DAS VERSAGEN DES KREISLAUFES DYNAMISCHE UND ENERGETISCHE URSACHEN VON PROFESSOR DR. HANS EPPINGER DIREKTOR DER lIfEDIZINISCHEN UNIVERSITATSKLINIK IN FREIBURG I. BR. DR. FRANZ KISCH . DR. HEINRICH SCHWARZ MIT 56 ABBILDUNGEN BERLIN VERLAG VON JULIUS SPRINGER 1927 ISBN-13:978-3-642-89254-7 e-ISBN- 13:978-3-642-91110-1 DOI: 10.1007/978-3-642-91110-1 ALLE RECHTE, INSBESONDERE DAS DER tJBERSETZUNG IN FREMDE SPRACHEN, VORBEHALTEN. COPYRIGHT 1927 BY JULIUS SPRI~GER IN BERLIN. HOFRAT DURIG IN BESONDERER VEREHRUNG UBERREICHT Inhaltsverzeiehnis. Seite Einleitung . 1 I. Die Stromungsgeschwindigkeit des Blutes als MaB des periphel'en Kreislaufs 2 II. Del' EinfluB korperlicher Arbeit auf den Kl'eisiauf und auf den Stoffwechsel gesundel' sowie hel'zkl'anker Menschen . 25 III. Del' EinfluB korperlicher Arbeit auf den MilchsaurestoffwechseI ge- sunder sowie herzkranker Menschell . 84 IV. Die Bedeutung del' Pufferung fUr die Kreislauffunktion . 119 V. tiber die experimentelle Kohlensaurevergiftung . 146 a) EinfluB del' Kohlensaureatmung auf die PH des arteriellen Blutes, del' Lymphe und des Kammerwassel's 158 b) Del' EinfluB der Kohlensaul'evergiftung auf die Harnsekretion . 160 0) EinfluB del' Kohlensaureatmung auf die Beschaffenheit des Blutes 162 d) Del' EinfluB del' Kohlensaureatmung auf den .Blutkl'eislauf 169 VI. Theorie del' Herzinsuffizienz. . 204 Einleitung. Eine der wichtigsten klinischen Fragestellungen in der Pathologie der Herzkrankheiten betrifft die Moglichkeit einer Beurteilung, in wieweit hier der Kreislaufapparat jeweils in seiner Funktionstiichtig keit beeintrachtigt ist; von den in dieser Richtung gewiesenen Anhalts punkten will uns das Verhalten mancher Faktoren der Blutzirkulation unter der Einwirkung einer physischen Arbeitsleistung als wertigstes Kriterium erscb.einen. Das Studium dieser uns besonders interessieren den Geschehnisse und Vorgange machten wir zum Gegenstande um fassender Untersuchungen. Wahrend wir uns anfanglich hauptsachlich nur mit der Hamodynamik, also mit dem Minutenvolumen, dem Blut drucke u. dgl. befaBten, dehnten sich unsere 'Untersuchungen iiber den EinfluB muskularer Arbeit auf das Blutkreislaufverhalten Herzkranker auch auf das Gebiet der Protoplasmadynamik aus; denn der Gesamt kreislauf des Blutes (Herz und GefaBe) dient ja keineswegs nur hamo dynamischen Zwecken, sondern steht ebensosehr in innigster Beziehung zur Zelltatigkeit selbst, deren Leistungsfahigkeit von der Nahrungs versorgung bedingt ist, wie auch umgekehrt die rein hamodynamischen Organe in innigstem Abhangigkeitsverhaltnisse zum Energieumsatze stehen. Das Zusammenspiel zwischen Hamodynamik und Protoplasma dynamik ist in seinen feinsten Relationen noch vielfach in Dunkel gehiillt, wenn auch in den letzten J ahren von Seite der Physiologen die Aufhellung einer Reihe wichtiger Fragen gelang. Wir aber stellten uns die Aufgabe, vom Gesichtspunkte der Klinik aus auf den bereits gewonnenen Erkenntnissen und Erfahrungen der Physiologie auf bauend einen Weg zur Pathologie zu £inden, der Einblicke in die Be ziehung der Hamodynamik und Protoplasmadynamik beim herzkranken Menschen ermoglicht. Eppinger, Kreislauf. 1 I. Die Stromungsgeschwindigkeit des Blutes als MaS des peripheren Kreislaufs 1). Soil das Blut die erforderliche Funktionstiichtigkeit der Gewebs zellen gewahrleisten, so ist hierfiir ein geregelter Austausch im Sinne der Nahrungsaufnahme und der Entfernung der Stoffwechselschlacken die notwendige Bedingung: Zu diesem Behuf stehen dem Organismus das Herz als zentrales Triebwerk, das Arteriensystem fiir die Blut~ufuhr, die Capillaren als die den Austausch vermittelnde Oberflache und die den Abstrom des Blutes dienenden Venen zur Verfiigung. Die zweck maBige Ernahrung der Gewebe ist an eine bestimmte Stromungs, geschwindigkeit des Blutes gebunden. Ein allzurasches DurchflieBen des Blutes durch die den Stoffaustausch vermittelnden Capillaren er scheint ebenso unokonomisch, wie ein zu langes Verweilen des Blutes im Bereiche der Gewebszellen. Bei der Betrachtung des Zusammen spiels aller Kreislauffaktoren miissen wir unser Augenmerk zunachst auf die Tatigkeit des Herzens selbst richten, welches den Blutstrom unter Aufbietung des zweckdienlichen Blutdruckes in der Austreibungs periode in die Richtung der Arterien wirft und an die Orte des Stoff austausches gelangen laBt. Von vielen Seiten wrirde den Geschehnissen und Vorgangen wahrend der systolischen Phase der Herztatigkeit mehr Interesse entgegengebracht, als jenen im Verlaufe der Diastole; und wenn es auch fiir die meisten physiologischen Fragen im Prinzip gleich giiltig ist, ob man dem diastolischen oder systolischen Blutquantum mehr Aufmerksamkeit schenkt, da ja beide Faktoren hier gleiche Teile eines geschlossenen Kreislaufs darsteIlen, so besteht unter pathologischen Bedingungen doch die zwingende Notwendigkeit, die systolische und diastolische Herzleistung gesondert zum Gegenstand des Studiums zu machen. Der Ablauf der Systole, bei welcher die Austreibung des Blutes aus den Ventrikel erfolgt, ist bereits seit langem das Objekt genauer und aufschluBreicher Beobachtungen, wahrend das diastolische Verhalten des Herzens sich in manchem noch als ein schwieriges Problem 1) Die ziemlich kostspieligen Untersuchungen, die dieser Pnblikation zugrunde liegen, wurden vielfach nur unter Heranziehung wissenschaftlicher Fonds er moglicht; vor allem gebiibrt unser Dank der Notgemeinschaft deutscher Wissen schaft, die uns in der Beschaffung der erforderlichen Apparate weitgehend unter stiitzte; nicht zuletzt sei auch des Kuratoriums der Freiburger wissenschaftlichen Gesellschaft gedacht, das uns zur Fortfiihrung der begonnenen Untersuchungen einen groBeren Geldbetrag zur Verfiigung stellte. Die Stromungsgeschwindigkeit des Elutes als MaB des peripheren Kreislaufs. 3 darstellt. Der Herzmuskel wird oft mit einem Gummigeblase verglichen, welches in gefUlltem Zustande durch Zusammendriicken seinen Inhalt in ein elastisches System auspreBt. Dieses Gleichnis erscheint jedoch nicht recht passend, da das Herz zwar gleich einem Gummigeblase bei seiner Kontraktion ein entsprechendes Blutquantum gegen den hohen Widerstand des elastischen GefaBsystems auswirft, jedoch kaum die Fahigkeit besitzt, ahnlich dem gewahlten Modell beim Nach lassen des Austreibungsdruckes, d. h. im Verlaufe der Diastole, die Riickbefi::irderung durch das Venensystem in die Wege zu leiten. Die diastolische Fiillung des Herzens erfolgt vielmehr ohne jede aktive Saugkraft des Herzens, ausschlieBlich auf passive Weise. Das dem Herzen wahrend der Diastole angebotene Blutquantum hangt vor aHem von drei Faktoren ab, deren Analyse wir uns zunachst zuwenden wollen. Von ganz wesentlicher Bedeutung scheint die Saugkraft des Thorax, d. h. der negative Druck zu sein, welcher im Thoraxraume herrscht. Bei der Inspiration tritt eine Steigerung des negativen Druckes auf, welche ihrerseits eine Erweiterung der LungengefaBe und der deh nungsfahigen Herzpartien zur Folge hat. Fiir die linke Herzkammer ist dieses Moment gering zu veranschlagen; die muskelschwachen V or hi::ife hingegen und auch die rechte Kammer werden durch den Thorax druck deutlich beeinfluBt. Die Inspiration bedingt auf diese Weise eine Abnahme der Widerstande und erleichtert demnach die diastolische Fiillung des Herzens. 1m Gegensatz zu den Stri::imungsverhaltnissen im Bereiche der Cava superior steht die Beeinflussung der Stri::imungs geschwindigkeit in der unteren Hohlvene im Verlaufe der Inspiration. Durch das Tiefertreten des Zwerchfells und den Anstieg des intra abdominellen Druckes tritt eine Drosselung des Blutstromes von seiten der Cava inferior auf. Die Zwerchfellkontraktion fiihrt andererseits unter gleichzeitiger Steigerung des Abdominaldruckes eine Auspres sung der Leber herbei, durch welche eine Fi::irderung der diasto lischen Fiillung des Herzens in Erscheinung treten kann. Aus dem Gesagten ergibt sich, daB sowohl Atemtypus wie auch Atemgri::iBe von entscheidender Bedeutung fUr den Kreislauf sein ki::innen. Bei der Exspiration besteht wohl eine Erschwerung des Zuflusses ins besondere von den groBen ThorakalgefaBen, doch kann keinesfalls an genommen werden, daB auf diese Weise die inspiratorische Fi::irderung des Zuflusses zum Herzen aufgehoben wird. Die maximalste Exspirations stellung stellt die Ruhelage des Brustkorbes dar, so daB sowohl Inspira tion als auch Exspirationsbewegung eine Abnahme des negativen Druckes und demnach eine Beschleunigung des Blutstromes zur Folge haben mussen. Neben dieser durch die Atmung bewirkten Strom beschleunigung ist zwar die EinfluBnahme der Anderung des Herz volumens, welche ihrerseits gleichfalls eine Beschleunigung der Herz- 1* 4 Die Stromungsgeschwindigkeit des Blutes alB MaB des peripheren Kreislaufs. fiillung zur Folge hat, gering zu veranschlagen, doch darf dieser Faktor keineswegs vernachlassigt werden. Sehr illustrativ laBt sich dieses Moment gelegentlich an kammersystolischen Einziehungen der vor deren Thora~wand beobachten. Atemtatigkeit und Anderung des Herz volumens scheinen demnach von nicht zu unterschatzender Bedeutung fiir das Einstromen des Blutes in der Diastole zu sein. Von groBter Wichtigkeit fiir den Bluttransport zum Herzen muB die Kontraktion der peripheren Muskulatur angesehen werden. In recht an schaulicher Weise kann diese Funktion bei einer Venenpunktion beobach tet werden, bei welcher an den Patienten so haufig die Aufforderung gerichtet wird, die Hand zur Faust zu ballen und wieder zu offnen, wobei mit jeder intensiveren Muskelkontraktion eine Beschleunigung des Blut stromes in Erscheinung tritt. Von geringerem EinfluB als der regel maBige Wechsel von Kontraktion und Erschlaffung der Muskulatur scheint die bei der statischen Arbeit bestehende, langer dauernde Muskelkontraktion zu sein. Halt z. B. der Patient im Verlaufe einer Venenpunktion die Hand stets fest zur Faust geschlossen, so kommt es zwar allenfalls anfanglich zu einem rascheren AbflieBen des Blutes, bald jedoch tritt eine Verlangsamung auf, trotzdem die Armmuskulatur in dauernder Anspannung ist. In besonders klarer Weise ist das Ver halten der Herzfiillung bei statischer Arbeit durch Untersuchung von LINDHARD und STEENSTROM1) illustriert worden. Nach ihren Be obachtungen war bei statischen Arbeitsleistungen, welche zumeist er hebliche Grade erreichten, nur eine geringgradige Erhohung des Herz minutenvolumens aufgetreten. Bei den meisten Arbeitsleistungen be steht jedoch ein nahezu regelmaBiger Wechsel von Muskelerschlaffung und -kontraktion, durch welche einerseits eine Erleichterung der diasto lischen Herzfiillung, andererseits eine entsprechend giinstige Durch blutung der arbeitenden Muskulatur gewahrleistet wird. BURTON -OPITZ 2) versuchte exakten AufschluB iiber die von seiten der Muskulatur dem Blutstrom erteilte Beschleunigung zu erhalten. Der Blutstrom in der Vena femoralis wurde bei diesen Beobachtungen mit Hille einer Stromuhr gemessen und betrug bei vollkommener ·Muskelruhe im Durchschnitt 0,85 ccm pro Sekunde. Bei Reizung des Nervus ischiadicus trat im Verlaufe der Muskelkontraktion eine Be schleunigung des Blutstromes bis auf 2,58 ccm pro Sekunde auf. Bei -dauerndem Tetanus hingegen sinkt die Strommenge nach anfanglicher Beschleunigung auf 0,41 ccmjSek., also unter den Anfangswert abo Diese Beobachtung spricht in ahnlicher Weise wie die bei Venenpunktion so augenfallige Feststellung dafiir, daB der Wechsel zwischen Kontrak- 1) LmDHARD u. STEENSTROM: Pfliigers Arch. f. d. ges. Physiol. Bd.161, S.233. 1915. 2) BURTON-OPITZ: Americ. journ. of physiol. Bd.9, S.175. 1903. Die Stromungsgeschwindigkeit des Elutes als MaE des peripheren Kreislaufs. 5 tion und nachfolgender Erschlaffung von entscheidendem Einflu13 auf die Herzfiillung sein mu13; in welch bedeutendem Grade bei schwerer Muskelarbeit der Blutstrom anschwellen kann, wird spater noch Gegen stand unserer Ausfiihrungen sein. Wenn auch an der Bedeutung verschiedener Hilfsfaktoren, ins besondere der Atmung, fiir die geregelte Zufuhr des Blutes zum rechten Herzen nicht zu zweifeln ist, so kann diesen Momenten doch keines wegs die alleinige Einflu13nahme auf die diastolische Fflllung zukommen. Dies erhellt deutlich aus den Untersuchungen an curarisierten Tieren" bei welchen sowohl bei kiinstlicher Respiration als auch bei Ausschaltung derselben und Regelung der Sauerstoffzufuhr nach AUER·MELZER del' Kreislauf in fast normaler, jedenfalls nicht wesentlich gestorter Weise aufrechterhalten werden kann. Die diastolische Fiillung des Herzens kann unter diesen Bedingungen nur durch die" Vis a tergo" gewahr lei stet sein. Der Blutstrom, der bei jeder Systole unter hohem Druck in das arterielle System gelangt, stromt in der Richtung des geringsten Widerstandes durch das Capillarsystem gegen den venosen Schenkel des Kreislaufs abo Die lebendige Kraft, die der Blutstrom am Ende des arteriellen Kreislaufschenkels noch besitzt, muB jedenfalls als ge niigend groB angesehen werden, um den BlutabfluB durch den zwischen Arterien und Venen eingeschalteten Schleusenapparat und das Venen system herzwarts zu gewahrleisten. Je nach der Weite des Schleusen apparates scheint die Geschwindigkeit, mit der das Blut zentripetal dem Herzen zustromt, zu variieren. Wenn von mancher Seite dem venosen Drucke ein bestimmender EinfluB auf die diastolische Fiillung des Herzens zugeschrieben wird, so ist das nur bedingt richtig; del' venose Druck ist von den verschiedensten Faktoren abhangig, nicht nur von der Vis a tergo; wird der venose Druck infolge des erhohten Zustromes in die Hohe gesetzt, dann allerdings trifft diese Voraus setzung zu; wenn aber die Drucksteigerung sich als die Folge einer vom Herzen bedingten Stase entwickelt, dann kann man in ihr wohl kaum einen fordernden Faktor erblicken. Dem Venensystem im weiteren Sinne kommt sicher auch eine loko motorische Wirkung auf den Kreislauf ganz im allgemeinen zu; an den Beobachtungen von Y. HENDERSON!) kann man nicht voriibergehen; treibt man durch geeignete MaBnahmen, wie Z. B. durch Hyperventi lation die Kohlensaure aus dem Korper, so kommt es zu einem volligen Versiegen der Zirkulation, die sich wieder sofort bessert, wenn wieder Kohlensaure verabfolgt wird; die Schadigung liegt nicht am Herzen; das Blut scheint im venosen Gebiete zu liegen, und wird, weil ent sprechende Krafte fehlen, nicht in zweckdienlicher Weise dem Herzen 1) HENDERSON: .Americ. journ. of physioI. Bd.69, S.965. 1917 u. Journ. Americ. Med .. Assoc,. 1921. S. 424. 6 Die Stroroungsgeschwindigkeit des Blutes als MaB des peripheren Kreislaufs. angeboten; ob es sich hier nur um den Effekt des Vasomotorenapparates handelt, oder ob eigene Krii.fte - HENDERSON spricht hier von einem Veno-pressor-Mechanismus - in Frage kommen, steht noch zur Diskussion; jedenfalls iibt die Kohlensaure auf diesen Vorgang einen sehr energischen EinfluB aus, so daB es zweckdienlich erscheint, auch dieses Moment bei der diastolischen Fiillung des Herzens in Erwagung zu ziehen. Ahnlich wie Kohlensauremangel wirkt Pituitrin resp. Histamin. Die Betrachtung des Blutstromes im Sinne eines vollstandig ge schlossenen Kreislaufs konnte die Vorstellung erwecken, als miiBte sich das ganze Blut dauernd in gleichmaBiger Zirkulation befinden; das ist ganz sicher nicht vollig richtig; es gibt bestimmt Stellen in unserem Korper, wo Blut liegen bleibt und sich so der Zirkulation entzieht; in Buchten, die selbst in breiter Kommunikation mit dem Bette eines reiBenden Stromes stehen, verharrt das Wasser gelegentlich ganz ruhig; hierselbst abgelagerte Holzstiicke konnen monatelang liegen bleiben, ohne vom Wirbel des Hauptstromes mitgerissen zu werden; in Analogie dazu ist es nicht notwendig, die Blutreservoirs in abgeschiedenen Stellen unseres Korpers zu suchen; auf Nebengeleisen der Hauptlinien diirfte reichlich Platz sein und in dem Sinne wird man die unterschied lichen Gewebe und Organe zu betrachten haben; die Depots in der Milz - wie dies in letzter Zeit besonders von BARCROFTl) betont wurde - sind nur besonders augenfallige Ablagerungsstellen fiir Blutquantitaten, die bald reichlicher, bald weniger oft und ergibig zugunsten des Gesamt organismus herangezogen werden. Ein Verbluten des Organismus· in diese Buchten scheint doch offenbar gleichbedeutend mit Shok z. B. auf der Hohe der Histaminwirkung. Das beigefiigte Schema (Abb.l), das einer Arbeit von HENDERSON entnommen wurde, bringt diese Depots ganz besonders deutlich zum Ausdruck; hier soll offenbar der Veno-pressor-Mechanismus im Sinne von HENDERSON angreifen; bei der Akapnie und ebenso bei der Hista minvergiftung erscheinen diese Depots reichlich gefiillt und anderseits so beschaffen, daB wenig Blut zum Herzen zuriickflieBen kann; steht da gegen der Organismus unter dem Einflusse von Kohlensaure, so werden wahrscheinlich die Hahne E weit geoffnet, so daB das arterielle Blut, ohne sich langer in den Depots aufhalten zu miissen, rasch seinen Weg wieder zum Herzen zuriickfindet. Sehr schon lassen sich die Bedingungen, unter welchen die Herz fiillung gewissermaBen unabhangig von Muskeltatigkeit und Atmung statthat, also daB sie ausschlieBlich von dem Faktor Vis a tergo be dingt ist, im Tierexperiment studieren, und zwar sowohl bei Verwendung der direkten Messung des Blutstromes mittels der Stromuhr, als auch 1) BARCROFT: Ergebnisse der Physiologie Bd.25, S. 818. 1926.