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Warum Kohlendioxid im Notfall beim Atmen hilft

Wird bei einer Wiederbelebungsmaßnahme mit einem Gemisch aus Sauerstoff und Kohlendioxid statt mit reinem Sauerstoff beatmet, treten weniger Folgeschäden auf. Dahinter steckt eine beruhigende Wirkung des Kohlendioxids auf das Gehirn, haben amerikanische Forscher beobachtet: Bei einer Beatmung mit reinem Sauerstoff werden Gehirnregionen überaktiv, die unter anderem die Herzfrequenz erhöhen und eine starke Ausschüttung von Hormonen und Gehirnbotenstoffen veranlassen. Werden dem Gas hingegen fünf Prozent Kohlendioxid zugesetzt, bleibt diese übertriebene Gehirnaktivität aus. Wenn weitere Studien diesen Schutzeffekt bestätigen, müsse der Einsatz von reinem Sauerstoff in der Notfallmedizin überdacht werden, schreiben die Forscher.

Eine Beatmung mit Sauerstoff wird beispielsweise nach einem Schlaganfall, zur Wiederbelebung, bei Neugeborenen mit noch nicht ausgereiften Lungen oder bei starker Atemnot eingesetzt. Allerdings gibt es schon länger Hinweise darauf, dass die hohen Sauerstoffkonzentrationen Schäden an Herz und Gehirn nach sich ziehen können. So vermindert das Einatmen von reinem Sauerstoff paradoxerweise die Sauerstoffversorgung in manchen Organen: Sie erhöht die Atemfrequenz und damit das Ausatmen von Kohlendioxid, was einen Kohlendioxidmangel im Blut verursacht, der wiederum zu einer Verengung der Blutgefäße führt. Gleichzeitig steigen die Mengen einiger Hormone im Blut an, und die Leistungsfähigkeit des Herzens sinkt.

Um zu testen, ob diese Veränderungen auf ungewöhnliche Aktivitäten im Gehirn zurückzuführen sind, ließen die Wissenschaftler nun zwölf Kinder im Alter zwischen 8 und 15 Jahren zwei Minuten lang Sauerstoff oder ein Kohlendioxid-Sauerstoff-Gemisch einatmen und beobachteten gleichzeitig ihre Gehirne mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie. Das Ergebnis: Kurz nach Beginn der Sauerstoffbeatmung brach plötzlich der Hypothalamus ? ein Hirnareal, das Herzfrequenz und Hormonproduktion steuert ? in starke Aktivität aus.

„Der Hypothalamus reagierte völlig übertrieben und entließ eine massive Flut von Hormonen und Neurotransmittern ins Blut ? und diese Chemikalien störten die Fähigkeit des Herzens, Blut zu pumpen und damit Sauerstoff zu liefern“, beschreibt Co-Autor Ronald Harper die Beobachtungen. Atmeten die Probanden zusätzlich Kohlendioxid ein, blieb diese Hyperaktivität aus. „Es entspannte die Blutgefäße, ermöglichte dem Sauerstoff, Herz und Gehirn zu erreichen, beruhigte den Hypothalamus und verlangsamte den Ausstoß gefährlicher Chemikalien“, so Harper. Er und sein Team wollen den Effekt nun in weiteren Studien auch bei Neugeborenen und bei Erwachsenen untersuchen. Sie empfehlen jedoch bereits jetzt, besonders bei der Beatmung von kleinen Kindern oder einer Langzeitbeatmung dem Sauerstoff Kohlendioxid zuzusetzen.

Paul Macey (Universität von Kalifornien, Los Angeles) et al.: PLoS Medicine, Bd. 4, Artikel e173 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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