Ein Mangel an Sauerstoff, auch Hypoxie genannt, kann verheerende Folgen für den Körper haben, insbesondere für das Gehirn. Da das Gehirn eine große Menge an Energie benötigt und auf eine stetige Sauerstoffversorgung angewiesen ist, reagieren die Nervenzellen äußerst empfindlich auf Unterbrechungen. Dieser Artikel beleuchtet die Auswirkungen von Sauerstoffmangel auf das Gehirn, die zugrunde liegenden Mechanismen und die potenziellen Folgen, die bis zum Absterben von Gehirnzellen reichen können.
Die Bedeutung von Sauerstoff für das Gehirn
Das Gehirn ist die Steuerzentrale des Körpers und benötigt für seine komplexen Aufgaben eine kontinuierliche Versorgung mit Sauerstoff. Rund 100.000 Mal am Tag pumpt das Herz sauerstoffreiches Blut durch den Körper, um die Organe und das Gehirn mit dem lebensnotwendigen Sauerstoff zu versorgen. Sauerstoff ist entscheidend für die Energiegewinnung in den Zellen, ein Prozess, der als Zellatmung bezeichnet wird.
Hypoxie: Wenn Sauerstoff knapp wird
Hypoxie tritt auf, wenn der Körper oder ein Körperteil nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird. Dies kann verschiedene Ursachen haben, wie beispielsweise Lungenerkrankungen, Verletzungen des Brustkorbs oder Vergiftungen. Bei einer Hypoxie ist das Sauerstoffangebot im Körper bzw. in einem Körperteil unzureichend. Dies führt zu einem verminderten Sauerstoffpartialdruck (pO2) im Blut und in den Geweben.
Die Auswirkungen von Sauerstoffmangel auf das Gehirn
Das Gehirn reagiert besonders empfindlich auf Sauerstoffmangel. Bereits nach kurzer Zeit sterben Nervenzellen ab, was zu irreparablen Hirnschäden führen kann.
Der zeitliche Aspekt
- Nach zwei Minuten: Die ersten Gehirnzellen beginnen abzusterben.
- Nach fünf Minuten: Es drohen schwerste Behinderungen wie Taubheit, Blindheit und Lähmungen.
- Nach zehn Minuten: Fast alle Organe sind irreversibel so stark geschädigt, dass sie nicht mehr arbeiten können.
Symptome und Folgen
Bei Sauerstoffmangel kommt es zunächst zu Kopfschmerzen, Übelkeit, Erbrechen, Müdigkeit, Atemnot, Verwirrtheit, Schwindel und Benommenheit bis hin zur Apathie. Das Gehirn ist das Organ, das bei Sauerstoffmangel am schnellsten Schaden nimmt. Selbst wenn im Zustand der Bewusstlosigkeit eine Rettung erfolgt, drohen irreversible Schäden.
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Hypoxischer Hirnschaden
Der hypoxische Hirnschaden (hypoxisch-ischämische Enzephalopathie, HIE) ist eine Hirnschädigung aufgrund eines schweren Sauerstoffmangels im Gehirn (Hypoxie). Häufig tritt er nach einem Kreislaufstillstand mit erfolgreichen Wiederbelebungsmaßnahmen (Reanimation) auf. In der Folge kommt es zu individuell unterschiedlich stark ausgeprägten neurologischen Störungen bis hin zu Komazuständen oder einem Wachkoma.
Ursachen von Sauerstoffmangel im Gehirn
Es gibt verschiedene Ursachen, die zu einem Sauerstoffmangel im Gehirn führen können:
- Herz-Kreislauf-Stillstand: Wenn das Herz aufhört zu schlagen, fließt kein Blut mehr und die Sauerstoffversorgung des Gehirns bricht zusammen.
- Herzinfarkt: Bei einem Herzinfarkt wird die Blutversorgung des Herzens eingeschränkt oder unterbrochen. Dies kann zu einem hypoxischen Hirnschaden führen, da das Gehirn für eine gewisse Zeit nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt wird.
- Schlaganfall: Ein Schlaganfall kann ebenfalls zu einem Sauerstoffmangel im Gehirn führen, da die Blutversorgung unterbrochen wird.
- Hypoxie: Eine Hypoxie, die durch verschiedene Faktoren wie Lungenerkrankungen, Verletzungen oder Vergiftungen verursacht werden kann, führt zu einer unzureichenden Sauerstoffversorgung des Gehirns.
- Hirnblutungen: Blutungen im Gehirn können die Blutzufuhr unterbrechen und zu Sauerstoffmangel führen.
- Schädel-/Hirnverletzungen: Verletzungen des Kopfes können die Blutgefäße im Gehirn schädigen und die Sauerstoffversorgung beeinträchtigen.
- Hirninfarkte: Ein Hirninfarkt, auch bekannt als ischämischer Schlaganfall, tritt auf, wenn ein Blutgefäß im Gehirn verstopft ist und die Blutzufuhr unterbrochen wird.
Diagnose von neurologischen Schäden nach Sauerstoffmangel
Typische Symptome von neurologischen Schäden sind Gedächtnisprobleme, Verwirrung, Orientierungslosigkeit, motorische Probleme und Sprachstörungen. Durch kognitive Tests kann man überprüfen, ob es zu einer Schädigung des Gehirns gekommen ist. Auch können verschiedene bildgebende Verfahren wie zum Beispiel ein CT oder MRT Aufschluss über kognitive Schäden geben.
Behandlung von Sauerstoffmangel
Um gefährliche Zellschäden durch eine Hypoxie zu vermeiden, ist es notwendig, möglichst schnell ausreichend Sauerstoff zuzuführen. Dazu verabreicht der Arzt dem Betroffenen Sauerstoff, etwa über eine Sauerstoffmaske. Außerdem ist es wichtig, die Ursache der Sauerstoff-Mangelversorgung (Grunderkrankung, starker Blutverlust, Vergiftung et cetera) durch eine geeignete Behandlung zu beheben.
Wiederbelebung
Bei einem Herz-Kreislauf-Stillstand ist schnelle Hilfe überlebenswichtig. Laienhelfer können in nur drei Schritten zu Helden werden:
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- Prüfen: Reagiert die Person auf Rütteln oder Rufen und atmet sie normal?
- Rufen: Notruf 112 wählen.
- Drücken: Mit einer Frequenz von 100 Mal pro Minute etwa fünf Zentimeter tief auf den Brustkorb des Betroffenen drücken. Die Herzdruckmassage ist wichtiger als die Atemspende.
Langzeitfolgen von Sauerstoffmangel
Ein Herzinfarkt kann den geistigen Abbau beschleunigen. Unmittelbar danach sind in der Regel zunächst keine Unterschiede zu Menschen ohne Herzinfarkt messbar. Doch in den folgenden Jahren steigt das Risiko für Betroffene, dass ihre Wahrnehmung und Gedächtnisleistung nachlassen - selbst wenn sie sich gut von dem Herzinfarkt erholt haben.
Mögliche Langzeitfolgen
- Gedächtnisleistung: Der Mensch kann sich Dinge nicht mehr so gut merken und sich schlechter an etwas erinnern.
- Exekutive Funktionen: Die Konzentrationsfähigkeit des Menschen lässt nach.
- Globale Kognition: Damit wird die Gesamtleistung des Gehirns beschrieben.
- Vaskuläre Demenz: Sie entsteht, wenn das Gehirn nicht ausreichend mit Blut versorgt wird. Das kann zu Schäden an den Gehirnzellen und zu einem allmählichen Abbau der kognitiven Fähigkeiten führen.
- Stille Schlaganfälle: Sie können das Gehirn dauerhaft schädigen. Sie sind nicht groß genug, um erkannt zu werden, beeinträchtigen aber die Blut- und Sauerstoffversorgung des Gehirns.
Prävention von Sauerstoffmangel
Es gibt verschiedene Maßnahmen, die ergriffen werden können, um Sauerstoffmangel vorzubeugen:
- Herzinfarkt vorbeugen: Ab dem 40. Lebensjahr sollte man seinen Blutdruck jedes halbe Jahr einmal messen lassen. Besonders zu empfehlen ist das, wenn man ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen hat, also zum Beispiel bei Übergewicht, Rauchen oder erhöhten Cholesterinwerten.
- Gesunde Lebensweise: Eine gesunde Ernährung, regelmäßige Bewegung und der Verzicht auf Rauchen können das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und damit auch Sauerstoffmangel reduzieren.
- Vermeidung von Risikofaktoren: Risikofaktoren wie Bluthochdruck, Typ-2-Diabetes und hohe Cholesterinwerte sollten behandelt werden, um das Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu senken.
Das Phänomen der Streudepolarisierung
Nach Abschaltung der Maschinen fiel der Blutdruck der Patienten langsam ab und die Sauerstoffversorgung des Gehirns versiegte. Durchschnittlich ein bis zwei Minuten danach zeichnete die erste Elektrode ein Signal auf - die Welle hatte begonnen. Langsam breitete sie sich daraufhin durch das Gehirn aus. Aus Tieren ist bekannt, dass sie mit zwei bis fünf Millimetern pro Minute durch das Gewebe wandert. „Wir konnten nachweisen, dass die terminale Streudepolarisierung bei Mensch und Tier vergleichbar ist“, erläutert Dreier. Das Phänomen ist jedoch nicht unbedingt fatal, in vielen der Patienten wurden innerhalb von Tagen mehrere Wellen aufgezeichnet. „Wichtig ist, dass der Vorgang - bis zu einem bestimmten Punkt - reversibel ist, wenn die Blutzirkulation wiederhergestellt wird“, sagt Dreier. In diesem Fall erholen sich die Nervenzellen wieder vollständig.
Hirntod
Der Hirntod wird auch als endgültiger und unumkehrbarer Ausfall der gesamten Hirnfunktionen bezeichnet. Das ist aus medizinischer und rechtlicher Sicht mit dem Tod eines Menschen gleichzusetzen, denn sowohl lebenswichtige Körperfunktionen als auch das menschliche Bewusstsein sind betroffen.
Ursachen des Hirntods
Zu den Ursachen, die die Blutzufuhr im Gehirn unterbrechen können, zählen etwa:
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- Hirnblutungen
- Herz-Kreislauf-Versagen
- Schädel-/Hirnverletzungen
- Hirninfarkte
Folgen des Hirntods
- Körperfunktionen: Das Gehirn steuert alle wichtigen Prozesse im Körper, etwa die Atmung, die Regulierung der Körpertemperatur oder den Blutdruck. Wenn ein Mensch hirntot ist, fällt auch die Herz-Kreislauf-Funktion aus - sie kann dann nur noch künstlich aufrechterhalten werden.
- Bewusstsein: Ein hirntoter Mensch hat kein Bewusstsein mehr. Das bedeutet, er oder sie empfindet keine Gefühle mehr, kann nicht denken, lernen oder interagieren. Auch das Schmerzempfinden ist nicht mehr vorhanden.