Restriktive Lungenerkrankungen

Die interstitiellen Lungenerkrankungen stellen eine heterogene Gruppe von über 200 Erkrankungen dar, deren gemeinsames Kennzeichen ein pathologischer Prozess im Bereich des Lungeninterstitiums ist. Die klinisch häufigsten interstitiellen Lungenerkrankungen sind die idiopathische Lungenfibrose, die Sarkoidose, die Pneumokoniose, die Lungenfibrose bei Systemerkrankung, beispielsweise bei rheumatoider Arthritis oder Sklerodermie, sowie medikamenteninduzierte interstitielle Prozesse. Morphologisch steht ein progredienter fibrotischer Umbauprozess im Vordergrund, der von einer mehr oder weniger stark ausgeprägten Entzündungsreaktion begleitet sein kann. Der Umbauprozess führt zu einer erheblichen Veränderung der Funktion mit einem zunehmenden Verlust von Lungenvolumen, einer Minderung der Diffusionskapazität und einer Abnahme der Lungendehnbarkeit. Folge ist eine progrediente Gasaustauschstörung, die anfänglich nur unter Belastung, später auch in Ruhe nachzuweisen ist. Betroffen ist primär die Sauerstoffaufnahme im Sinne einer respiratorischen Partialinsuffizienz. Die Patienten zeigen in Abhängigkeit der Schwere der Erkrankung eine schnelle und oberflächliche Atmung. Die inadäquat gesteigerte Ventilation führt zu einer Hypokapnie, ohne dass eine Verbesserung der Oxygenierung nachzuweisen ist. Ursache der Atemnot ist aber nicht nur die Gasaustauschstörung für O₂, sondern auch die Veränderungen der Lungenmechanik, die eine erhöhte Atemarbeit erfordern.

Erst in den Spätstadien ist auch die CO₂-Elimination vermindert, sodass die Patienten eine respiratorische Globalinsuffizienz mit Hypoxämie und Hyperkapnie entwickeln. Die Hyperkapnie ist jedoch nicht in erster Linie Folge eines gestörten Diffusionsvorganges auf der Ebene der Alveole, sondern Ausdruck einer alveolären Hypoventilation durch den Verlust an Lungenvolumen und der Erschöpfung der Atemmuskulatur. Die Atempumpe ist bei Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen durch den Verlust der Elastizität der Lunge und der Überwindung der elastischen Widerstände erheblich belastet. Mit dem Fortgang der Erkrankung kann die Atemmuskulatur diese Belastung nicht mehr kompensieren, und es entwickelt sich eine chronische respiratorische Insuffizienz mit ausgeprägter Tachypnoe und körperlicher Erschöpfung.

Die häufigste Ursache einer Deformierung des Thoraxskeletts, die auch bei über 80 % der Fälle idiopathischer Natur zutrifft, ist eine kombinierte Fehlstellung aus Skoliose und Kyphose der Wirbelsäule. Ein Teil der Patienten entwickelt eine schwere Kyphoskoliose auf dem Boden anderer Erkrankungen wie Poliomyelitis oder Neurofibromatose, ankylosierende Spondylitis, Marfan-Syndrom oder Mukopolysaccharidose. Die Erkrankung kommt bei Frauen häufiger vor als bei Männern. Die Kyphoskoliose ist mit einer Prävalenz von etwa 1:10.000 keine seltene Erkrankung. Auch Patienten mit einem Post-TBC-Syndrom entwickeln eine thorakale Restriktion.

In Abhängigkeit vom Ausmaß der Veränderungen am Thoraxskelett kann die Kyphoskoliose zu einem respiratorischen Versagen in jedem Lebensalter führen. In der Regel treten respiratorische Symptome erst im hohen Erwachsenenalter auf, bei einem kleinen Teil der Patienten sind jedoch auch schon im jugendlichen Alter Zeichen der respiratorischen Insuffizienz nachweisbar. Eine alleinige Skoliose ist kein Risikofaktor für die Entwicklung einer respiratorischen Insuffizienz. Erst in der Kombination mit der Kyphose tritt eine pulmonale Symptomatik auf, die jedoch meist erst nachweisbar ist, wenn eine Wirbelsäulenverkrümmung von mindestens 100 Grad vorliegt.

Viele der Patienten mit Kyphoskoliose entwickeln über die Zeit eine Schaukelatmung als Ausdruck der restriktiven Erkrankung und der erhöhten Atemarbeit. Die erhöhte Atemarbeit ist bedingt durch den zunehmenden Verlust der Dehnbarkeit und Compliance des Thoraxskeletts. Wegen der Deformierung setzen die Muskelkräfte asymmetrisch an und verstärken über die Jahre die Krümmung der Wirbelsäule, sodass auch die Behinderung des pulmonalen Systems über die Zeit zunimmt. Bedingt durch die Deformierung hat die Atemmuskulatur einen deutlich geringeren Wirkungsgrad. Die bei diesen Patienten zu beobachtende Schaukelatmung entlastet die Atempumpe, ist jedoch mit einer geringeren alveolären Ventilation verbunden, da durch diesen Atemtyp die Totraumventilation deutlich zunimmt. Des Weiteren führt die Deformierung des Thoraxskeletts zu einer inhomogenen Ventilation mit der Konsequenz eines Ventilations-Perfusions-Mismatch und zu einer mechanischen Kompression von Lungenarealen, die nicht mehr ausreichend ventiliert werden können und atelektatisch werden. Die insgesamt kleinen Atemzugvolumina tragen zusätzlich noch zu der Entwicklung der Atelektasen bei. Patienten mit Kyphoskoliose haben eine geringe funktionelle Residualkapazität (FRC), sodass sie in Phasen der Apnoe schneller und stärker entsättigen.

Neben diesen rein mechanisch bedingten Veränderungen kann auch bei Patienten mit Kyphoskoliose die Atmungsregulation gestört sein, wenn zusätzlich eine neurologische Erkrankung vorliegt (z. B. Poliomyelitis). Aber auch die enorme mechanische Belastung alleine verändert und mindert den Atemantrieb. So wurde bei Patienten mit Kyphoskoliose ein zunehmender Verlust der Empfindlichkeit gegenüber CO₂ beobachtet. Phasen mit ausgedehnter Hypoventilation und Hyperkapnie zeigen sich zuerst im REM-Schlaf („Atmung“; „Schlafbezogene Hypoventilationssyndrome“).

Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen haben im Vergleich zu gesunden Personen einen gestörten Schlaf mit häufigen Arousals (siehe „Arousal“), häufigen Schlafstadienänderungen und somit eine deutliche Schlaffragmentation. Die zahlreichen Arousals sind dabei häufig mit den für die interstitiellen Lungenerkrankungen typischen Hustenattacken assoziiert. Daneben aber zeigen die Patienten auch als Folge des gestörten Gasaustausches mit Entsättigungen einen veränderten Schlaf, wie es auch von anderen chronischen pulmonalen Erkrankungen bekannt ist. Patienten mit einer Sauerstoffsättigung unter 90 % haben im Vergleich zu normoxischen Probanden eine veränderte Schlafstruktur mit einer deutlichen Reduktion der Tiefschlafphasen zugunsten Stadium 1 sowie einer Reduktion des REM-Schlafs. Am häufigsten finden sich Entsättigungen während des REM-Schlafs, die dann häufig mit einer periodisch auftretenden Hypoventilation einhergehen. Der Abfall der Sättigung während des Schlafs ist umso ausgeprägter, je niedriger die Grundsättigung ist. Eine zweite Gruppe von Patienten weist dagegen nicht nur während des REM-Schlafs, sondern auch in den NREM-Schlafphasen Entsättigungen auf. Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen, die schnarchen und eine klassische Obstruktive Schlafapnoe aufweisen, bilden eine weitere Erkrankungsgruppe.

In diesem Kontext sind bei Patienten mit idiopathischer Lungenfibrose (IPF) Prävalenzraten der Obstruktiven Schlafapnoe (OSA) von 60 % und höher beschrieben worden. Zu berücksichtigen ist allerdings, dass in diesen Studien häufig ältere Männer mit Adipositas inkludiert und keine Kontrollpatienten untersucht wurden. Insofern müssen diese Daten wahrscheinlich etwas relativiert werden. Eventuell könnte aber sogar ein kausaler Zusammenhang zwischen Lungenfibrose und OSA bestehen. Theoretisch könnte der bei IPF häufige Reflux einen reflektorischen Kollaps des Pharynx hervorrufen. Außerdem könnte es infolge des reduzierten Lungenvolumens zu einem verminderten Trachealzug auf den Pharynx und damit zu einer Abnahme dessen Durchmessers kommen, was ebenfalls die Entstehung von Apnoen begünstigt.

Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen haben am Tage und in der Nacht eine erhöhte Atemfrequenz, wenngleich während des Schlafs etwas geringer als im Wachzustand. Interessanterweise unterscheiden sich die transkutan gemessenen CO₂-Werte im Schlaf außerhalb des Spätstadiums der Erkrankung von denen am Tage nicht signifikant. Der bisweilen beobachtete und vorübergehende nächtliche Anstieg ist vergleichbar mit den Veränderungen, die auch bei gesunden Probanden gefunden werden. Als Folge des erhöhten Atemantriebes sind Hypoventilationen bei Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen sehr selten oder nicht nachweisbar. Die CO₂-Empfindlichkeit hat dabei eine wesentliche Rolle für die Ventilationskontrolle. Dagegen zeigt eine andere Gruppe von Patienten mit identischem Lungenbefund eine verringerte ventilatorische Antwort auf den hyperkapnischen Reiz. Sie haben infolgedessen während der Nacht deutliche Abfälle der Sauerstoffsättigung.

Eine Vielfalt schlafassoziierter Ventilationsstörungen können dagegen bei Patienten mit thorakalrestriktiven Erkrankungen wie der Kyphoskoliose auftreten, wie periodisches Atemmuster, Cheyne-Stokes-Atmung, schwere zentrale Apnoen oder Phasen der Hypoventilation, aber auch obstruktive Apnoen, sodass diese Patienten frühzeitig schlafanalytisch untersucht werden sollten. Insgesamt ist die Zeit der Apnoen während des REM-Schlafs deutlich länger im Vergleich zum NREM-Schlaf. Während der REM-Phasen sind die Apnoen assoziiert mit dem Tonusverlust der Interkostalmuskulatur und der respiratorischen akzessorischen Muskeln, sodass besonders in diesem Stadium Hypoventilationen auftreten. Die Hypoventilation im Schlaf führt zu einer Erhöhung des p_aCO₂. Der nächtliche Anstieg des p_aCO₂-Wertes ist dabei positiv korreliert zum p_aCO₂-Wert am Tage. Demnach zeigen Patienten höhere Anstiege des p_aCO₂-Wertes am Tage, je höher der p_aCO₂-Wert in der Nacht gemessen wird. Analog verhält sich die Sauerstoffsättigung, mit maximalen Abfällen während des Nachtschlafs. Hier zeigen sich die größten Entsättigungen während des REM-Schlafs, mit Abfall der Sauerstoffsättigung bis unter einen Wert von 60 %. Mit dem Schweregrad der Entsättigung steigt auch die Gefahr für das Entstehen eines Cor pulmonale. Da entscheidende pathophysiologische Veränderungen im Schlaf auftreten, darf es nicht verwundern, dass das Ausmaß der Lungenfunktionseinschränkung, die sich im Wachzustand zeigt, nicht mit dem Schweregrad der Sauerstoffentsättigung während des Schlafes korreliert. Entscheidend ist vielmehr die Wahrscheinlichkeit, im Einzelfall eine Schlafbezogene Atmungsstörung auszubilden, bei der sich ausgehend von der Hypoventilation im REM-Schlaf und sodann in den weiteren Schlafphasen auch eine progrediente Hyperkapnie und Hypoxämie im Wachzustand herausbildet.

Die Therapie der interstitiellen Lungenerkrankungen wird wesentlich bestimmt durch das Ziel, den Lungenprozess zu stoppen. Ein Teil der Erkrankungen spricht auf eine immunsuppressive Therapie beispielsweise mit Steroiden an. Neuere Ansätze für die IPF sind die Therapie mit antifibrotisch wirksamen Substanzen wie Pirfenidon und Nintedanib.

Eine spezifische pharmakologische Therapie für Patienten mit thorakalrestriktiven Grunderkrankungen kann es schon aus pathogenetischer Sicht nicht geben. Als Therapie der in den höheren Stadien zu beobachtenden Hypoventilation wurden eine Reihe von Atemstimulanzien wie Aminophylline, Almitrine, Acetazolamid und Oxapram untersucht, die jedoch keinen klinischen Stellenwert erlangten. Pharmakologisch kann versucht werden, die Hypoventilationsphasen durch Supprimieren der REM-Phasen zum Beispiel mittels Protriptylin zu reduzieren. Allerdings ist der Effekt relativ gering und die nachteiligen Folgen einer chronischen REM-Schlafunterdrückung sprechen gegen eine breite Anwendung des Therapieprinzips.

Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen werden bei Nachweis einer Hypoxämie frühzeitig mit Sauerstoff versorgt. Die Sauerstoffsubstitution wird in Ruhe und insbesondere während Belastung durchgeführt. Sauerstoff führt zu einer Erhöhung des alveolären Partialdruckes, sodass die Diffusionsstörung zum Teil ausgeglichen wird. Die Patienten fühlen sich mit Sauerstoff subjektiv besser, entwickeln eine höhere Belastungstoleranz, und die Atemfrequenz sinkt. Bisher ist wenig darüber bekannt, welche Auswirkungen die Sauerstofftherapie auf die Schlafstruktur von Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen hat. Aus Untersuchungen an gesunden Probanden in großen Höhen ist lediglich bekannt, dass der Ausgleich der dort auftretenden Hypoxämie zwar zu einer Reduktion der Herzfrequenz führt, nicht aber zu einer Verbesserung der Schlafeffizienz (siehe auch „Atmung beim Schlaf in großer Höhe“; „Höheninsomnie“). Angesichts des sehr hohen Atemantriebs und der geringen Inzidenz von Apnoen besteht jedoch auch nicht die Gefahr einer signifikanten Hypoventilation durch eine nächtliche Substitution von Sauerstoff.

Bisher sind keine Richtlinien zur Indikation für nächtliche Sauerstofftherapie bei interstitiellen Lungenparenchymerkrankungen definiert worden, sodass es sich anbietet, die Indikationskriterien wie bei der COPD anzuwenden.

Indikationen zur Sauerstofflangzeittherapie:

Da mit der Sauerstoffapplikation die Lebensqualität für die Patienten verbessert wird, sollte die Indikation frühzeitig gestellt werden. Patienten mit interstitieller Lungenerkrankung, bei denen nicht ein zusätzliches Schlafbezogenes Hypoventilations- und Hypoxämiesyndrom vorliegt, haben gute Chancen, infolge eines durch Substitution ausgeglichenen Sauerstoffdefizits gut zu schlafen, ohne durch die Folgen von schlafbedingter Hypoventilation gefährdet zu sein.

Anders gestaltet sich das Vorgehen bei Patienten mit thorakalrestriktiven Erkrankungen. Sie entwickeln häufig ein chronisches Hypoventilationssyndrom, sodass eine Sauerstofftherapie nur mit großer Vorsicht und nur nach Ausschluss einer manifesten ventilatorischen Insuffizienz mit Hyperkapnie bzw. eines Schlafbezogenen Hypoventilations- und Hypoxämiesyndroms eingeleitet werden sollte. Die Adaptation an die hohen CO₂-Werte hat bei ihnen zum Verlust oder zur Reduktion des hyperkapnischen Atemstimulus geführt. Eine unkritische Sauerstoffgabe in dieser Situation kann den notwendigen hypoxieabhängigen Atemreiz nehmen und zu einer lebensbedrohlichen Hypoventilation mit Azidose bis zur CO₂-Narkose führen. Daher ist vor Einleitung einer Sauerstofftherapie eine Hypoventilation, auch nachts, durch Messung der CO₂-Werte auszuschließen, und nach Gabe von Sauerstoff ist eine regelmäßige Überwachung indiziert.

Unbehandelte Patienten mit thorakalrestriktiven Erkrankungen und Zeichen des respiratorischen Versagens sowie dem Nachweis eines Cor pulmonale haben eine eingeschränkte Prognose. Früher wurden diese Patienten tracheotomiert, um den anatomischen „Totraum“ zu reduzieren. Allerdings ist die Tracheostomie alleine ohne ventilatorische Unterstützung nicht auf Dauer erfolgreich. Die Domäne der Therapie der Kyphoskoliose oder anderer thorakalrestriktiver Erkrankungen mit Zeichen der Hypoventilation ist die nichtinvasive Beatmung („Nichtinvasive Beatmung bei zentralen Schlafbezogenen Atmungsstörungen und bei der chronischen respiratorischen Insuffizienz“; „Mechanische Ventilation“). Eine alleinige CPAP-Therapie kann insbesondere bei Patienten ohne Nachweis einer Obstruktiven Schlafapnoe zu einer klinischen Verschlimmerung führen. Dagegen ist der Wert der nichtinvasiven Beatmung bei diesen Patienten heute unbestritten, auch wenn hierfür keine kontrollierten Studien auf hohem Evidenzniveau vorliegen. Die breite klinische Erfahrung mit dem Therapieprinzip hat jedoch gezeigt, dass gerade diese Patienten von einer intermittierenden, meist nächtlichen nichtinvasiven Beatmung profitieren. Die Behandlung wird von den Patienten sehr gut toleriert, und im Vergleich zu anderen Erkrankungen wird sie auch langfristig akzeptiert und angewendet. Die Entlastung der Atempumpe, aber auch die Verbesserung der funktionellen Residualkapazität durch Eröffnung von atelektatischen Lungenarealen führt zu einer Steigerung einer effizienten Spontanatmung mit einer Resensibilisierung der Chemorezeptoren. Die Spontanatmung am Tage bessert sich, Ausdauer und Kraft der Atemmuskulatur nehmen zu, und das Ausmaß der pulmonalen Hypertonie verringert sich. Die Patienten entwickeln unter einer nichtinvasiven Beatmung wieder eine bessere Lebensqualität, sind stärker belastbar, können zum Teil wieder eine berufliche Tätigkeit aufnehmen und am sozialen Leben teilnehmen.

Bei Patienten mit interstitiellen Lungenerkrankungen ist die chronische Heimbeatmung auch bei Nachweis einer Hypoventilation meist frustran, sodass auch bei fehlenden Daten eine allgemeine Empfehlung nicht gegeben werden kann.