Stefan Penk
Dr.med.
Inhalative Stickstoffmonoxydgabe bei gesunden freiwilligen Probanden und dessen
Auswirkung auf die Hämodynamik und die Atmung
Geboren am 22.12.68 in Würzburg
Reifeprüfung am 15.05.88 in Ettlingen
Studiengang der Fachrichtung Medizin vom WS 1990/91 bis WS 1996/97
Physikum am 14.09.92 an der Universität Heidelberg
Klinisches Studium in Heidelberg
Praktisches Jahr in Schwetzingen
Staatsexamen am 15.04.97 an der Universität Heidelberg
Promotionsfach: Anaesthesiologie
Doktorvater: Prof. Dr. med. J. Motsch
In ersten klinischen Untersuchungen erwies sich inhaliertes Stickstoffmonoxyd als selektiver
pulmonaler Vasodilatator. Die Auswirkungen von inhalativ appliziertem Stickstoffmonoxyd auf
die Hämodynamik und die Atmung bei gesunden Probanden sind jedoch bisher nicht
hinreichend charakterisiert worden.
Ziel der vorliegenden Dissertation war es, an gesunden freiwilligen Probanden herauszufinden,
inwieweit inhaliertes NO in steigender Dosierung ein selektiver pulmonaler Vasodilatator ist,
oder ob auch längeranhaltende beziehungsweise systemische Effekte nachweisbar sind.
Erkenntnisse zu den Auswirkungen auf Herz-Kreislaufsystem und Atmung sollten durch einen
einfachen Belastungstest herausgefunden werden.
Insgesamt 63 freiwillige gesunde Probanden im Alter von 21 bis 42 Jahren nahmen an der
Durchführung teil. Diese Studie wurde als einfachblinde, randomisierte Untersuchung
vorgenommen. 43 Probanden erhielten ein Sauerstoff-Druckluft-Gemisch mit einem FiO2 von
0,3, dem Stickstoffmonoxyd zugemischt wurde. Die 20 Probanden der Kontrollgruppe atmeten
ein Sauerstoff-Druckluft-Gemisch mit einem FiO2 von 0,3, ohne NO-Zugabe. Die Inhalation
erfolgte über eine Mund-Nasen-Maske mit gerichtetem Flow. Nach einer Gewöhnungsphase an
Maske und Applikationssystem von 10 Minuten, wurde der NO-Gruppe Stickstoffmonoxyd in
Dosen von 5 bis maximal 40 ppm NO zugemischt. Jede NO-Konzentration wurde für 10
Minuten eingeatmet. Bei der Kontrollgruppe wurden dieselben Maßnahmen ergriffen, ohne
jedoch NO dem Inhalationsgas zuzugeben. Vor und 10 Minuten nach diesem NO-
Inhalationsversuch unterzogen sich die Probanden einem kontrollierten Belastungstest, um
Auswirkungen von inhaliertem NO auf das Herz-Kreislauf-System und die Atmung zu
demaskieren. Mittels Chemolumineszenzanalysator bestimmten wir am distalen Teil des
Inspirationsschenkels die inspiratorische NO/NO2/NOx-Konzentration und am proximalen Teil
des Expirationsschenkels die expiratorische NO/NO2/NOx-Konzentration. Zu folgenden
Meßzeitpunkten maßen wir die Atemfrequenz (AF), die Atembefindlichkeit (AB), nichtinvasiv,
oszillometrisch den systolischen und diastolischen Blutdruck (RR sys., diast.), die
Herzfrequenz (HF) und die periphere arterielle Blutsauerstoffsättigung (SaO2). Die erfaßten
Daten wurden zu definierten Meßzeitpunkten analysiert:
Vor erstem Belastungstest und vor NO-Inhalation (MZP1)
Nach erstem Belastungstest und vor NO-Inhalation (MZP2)
Nach NO-Inhalation und vor zweitem Belastungstest (MZP3)
Nach NO-Inhalation und nach zweitem Belastungstest (MZP4)
Die gewonnenen Meßdaten ergaben, daß sich die Probanden, die NO inhalierten sich in ihren
demographischen Daten nicht statistisch signifikant von denen der Kontrollgruppe
unterschieden. Vor der NO-Inhalation (MZP1 und 2) zeigten beide Gruppen keinen statistisch
signifikanten Unterschied in AF, AB, peripherer arterieller Sauerstoffsättigung, systolischem
Blutdruck und HF. Unmittelbar nach NO-Inhalation (MZP3) wiesen die Probanden der NO-
Gruppe eine statistisch signifikant niedrigere AF auf, als die Personen der Kontrollgruppe.
Ebenso zeigten die Probanden der NO-Gruppe direkt nach NO-Inhalation eine statistisch
signifikant bessere AB, als die Personen der Kontrollgruppe. Bei den übrigen analysierten
Meßdaten direkt nach NO-Inhalation (SaO2, RR sys., HF) unterschieden sich beide Gruppen
statistisch nicht voneinander. Nach dem zweiten Belastungstest (MZP4) sank die periphere
arterielle Sauerstoffsättigung und die AF bei den Probanden, die NO inhalierten signifikant
stärker ab, bei gleichzeitig geringerer Beeinträchtigung der AB. Außerdem war der durch den
Belastungstest ausgelöste systolische Blutdruckanstieg in der NO-Gruppe statistisch signifikant
geringer ausgeprägt. Die beobachtete Abschwächung der hämodynamischen Reaktion auf die
Belastung könnte zum einen auf eine längeranhaltende NO-Wirkung hinweisen, zum anderen
darauf, daß die vasodilatierende Wirkung von inhaliertem Stickstoffmonoxyd bei gesunden
Probanden nicht nur auf die pulmonale Strombahn begrenzt ist, sondern auch Auswirkungen
auf den systemischen Kreislauf hat. Diese längeranhaltenden NO-Effekte könnten bedingt sein
durch Reaktion von NO mit Hämoglobin zu SNO-Hb, welches selbst vasodilatierende
Eigenschaften hat und mit Glutathion oder S-Nitrosoalbumin im Gleichgewicht steht. Der
beobachtete Abfall der AF und die Verbesserung der AB sind möglicherweise auf einen Einfluß
von inhaliertem NO auf den Bronchomotorentonus und auf eine damit resultierende
Bonchodilatation zurückzuführen. Inwieweit inhalativ appliziertes NO in die zentrale
Atemregulation eingreift, kann nur spekuliert werden.
Diese ersten Untersuchungen an gesunden Probanden zeigten , daß NO per inhalationem nach
einem standardisierten Belastungstest signifikante Auswirkungen auf Herz-Kreislauf-System
und Atmung hat.
Die vorliegende Untersuchung kann keine Erklärung für die Ursachen geben, stellt aber die
Grundlage für weitere Untersuchungen bei Sportlern und Probanden unter Belastung bei
gleichzeitiger NO-Inhalation dar.
