jedoch für den Schlaf noch wenig erforscht. Die vagal vermittelte Bradykardie bei der Apnoe kann neben dem oben erklärten Mechanismus möglicherweise auch auf eine verstärkte Atmungsanstrengung bei verschlossener Glottis zurückzuführen sein. Nach Koehler et al. [ 51 , 53 , 54 ] haben diese mechanischen und reflektorischen Mechanismen in der Herzfrequenzkontrolle eine wichtige Bedeutung. Danach werden kardiale Dehnungsrezeptoren (erhöhter venöser Rückstrom führt zu vermehrter Herzfüllung), arterielle Barorezeptoren (Blutdruckanstieg) und Lungendehnungsrezeptoren (frustrane Inspiration) während einer OSA besonders stark erregt, deren Aktivitätsanstieg steigert reflektorisch den Vagotonus. Der durch diese Reflexe ebenfalls erfolgende Abfall des Vasomotorentonus scheint durch die oben beschriebenen Mechanismen der Aktivierung des Sympathikus übertroffen zu werden, da während einer Apnoe in der Regel ein Blutdruckanstieg zu beobachten ist.

Einen direkten Effekt auf das Herz (also unabhängig von Chemoreflexen) übt die Azidose aus. Es kommt zur verminderten myokardialen Kontraktilität und zur Bradykardie [ 127 ].

2.3.3. OSAS und Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems

Die Effekte des OSAS bedingen sowohl akute Gefahren (Arrhythmien) als auch bei häufigem und dauerhaftem Auftreten bleibende Störungen am kardiovaskulären System. Das OSAS ist somit ein signifikanter Risikofaktor für eine erhöhte Morbidität und letztendlich auch Mortalität an kardiovaskulären Erkrankungen [ 9 , 52 , 55 , 70 , 104 ]. Das kardiovaskuläre Risiko ist jedoch bei gleichem Schweregrad der Schlafapnoe individuell unterschiedlich. Zur Beurteilung der Gefährdung des Patienten muß u. a. das Alter berücksichtigt werden, da die Mortalität der Schlafapnoe unterhalb von 60 Jahren deutlich, oberhalb von 60 Jahren nur noch tendenziell erhöht ist. Die hohe Mortalität in jüngeren Jahren führt vermutlich dazu, daß solche Schlafapnoepatienten höhere Altersgruppen nicht mehr erreichen (die über 60jährigen werden sogar als "Überlebende" bezeichnet) [ 88 ]. Dieser Zusammenhang zwischen Schlafapnoe und erhöhter kardiovaskulärer Mortalität konnte in verschiedenen Studien nachgewiesen werden, wobei die arterielle Hypertonie die in allen Bereichen am häufigsten assoziierte Erkrankung darstellte [ 40 , 74 , 88 ].

Im folgenden sollen die Beziehungen zwischen OSAS auf der einen und arterieller Hypertonie, Herzinsuffizienz, ischämischer Herzerkrankung und Herzrhythmusstörungen auf der anderen Seite näher dargelegt werden.


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2.3.3.1. OSAS und arterielle Hypertonie

Ein Zusammenhang zwischen Schlafapnoe und arterieller Hypertonie gilt als gesichert. Nach epidemiologischen Studien vorwiegend aus den 80er Jahren leiden mindestens 30 % der Hypertoniker an einer Schlafapnoe und mehr als 50 % der Schlafapnoepatienten weisen eine arterielle Hypertonie auf [ 70 ]. Ein weiterer wichtiger Anhaltspunkt für diesen Zusammenhang ist die durch Therapiestudien gezeigte Reversibilität der (noch nicht fixierten) arteriellen Hypertonie bei effektiver Behandlung der Schlafapnoe [ 71 , 122 ].

Insbesondere in Kombination mit Adipositas und erhöhtem Alter wirkt eine zusätzliche Schlafapnoe für das Auftreten einer Hypertonie prädisponierend. Die Schlafapnoe ist also nicht alleiniger und auch nicht immer der primäre Risikofaktor [ 70 , 104 ].

Das Blutdruckprofil von Schlafapnoepatienten fällt vor allem wegen des fehlenden Absinkens der Blutdruckwerte während der Nacht auf [ 71 ], zum größten Teil bedingt durch die fortlaufende intermittierende apnoeassoziierte Sympathikusaktivierung [ 55 ]. Blutdruckspitzen sind folgerichtig vornehmlich am Ende einer Apnoe, während der anschließenden Hyperventilationsphase zu beobachten [ 20 , 71 ].

In der Pathogenese der manifesten Hypertonie am Tage, welche bei 40 % der Apnoepatienten nachgewiesen wurde [ 44 ], scheint ebenfalls die fortwährende Sympathikusaktivierung mit konsekutiver Katecholaminfreisetzung eine entscheidende Rollen zu spielen [ 32 , 70 ]. Die Blutgasalterationen nehmen dabei über die Aktivierung von arteriellen Chemorezeptoren eine Schlüsselstellung ein, was letztendlich zu einem erhöhten Ruheantrieb dieser Rezeptoren mit nachfolgend gesteigerter Sympathikusaktivität führt. [ 32 , 125 ]. Aber auch Änderungen in der Volumenhomöostase und des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems, welche weitaus träger reagieren und daher bis in den Tag hinein wirken, sind pathogenetisch bedeutsam [ 26 , 104 ]. Nicht zuletzt erweisen sich auch strukturelle Veränderungen an Herz und Gefäßen für die Fixierung eines Hypertonus als relevant [ 26 ].

Viele Punkte in der Pathogenese der manifesten Hypertonie am Tage sind noch unklar, der Zusammenhang zwischen OSAS und Hypertonie ist jedoch unstrittig [ 26 ]. Die Hypertonie als prädisponierender Faktor für die Entwicklung einer Herzinsuffizienz und einer ischämischen Herzerkrankung mit allen ihren Folgen (Rhythmusstörungen, Myokardinfarkt) kann in Form eines Circulus vitiosus zur kardiovaskulären Multimorbidität des OSAS-Patienten beitragen.

2.3.3.2. OSAS, pulmonale Hypertonie und Herzinsuffizienz

Eine OSA wird oft begleitet von intermittierenden Steigerungen des pulmonalarteriellen Drucks mit einem Druckmaximum während der Arousalreaktion [ 20 , 113 ]. Als Ursachen kommen u. a. in Frage: hypoxiebedingte pulmonale Vasokonstriktion (v. Euler-Liljestrand-Mechanismus) [ 9 , 113 ], Konstriktion der Lungengefäße durch Azidose und Hyperkapnie [ 30 ], apnoebedingte Steigerung des Sympathikotonus sowie der erhöhte transmurale pulmonalarterielle Druck als Folge des stark negativen ITP während der


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Inspiration (siehe Kapitel 2.3.2 ). Durch den letztgenannten Mechanismus steigt auch der rechtsventrikuläre transmurale Druck. In der Summe ergibt sich eine Steigerung der Nachlast für den rechten Ventrikel. Unterstützt durch die Vorlaststeigerung (vermehrte Füllung durch erhöhten venösen Rückfluß) können rechtsventrikuläre Funktionsstörungen resultieren.

Eine latente oder manifeste pulmonale Hypertonie konnte bei über der Hälfte der Patienten mit OSAS festgestellt werden. In der Mehrzahl der Fälle handelte es sich dabei um latente Formen ohne Veränderungen der Blutgaswerte im Wachzustand [ 102 ].

Ungefähr 12% der Patienten mit OSAS zeigten in einer Studie von Bradley et al. [ 11 ] eine Koinzidenz mit einer Rechtsherzinsuffizienz. Auffällig gegenüber den OSAS-Patienten ohne Rechtsherzinsuffizienz waren ein signifikant niedriger PO2 und ein erhöhter PCO2 im Wachzustand. Dies wurde auf ein "overlap syndrom" von OSAS und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COLD) zurückgeführt. Ähnliche Ergebnisse lieferten Studien von Weitzenblum et al. [ 128 ] und Fletcher et al. [ 31 ]. Eine Anzahl von Störungen während und außerhalb des Schlafs scheinen zum Manifestwerden einer Rechtsherzinsuffizienz nötig zu sein [ 9 ]. Die Beschreibungen von Rückbildungen kardiorespiratorischer Störungen durch alleinige Behandlung des OSAS [ 6 , 121 ] legen den Schluß auf einen Schwellenwerteffekt (Anzahl der respiratorischen Störungen) für die Ausbildung einer Insuffizienz des rechten Ventrikels nahe [ 9 ].

Die Mechanismen, welche zur Ausbildung einer Linksherzhypertrophie führen, wurden oben schon näher erläutert (Kapitel 2.3.2.1 ).

2.3.3.3. OSAS und ischämische Herzerkrankung

Ähnlich wie beim Bluthochdruck ergaben große Studien auch für die koronare Herzerkrankung (KHK) eine erhöhte Prävalenz bei Schnarchern [ 56 , 80 ]. Ebenfalls wurde ein Schlafapnoesyndrom häufiger bei Patienten mit KHK gefunden als in einer Normalpopulation. So wiesen in einer Studie von Andreas et al. 25 von 50 KHK-Patienten einen Apnoe-Index größer als 10 auf [ 3 ]. Dies bestätigt die Ergebnisse einer Untersuchung von De Olazabal et al. [ 22 ] an einer allerdings sehr kleinen Patientengruppe, bei der 11 von 17 Patienten mit einer KHK unter SBAS litten.

Durch ein OSAS wird auf vielfältigen Wegen die Entstehung und Progredienz einer KHK beeinflußt. Unter anderem sind als pathogenetische Faktoren denkbar:

Die erwähnten Mechanismen können in Zusammenhang mit anderen prädisponierenden Faktoren sowohl zu Langzeiteffekten führen (z. B. Ausbildung einer KHK), als auch bei schon bestehender KHK einen akuten nächtlichen Sauerstoffmangel des Herzens bewirken. Ischämische Episoden treten besonders häufig während des REM-Schlafes auf (Traumphase) [ 76 ]. Möglicherweise bedingt eine Sympathikusaktivierung über einen Blutdruck- und Frequenzanstieg einen erhöhten Sauerstoffverbrauch [ 105 ]. Desweiteren sind die Apnoephasen während des REM-Schlafes die längsten und führen zur stärksten Sauerstoffentsättigung [ 10 ]. In der Zeit zwischen 4.00 und 6.00 Uhr morgens, also in der Phase der längsten REM-Perioden und des zirkadianen Anstieges der Katecholamine, sind ischämische Attacken und myokardiale Infarkte besonders häufig [ 76 ].

Die Kombination von KHK und OSA ist nicht nur gefährlich hinsichtlich des Auftretens myokardialer Ischämien. Insbesondere nächtliche Arrhythmien bedrohen diese Patienten. [ 55 ].

2.3.3.4. OSAS und bradykarde Herzrhythmusstörungen

Die zyklische Variation der Herzfrequenz (CVHR) bei der OSA ist Ausdruck einer an die Apnoe-/Hyperventilationsereignisse gekoppelte Modulation der Herzfrequenz, die fast pathognomonisch für die Schlafapnoe ist, und daher als diagnostischer Parameter eingesetzt wird [ 28 , 51 , 55 ]. Während der Apnoephase kommt es auf Grund eines erhöhten Vagotonus zu einer Frequenzverlangsamung. Daran schließt sich eine Frequenz-akzeleration an, die Folge der zentralnervösen Arousalreaktion ist (Sympathikus-aktivierung) [ 28 , 29 , 55 ].

Im Rahmen der CVHR treten bei etwa 5 - 10 % der Patienten mit obstruktiver Schlafapnoe nächtliche bradykarde Herzrhythmusstörungen auf [ 12 , 52 ]. Als sicher apnoeassoziiert gelten Sinusbradykardien mit Frequenzen < 30/min, höhergradige SA-Blockierungen und AV-Blockierungen sowie Sinusarreste, die bis zu einer Dauer von 17 Sekunden beobachtet wurden [ 49 , 73 ]. Die bei vorwiegend jungen, gesunden Probanden auftretenden nächtlichen Bradykardien mit Frequenzen z. T. unter 40/min (Sportler) [ 14 ] sind nicht apnoeassoziiert und sollen daher hier keine weitere Erwähnung finden.

Die bradykarden Phasen während der CVHR können, sofern sie nicht extreme Werte annehmen, als kardialer Schutzmechanismus angesehen werden, da sie sowohl den Sauerstoffverbrauch des Herzens senken, als auch die myokardiale Perfusion auf Grund einer verlängerten Diastolendauer verbessern [ 54 ]. Obwohl im Vergleich von Patienten mit Schlafapnoe und Bradykardien gegenüber solchen ohne Bradyarrhythmien keine erhöhte Letalität belegt werden konnte [ 54 ], wird die erhöhte Mortalität von OSAS-Patienten z. T. auch auf schwere Formen apnoeassoziierter bradykarder Herzrhythmusstörungen zurückgeführt [ 51 , 52 , 53 ].

Myokardiale Ischämien treten hauptsächlich bei extremen Bradykardien auf, wenn ein sinkender Aortendruck und ein steigender intramyokardialer Druck die myokardiale Perfusion verschlechtern, v. a. bei vorbestehender KHK [ 54 ]. Durch die Ischämie besteht


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die Gefahr des Kammerflimmerns, weswegen zur Verhinderung der Bradykardien die Indikation zur Schrittmachertherapie erwogen werden sollte [ 54 ].

Als die Bradyarrhythmie begünstigende Faktoren sind zu nennen: Adipositas (90% aller Fälle bei adipösen Patienten), hoher Apnoe-Index mit entsprechenden Hypoxämien (> 40/h) sowie der REM-Schlaf (70% aller apnoeassoziierten Bradyarrhythmien im REM-Schlaf) [ 28 , 52 , 53 , 54 ].

Bradykarde Rhythmusstörungen bei Schlafapnoepatienten werden zwar in jedem Alter, hauptsächlich jedoch in der Altersklasse von 40 - 60 Jahren beobachtet [ 52 , 53 , 54 ]. Dabei weisen Patienten über 60 Jahre eine geringere zusätzliche Morbidität (geringere Diagnosenanzahl) gegenüber der jüngeren Altersgruppe auf. Daraus wird geschlußfolgert, daß Patienten mit multiplen Diagnosen das höhere Alter möglicherweise gar nicht erst erreichen [ 53 ].

Nach dem bisherigen allgemeinen Kenntnisstand werden die apnoeassoziierten bradykarden Rhythmusstörungen durch einen erhöhten Vagotonus hervorgerufen, was durch die Elimination der Bradykardie nach Gabe von Atropin bestätigt wird [ 28 , 52 , 53 , 54 , 55 ]. Hauptsächlich die oben diskutierten mechanischen und reflektorischen Mechanismen werden für den erhöhten Vagotonus verantwortlich gemacht [ 52 , 53 , 54 , 55 ]. Sowohl das Schlafstadium (REM-Schlaf) als auch die Hypoxie sind weitere Einflußgrößen auf die parasympathische Aktivität [ 54 ]. Folgende Faktoren werden als entscheidend für die Steuerung der Herzfrequenz bei obstruktiver Apnoe angesehen [ 53 ]:

Nach Koehler et al. [ 52 , 53 , 54 , 55 ] finden sich durch ein SAS verursachte bradykarde Arrhythmien nur im Schlaf und gekoppelt an die Atmungsstörungen, nicht jedoch im Wachzustand. Bradykarde Herzrhythmusstörungen im Wachzustand treten vorwiegend bei älteren, multimorbiden Patienten mit einer KHK auf, die zu degenerativen Veränderungen der Automatiezentren geführt hat. Patienten mit Schlafapnoe und Bradyarrhythmien zeigen jedoch eine vergleichsweise geringe Häufigkeit der koronaren Herzerkrankung ( < 10 %) [ 53 ]. Weiterhin wiesen Grimm et al. [ 34 ] eine weitestgehend normale Reizbildung und Erregungsleitung bei Patienten mit apnoeassoziierten AV-Blockierungen III. Grades und Sinusarresten über 3 Sekunden nach. Diese Befunde sprechen für eine funktionell und gegen eine degenerativ bedingte Pathogenese der nächtlichen Bradykardien.

Durch nasale Überdruckbeatmung (continuous positive airway pressure = CPAP) können apnoeassoziierte bradykarde Rhythmusstörungen in über 90 % der Fälle eliminiert werden [ 4 ]. Bei unzureichendem Therapieerfolg oder mangelnder Compliance muß jedoch


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die Frage der Schrittmacherimplantation gestellt werden [ 50 ]. Dabei sind zu bedenken: Ausschließlich nächtliche Rhythmusstörungen verursachen meist keine Symptome und im Wachzustand sind keine Bradyarrhythmien nachzuweisen. Die Patienten sind vergleichsweise jung und weisen zumeist keine kardialen Grunderkrankungen auf, auch ist eine erhöhte Sterblichkeit bisher nicht sicher belegt [ 54 ]. Unter diesen Gesichtspunkten muß entschieden werden, ob der Patient durch die bradykarden Rhythmusstörungen gefährdet ist oder ob der oben erwähnte Schutzmechanismus durch die längere Diastolendauer einen eher günstigen Effekt für den Patienten hat. Weiterhin ist zu berücksichtigen, inwieweit für den Patient durch Tachykardien im Gefolge einer Bradyarrhythmie Gefahr besteht und ob durch Schrittmacherstimulation nicht selbst Tachyarrhythmien hervorgerufen werden können (Stimulus in der Phase eines hypoxischen und vulnerablen Myokards) [ 54 ].

Die im gewissen Sinne physiologische Bradykardie im Rahmen der CVHR bedarf meist keiner Schrittmachertherapie [ 114 ]. Ausnahmen sind beispielsweise extreme nächtliche Bradykardien, die zu gefährlichen Ischämien führen können, und die deshalb durch einen Schrittmacher verhindert werden sollten [ 54 ].

Als Schrittmachermodus wird von Koehler et al. [ 54 ] der DDD-Modus mit niedriger Interventionsfrequenz (30 - 40/min) bevorzugt. Damit soll zum einen ein hämodynamisch günstiger Effekt durch Vorhofbeteiligung erreicht werden, zum anderen wird der Tatsache Rechnung getragen, daß apnoeassoziierte Bradykardien bis zu einem gewissen Grade physiologisch sinnvolle Anpassungsvorgänge sind. Durch Programmierung langer AV-Delays können diese Schrittmacher funktionell im AAI-Modus arbeiten, bieten jedoch im Bedarfsfall die Sicherheitsreserve einer Ventrikelstimulation. Dies führt aber nachteilig zu einer automatischen Begrenzung der oberen Grenzfrequenz des Schrittmachers, so daß bei physiologischer belastungsbedingter Frequenzsteigerung des Vorhofs, z. B. über 120/min, eine fatale 2:1 Überleitung resultiert.


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