Ein akuter Sauerstoffmangel, auch Hypoxie genannt, kann schwerwiegende Folgen für die Nervenzellen im Gehirn haben. Das Gehirn ist besonders empfindlich gegenüber Sauerstoffmangel, da es einen hohen Energiebedarf hat und auf eine kontinuierliche Sauerstoffversorgung angewiesen ist. Wenn die Sauerstoffversorgung unterbrochen wird, können Nervenzellen innerhalb weniger Minuten absterben.
Bedeutung der Forschung
Die Forschung zu den Auswirkungen von Sauerstoffmangel auf das Gehirn ist von großer Bedeutung, da sie dazu beitragen kann, die Mechanismen zu verstehen, die zu Hirnschäden führen, und neue Behandlungsstrategien zu entwickeln. In Deutschland erleiden jährlich etwa 270.000 Menschen einen Schlaganfall, wobei in 80 % der Fälle ein akuter Sauerstoffmangel durch den Verschluss eines Blutgefäßes im Gehirn verursacht wird. Der ischämische Schlaganfall ist die dritthäufigste Todesursache in Deutschland. Überleben die Betroffenen den Schlaganfall, sind häufig bleibende mittlere und schwere Behinderungen die Folge.
Hypoxie: Definition und Ursachen
Bei einer Hypoxie erhält der Körper oder ein Körperteil zu wenig Sauerstoff und ist somit unterversorgt. Sauerstoff ist lebensnotwendig für die Energiegewinnung in den Zellen. Eine unzureichende Sauerstoffzufuhr schädigt die Zellen. Eine akute Hypoxie entsteht zum Beispiel durch einen plötzlichen Druckabfall im Flugzeug oder bei starkem Blutverlust durch eine Verletzung. Häufiger ist eine chronische Hypoxie, die durch chronische Lungenerkrankungen wie COPD oder neuromuskuläre Erkrankungen wie Myasthenia gravis oder Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) verursacht werden kann. Wenn in einem Gewebe nicht nur zu wenig Sauerstoff (Hypoxie), sondern gar keiner mehr vorhanden ist, sprechen Mediziner von Anoxie.
Hypoxie im Mutterleib
Es gibt Fälle, in denen schon ein Kind im Mutterleib beziehungsweise während der Geburt einen gefährlichen Sauerstoffmangel erleidet. Eine solche Störung des Gasaustausches in der Plazenta beziehungsweise Lunge des Kindes bezeichnen Ärzte als Asphyxie. Der Grund für die Unterversorgung des Fötus mit Sauerstoff ist zum Beispiel eine Funktionsstörung des Mutterkuchens (Plazentainsuffizienz), eine Herzerkrankung der Mutter oder eine fetale Erkrankung (wie Herzfehler oder Infektionen).
Auswirkungen von Sauerstoffmangel auf das Gehirn
Das Gehirn reagiert auf einen Mangel an Sauerstoff besonders empfindlich: In kurzer Zeit sterben Nervenzellen ab - ein hypoxischer Hirnschaden entsteht. Die Nervenzellen des Gehirns, vor allem die für höhere Funktionen des Bewusstseins wie Wahrnehmung, Gedächtnis und Koordination zuständigen und besonders empfindlichen Zellen an der Oberfläche des Großhirns, sterben aufgrund des Sauerstoffmangels innerhalb weniger Minuten ab. Da sich diese Nervenzellen nicht wieder nachbilden, wird das Gehirn irreparabel geschädigt und es entsteht ein hypoxischer Hirnschaden. Das Ausmaß des hypoxischen Hirnschadens hängt unter anderem davon ab, wie lange die Sauerstoffversorgung des Gehirns unterbrochen war. Bei einer kurzen Unterversorgung des Gehirns mit Sauerstoff können Symptome wie Koordinations-, Wahrnehmungs- oder Gedächtnisstörungen auftreten, die sich in der Regel wieder zurückbilden. Eine längere Unterversorgung des Gehirns mit Sauerstoff von mehr als fünf Minuten führt zu einer tiefen Bewusstlosigkeit, dem Koma.
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Hypoxischer Hirnschaden bei Erwachsenen
Der hypoxische Hirnschaden (hypoxisch-ischämische Enzephalopathie, auch HIE) beim Erwachsenen 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.
Akuter Sauerstoffmangel bei der Geburt
Akuter Sauerstoffmangel bei der Geburt, auch Asphyxie genannt, hat für das Baby schwerwiegende Folgen. In Deutschland gehört diese Komplikation zu den häufigsten Geburtsschäden. Ungefähr 400 bis 600 Kinder pro Jahr trifft es mit aller Härte. Die Ursachen sind vielfältig, sie reichen vom angeborenen Herzfehler des Kindes über unerkannte Infekte bis hin zu Geburtsverletzungen. Geschieht dies nicht und Ihr Kind erleidet aufgrund von Sauerstoffmangel dauerhafte gesundheitliche Schäden, haben Sie wahrscheinlich Anspruch auf eine finanzielle Kompensation. Es lohnt sich, den Fall einer Fachkanzlei für Medizinrecht vorzulegen, zur genauen juristischen Prüfung. Die Herztöne des ungeborenen Babys werden in der modernen Geburtshilfe mittels eines CTG (Kardiotokografie) regelmäßig überwacht. Fällt die Herzfrequenz eines Babys während der Wehen ab, um danach zuerst im niedrigen Bereich zu verharren und nur allmählich (wenn überhaupt) wieder anzusteigen, ist dies ein Hinweis auf einen akuten Sauerstoffmangel. Hebammen und Ärzte stehen in dem Fall eines Abfalls der Herzfrequenz verschiedene Maßnahmen zur Verfügung, um dem Kind zu helfen. Falls diese nicht zügig zu einer Verbesserung führen, sollte die Geburt so schnell wie möglich erfolgen, im Notfall durch einen Kaiserschnitt. Denn ein anhaltender Sauerstoffmangel wirkt sich schädlich auf sämtliche Organe aus, am stärksten aber auf das Gehirn. Im ungünstigen Fall überlebt das Baby nicht, doch häufiger erleidet es temporäre oder dauerhafte Schäden im motorischen und kognitiven Bereich. Ein Sauerstoffmangel bei der Geburt löst also eine breite Palette an Störungen aus, die nicht alle gleichzeitig auftreten müssen und verschieden ausgeprägt sein können. Auch im medizinischen Bereich gibt es so etwas wie Glück im Unglück. Vielleicht bilden sich die Symptome nach einiger Zeit zurück und das Kind wächst gesund heran. Organ- und Hirnschäden durch Sauerstoffmangel bei der Geburt wirken sich langfristig auf verschiedene Weise aus. Die Lähmungen können bleiben, ebenso wie die Schluckstörungen und die Epilepsie. Die ohnehin schon verzögerte geistige und körperliche Entwicklung bleibt vielleicht irgendwann stehen, hinzu kommen eventuelle Hüftprobleme, eine Niereninsuffizienz und / oder dauerhafter Bluthochdruck. Behinderungen verschiedenster Art machen dem Kind und seinen Eltern das Leben schwer. Gemäß einer schwedischen Studie fördert Sauerstoffmangel bei der Geburt sogar Schizophrenie in späteren Jahren. Die intensive Geburtsüberwachung mit ständiger Kontrolle der kindlichen Herztöne hat dazu beigetragen, den Sauerstoffmangel bei der Geburt stark zurückzudrängen. Manchmal werden aber im Vorfeld schon Fehler gemacht oder die fallende Herzfrequenz bleibt ohne adäquate, zeitgerechte Reaktion. Führt ein Sauerstoffmangel bei der Geburt zu einer Entwicklungsverzögerung oder zu anderen Spätfolgen, handelt es sich nicht automatisch um einen Behandlungsfehler. Das sind nur die wichtigsten möglichen Behandlungsfehler, die einen Sauerstoffmangel bei der Geburt nach sich ziehen können.
Symptome einer Hypoxie
Eine Hypoxie äußert sich oft in einer Zyanose: Durch die Unterversorgung mit Sauerstoff verfärben sich Haut und Schleimhäute bläulich, besonders im Bereich der Lippen, Nägel, Ohren, Mundschleimhaut und Zunge. Eine durch Kohlenmonoxid-Vergiftung ausgelöste, anämische Hypoxie ist jedoch nicht durch eine Blaufärbung der Haut gekennzeichnet: Weil das mit CO beladene Hämoglobin eine rötliche Farbe besitzt, zeigen die Patienten in diesem Fall vielmehr eine fleckige Rötung der Haut. Dazu kommen je nach Schwere der CO-Vergiftung weitere Symptome, bei denen Sie am besten rasch einen Arzt alarmieren - angefangen von Kopfschmerzen, Herzklopfen und Kurzatmigkeit bei Belastung über Schwindel und Abgeschlagenheit, bis hin zu Benommenheit, Bewusstlosigkeit, Kreislaufschock und Atemlähmung. Ähnlich sehen die Symptome bei akutem Sauerstoffmangel im Gehirn aus. Schon nach wenigen Sekunden tritt meist Bewusstlosigkeit ein, gefolgt von Koma und letztlich Kreislaufstillstand (nach etwa zehn Minuten). Weitere mögliche Anzeichen für eine Hypoxie sind zum Beispiel beschleunigte (Tachypnoe) oder ganz flache Atmung (Hypopnoe), Blutdruckanstieg, Unruhe, Angst, Verwirrtheit und Aggressivität.
Schutzmechanismen des Gehirns
Um sich vor den schädlichen Wirkungen des Sauerstoffmangels zu schützen, schüttet das Gehirn spezielle Substanzen aus. Eine dieser Substanzen ist das Adenosin. Es ist ein Botenstoff, der über das Anbinden an spezielle Kontaktstellen an Nervenzellen bindet (sogenannte Adenosin-Rezeptoren). Studien lassen vermuten, dass sich durch Sauerstoffmangel die Ausschüttung des Adenosins im Gehirn verändert. Es wird vermutet, dass Sauerstoffmangel dazu führt, dass die Menge eines bestimmten Typs des Adenosin-Rezeptors (A1-Subtyp) vermindert wird. Studien an Nagern geben Hinweise darauf, dass der Neuromodulator Adenosin und seine Rezeptoren unter hypoxischen Bedingungen regulatorisch protektiv wirksam werden.
Schlaganfall und Sauerstoffmangel
Ein Schlaganfall, medizinisch als Apoplex bezeichnet, ist eine plötzliche Durchblutungsstörung im Gehirn, die zu Sauerstoffmangel und Gewebeuntergang führt. Jährlich erleiden etwa 270.000 Menschen in Deutschland einen Schlaganfall. Es gibt verschiedene Ursachen für einen Schlaganfall, wobei Gefäßverschlüsse die häufigste Ursache darstellen. Diese können durch Blutgerinnsel oder Fettembolien entstehen, die die Blutgefäße verstopfen und die Sauerstoff- und Glukoseversorgung unterbrechen. Eine weitere Ursache ist die Hirnblutung, die als blutiger Schlaganfall bezeichnet wird und durch ein geplatztes Aneurysma, Verletzungen oder Bluthochdruck entstehen kann. In seltenen Fällen kann auch eine Luftembolie einen Schlaganfall verursachen.
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Risikofaktoren und Prävention
Es gibt verschiedene Risikofaktoren, die die Wahrscheinlichkeit eines Schlaganfalls erhöhen. Dazu gehören Bluthochdruck, Vorhofflimmern, Arteriosklerose, Diabetes mellitus, Übergewicht, Rauchen und Alkoholkonsum. Durch die Minimierung dieser Risikofaktoren können bis zu 70 % aller Schlaganfälle verhindert werden. Regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen, eine gesunde Lebensweise mit ausreichend Bewegung und gesunder Ernährung sowie der Verzicht auf Nikotin und Alkohol sind wichtige Maßnahmen zur Prävention.
Symptome und Diagnose
Die Symptome eines Schlaganfalls können vielfältig sein und hängen davon ab, welcher Bereich des Gehirns betroffen ist. Typische Symptome sind plötzliche Taubheitsgefühle, Lähmungen, Sprach- oder Sehstörungen, Übelkeit, Benommenheit und Orientierungslosigkeit. Es ist wichtig, einen Schlaganfall schnell zu erkennen und notärztliche Hilfe zu rufen, da jede Minute zählt. Die Diagnose wird in der Klinik durch eine neurologische Untersuchung und bildgebende Verfahren wie die Computertomografie (CT) gestellt.
Behandlung
Die Behandlung eines Schlaganfalls richtet sich nach der Ursache. Bei einem Schlaganfall aufgrund eines Blutgerinnsels kann eine Lyse-Therapie eingesetzt werden, um das Gerinnsel aufzulösen und die Durchblutung wiederherzustellen. In einigen Fällen kann auch eine Thrombektomie durchgeführt werden, bei der das Gerinnsel mechanisch entfernt wird. Bei einer Hirnblutung besteht die Behandlung in der Regel aus Bettruhe, Blutdruckkontrolle und gegebenenfalls einer Operation.
Rehabilitation
Nach einem Schlaganfall ist eine Rehabilitation wichtig, um die verloren gegangenen Fähigkeiten wiederzuerlangen und den Alltag wieder selbstständig bewältigen zu können. Die Rehabilitation umfasst Physiotherapie, Ergotherapie und Logopädie. Etwa ein Drittel der Patienten benötigt nach der Reha keine weitere Hilfe mehr im Alltag, während zwei Drittel dauerhafte Unterstützung benötigen.
Langzeitfolgen und Forschung
Die Langzeitfolgen eines akuten Sauerstoffmangels im Gehirn können vielfältig sein und reichen von leichten Koordinations- und Gedächtnisstörungen bis hin zu schweren Behinderungen, Koma oder Tod. Die Forschung konzentriert sich darauf, die Mechanismen zu verstehen, die zu diesen Schäden führen, und neue Therapien zu entwickeln, um die Nervenzellen zu schützen und die Regeneration des Gehirns zu fördern.
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Stat3 und Gefäßwachstum
Nach einem Schlaganfall verändert das Molekül Stat3 in Gefäßzellen das Milieu, das die Zellen umgibt, die sogenannte Matrix, und beeinflusst dadurch die Plastizität der noch intakten Nervenzellen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Transkriptionsfaktor Stat3 das Gefäßwachstum nach einem Schlaganfall stimuliert und überraschenderweise auch Einfluss auf das Milieu im geschädigten Gehirngewebe nimmt. Langfristig hoffen die Wissenschaftler, die Neubildung von Gefäßen durch die Nutzung von Botenstoffen gezielt zu stimulieren.
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