Der Anstieg des pulmonalen Blutflusses nach der Geburt

Nach der Geburt eines Neugeborenen kommt es während der Adaptationsphase zu zahlreichen physiologischen Veränderungen, die für den Säugling zum Teil eine große Herausforderung darstellen. Unter anderem muss es zum Entfalten der unteren Atemwege und anschließenden Gasaustausch kommen. Dies führt zu einem Anstieg des pulmonalen Blutflusses (PBF), der für den Beginn des pulmonalen Gasaustauschs notwendig ist. Zusätzlich ersetzt er den Blutfluss aus der Nabelvene als primären Vorlastparameter des linken Ventrikels. Obwohl ein Anstieg des PBF während der Adaptationsphase äußerst wichtig ist, sind die Faktoren, die diesen Prozess regulieren, noch immer nicht vollkommen bekannt. Mittels Röntgenuntersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Belüftung der Lunge zwar der wichtigste Trigger für den Anstieg des PBF ist, es jedoch auch in nicht belüfteten Lungenarealen zu einem Anstieg kommt. Eine partielle Lungenbelüftung führt zu einem Anstieg des PBF in der gesamten Lunge, was zu einem Ventilations/ Perfusions Mismatch in nicht belüfteten Lungenarealen führt. Dies stimmt nicht mit dem momentanen Verständnis über den PBF und dessen regulierende Faktoren überein und zeigt, dass es weitere, bis jetzt noch unbekannte Mechanismen geben muss. Um dies zu untersuchen, wurde ein Studiendesign gewählt, in dem 2 unterschiedliche Untersuchungsmethoden kombiniert werden. Mit Hilfe der Durchleuchtung wird der räumliche Zusammenhang zwischen der Lungenbelüftung und dem PBF in frühgeborenen Hasen untersucht. Mit einem jodhaltigen Kontrastmittel, welches in die pulmonalen Blutgefäße injiziert wird, kann während einer simultanen Durchleuchtung der relative PBF in belüfteten Lungenarealen sichtbar gemacht werden. Mit dieser Methode konnte auch die teilweise Unabhängigkeit von Ventilation und ansteigendem PBF in der Adaptationsphase gezeigt werden und ihr kontinuierlicher Einsatz ermöglicht es die physiologischen Vorgänge in dieser Umstellungsphase zu beobachten. Allerdings kann damit der PBF nur während der Kontrastmittelapplikation gemessen werden, weshalb diese Experimente mit einer physiologischen Versuchsanordnung in Schafen kombiniert wird. Dieses Schafmodel liefert genauere quantitative Informationen zu den zeitlichen Änderungen des PBF und dessen Zusammenhang mit dem intravaskulären Sauerstoffgehalt. Ein Ziel dieser Studie ist es, die Rolle der Lungenbelüftung in Zusammenhang mit einem steigenden PBF im Rahmen der Adaptationsphase im Schafmodel zu eruieren. Wir vermuten, dass ein erhöhter Sauerstoffgehalt in belüfteten Lungenarealen zu einem vermehrten Anstieg des PBF führt, es jedoch bei fehlender Lungenbelüftung ebenfalls zu einem Anstieg kommt. Ein weiteres Ziel dieser Studie ist es zu untersuchen, welche Rolle der Nervus Vagus in der Regulation des PBF spielt. Unsere Hypothese ist, dass es im Rahmen der Lungenbelüftung zu einer Flüssigkeitsumverteilung von den Luftwegen in den interstitiellen Raum kommt, was zu einer Aktivierung von J-Rezeptoren führt, welche wiederum eine Dilatation der pulmonalen Gefäße bewirken. Diese Studie wird neue Einblicke in die Regulation des PBF während der Adaptationsphase liefern und könnte somit auch zu neuen therapeutischen Ansätzen bei Neugeborenen mit kardiovaskulären Dysfunktion beitragen.

Der menschliche Fetus entwickelt sich vor seiner Geburt in einer völlig anderen Umgebung als postnatal, er wächst in einem vollständig mit Flüssigkeit gefülltem Raum. Dies bedeutet, dass auch die Lunge des Feten mit Flüssigkeit gefüllt ist und somit in den ersten 9 Monaten vor der Geburt nicht am Gasaustausch teilnimmt. Während dieser Zeit wird die Anreicherung des fetalen Blutes mit Sauerstoff mit Hilfe der mütterlichen Plazenta gewährleistet. In der präpartalen Periode ist der pulmonale Blutfluss somit sehr gering. Kommt es jedoch zur Geburt muss die kindliche Lunge, innerhalb von kürzester Zeit, die Funktion des Gasaustausches übernehmen. Während diesem Umstellungsprozess kommt es zu zwei gravierenden Veränderungen in der kindlichen Lunge (Umstellung des fetalen zum potnatalen Blutkreislauf): 1. Die Lunge muss sich von der Lungenflüssigkeit klären und mit Umgebungsluft füllen, 2. Es muss zu einem rapiden Anstieg des pulmonalen Blutflusses kommen. Obwohl es keine Zweifel über die Wichtigkeit dieser Abläufe im Rahmen der neonatalen Adaptationsphase gibt, sind die genauen Faktoren, welche zu einem Anstieg des pulmonalen Blutflusses führen noch immer unklar. Bis vor kurzem war man der Meinung, dass es durch den ersten Atemzug nach der Geburt und somit dem Einstrom von Luft in die beiden Lungenflügel zum Anstieg des pulmonalen Blutflusses kommt und dass dieser hauptsächlich in belüfteten Lungenarealen stattfindet. In einer kürzlich publizierten Studie von Stuart Hooper und seiner Forschungsgruppe wurde dieser Mechanismus angezweifelt, nachdem ihre Ergebnisse darauf hindeuteten, dass es auch in nicht belüfteten Lungenarealen zu einem Anstieg des pulmonalen Blutflusses kommen kann, wobei hierbei die Rolle des Sauerstoffes noch unklar erschien. Deshalb lag der Schwerpunkt dieses Projektes darin, die Rolle des Sauerstoffes und die Rolle der Lungenbelüftung unabhängig voneinander auf den Anstieg des pulmonalen Blutflusses zu untersuchen. Als Untersuchungsmethodik wurde hierfür eine Phasenkontrast-Röntgenaufnahme mit einer zeitgleichen Angiographie von frühgeborenen Hasenjungen gekoppelt. Mit diesem Projekt konnten wir die Ergebnisse der zuvor durchgeführten Studie bestätigen, welche zeigte, dass der Anstieg des pulmonalen Blutflusses nicht von einer örtlichen Belüftung der Lunge abhängt, sondern, dass es auch in nicht belüfteten Lungenarealen zu einem signifikanten Anstieg des pulmonalen Blutflusses kommt. Außerdem konnten wir zeigen, dass der Anstieg des pulmonalen Blutflusses in den nicht belüfteten Lungenabschnitten unabhängig vom Sauerstoffgehalt in der belüfteten Lunge ist und somit nicht vom Sauerstoffpartialdruck im Blut abhängt, wenn auch eine erhöhte Sauerstoffkonzentration den Effekt verstärken kann. Diese Ergebnisse deuten somit daraufhin, dass es einen hoch wirksamen Stimulus geben muss, welcher unabhängig von der Sauerstoffkonzentration, zu einem belüftungsinduzierten Anstieg des pulmonalen Blutflusses nach der Geburt führt.