zu seiner Ausschüttung. Eine erhöhte Adrenalinausschüttung bedingt aber über Steigerung des Blutdrucks und des Herzminutenvolumens nicht nur eine Erhöhung des Sauerstoffverbrauchs, sondern, wie erwähnt, auch eine Reizung des Atemzentrums. Es handelt sich also hinsichtlich des Apnoetauchens um begrenzende Faktoren für die Atemanhaltezeit. Aus diesem Grund sind Aufregung und innere Anspannung, vielleicht auch Angst (z. B. im Wettkampf oder bei Prüfungen) eher hinderlich. An dieser Stelle gehen Physiologie und Psychologie Hand in Hand: Für ambitionierte Apnoeisten ist daher ein Entspannungstraining eine wichtige Ergänzung des Trainingsplans, denn psychische Gelassenheit reduziert die Ausschüttung von Stresshormonen.
9.3.3 Immersionseffekte
Unter Immersion versteht man das Eintauchen in Flüssigkeit bis zum Kopf (komplettes Untertauchen = Submersion). Hierbei kommt es zu wichtigen physiologischen Veränderungen.
Hämodynamische Veränderungen
Unter normalen Bedingungen an Land besteht ein durch den hydrostatischen Druck der Blutsäule hervorgerufener Druckgradient zwischen unterer und oberer Körperhälfte von über 13 kPa (100 mmHg). Bedingt durch diesen Gradienten wird in den venösen Kapazitätsgefäßen vor allem der Beine eine größere Menge Blut gespeichert. Bei subtotaler Immersion wirkt dem hydrostatischen Druck der Blutsäule der hydrostatische Druck des Wassers entgegen, was zu einer Umverteilung des Blutes führt. Am deutlichsten ist dieser Effekt bei einem Eintauchen des Körpers bis zum Hals, da es hier zu einer Umverteilung von bis zu 1000 ml Blut aus den Venen der unteren Extremitäten in die thorakalen Gefäße kommt. Die unmittelbare Folge ist also eine vermehrte Füllung der Lungengefäße und des rechten Herzens. Neben dieser Volumenbelastung des Herzens wird ebenso eine Volumenzunahme der Lungenkapillaren beobachtet, das sich in einem Anstieg des pulmonalkapillären Verschlussdrucks und des pulmonalarteriellen Mitteldrucks ausdrückt. Gleichzeitig kommt es durch die beschriebenen Veränderungen zu einer im Vergleich zu den Verhältnissen an Land gleichmäßigeren Durchblutung der Lunge.
Diese hier beschriebenen Immersionseffekte mit der damit verbundenen Blutumverteilung in die thorakalen Gefäße und ins rechte Herz sind übrigens auch für die so genannte „Taucherdiurese“ ursächlich verantwortlich. Dieses Phänomen betrifft Gerätetaucher, Apnoetaucher und sogar Schwimmer in gleichem Maße und führt zu einer immersionsbedingten überschießenden Harnproduktion, zur Diurese. Die bereits erwähnten Volumenumverteilungen führen dabei zu einer Volumenüberladung der Vorhöfe des Herzens und zur Vorhofdehnung. Dies hat die Freisetzung des unmittelbar diuretisch wirkenden Hormons ANP (atriales natriuretisches Peptid) bei gleichzeitiger Hemmung der Freisetzung von ADH (antidiuretisches Hormon) zur Folge, was zu einer Erhöhung der glomerulären Filtrationsrate mit erhöhter Natriurese und Wasserdiurese führt. Mit anderen Worten: Die Freisetzung von ANP und die Hemmung von ADH führen dazu, dass die Nieren ungehemmt Urin produzieren. Auf diese Weise führt die Immersion zu erheblichen Flüssigkeitsverlusten beim Tauchen. Der Immersionseffekt kann überdies durch kälteinduzierte Gefäßengstellung in der Peripherie verstärkt werden.
Pulmonale Effekte
Neben den hämodynamischen Effekten der Immersion kommt es auch zu einer Beeinflussung der Lungenfunktion (Abb 9.3). Hier ist insbesondere die immersionsbedingte Verschiebung des Zwerchfells kopfwärts zu nennen, die mit einer Abnahme der Vitalkapazität der Lunge und besonders der Ausatemreserve in Form der funktionellen Residualkapazität einhergeht. Diese Verlagerung des Zwerchfells ist zum einen auf die hydrostatischen Druckverhältnisse zurückzuführen, zum anderen aber, zumindest bei Immersion nur bis zum Hals, auch darauf, dass der auf dem Brustkorb lastende Druck höher ist als der intrapulmonale Druck. Daher muss bei der Atmung ein negativer Druckgradient überwunden werden.
9.3.4 Tauch reflex
Der französische Physiologe Paul Bert beschrieb vor ca. 125 Jahren, dass Enten beim Gründeln eine deutliche Pulsverlangsamung (Bradykardie) entwickeln. Diese Bradykardie ist in unterschiedlicher Ausprägung bei allen Warmblütern zu finden. Es handelt sich bei diesem sog. „Tauchreflex“ um eine reflektorische Bradykardie, die mit einer Engstellung der peripheren Gefäße (periphere Vasokonstriktion) einhergeht.
Abb. 9.3: Hydrostatische Effekte auf den Körper bei Immersion
Hinweis. Der Tauchreflex darf aber nicht mit dem Paul-Bert-Reflex verwechselt werden, bei dem es sich um die Auswirkung hoher Sauerstoffpartialdrücke auf das Gehirn handelt (s. Kap. 7).
Diverse Mechanismen tragen zur Auslösung des Tauchreflexes bei, wobei dem Fehlen von Atemexkursionen bei hohem Lungenvolumen (Luftanhalten nach tiefer Einatmung) sowie der Stimulation der Gesichtsäste des Nervus trigeminus durch Kontakt mit Wasser die größte Bedeutung zugesprochen wird. Die besondere Bedeutung dieses Kältereizes im Gesicht wird auch durch die Tatsache untermauert, dass der Tauchreflex bei Schwimmern, die den Kopf über Wasser halten, bzw. bei Tauchern, die eine das Gesicht dicht abdeckende Maske tragen, schwächer ausgeprägt ist.
In der Regel fällt die Herzfrequenz bei Apnoetauchern nur auf Werte von 40 bis 60 Schläge pro Minute ab, es wurden allerdings bei trainierten Elite-Apnoetauchern auch Bradykardien bis unter 20 bzw. sogar unter 10 Schläge pro Minute beschrieben. Anders als bei Tieren geht die Bradykardie beim Menschen allerdings normalerweise nicht mit einem ähnlich deutlichen Abfall des Herzminutenvolumens einher, so dass die trotzdem vorhandene periphere Vasokonstriktion sogar einen leichten Blutdruckanstieg zur Folge hat.
Die Tatsache, dass der Tauchreflex – obwohl quantitativ unterschiedlich ausgeprägt – bei allen tauchenden Warmblütern vorhanden ist, deutet auf eine besondere Bedeutung in der physiologischen Adaptation an die Apnoe hin. In der Tat wurde schon in den vierziger Jahren vermutet, dass die Bradykardie eine zentrale Rolle als „Sauerstoff-Sparmechanismus“ spielt und somit zur Verbesserung der Apnoe-Toleranz beiträgt. Diese Hypothese wurde von verschiedenen Arbeitsgruppen untermauert und es konnte bei Freiwilligen sogar ein umgekehrter Zusammenhang zwischen dem Abfall der Herzfrequenz und der pulsoxymetrisch erfassten arteriellen Sauerstoffsättigung nachgewiesen werden.
9.3.5 Rolle der Milz
Von frei tauchenden Meeressäugern, wie z. B. der Wedellrobbe, ist bekannt, dass eine Kontraktion der Milz zu einem Anstieg des Hämatokrits (also der zellulären Bestandteile des Blutes, die hauptsächlich aus Erythrozyten (= rote Blutkörperchen) bestehen) im Blut führt. Das aus der Milz zusätzlich in die Zirkulation abgegebene Blut ist mit Sauerstoff gesättigt, wodurch sich der Sauerstoffgehalt des Blutes erhöht und diesen Säugern erlaubt, die langen Apnoezeiten ohne hypoxiebedingte Schäden der vitalen Organe Herz und Gehirn zu tolerieren.
Interessanterweise wurde die Existenz einer kontraktilen Milz mit nachfolgendem Hämatokritanstieg auch bei den über viele Generationen adaptierten berufsmäßigen Apnoetaucherinnen in Korea und Japan beschrieben, während eine Kontrollgruppe diesen Mechanismus nicht aufwies.
Das Blutvolumen und hier insbesondere die totale Hämoglobinmenge des Körpers sind entscheidende Größen der Ausdauerleistungsfähigkeit. Beide Größen passen sich bei hohem Sauerstoffbedarf (z. B. Ausdauertraining) und bei Sauerstoffmangel (z. B. Höhenexposition) den Erfordernissen an. So besitzen Ausdauersportler und höhenadaptierte Menschen je nach Art der Exposition gleichermaßen höhere Hämoglobinmengen als im Flachland lebende Untrainierte. Apnoetaucher wie die erwähnten Perlentaucher sind häufig einem hypoxischen Reiz ausgesetzt. Es ist daher denkbar, dass sie an diese Verhältnisse durch Training oder infolge genetischer Prädisposition angepasst sind und ebenfalls eine hohe Hämoglobinmenge und somit einen hohen Blutsauerstoffspeicher besitzen. Einschränkend ist zu erwähnen, dass es bei längerem Aufenthalt im Wasser immersionsbedingt zu einer überschießenden Harnproduktion mit Wasserdiurese kommt, so dass der Anstieg des Hämoglobingehalts des Blutes auch Folge einer Bluteindickung sein kann. Ebenso ist es möglich, dass die beobachtete Verkleinerung der Milz schlicht durch die Reduktion des Blutvolumens bei überschießender Harnausscheidung (Diurese) erfolgt ist.
Allerdings scheint eine Milzkontraktion zumindest partiell auch zu der verbesserten Apnoetoleranz beizutragen, die schon nach einer kurzzeitigen, gezielten Adaptations- und Trainingsperiode zu beobachten ist, denn bei Probanden, bei denen in der Vorgeschichte