Einleitung
Bronchialasthma ist eine chronische Atemwegserkrankung und fast weltweit ein ernstes Gesundheitsproblem. Es betrifft alle Altersgruppen und verläuft häufig schwer, gelegentlich tödlich. Weltweit sind über 100 Millionen Menschen betroffen; die Prävalenz bei Kindern schwankt je nach Population zwischen 0 und 30 % [1].
Unter obstruktiven Lungenerkrankungen steht Asthma hinsichtlich Häufigkeit, Schwere und Lebensgefahr für Kinder zweifellos an erster Stelle [2,3].
Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen kindlichem und erwachsenem Asthma wurde festgestellt [4,5]. Im Kindesalter begonnenes Asthma bleibt in 60–80 % bis ins Erwachsenenalter bestehen. Ein Verschwinden der Symptome betrifft überwiegend leichte Verläufe [6]. Die meisten Forscher betrachten Genesung lediglich als lange klinische Remission, die durch verschiedene Faktoren beendet werden kann. Präventions- und Behandlungsmethoden im Kindes- und Jugendalter sind daher besonders wichtig.
Die Anpassung an verminderten Sauerstoffpartialdruck in der Atemluft ist lange bekannt. Neuere Untersuchungen zeigten günstige Wirkungen künstlich sauerstoffreduzierter Luft bei normalem Atmosphärendruck auf Asthmapatienten. Normobares Intervall-Hypoxietraining (IHT) wurde 1985 in die Praxis eingeführt. Es verursacht keine Komplikationen oder unerwünschten Wirkungen [7,8]. Dennoch sind spezielle Studien für wissenschaftlich begründete Schemata, optimale Sauerstoffkonzentrationen je nach Asthmaschwere sowie Expositions- und normoxische Pausendauer erforderlich. Widersprüchliche Befunde zur humoralen und zellulären Immunität nach Hypoxietherapie begründeten eine detaillierte Untersuchung.
Ziel war die Bewertung normobarer IHT in der kombinierten Behandlung von Kindern und Jugendlichen mit Asthma.
Material und Methoden
180 Asthmapatienten wurden in vier Gruppen untersucht: leichtes Asthma mit 8–11 Jahren, mittelschweres mit 8–11, leichtes mit 12–18 und mittelschweres mit 12–18. Atopisches Asthma betraf 114 Patienten, 63,4 %, infektiös-allergisches 66, 36,6 %. Bei 68 % bestanden ungünstiger prämorbider Hintergrund und familiäre Allergiebelastung. Exsudativ-katarrhalische Diathese fand sich bei 64 %, unterschiedliche Allergiemanifestationen bei 93 %. HNO-Erkrankungen wie chronische Tonsillitis, Pharyngitis oder Rhinitis betrafen 67,2 %. Bei leichtem Asthma erhielten 21 % Intal und 45 % Ketotifen als entzündungshemmende Basistherapie. Bei mittelschwerem Asthma erhielten 16 % Intal, 41 % Tilade, 20 % Flixotide, 10 % Ingacort und 14 % Ketotifen.
Alle bekamen bei Exazerbation Bronchodilatatoren.
Die kombinierte Kurbehandlung im republikanischen Kinderrehabilitationszentrum Raduga in Naltschik umfasste therapeutische Massage, alkalische und Ölinhalationen, Bewegungstherapie, Physiotherapie und Schwimmen. Medikamente wurden nach Indikation fortgeführt.
Alle 180 absolvierten normobare IHT. Eine Kontrolle von 50 Patienten, 28 mit leichtem und 22 mit mittelschwerem Asthma, erhielt nur allgemeine Kurbehandlung.
Alle wurden am computergestützten SPIROSIFT SP-5000 auf forcierte Vitalkapazität FVC, Einsekundenvolumen FEV1, Tiffeneau-Index FEV1/FVC, Spitzenfluss PEF und maximalen Ausatemfluss bei 50 % FVC, MEF50 %, untersucht.
Obstruktion und respiratorische Störung wurden nach der Europäischen Atemwegsgesellschaft 1995 anhand dauerhaft vermindertem FEV1 eingeteilt: <50 % Soll schwer, 50–69 % mittel, >70 % leicht.
Der FEV1-Zuwachs wurde relativ zum Sollwert berechnet. Als positive Bronchodilatatorantwort galt ΔFEV1 ≥15 % des Sollwerts.
Besonderes Augenmerk galt der Atemfunktion bei vermindertem inspiratorischem Sauerstoff und während IHT. Atem- und Körpersauerstoffparameter wurden nach A.S. Koltschinskaja bestimmt. Minutenventilation, Atemzugvolumen und Frequenz wurden mit VEB MEDIZINTECHNIK, Deutschland, erfasst. Inspiratorischer, exspiratorischer und alveolärer Sauerstoff wurde am INSOVT, St. Petersburg, bestimmt. Sauerstoffverbrauch folgte Douglas–Haldane, Blutdruck Korotkow. SaO2 und Herzfrequenz wurden mit Oxyshuttle, Sensor-Medicus, USA, registriert. Herzzeitvolumen bei Kindern/Jugendlichen wurde nach L.M. Pugina, Hämoglobin am FEK-M bestimmt.
Die nichtinvasive Surfactantuntersuchung in Ausatemluft hat sich verbreitet. Atemkondensat wurde nach modifiziertem G.I. Sidorenko-Verfahren gesammelt. Respiratorischer Wasserverlust wurde über das Exhalatvolumen in zehn Minuten gemessen/berechnet. Laktatdehydrogenase, LDH, Gesamtlipide und Proteine wurden photoelektrokolorimetrisch bestimmt, der pH am OP-270, Radelkis, Ungarn.
Die Kondensatoberflächenspannung wurde nach Ch.B. Chakonows Großtropfenmethode bestimmt. Gesamtprotein wurde im kurzwelligen UV über Proteinabsorption und daraus abgeleitete Konzentration quantifiziert.
Kortikale Biopotenziale wurden mit 19-Kanal-EEG und topografischen Histogrammen/Brain-Mapping bilateral okzipital O1/O2, parietal P3/P4, zentral Cz, temporal T3/T4 und frontal F3/F4 erfasst. Die 15–20-minütige Ableitung umfasste Ruhe-/Hintergrund-EEG und Funktionstests mit Augenöffnung/-schluss, rhythmischen Lichtreizen und Hyperventilation. Ein softwaregesteuerter 19-Kanal-Biopotenzialverstärker zeichnete auf.
Immunologisch wurden Serum-IgA, -IgM und -IgG nach Mancini 1965, Gesamt-IgE enzymimmunologisch sowie zirkulierende Immunkomplexe durch Präzipitation in 3,75%igem Polyethylenglykol bestimmt.
Die evidenzorientierte statistische Auswertung verwendete deskriptive Statistik, Diskriminanz-, Faktoren- und Clusteranalysen [9,10].
Ergebnisse und Diskussion
IHT erwies sich als sehr wirksam: Bei 65,8 % der Kinder und 58,4 % der 12–18-Jährigen sank die Acetylcholin-Empfindlichkeitsschwelle, als verringerte bronchiale Hyperreaktivität gewertet. Bronchodilatatoren konnten bei leichtem Asthma um 25,3 %, bei mittelschwerem um 14,8 % reduziert werden, Antihistaminika um 34,1 % beziehungsweise 15,3 %. Die Auswertung nach Krankheitsform zeigte bessere Wirksamkeit bei atopischem Asthma.
Die Atemwegsdurchgängigkeit verbesserte sich bei allen. Bei leichtem Asthma stiegen FVC um 1,5±0,01 %, FEV1 um 4,1±0,1 %, PEF um 7,3±0,2 % und Fluss in großen, mittleren und kleinen Bronchien im Mittel um 6,3±0,1 %. In Remission hatten die Werte bereits annähernd Altersnormen entsprochen; daher war die Veränderung gering.
Bei mittelschwerem Asthma verbesserte sich die Atemfunktion signifikant, p<0,05: FVC +16,0±0,7 %, FEV1 +16,2±1,4 %, PEF +25,7±1,7 %; Fluss großer, mittlerer und kleiner Bronchien +16,4±1,1 %, +18,1±0,8 % und +25,6±1,4 %. IHT verbesserte damit die Durchgängigkeit deutlich.
Bei erfolgreicher IHT stieg PEF vom ersten zum letzten Termin von 50,0±2,5 % Soll auf 85,4±3,4 %, während die Tagesstreuung von 1,00±0,02 auf 0,10±0,04 l/s sank. Dies sprach für geringere tracheobronchiale Hyperreaktivität und Obstruktion.
Alle Komponenten des Atmungssystems verbesserten sich. Bei mittelschwerem Asthma stieg das Atemzugvolumen signifikant um 10,62±1,1 % bei 8–11- und 14,6±1,2 % bei 12–18-Jährigen. Das Verhältnis alveolärer zu Minutenventilation erreichte im Mittel 75,6±2,4 % (Tabelle 1), Zeichen besserer Ventilation und geringeren funktionellen Totraums sowie günstigerer Gasaustauschbedingungen zwischen Alveolarluft und venösem Blut.
Das Atemkondensatvolumen stieg. Bei leichtem Asthma erreichte es die Altersnorm von 2,2 ml pro zehn Minuten, bei mittelschwerem im Mittel 1,67±0,03 ml pro zehn Minuten.
Die Oberflächenspannung änderte sich bei leichtem Asthma nicht signifikant. Bei mittelschwerem sank sie signifikant auf 59,3±2,0 dyn/cm mit 8–11 und 60,4±1,5 dyn/cm mit 12–18 Jahren (Tabelle 2).
Bei leichtem Asthma waren LDH-Gehalt und -Aktivität zuvor wenig verändert und änderten sich unter IHT nicht signifikant. Bei mittelschwerem sank LDH signifikant, wodurch der Kondensat-pH stieg.
Bei leichtem Asthma war der Kondensat-pH in beiden Altersgruppen normal. Bei mittelschwerem stieg er signifikant. Gesamtprotein und Lipide nahmen nach IHT ab (Tabelle 3).
Die Veränderungen zeigten mehr pulmonale Feuchtigkeitsbildung/-abgabe, bessere Surfactanteigenschaften, geringere alveolokapilläre Membranpermeabilität und höheren Gewebesauerstoffverbrauch. Die positiven metabolischen Wirkungen der Hypoxieadaptation führten zu klinischer Besserung und günstigerem Asthmaverlauf.
IHT verbesserte Kreislauf und Blutsauerstofftransport. Die Herzarbeit wurde ökonomischer. Das Schlagvolumen stieg bei relativ unverändertem Herzzeitvolumen. Bessere Ventilations-Perfusions-Verhältnisse erhöhten die arterielle Sauerstoffsättigung.
Hämoglobin stieg während der Anpassung bei allen im Mittel um 6,1±0,2 %. Bei einigen betrug der Zuwachs nach 15 Sitzungen bis 15 g/l. Mehr Hämoglobin, Sauerstoffkapazität und arterielle Sättigung erhöhten den arteriellen Sauerstoffgehalt durchschnittlich um 7,86±0,2 % (Tabelle 4).
Sauerstoffverwertung und arteriovenöse Sauerstoffdifferenz verbesserten sich; der Gewebesauerstoffverbrauch stieg bei allen Asthmapatienten signifikant.
Diese Änderungen von Atmung, Kreislauf und respiratorischer Blutfunktion veränderten die Sauerstoffregime nach IHT. Wichtig war eine geringere arterielle Hypoxämie. Die Ökonomie von Atmung und Kreislauf stieg signifikant, p<0,05, mit niedrigeren ventilatorischen und hämodynamischen Äquivalenten und deutlich höherem Sauerstoffpuls sowie Sauerstoffeffekt des Atemzyklus.
Der wiederholte Hypoxietest nach IHT zeigte höhere Hypoxieresistenz und eine Anpassung an hypoxische Hypoxie.
IgA stieg nach IHT, günstig für eine kombinierte Asthmatherapie zur höheren Widerstandsfähigkeit gegen Infektionen und Exazerbationstrigger (Tabelle 5).
IgG stieg, IgE sank. Das IgE/IgG-Verhältnis ist ein wichtiger Wirksamkeitsindikator. Höheres Serum-IgG verlagerte vermutlich die T-Helfer-Differenzierung von Th2 zu Th1, hemmte B-Zell-IgE-Synthese und verminderte Allergiemediatorfreisetzung sowie Entzündungsintensität.
Immunveränderungen waren mit 12–18 Jahren geringer als mit 8–11, erklärbar durch pubertäre/präpubertäre Immunbesonderheiten. Entsprechend blieben klinische Manifestationen in der älteren Gruppe beständiger (Tabelle 6).
IHT bewirkte somit eine optimale Umverteilung der Immunparameter und verbesserte die klinischen Befunde sowohl bei atopischem als auch infektiös-allergischem Asthma.
Nach IHT normalisierte sich die kortikale Bioelektrik. Regionale Amplitudenunterschiede näherten sich der Norm. EEG-Normalisierung und Synchronisation folgten besserer Sauerstoffversorgung über alle Transportstufen, höherem Gehirnverbrauch und Training respiratorischer Enzyme. Alpharhythmus wurde regelmäßiger, Index und Amplitude stiegen deutlich in fast allen Lappen. Auch der Betaindex näherte sich in vielen Ableitungen gesunden Gleichaltrigen. Theta- und Deltaindizes sanken bei mittelschwerem Asthma signifikant, Hinweis auf weniger Gehirnhypoxie. Biopotenziale synchronisierten sich fast überall; Rhythmusasymmetrien nahmen ab.
Schlussfolgerung
Die Ergebnisse zeigten einen erheblichen Nutzen der Hypoxieadaptation bei asthmakranken Kindern und Jugendlichen. Klinische Besserung erklärte sich durch normalisierte Atemfunktion, Surfactantsystem, Sauerstoffregime und Immunreaktivität. Bessere Versorgung über alle Transportstufen und höherer Gewebeverbrauch verbesserten die kortikale Bioelektrik. Damit wurde eine hohe Wirksamkeit von IHT in der kombinierten Asthmatherapie im Kindes- und Jugendalter gezeigt.
Immunparameter — 8–11
| Parameter | Leicht: vorher | Leicht: nachher | Mittel: vorher | Mittel: nachher |
|---|---|---|---|---|
| IgA, g/l | 0,87±0,03 | 1,35±0,11* | 0,51±0,02 | 1,28±0,09* |
| IgM, g/l | 1,16±0,04 | 1,35±0,12* | 1,01±0,04 | 1,41±0,02* |
| IgG, g/l | 8,8±0,31 | 9,6±0,21 | 6,8±0,25* | 10,4±0,75* |
| IgE, KE/l | 526,43±31,6 | 370,5±24,8* | 810,3±54,8 | 527,1±22,8** |
| ZIK, % | 91,5±4,9 | 88,1±3,61 | 97,4±3,8 | 89,5±4,12 |
Statistische Zeichen entsprechen dem Original; * p<0,05 gegenüber Ausgangswert.
Immunparameter — 12–18
| Parameter | Leicht: vorher | Leicht: nachher | Mittel: vorher | Mittel: nachher |
|---|---|---|---|---|
| IgA, g/l | 1,63±0,03 | 1,85±0,01* | 1,28±0,02 | 1,66±0,01* |
| IgM, g/l | 1,16±0,04 | 1,23±0,02 | 1,08±0,04 | 1,16±0,01 |
| IgG, g/l | 10,6±0,41 | 13,6±0,61* | 7,3±0,15 | 12,1±0,81* |
| IgE, KE/l | 546,43±28,1 | 331,5±14,9** | 938,3±62,32 | 565,8±61,8** |
| ZIK, % | 94,5±3,7 | 89,1±3,12 | 98,3±4,91 | 90,4±5,11* |
Statistische Zeichen entsprechen dem Original; * p<0,05 gegenüber Ausgangswert.
Vollständige Tabelle 1 — PDF, 4
Vollständige Tabelle 2 — PDF, 4
Vollständige Tabelle 3 — PDF, 5
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Literatur
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4. Ковалевская М.И., Розинова Н.И. Возрастная эволюция бронхиальной астмы у детей // Рос. вест. перинат. и педиатрии. – 1997. – №1. – С. 34–39.
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Vollständige Haupttextübersetzung von: Борукаева И.Х. Эффективность интервальной гипоксической тренировки при бронхиальной астме у детей и подростков. Педиатрия. 2007;86(4):29–35.
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