Krause & Pachernegg GmbH · VERLAG für MEDIZIN und WIRTSCHAFT · A-3003 Gablitz
JOURNAL FÜR HYPERTONIE
ZEITSCHRIF
T FÜR HOCHDRUCKERKRANK
UNGEN
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SKRABAL F
Autonomes Nervensystem und Barorezeptorenreflex als
kardiovaskuläre Risikofaktoren
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J. HYPERTON. Sonderheft 1/2003ZUSAMMENFASSUNG
Die Messung der sympathischen und vagalen Steuerung der Herztätigkeit bzw. der sympathischen Steuerung des Gefäßtonus ist heute mit automa-tisierten, nicht-invasiven Methoden routinemäßig möglich. So ist es gleich-falls möglich, nicht-invasiv und ohne Verabreichung von Pharmaka die Barorezeptorreflexsensitivität (BRRS) quantitativ zu erfassen. Erforderlich ist dafür nur eine genaue Erfassung des Herzratenintervalls mit einer gleichzeitigen unblutigen „Beat to Beat“-Blutdruckmessung.
Aus diesen Parametern kann die Mo-dulation des autonomen Nervensy-stems und des Barorezeptors unter verschiedenen Situationen erfaßt werden und eine Risikostratifizierung von Patienten mit koronarer Herz-krankheit durchgeführt werden. Die-se Risikostratifizierung hilft bei der Entscheidung über den Einsatz von antiarrhythmischer Medikation und bei der Indikationsstellung für den ICD.
EINLEITUNG
Die Aktivität des autonomen Nerven-systems war bisher für den Kliniker relativ schlecht oder in der Routine meist überhaupt nicht erfaßbar. Gro-be Methoden wie die Messung der Pulsfrequenz hatten zwar eine gewis-se (auch prädiktive) Aussagekraft zur Beurteilung des Sympathikotonus und dieser einfache Parameter läßt z. B. auch eine gewisse Risikostratifizie-rung zu, zur Erfassung von subtileren Veränderungen sind sie jedoch unge-eignet. Dies gilt in gleicher Weise für die Katecholaminmessung im 24 h-Harn oder auch die Plasmakatechol-aminbestimmung, die in erster Linie nur den Noradrenalin-„Spillover“ aus den Venen und nicht so sehr die Ak-tivität des sympathischen Nervensy-stem widerspiegelt.
Andere Verfahren sind zwar wesent-lich genauer, jedoch wegen ihrer In-vasivität für den klinischen Alltag un-brauchbar. Dazu gehören z. B. die Messung der elektrischen Aktivität von sympathischen Nerven. Für
die-se Untersuchung müsdie-sen Platin-elektroden in den Nerven eingesto-chen werden (z. B. in den N. suralis) und der „nerve traffic“ der sympathi-schen Nervenfasern abgeleitet wer-den. Eine weitere genaue, aber eben-falls invasive Methode ist die Mes-sung der arteriovenösen Noradrena-lindifferenz nach der systemischen Verabreichung von radioaktiv mar-kiertem Noradrenalin. Bei diesem Verfahren kann die sympathische In-nervation jedes einzelnen Organs erfaßt werden. Dazu muß allerdings die arteriovenöse Noradrenalin-Dif-ferenz am interessierenden Organ, z. B. im Fall des Herzens in der Aorta und im Sinus coronarius, durch Blut-abnahme mittels Katheter ermittelt werden.
In letzter Zeit wurden elegante ma-thematische Verfahren entwickelt, um aus einer „Beat to Beat“-Messung des Herzratenintervalls bzw. der „Beat to Beat“-Blutdruckschwankun-gen nicht nur die Aktivität des sym-pathischen und parasymsym-pathischen Nervensystems zu bestimmen, son-dern auch die Barorezeptorreflex-sensitivität, die eng mit der sympa-thischen Aktivität im Hirnstamm ver-knüpft ist, zu erfassen.
SPEKTRALANALYSE DES
HERZ-RATENINTERVALLS UND DER
BLUTDRUCKVARIABILITÄT
Axelrod und Mitarbeiter haben mit-tels Spektralanalyse des Herzraten-intervalls als erste pharmakologisch gezeigt, daß sich im Herzrateninter-vall die Aktivität des sympathischen und parasympathischen Nervensy-stems versteckt. Mittels „Fast Fourrier Transformation“ des Herzrateninter-valls konnten sie zeigen, daß im Powerspektrum der Herzratenvaria-bilität ein Gipfel bei 0,1 Hz zu beob-achten ist, der nach der Gabe von
Summary
Completely noninvasive methods allow the automatic assessement of sympathetic and parasympathetic drive to the heart and of the sympa-thetic drive to resistance vessels: Po-wer spectral analysis of the heart rate interval and of the spontaneously occurring variations of blood pres-sure provide not only the informa-tion about the modulainforma-tion of auto-nomic tone induced by physiological or pharmacological manoeuvres but also enable the non-invasive asses-sement of baroreceptor reflex sensi-tivity from spontaneously occurring blood pressure and heart rate interval ramps. The method of choice for the noninvasive blood pressure measure-ment represents the vascular unloa-ding technique. It is sufficiently pre-cise to detect the minimal beat to
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J. HYPERTON. Sonderheft 1/2003
AUTONOMES
NERVENSYSTEM
UND
BAROREZEP-TORENREFLEX
ALS
KARDIO-VASKULÄRE
RISIKOFAKTOREN
Propranolol verschwindet und hier-mit offensichtlich sympathisch ver-mittelt ist, während ein weiterer Peak bei 0,3 Hz durch Atropin gedämpft werden kann und somit offensicht-lich parasympathisch beeinflußt wird. Die Gipfelhöhe dieses 0,3 und 0,1 Hz-Bandes in Relation zur ge-samten Spektraldichte läßt so die sympathikovagale Balance ableiten. Abbildung 1 zeigt das Verhalten von Herzrate, Beat to Beat-Blutdruck, Schlagvolumen und Gefäßwiderstand bei einem gesunden Probanden nach Modulation des Sympathikus durch Orthostase (oberer Teil der Abb.), weiters sympathische und parasym-pathische Aktivität bei mittels Spek-tralanalyse (unterer linker Teil der Abb.) und Modulation der BRRS durch den geänderten Sympathiko-tonus (unterer rechter Teil der Abb.). Wie ersichtlich, kommt es nach Orthostase zu einer deutlichen Akti-vierung des 0,1 Hz-Bandes (des Sym-pathikus) mit gleichzeitiger Redukti-on des 0,3-Herzbandes (Parasympa-thikus), so daß die sympathikovagale Balance unter Orthostase deutlich zunimmt. In dieser Abbildung ist das 0,1-Herzband des Blutdruckes und das 0,3-Herzband der Herzraten-variabilität verwendet, da das 0,1-Herzband in der Herzratenvariabili-tät zusätzlich durch andere Faktoren verfälscht wird und damit die Analy-se der Blutdruckschwankungen im Frequenzbereich zur Beurteilung des Sympathikus wesentlich besser ge-eignet ist als die Analyse des Herz-ratenintervalls.
B
EURTEILUNG
DER
B
ARO
-REZEPTORREFLEXSENSITIVITÄT
Bekanntlich melden die Druckrezep-toren in der Carotisgabel jede Blut-druckänderung über Fasern des Nervus vagus und Nervus glosso-pharyngeus an den Hirnstamm, wo
Abbildung 1:
Trendrecording von Herzrate, Beat to Beat-Blutdruck,
es bei einem Blutdruckanstieg zu ei-ner sofortigen Vagusaktivierung und zu einer Hemmung des Sympathikus kommt, so daß durch die resultieren-de Frequenzsenkung und durch das Absinken des peripheren Gefäßwider-standes der kurzzeitige Blutdruckan-stieg abgefangen wird. Bei Blutdruck-abfällen wird durch den umgekehr-ten Mechanismus der Blutdruck so-fort wieder angehoben. Moduliert wird dieses System durch die Groß-hirnrinde und die Aktivität des zen-tralen sympathischen Nervensystems insofern, als bei sympathischer Erre-gung – ausgelöst durch Stress, Angst oder auch durch Orthostase – der Barorezeptorreflex gedämpft wird. So kommt es in der sogenannten „Fight or Flight“-Reaktion bei jedem phy-siologischen Blutdruckanstieg zu ei-ner geringeren Dämpfung desselben durch den Barorezeptor, damit bleibt der Blutdruck in dieser Situation hö-her als unter Ruhebedingungen.
Früher hat man den Barorezeptor-reflex durch Infusion von vasoakti-ven Medikamenten, die einen Blut-druckanstieg oder einen Blutdruck-abfall bewirkten (z. B. Phenylephrin und Nitroglycerin), untersucht, der-zeit kann man bereits dafür mit einer genauen „Beat to Beat“-Blutdruck-messung die spontanen Variationen des Blutdruckes heranziehen. Eine solche genaue Methode stellt die so-genannte „vascular unloading tech-nique“ dar. Bei diesem Prinzip der entspannten Arterienwand wird das intravasale Volumen plethysmogra-phisch gemessen, jeder Anstieg des Volumens führt zu einem automati-schen Anstieg des Druckes in einer der Arterie anliegenden Manschette, so daß die Arterienwand immer völ-lig entspannt bleibt und nicht wie üblich den Arteriendruck abfangen kann. Diese ursprünglich von Penaz in Prag entwickelte Methode ist z. B. im Task Force™ Monitor der Firma CNSystems, Graz, Austria (www.cnsystems.at) verwirklicht und gegenüber der ursprünglichen analo-gen Methode wesentlich verbessert und verfeinert. Online werden von
einem Computerprogramm laufend aus der Blutdruckvariabilität Sequen-zen herausgesucht, bei denen der Blutdruck ansteigt und gleichzeitig die Herzfrequenz abfällt bzw. in wel-chen bei Absinken des Blutdruckes es zu einer Erhöhung der Herzrate kommt. In diesen Situationen ist der Barorezeptorreflex aktiv und man kann den Anstieg des Blutdruckes gegen die Verlangsamung der Herz-frequenz auftragen, die Steigung der Regressionsgeraden errechnen und die BRRS in msec. Herzratenver-änderung pro mmHg Blutdruck-änderung (msec/mmHg) angeben.
Eine pathologische Veränderung der Barorezeptorreflexsensitivität findet sich z. B. bei einer steifen, skleroti-schen Carotis, die den Druckanstieg nicht mehr richtig an die Dehnungs-rezeptoren in der Carotisgabel wei-tergeben kann bzw. bei Störungen des autonomen Nervensystems, bei denen eine Druckänderung nicht mehr in eine Modulation des Vagus und Sympathikus übersetzt wird. Auch kann ein krankes Herz, z. B. bei koronarer Herzkrankheit, nicht mehr richtig auf die vom autonomen Nervensystem geforderten Änderun-gen der Herzfrequenz reagieren.
Abbildung 2:
Die kardiovaskuläre Mortalität von Patienten mit Zustand nach
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J. HYPERTON. Sonderheft 1/2003
AUTONOMES
NERVENSYSTEM
UND
BAROREZEP-TORENREFLEX
ALS
KARDIO-VASKULÄRE
RISIKOFAKTOREN
PROGNOSTISCHE WERTIGKEIT
DES
B
AROREZEPTORREFLEXES
In der ATRAMI-Studie [1] wurde pro-spektiv gezeigt, daß die kardiovasku-läre Mortalität von Patienten nach Herzinfarkt durch Messung der Baro-rezeptorreflexsensitivität vorausge-sagt werden kann. So steigt das Risi-ko für einen plötzlichen Herztod mit abnehmender Barorezeptorreflex-sensitivität (Abb. 2). Dies weist dar-auf hin, daß bei gestörtem Baro-rezeptorreflex bzw. gestörtem auto-nomem Nervensystem das Herz un-geschützter als sonst einer sympathi-schen Aktivierung und damit der Neigung zu ventrikulären Ektopien ausgesetzt ist. Dieses Phänomen war ja bereits gut von Diabetikern be-kannt, die durch die autonome Neu-ropathie eine deutlich höhere Rate von Sekundenherztod aufweisen als Nichtdiabetiker.
PROGNOSTISCHE BEDEUTUNG
DER SPEKTRALANALYSE
Jüngst wurde auch in einer prospekti-ven Studie gezeigt, daß das „Low Frequency Band“ der Herzraten-variabilität, das die sympathische Steuerung des Herzens durch den
Hirnstamm anzeigt, ebenfalls imstan-de ist, das Risiko für einen Sekunimstan-den- Sekunden-herztod von Patienten mit chroni-scher Herzinsuffizienz vorauszusa-gen [2]. Tabelle 1 zeigt die Überle-bensraten in Abhängigkeit von der Leistungsdichte (Power) des LF-Ban-des, wie in dieser Studie beobachtet.
In Hinkunft wird es also routinemä-ßig möglich sein, durch automatisier-te, einfache, nicht invasive Verfah-ren, wie sie z. B. vom Task-Force-Monitor™ der Firma CNSystems, Graz, Österreich, geboten werden, online die Funktion des autonomen Nervensystems, des Barorezeptor-reflexes und anderer wichtiger kar-dialer Parameter vollautomatisch auszuwerten und so eine routinemä-ßige kardiale Risikostratifizierung durchführen zu können. Diese wich-tigen neuen Verfahren haben nur bei einer Arzt-unabhängigen, vollauto-matischen Auswertung eine Chance, aus dem experimentellen Labor zu
kommen und im klinischen Alltag Fuß zu fassen.
Literatur:
1. La Rovere MT, Bigger Th Jr, Marcus FI et al. Baroreflex sensitivity and heart rate variability in prediction of total cardiac mortality after myocardial infarction. Lancet 1998; 351: 478–84.
2. La Rovere MT, Pinna GD, Maestri R et al. Short term heart rate variability strongly predicts sudden cardiac death in chronic heart failure patients. Circulation 2003; 107: 565–70.
Weitere Literatur beim Verfasser
Korrespondenzadresse:
Prim. Univ.-Prof. Dr. med. Falko Skrabal Medizinische Abteilung Krankenhaus der Barmherzigen Brüder Graz-Marschallgasse Lehrkrankenhaus der Karl-Franzens-Universität A-8020 Graz, Marschallgasse 12 E-mail: falko.skrabal@kfunigraz.ac.at
Tabelle 1:
Überleben (in %) von Patienten mit chronischer Herzinsuffizenz bei
Sekundenherztod entsprechend dem LF Band in der Spektralanalyse der
Herz-ratenvariabilität. Patienten mit der niedrigsten Power der Herzratenvariabilität
haben die schlechteste Prognose.
Monate LFP > 13 ms2 (n = 191) LFP < 13 ms2 (n = 51)
6 99 95
12 98 90
18 96 87
24 95 86
30 94 83
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