Sauerstofftransport im Bereich der Mikrozirkulation

Die Sauerstoffversorgung erfolgt im Bereich der Gewebe über Diffusion und Konvektion aus den Kapillargefäßen, wobei die Diffusionsstrecke für Sauerstoff limitiert ist und durch den Partialdruckgradienten von der Kapillare zum Gewebe wesentlich mitbestimmt wird.

Im Idealfall ist die jeweilige Kapillardichte dem Bedarf entsprechend so angelegt, daß eine ausreichende Versorgung aller Teile des entsprechenden Gewebes gewährleistet ist. Bei einer Kapillarrarifizierung in einem bestimmten Versorgungsgebiet - z.B. durch thermische oder mechanische Schädigung, mikroangiopathische Veränderungen, Bestrahlung etc. oder bedingt durch Ödeme - werden die Diffusionsbedingungen für Sauerstoff und damit die Voraussetzungen zur Versorgung der Zellen beeinträchtigt, so daß eine Gewebshypoxie mit entsprechend anaerobem Stoffwechsel die Folge ist.

Bei der Vergrößerung des Diffusionsgradienten durch Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks (pO2) - bis zu 2200 mmHg während der HBO-Therapie verlängert sich die Diffusionsstrecke deutlich bis zum 4-fachen (Krogh-Zylinder-Modell) (s. Abb. 3) im Gegensatz zur normobaren Luftatmung. Somit erreicht der Sauerstoff weiter von der Kapillare entfernt gelegene Bereiche und eine Kapillarrarifizierung oder eine ödem- bedingte Schwellung kann leicht kompensiert werden.

Physiologische Effekte durch erhöhte Sauerstoffpartialdrücke

Kreislaufeffekte der HBO

Erhöhte Sauerstoffpartialdrücke (pO₂) bewirken in hyperoxischen Geweben und Organen eine Reduzierung des Blutflusses. Dieser Effekt des Sauerstoffs ist für eine Vielzahl von Geweben und Organen nachgewiesen und beruht auf einem autoregulatorischen Effekt, da erhöhte Sauerstoffpartialdrücke im Gewebe eine Luxusversorgung darstellen, auf die eine reaktive Vasokonstriktion folgt. Diese Vasokonstriktion hat jedoch unter HBO-Bedingungen keinen wesentlichen Abfall des Sauerstoffpartialdrucks im Gewebe zur Folge, weil auch bei vasokonstriktiv bedingtem Verschluß des Kapillarstromgebietes die Diffusionsstrecke des hyperbar angebotenen Sauerstoffs entsprechend vergrößert ist. Es resultiert jedoch in Organen mit erhaltener Fähigkeit zur Autoregulation ein abschwellender Effekt, so daß eine Ödemreduktion erzielt wird. Der therapeutische Effekt zeigt sich z.B. bei postischämischen Ödemen im Rahmen von Crush-Verletzungen, Kompartment-Syndromen, Verbrennungen oder bei gefährdeten Transplantaten.

Im hypoxischen Gewebe findet der oben beschriebene Regulationsvorgang nicht statt, d.h. mangelversorgtes Gewebe reagiert nicht im gleichen Maß mit einer Vasokonstriktion. Dies bedeutet, daß eine Blutumversorgung in die mangelversorgten Gewebe als sogenannter "inverser Steal-Effekt" auftritt und sich dadurch die Versorgungssituation dieser Gewebe verbessert.

Ein weiterer Effekt besteht aus der Minimierung von Reperfusionsschäden in ehemals ischämischen Arealen. Neben der bereits erwähnten Ödemreduktion in solchen Bezirken kommt es durch erhöhte Sauerstoffpartialdrücke zu einem gewissen Schutz der Mikrozirkulation durch eine Reduktion der Leukozytenadhärenz auf der abfließenden Seite. Dieser Schutz vor Reperfusionsschäden ist nach derzeitigem Kenntnisstand jedoch nur dann gegeben, wenn die HBO- Therapie in einem unmittelbaren zeitlichen Zusammenhang in der Reperfusion stattfindet, d.h. unmittelbar von einer Stunde nach Freigabe der Strombahn.

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