Einfluss von beta - blockade auf das herzminutenvolumen im maximalen belastungstest

Einfluss von Beta - Blockade auf das Herzminutenvolumen im maximalen Belastungstest Influence of beta-blocker on cardiac output in a maximum exercise bicycle ramp test Fikenzer, S1., Drechsler, K4., Falz, R1. , Tegtbur, U.3, Thomas, M.2, Schulze, A1., Bressau, K1.,Hoppe, St.1, Busse, M.1 Institut für Sportmedizin/Sportmedizinische Ambulanz der Universität Leipzig 1(Direktor: Prof. Dr. med. M. W. Busse) Orthopädische Klinik und Poliklinik der Universität Leipzig 2 (Direktor: Prof. Dr. med. G. von Salis-Soglio) Sportmedizinisches Zentrum der Med. Hochschule Hannover 3 (Leiter: PD Dr. med. U. Tegtbur) Klinik für Kardiologie, Herzzentrum, Universität Leipzig 4 (Direktor: Prof. Dr. med. G. Schuler) Fikenzer S, Drechsler K, Falz R, Tegtbur U, Thomas M, Fikenzer S, Drechsler K, Falz R, Tegtbur U, Thomas M, Schulze A, Bressau K, Hoppe St, Busse M. Einfluss Schulze A, Bressau K, Hoppe St, Busse M. Influence of von Beta-Blockade auf das Herzminutenvolumen im beta-blocker on cardiac output in a maximum exercise maximalen Belastungstest. Klinische Sportmedizin/- bicycle ramp test. Klinische Sportmedizin/Clinical Clinical Sports Medicine – Germany KCS2007 8(1) 1-7. Sports Medicine – Germany KCS2007 8(1) 1-7. Einleitung: Die vorliegende Arbeit überprüft die Objective: One of the most important risk factors for Veränderungen des Herzminutenvolumen während und il nesses of the heart-circulation-system is arterial nach Belastung. Dabei wird überprüft, inwieweit eine ß- hypertension [8]. In this study, the influence of ß-Blocker Blockade Einfluss auf die Entwicklung des HZV unter on exercise and cardiac output (CO) in the special Belastung hat. Dies wurde während und nach stufenförmig col ective of the students was investigated. Material and methods: 5 students (age mean=25,4 yrs, Material und Methode:5 Männer (Alter im Durchschnitt BMI mean= 23,98 kg/m² , RRrest mean= 141,2/80,8 25,4, BMI im Mittel: 23,98kg/m2, RR im Mittel: 141,2/80,8) mmHg) with hypertension and pre-hypertension and no mit Hypertonie und Prähypertonie wurden in einem stufen history of respiratory disease of the University of Leipzig förmig ansteigenden Halbliegeergometertest belastet. participated in the study. The participants performed 2 Nach 4 Tagen Ruhe begann eine dreitägigen Kur mit 5 maximum exercise tests. The first test was without medical mg/d Bisoprolol am letzten Tag der Einnahme wurde ein intervention the second test was performed after 3 days of Wiederholungstest durchgeführt. Zur Auswertung der HZV received 5mg/d bisoprolol. For analyzing the CO we used diente das Bioimpedanzgerät PhysioFlow. Untersucht the system “PhysioFlow” which is based on an impedance wurden die Variablen zu bei 0% - 100% der Maximal eistung in 10%-Stufen und in den Pausen nach The results were analyzed from 0% to 100% of maximum work load using 10% intervals and during recovery after • ß-Blockade beeinflusst nicht das HZV unter Belastung ß-Blockade beeinflusst nicht die maximale Leistung beta blocker does not influence cardiac output ß-Blockade beeinflusst nicht die maximale Sauerstoff- beta blocker does not influence maximum workload • beta blocker does not influence maximum oxygen Schlagvolumen, Herzfrequenz, körperliche Belastung, ß- Keywords: arterial hypertension, students, exercise test, Einleitung Immer häufiger erreichen junge Menschen in der zweiten Ziel einer medikamentösen Hypertonietherapie ist daher Lebensdekade Blutdruckwerte der Hypertonie Stadium I, die Blutdrucksenkung. Dabei fällt bei jungen Leuten die ≥140/90 mmHg, die eine medikamentöse Behandlung zur Wahl zumeist auf eine Monotherapie mit Betablocker: The Senkung des Blutdrucks in Betracht ziehen (The 7th report „first-line beta-blockade (…) is at least as efficacious as of the Joint National Committee 2003 aus Falz 2007). first-line ACE-inhibition in reducing the morbidity/mortality Hypertonie ist eine „dauernde Erhöhung des Blutdrucks im of moderate/severe heart failure“(Cruickshank 2007, S.11). arteriel en System“ und „ist direkt oder indirekt für eine Für eine Hypertonietherapie mit Betablockern spielt dabei Reihe von Organschäden und Gefäßschäden zuständig“ vor al em deren negativ inotrope Wirkung eine wesentliche Rol e, da „der Blutdruck allein durch die Herzkontraktion erzeugt“ (Bartels & Bartels 2004, S.167) wird. Es stel t sich die Frage, inwiefern Betablocker die Leistungsfähigkeit von diesen jungen, zumeist sportlich aktiven Menschen Nach Einschluss der Teilnehmer in die Studie erfolgte die Die Untersuchungsgruppe bestand aus 5 jungen terminliche Festlegung der Belastungsuntersuchungen. Erwachsenen Männern mit Prähypertonie bzw. Hypertonie Der Terminplan war so angelegt, dass zwischen den Tests Stadium I (vgl. 7. Report of the Joint National Committee, einerseits ausreichend Erholungszeit für die Patienten 2003). Die Personen waren dabei im Alter von 23 – 30 bestand und andererseits keine Effekte des Trainings auf (MW= 25,4 ± 2,8). Das Durchschnittsgewicht betrug dabei die Ergebnisse Einfluss nehmen konnten. Das bedeutete 82,4 ± 13,3 kg. Die Durchschnittgröße wurde mit 185 ± 10,5 cm gemessen. Al e Personen waren sportlich aktiv (> Die Personen unterzogen sich am ersten Untersuchungs- 4h/Woche) und hatten außer des erhöhten Ruhe- tag der oben beschriebenen Voruntersuchung. Nach Blutdrucks keine sonstigen akuten oder chronischen Einschluss in die Untersuchungsgruppe erfolgte am Erkrankungen. Das Untersuchungskol ektiv kann als zweiten Tag der erste Stufentest. 2 Tage vor dem spezifisch sportgeübt bezeichnet werden, da al e Wiederholungstest begann die Intervention mit dem kardio- Teilnehmer bereits mehrfach auf einem Fahrradergometer selektiven ß1-Rezeptorenblocker Bisoprololhemifumarat. zu diagnostischen Zwecken Untersuchungen absolviert Dabei mussten die Patienten täglich 1 Tablette 5mg Bisoprolol zwei Stunden vor ihrer jeweiligen Testzeit ein- Untersuchungskol ektiv, Ein- und Ausschlusskriterien Am dritten Tag der Intervention erfolgte dann erneut ein Stufentest. Die Fahrradergometrischen Belastungsunter- sbedingungen vor, die durch eine Klimaanlage annähernd suchungen wurden in der Zeit von 10.00 Uhr bis 15.00 Uhr durchgeführt. Dabei wurde berücksichtigt, dass die Untersuchungen jedes einzelnen Patienten zum exakt gleichen Tageszeitpunkt statt fand, um tageszeitliche Leistungsschwankungen zu verhindern. Zur Untersuchung wurde die Halbliegeergometrie in einem für Belastungs- EKG vorgesehenem Labor verwendet. Der Vorteil der Die Personen waren zum Zeitpunkt der Untersuchungen Halbliegeergometrie gegenüber der Sitzendergometrie frei von entzündlichen Erkrankungen. Bei keinem der besteht in der deutlich ruhigeren Oberkörperposition und Patienten bestand zum Zeitpunkt der Untersuchung eine damit einer deutlich geringeren Anfäl igkeit gegenüber medizinische Kontraindikation. Dabei wurden die in der Artefakten. Außerdem gewährleistet diese Positionierung Praxis üblichen Kriterien gegenüber Belastungsunter- eine besser Toleranz, des zu Untersuchenden, gegenüber suchungen zugrunde gelegt (Löl gen (1995)). peripheren Venenzugängen, da der Armeinsatz zum Der Anstel winkel des Halbliegeergometers betrug 35°. Al e Teilnehmer wurden über den Inhalt und Ablauf der Sattelhöhe und Druckpunkt der Pedale konnten dabei den freiwil igen Studie vol ständig informiert. Die Studie wurde durch die Ethik-Kommission der Universität Leipzig Die Füße wurden mit Klettverschlusspedalen fest am Ergometer fixiert, so dass sich die zu Untersuchenden Al e Teilnehmer mussten sich vor Studieneintritt einer ausschließlich auf das Fahren konzentrieren mussten. Die klinischen Anamnese mit Erhebung von anthropome- Trittfrequenz wurde mit 75 – 85 U/min festgelegt. Eine trischen Daten, Routinelabor, transthorakaler Echokardio- dauerhafte Unterschreitung wurde als Belastungsabbruch graphie, Ruhe EKG und Bio-Impedanz unterziehen. Tab.1: Ein- und Ausschlusskriterien zur Teilnahme an der Studie Transthorakale Echokardiographie (ohne patholog. Befund) orthopädisch und traumatologisch patholog. Befund S t u f e n t e s t
Z e i t i n M i n .
Al e Teilnehmer wurden in halbliegender Position unter- Charloux et al. (2000) beweisen in ihrer Studie zur sucht. Die Steigerung der Belastung um 10 Watt/min, beginnend mit 30 Watt bis zur subjektiven Erschöpfung noninvasive Methode darstel t. Verglichen wurden dabei bzw. bis objektive Kriterien zum Testabbruch erreicht die mit Physio Flow erhaltenen Messungen mit einer wurden (Abb. 1). Die Herzfrequenz (Hf), HZV, Laktat (Lac), zeitgleichen Datenerhebung durch die Fick-Methode. Auch Atemminutenvolumen (VE), Sauerstoffaufname (VO2) und Chol ey & Payen (2005), Kööbi et al. (1997) u.a. führten die Katecholamine Adrenalin (A) und Noradrenalin (NA) Vergleichsstudien zur Fick-Methode durch, während z.B. wurden, beginnend mit dem Ruhewert vor Belastung, am Cotter et al. (2004), Scherhag et al. (2005), Van de Water Ende jeder dritten Belastungsminute sowie zum Zeitpunkt et al. (2003) und Woltjer et al. (1996a) Vergleiche zur der Ausbelastung ausgewertet (Test, Abb. 1). Im Thermodilutionsmethode anstel ten. In al en Studien Anschluss fuhren die Probanden 5 Minuten bei 25 % der konnte die Messgenauigkeit des Bioimpedanzverfahrens maximal erreichten Leistung. Die Datenerhebung erfolgte in der Pause am Ende der 1., 3. und 5. Minute (Pause, Ein Teil der Auswertung wird auf die relative Belastung (% Maximal eistung) bezogen. Um für al e Probanden gleiche Die Firma Manatec Biomedical entwickelte in den 90er Prozentsätze angeben zu können, wurden die Datensätze Jahren das Gerät Physio Flow. Für die Messung des interpoliert. Der statistische Vergleich erfolgte auf der Basis Herzzeitvolumens werden nur noch sechs Gelelektroden gebraucht, zwei zur Messung der Herzfrequenz und vier zur Aufzeichnung des Impedanzsignals. Es wird lediglich unter Ruhebedingungen eine Kalibrationsphase von 30 Die Ergebnisse werden als Mittelwerte (MW) und Herzzyklen Sekunden nach vorheriger Eingabe von externen Patientenparametern wie Blutdruck, Körpergröße Signifikanz von Unterschieden wird mittels einer und Körpergewicht durchgeführt. Dies ermöglicht exakte Varianzanalyse für Messwiederholungen berechnet. Signifikanzangaben: p<0.05: *, p<0.01: **, p<0.005: ***, p<0.001:**** In Tabel e 3 sind die Ergebnisse der Stufentests mit und maximaler Belastung und im systolischen Blutdruck in ohne ß-Blockade zusammengefasst. Es ist zu entnehmen, Ruhe und 5 Minuten nach Belastung. In Abbildung 2 sind die Daten von Hf, SV, Watt und HZV bei Maximaler Maximal eistung hatte. Ohne Einfluss blieben al e Belastung mit und ohne ß-Blockade dargestel t. Abbildung hämodynamischen Größen sowie die spiormetrischen 3 zeigt den Verlauf der Herzfrequenz im Stufentest. Zu Parameter. Im Trend beeinflusst waren die Herzfrequenz erkennen ist, dass die Herzfrequenz in Ruhe zumindest im und der diastolische Blutdruck in Ruhe und 5 Minuten nach Trend und bei maximaler Belastung signifikant im Mittel um Belastung. Signifikant niedriger war die Herzfrequenz bei Tab. 3: Zusammenfassung des Gesamtergebnisses In Abbildung 4 ist der Verlauf des Herzminutenvolumens So kann aktuel kein Einfluss der ß-Blockade auf das HZV im Stufentest abgebildet. Mit zunehmender Belastung ermittelt werden. Das gleiche Ergebnis war für das steigt das HZV sowohl im Test mit als auch ohne ß- Schlagvolumen ermittelt worden (Abb.5). Mit zunehmender Blockade an und fäl t unmittelbar nach Belastungsabbruch Belastung steigt das Schlagvolumen an und fäl t wieder ab. Die grafisch erkennbare Erniedrigung im Test unmittelbar nach Belastung wieder ab. Die grafisch mit ß-Blockade lässt sich auf Grund der geringen erkennbar höheren SV-Werte im Test mit ß-Blockade Probandenzahl und der relativ großen Standardab- ließen sich ebenfal s nicht statistisch sichern, so dass auf Grund der Ergebnisse von keinem Einfluss der ß-Blockade tt], H
a 100
Maximalwerte
Messzeitpunkt [% von Pmax]
Abb.2: Maximalwerte im Stufentest (MW±SD) Abb.3: Herzfrequenz im Stufentest (MW±SD) 1´nB 3´
3 nB 5´nB
Messzeitpunkt [% von P
Messzeitpunkt [% von P
Abb.4: Herzminutenvolumen im Stufentest (MW±SD) Abb.5: Schlagvolumen im Stufentest (MW±SD) In Abb.6 ist der Verlauf der Ejektionsfraktion im Stufentest kam es zu einer Verringerung der EF. In Abb.7 ist der dargestel t. Mit steigender Belastung nimmt die EF von Blutdruck (systolisch und diastolisch) im Stufentest 57% auf 84% im Test ohne ß-Blockade und im Test mit ß- dargestel t. Die initial niedrigeren systolischen Werte im Blockade von 59% auf 82% zu. Es war kein Unterschied Test mit ß-Blockade blieben im Verlauf unverändert. Die zwischen Testbedingungen statistisch nachweisbar. Nach Entwicklung der Blutdruckwerte war in beiden Testserien Abbruch der Belastung verblieb die EF auf dem Abbruchniveau und erst ab der 3 Minute nach Belastung 100 1´nB 3´nB 5´nB
100 1´nB 3´nB 5´nB
Messzeitpunkt [% von P
Messzeitpunkt [% von P
Abb.6: Ejektionsfraktion im Stufentest (MW±SD) Diskussion Die Maximalbelastung führt zu einer signifikanten 5 mg/d eine effektive Blockade der Betarezeptoren erzielt Erhöhung der Parameter HZV mit seinen Komponenten wird. In allen betrachteten Studien wurde keine HF, SV und EF sowie des RRsys und der Atemparameter Veränderung des RRdia unter Betarezeptorenblockade VE und VO2. Diese Ergebnisse bestätigen die Resultate beobachtet, was auch die vorliegenden Ergebnisse anderer Wissenschaftler wie Jilka et al. (1983) und Wilmore et al. (1985). Bei Belastung wird das Nach Anderson et al. (1985) resultiert die Steigerung des SV aus der längeren Diastole zur Ventrikelfül ung durch die Sympathikotonus steigt, während die Vagusaktivität erniedrigte HF, durch ein erhöhtes EDV sowie aus einer reduziert wird. Durch die vermehrte Ausschüttung von NA größeren Myokardkontraktion über das Frank-Starling- und A nimmt die Kontraktilität des Herzens zu, infolge Phänomen. Bruce et al. (1979) und Cohn (1985) stel ten dessen die HF und der RRsys steigt. Durch die Bewegung signifikante Reduzierungen bei RRsys, HZV und HF fest. des Organismus, vor al em der Extremitäten, erhöht die Die Erhöhung des SV wird als Kompensations- Muskelpumpe den venösen Rückstrom, wodurch das EDV mechanismus dazu angesehen und ergibt sich ansteigt. Die Erhöhung der Kontraktilität und des EDV möglicherweise aus der gleichen kontraktilen Fähigkeit des Myokards (gleiche EF). Da sich VE und VO2 unter Mechanismus) und der EF. Da auch die HF steigt, kardioselektiver Betablockade nicht anders verhält als vergrößert sich das HZV. Der Betablocker Bisoprolol führt ohne (Cogliati et al. 2004, Franz et al. 1982, Sheehan et al. beim Ausbelastungstest zu einer signifikanten Reduzierung 1983) und dies wurde sogar von Sklar et al. (1982) bei der HF und RRsys. Al e anderen Parameter, HZV, SV, EF, Untersuchungen mit nonselektiven und kardioselektiven VO2, RRdia und VE weisen durch Bisoprolol keine Betablockern festgestel t. Stoschitzky et al. (2004) signifikanten Veränderungen auf. Die Untersuchung auf untersuchten als einzige die Veränderung der Plasmakon- eine Wechselwirkung bzw. eine mögliche Interaktion von zentrationen von NA und A unter Betarezeptorenblockade Maximalbelastung und Betablocker ist nur bei der HF mit Bisoprolol (5 mg) und stel ten fest, dass diese bei signifikant, d.h. die Ausprägung des Verlaufs der HF unter beiden Transmittern während der Belastung ansteigt. Belastung wird sowohl von der Belastung als auch von Zusätzlich fanden sie heraus, dass Bisoprolol bei Bisoprolol beeinflusst bzw. die Maximalbelastung führt zu Belastung von den Rezeptoren freigesetzt und ins Plasma einer Verstärkung der Wirkung von Bisoprolol. Die abgegeben wurden. Damit würde die Wirkung des Senkungen von HF und RRsys wurden erwartet, da dies Betablockers nachlassen müssen und die Wirkung der primäre Aufgabe von Betablockern ist, und bestätigen Katecholamine auf das Herz verstärkt. Dies könnte die andere Studienergebnisse wie beispielsweise die von gleichlaufende Hämodynamik am Herz unter Belastung Franz et al. (1982), Jilka et al. (1983) und Nutal et al. erklären. Leider fehlen ergänzende Studien die diesen (2003). An den signifikant reduzierten Werten von HF und RRsys ist ersichtlich, dass auch mit der geringen Dosis von Es konnte gezeigt werden, dass kardioselektive ß-Blocker maximaler Belastung nehmen und im Zusammenhang mit keinen Einfluss auf die Hämodynamik des Herzens unter gleichen VO2max, VE und Watt keine kardiale Leistungs- Bartels, R. & Bartels, H. (2004). Physiologie. 11. Jilka, S. M., Joyner, M. J., Nittolo, J. M., Kalis, J. K., Lehrbuch der Funktionen des menschlichen Körpers Taylor, J. A., Lohman, T. G. & Wilmore, J. H. (1983). 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Source: http://www.klinische-sportmedizin.de/auflage_2007_1/herzminutenvolumen.pdf