Warum rauben uns die Berge den Atem?

Was passiert mit unserem Herzen und unseren Blutgefäßen in großer Höhe und was können wir von Menschen, die dort leben, lernen, um den Kampf gegen Lungenhochdruck – eine seltene, aber schwächende Krankheit – zu unterstützen.

Anpassung an die Höhe

Haben Sie sich schon einmal gefragt, warum Sie auf dem Gipfel eines Berges nicht zu Atem kommen können – selbst wenn Sie laufen?

Auf Meereshöhe besteht etwa ein Fünftel der Luft, die Sie einatmen, aus Sauerstoff, und der Luftdruck beträgt etwa 760 mmHg. Mit zunehmender Höhe nimmt der Druck ab und die Luft wird „dünner“. Durch den höheren Druck auf Meereshöhe werden die Sauerstoffmoleküle in der Luft zusammengepresst, so dass es für uns einfacher ist, die benötigte Menge in einem Atemzug einzuatmen. In größeren Höhen verteilen sich die Moleküle, so dass in einem einzigen Atemzug weniger Sauerstoffmoleküle vorhanden sind und wir uns viel mehr anstrengen müssen, um die gleiche Menge Sauerstoff zu erhalten.

Wenn Sie schon einmal auf Skiern gestanden haben oder in einer Höhe von über 3.000 Metern gewandert sind, hatten Sie in jedem Ihrer Atemzüge mehr als ein Drittel weniger Sauerstoff als auf Meereshöhe.

Um dies zu kompensieren, verfügt Ihr Körper über einige Strategien: Zunächst atmen Sie tiefer und schneller, um die Luftmenge, die Ihre Lungen erreicht, zu maximieren. Dann wird der Blutfluss zu den Teilen der Lunge umgeleitet, die am besten mit Sauerstoff versorgt werden, indem die Blutgefäße in den Bereichen mit weniger Sauerstoff verengt werden. Dadurch erhöht sich die Sauerstoffmenge, die beim Atmen ins Blut gelangt.

Die ständige Verengung dieser Blutgefäße kann den Blutdruck in der Lunge erhöhen – ein Zustand, der offiziell als pulmonale Hypertonie bezeichnet wird. Bei verengten Blutgefäßen hat das Herz oft Schwierigkeiten, Blut durch die Lunge zu pumpen, was zu Herzversagen führen kann. Nicht jeder entwickelt diese Symptome, was darauf hindeutet, dass genetische und andere Faktoren das Risiko einer Person erhöhen können.

PH ist nicht nur ein Problem für Menschen, die in großer Höhe reisen – die schwerste Form der PH ist ein tödlicher Zustand, von dem etwa 6.500 Menschen im Vereinigten Königreich betroffen sind. Sie entsteht, wenn sich in den Arterien zwischen Herz und Lunge ein hoher Blutdruck aufbaut und wird als pulmonale arterielle Hypertonie (PAH) bezeichnet. Sie kann durch bestimmte Medikamente, genetische Mutationen oder angeborene Herzerkrankungen verursacht werden, und manchmal ist die Ursache nicht bekannt. Die derzeitige Behandlung zielt darauf ab, die Symptome zu lindern und das Fortschreiten der Krankheit zu verlangsamen, eine Heilung gibt es jedoch nicht. Eine frühzeitige Diagnose ist unerlässlich, um die Lebenserwartung von PAH-Patienten zu erhöhen.

Wissenschaftler erforschen die Prozesse, die PAH verursachen, und versuchen, neue Behandlungsmöglichkeiten zu finden, indem sie Menschen untersuchen, die in großer Höhe leben.

Von den Menschen in den Extremen lernen

Jahrtausendelange evolutionäre Anpassungen und natürliche Auslese haben dazu geführt, dass mehr als 140 Millionen Menschen dauerhaft in großen Höhen leben, etwa in den Anden, in Teilen Äthiopiens und in Tibet. Sie sind genetisch und physisch besser an die extremen Bedingungen im Hochgebirge angepasst.

Sie haben ein größeres Lungenvolumen, um mehr Luft einzuatmen, oder ein anderes chemisches Gleichgewicht im Blut, das verhindert, dass sich ihre Blutgefäße übermäßig verengen.

Die Untersuchung, wie Menschen, die in großer Höhe leben, auf natürliche Weise mit „dünner“ Luft zurechtkommen, könnte auch dazu beitragen, neue Behandlungsmöglichkeiten für Menschen mit PH und PAH zu finden.

Eine tödliche Krankheit im Visier

Die BHF finanziert Forschungsarbeiten im gesamten Vereinigten Königreich, um zu untersuchen, wie sich PH entwickelt, in der Hoffnung, ein Heilmittel zu finden. Die von der BHF geförderten Wissenschaftler versuchen, die Chemikalien im Blutkreislauf zu finden, die eine frühzeitige Diagnose ermöglichen, um vorherzusagen, wie gut jemand auf eine bestimmte Behandlung anspricht und wie die Krankheit fortschreiten wird.

Am Imperial College London untersuchen die Professoren Martin Wilkins und Lan Zhao seit mehr als 20 Jahren PAH. Bei der Untersuchung von Blutproben von Menschen, die in Kirgisistan in großer Höhe leben, haben sie festgestellt, dass eine seltene Veränderung eines bestimmten Moleküls in der Wand der Blutgefäße – Guanylatzyklase – mit einem niedrigeren Blutdruck in der Lunge in Verbindung steht – ein wichtiger Schutz gegen die Entwicklung von PAH. Für die Behandlung von PAH wurden nun Medikamente entwickelt, die auf dieses Molekül abzielen, und das Team untersucht zusammen mit der Industrie auch andere Zielmoleküle.

Jüngste Durchbrüche

BHF Professor Nick Morrell und sein Team in Cambridge untersuchen die genetischen Grundlagen von PAH. Sie haben bereits gezeigt, dass fehlerhafte Versionen des Gens BMPR2 für eine vererbte Form von PAH verantwortlich sind, und haben nun vier neue Gene identifiziert, die für die Erkrankung verantwortlich sind. Dies kann Menschen, die von dieser tödlichen Krankheit betroffen sind, die Antworten geben, die sie brauchen, und es ihnen eines Tages ermöglichen, ihre Familienmitglieder untersuchen zu lassen. Außerdem wurden potenzielle neue Angriffspunkte für Medikamente gegen die Krankheit identifiziert.

In Edinburgh hat Professor Mark Evans genau den Ionenkanal entdeckt, auf den bestehende PAH-Medikamente abzielen. Die derzeitigen Behandlungen sind begrenzt und haben eine Reihe von Nebenwirkungen, da sie nicht speziell für PAH entwickelt wurden. Die Entdeckung des Zielkanals, TPC2, könnte es ermöglichen, die Medikamente zu verbessern.

Von Lucie Duluc, Forschungsberaterin bei der BHF

Die BHF finanziert derzeit 12.6 Millionen Pfund für die PAH-Forschung, die sich auf 29 Projekte an 12 verschiedenen britischen Einrichtungen erstreckt. Mehr über unsere Forschung erfahren Sie hier.