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8 FORSCHUNG Wasser lässt Blutdruck steigen Vom Mensch zum Molekül und wieder zurück von Professor Dr. med. Jens Jordan Vor kurzem konnte ein neu entdeckter Effekt genauer beschrieben und bei Menschen mit Störungen des Nervensystems therapeutisch nutzbar gemacht werden: Der Genuss von Wasser regt die Leberzellen an und stabilisiert den Blutdruck. Von der Geburt bis ins hohe Alter fällt der durchschnittliche Wassergehalt des menschlichen Körpers immer weiter ab, doch das Verhältnis von Wasser zu löslichen Molekülen ändert sich dabei kaum. Diese so genannte Osmolarität wird in sehr engen Grenzen reguliert, denn selbst geringe Störungen können schnell lebensbedrohlich werden. Rezeptoren in der Leber Im Zentralnervensystem sitzen so genannte Osmorezeptoren, spezialisierte Zellen, die Änderungen der Blut-Osmolarität wahrnehmen und ausgleichen. Sie setzen ein Hormon frei, das den Wassergehalt des Körpers reguliert. Dieses Hormon kann die Durchlässigkeit der Niere für Wasser und somit die Osmolarität im Körper beeinfl ussen. Neuere Untersuchungen sprechen dafür, dass Osmorezeptoren auch in anderen Geweben vorkommen, insbesondere in der menschlichen Leber. Die Osmorezeptoren werden durch niedrige Osmolarität stimuliert. Zum Beispiel steigt nach dem Trinken von einem großen Glas Wasser der Anteil des Wassers im Verhältnis zu den löslichen Molekülen. Dadurch werden die Osmorezeptoren stimuliert und ein Signal zum Rückenmark geleitet. Dort bewirkt es eine Aktivierung des sympathischen Nervensystems, das wiederum Kreislauf und Stoffwechsel antreibt. Therapie möglich In Untersuchungen haben wir herausgefunden, dass dieser Mechanismus genutzt werden kann, um Menschen zu helfen, deren sympathisches Nervensystem nicht richtig funktioniert. Bei gesunden Menschen ändert sich der Blutdruck nur wenig, wenn sie aus dem Sitzen aufstehen. Denn beim Aufstehen wird das sympathische Nervensystem aktiviert, die Blutgefäße ziehen sich zusammen und das Herz schlägt schneller und kräftiger, somit stabilisiert sich der Blutdruck. Bei Menschen mit einer Störung des sympathischen Nervensystems fällt der Blutdruck im Stehen extrem stark ab. Nach wenigen Sekunden oder Minuten im Stehen werden diese Patienten ohnmächtig. Einige der Betroffenen stellten fest, dass Wassertrinken ihre Symptome lindert. Da wir diese Beobachtung nicht erklären konnten, haben wir die Wirkung von Wasser auf den Blutdruck bei diesen Patienten genauer untersucht. Bei den Betroffenen wurde im Sitzen regelmäßig der Blutdruck gemessen. Anschließend tranken die Patienten innerhalb von fünf Minuten einen knappen halben Liter Wasser. Bereits nach zehn Minuten stieg der Blutdruck deutlich an (siehe Abbildung S. 9 oben), weil sich die Blutgefäße zusammenzogen. Bei jungen gesunden Kontrollpersonen dagegen änderte sich der Blutdruck durch Wassertrinken nicht. Da die Kreislaufregulation auch einem Alterungsprozess unterliegt, bewirkt Wassertrinken bei älteren gesunden Menschen ebenfalls einen leichten Blutdruckanstieg. Durch die Messung von Kreislaufhormonen im Blut und weitere Untersuchungen konnten wir nachweisen, dass der Blutdruckanstieg nach dem Trinken von Wasser auf einer Aktivierung des sympathischen Nervensystems beruht. Da das sympathische Nervensystem nicht nur den Kreislauf, sondern auch den Stoffwechsel reguliert, steigt der Energieverbrauch des Körpers nach dem Trinken von Wasser merklich an: Es werden mehr Kalorien verbrannt. Zurzeit wird untersucht, ob diese Wirkung von Wasser zur Unterstützung einer Gewichtsreduktion eingesetzt werden kann. Der Osmopressor Refl ex Aber wie aktiviert Wasser das sympathische Nervensystem? Taucht man die Hand in kaltes Wasser, so steigt der Blutdruck an. Doch bei Untersuchungen fanden wir heraus, dass das Trinken von kaltem und warmem Wasser die gleiche Wirkung auf den Blutdruck hatte. Die Temperatur des Wassers war also nicht für den Blutdruckanstieg verantwortlich. Auch die Dehnung von Magen und Darm konnte den Blutdruckanstieg nicht erklären. Ein anderer Erklärungsansatz betraf die Osmolarität, also die Konzentration löslicher Teilchen in der Flüssigkeit. Wasser enthält weniger lösliche Teilchen als der menschliche Körper. Der Blutdruckanstieg wurde nur nach dem Trinken von
DRUCKPUNKT • Ausgabe 2/2011 Blutdruckanstieg (mm Hg) 50 40 30 20 10 0 -10 -10 0 10 20 30 40 50 60 Zeit (Minuten) Quelle: Jordan et al. Circulation 2000; 101: 504-509. oberer Blutdruck unterer Blutdruck Herzfrequenz Bei Patienten, die unter einer seltenen Störung der Kreislaufregulation leiden, wurden der Blutdruck und die Herzfrequenz vor und nach dem Wassertrinken gemessen. Nach einer Ruhephase tranken die Patienten knapp einen halben Liter Wasser (Messzeitpunkt: 0 Minuten). Danach stiegen der obere Blutdruck und der untere Blutdruck rasch an. Der Blutdruckanstieg hielt über mehr als eine Stunde. Die Herzfrequenz änderte sich dabei kaum. Wasser beobachtet, nicht jedoch nach dem Trinken einer Kochsalzlösung mit gleicher Osmolarität wie das Blut. Insgesamt sprachen diese Befunde dafür, dass die Aktivierung des sympathischen Nervensystems durch Sensoren vermittelt wird, die im Blut Veränderungen der Osmolarität messen. Diese Reaktion, der so genannte Osmopressor Refl ex, war bis zu dem Zeitpunkt unbekannt. Forschungsergebnisse nutzen Durch die enge Kooperation von klinischen Forschern und Grundlagenforschern konnte der Mechanismus genauer untersucht und aufgedeckt werden. Die Forscher richteten dabei ihr Augenmerk auf die Leber: Wird Flüssigkeit aus dem Darm in den Organismus aufgenommen, so gelangt sie mit dem Blutstrom zunächst in die Leber. Bei Versuchstieren konnte nachgewiesen werden, dass Nervenzellen in der Leber durch Wassertrinken aktiviert werden. Diese Aktivierung wird anschließend an das Rückenmark weitergeleitet. Während der Aktivierung wird in den Nervenzellen ein Ionenstrom ausgelöst, der einen bestimmten Ionenkanal (Transient Receptor Potential 4 Kanal) erfordert. Wird der Ionenkanal entfernt, können die Nervenzellen nicht mehr oder nur geringfügig auf Änderungen der Osmolarität reagieren. Insgesamt sprechen die Befunde dafür, dass es sich bei den Nervenzellen in der Leber, die diesen Ionenkanal tragen, um periphere Osmorezeptoren handelt. Die Forschungsergebnisse werden bereits jetzt für Therapien genutzt (siehe Tabelle rechts). Patienten, die unter niedrigem Blutdruck im Stehen oder nach Mahlzeiten leiden, können durch Wassertrinken eine rasche Besserung der Symptome erzielen. Diese „Wassertherapie“ funktioniert nicht nur bei Patienten mit seltenen Erkrankungen des sympathischen Indikation Wirksamkeit Blutdruckabfall im Stehen oder nach dem Essen Herzrasen im Stehen + Autor +++ „Ohnmachtsanfälle“ ++ › Professor Dr. med. Jens Jordan ist Direktor des Instituts für Klinische Pharmakologie an der Medizinischen Hochschule Hannover. Seine Arbeitsschwerpunkte sind unter anderem arterielle Hypertonie, Humanpharmakologie und Pharmakogenetik des vegetativen Nervensystems sowie Pathophysiologie vegetativer Funktionsstörungen. FORSCHUNG Nervensystems, sondern auch bei den häufi ger vorkommenden Kreislaufproblemen. Wird Betroffenen bei langem Stehen oder nach dem Sport schwindelig, dann bringt das Trinken von Wasser rasche Linderung. Außerdem erleiden viele Menschen beim Blutabnehmen einen Ohnmachtsanfall. Inzwischen wurde nachgewiesen, dass bei Blutspendern Wassertrinken unmittelbar vor der Blutspende Ohnmachtsanfälle verhindern kann. Allerdings ist es nicht sinnvoll, mehr als zwei bis drei Liter Flüssigkeit pro Tag zu sich zu nehmen. Die Betroffenen sollten deshalb nur dann ein Glas Wasser zur Blutdrucksteigerung trinken, wenn es erforderlich ist. Wir empfehlen Patienten, die unter häufi gen und stark ausgeprägten Blutdruckabfällen im Stehen leiden, am Morgen vor dem Aufstehen, vor längerem Stehen und gegebenenfalls vor den Mahlzeiten ein Glas Wasser zu trinken. Von der Theorie in die Praxis Auch in der heutigen Zeit können durch die Befragung von Patienten und einfache klinische Untersuchungen wichtige Forschungsergebnisse erzielt werden. Die moderne Technologie erlaubt es, diese Mechanismen auf zellulärer und molekularer Ebene aufzuklären. Ziel sollte dabei sein, die neuen Entdeckungen rasch für therapeutische Anwendungen zu nutzen. Dabei ist eine enge Kooperation von Ärzten und Grundlagenforschern erforderlich, um den Weg vom Patienten zum Molekül und wieder zurück in kurzer Zeit zu bewältigen. Gewichtsreduktion Wird derzeit noch geprüft 9
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