Autonome Reflexe und autonome Störungen

Der Blutdruck, den Sie auf dem Monitor lesen, ist kein Zustand, sondern das Ergebnis einer laufenden Regelung. Ein gesunder Kreislauf fängt den Druckabfall nach der Einleitung binnen Sekunden ab. Fällt der Druck trotzdem tief und bleibt er unten, dann ist meist nicht die Störgröße besonders groß, sondern der Regler zu schwach. Die entscheidende Frage lautet deshalb selten „Wie tief ist der Druck?“, sondern „Warum hat die Gegenregulation nicht gegriffen?“.

Die zweite klinische Konsequenz betrifft plötzliche Bradykardien. Zug am Augenmuskel, Zug am Peritoneum, Dehnung der Harnblase, ein Pneumoperitoneum und die Gabe eines Cholinesterasehemmers erzeugen dasselbe Bild über verschiedene Wege. Wer den Auslöser erkennt, unterbricht ihn und muss seltener pharmakologisch eingreifen. Und wer weiß, welche Patientinnen und Patienten ihre Reflexe verloren haben, plant Flüssigkeitszufuhr, Einleitungsdosis und Vasopressor vorausschauend statt reaktiv.

Jeder autonome Reflex besteht aus fünf Gliedern: einem Sensor, einer Afferenz, einem integrierenden Zentrum, einer Efferenz und einem Effektor. Die Sensoren sitzen in den inneren Organen und in den Gefäßwänden und messen Dehnung, Druck, chemische Zusammensetzung oder Gewebeschädigung. Die Afferenzen sind viszerale Fasern, die in denselben Nervenstämmen verlaufen wie die vegetativen Efferenzen, vor allem im Nervus vagus und im Nervus glossopharyngeus, für das Becken in den sakralen Nerven. Sie melden zentralwärts, obwohl das periphere vegetative Nervensystem seiner Definition nach efferent ist.

Die Verschaltung erfolgt auf drei Ebenen. Einfache Reflexe laufen vollständig im Organ ab, etwa die peristaltische Welle im enterischen Nervensystem. Komplexere werden im Rückenmark verschaltet, was sie auch ohne Verbindung zum Gehirn funktionsfähig macht; darauf beruht ein Teil der autonomen Dysreflexie. Die Kreislauf- und Atmungsreflexe werden im Hirnstamm integriert, vor allem im Nucleus tractus solitarii der Medulla oblongata, der die viszeralen Afferenzen sammelt und auf die vagalen Kerngebiete sowie auf die sympathischen Prämotoneurone der ventrolateralen Medulla verschaltet. Darüber liegt der Hypothalamus als Integrationszentrum, das vegetative Antworten in übergeordnete Programme einbindet, etwa in Thermoregulation, Stressantwort und Schlaf-Wach-Rhythmus. Der Kortex bildet die höchste Ebene und erklärt, warum Angst, Schmerzerwartung und der Anblick von Blut vegetative Reaktionen auslösen können.

Zwei Merkmale unterscheiden den vegetativen vom somatischen Reflex. Erstens ist die Efferenz zweigliedrig und läuft über ein Ganglion, was die Antwort verzögert und zugleich divergieren lässt. Zweitens sind vegetative Reflexe meist tonisch: Sie schalten nicht ein und aus, sondern verstellen einen ständig vorhandenen Grundtonus nach oben oder unten. Deshalb hat jeder Patient eine Ruheherzfrequenz, die zwischen sympathischem Antrieb und vagaler Bremse ausgehandelt ist, und deshalb hebt eine Vagolyse die Frequenz nur so weit an, wie vorher Vagustonus bestand.

Die Pressosensoren des Baroreflexes liegen in der Adventitia des Karotissinus und des Aortenbogens. Es sind Dehnungssensoren: Sie messen streng genommen nicht den Druck, sondern die Wandspannung, und sie antworten sowohl auf den absoluten Dehnungsgrad als auch auf die Geschwindigkeit der Dehnungsänderung. Damit erfassen sie Mitteldruck, Pulsamplitude und Druckanstiegsgeschwindigkeit. Ihre Afferenzen laufen vom Karotissinus im Nervus glossopharyngeus, vom Aortenbogen im Nervus vagus zum Nucleus tractus solitarii.

Dort wird verglichen und verteilt. Steigt die Impulsrate aus den Sensoren, weil der Druck steigt, so hemmt das Zentrum die sympathischen Prämotoneurone und erregt die vagalen Kerne. Die Folge ist eine dreifache Antwort: Die Herzfrequenz fällt, die Kontraktilität nimmt ab, und der periphere Widerstand sowie der venöse Tonus sinken. Fällt der Druck, kehrt sich alles um. Die Regelgröße ist also nicht ein Organ, sondern das Produkt aus Herzzeitvolumen und peripherem Widerstand.

Entscheidend für das klinische Verständnis sind die Zeitkonstanten der beiden Efferenzen. Der vagale Schenkel arbeitet über muskarinische M2-Rezeptoren und Kaliumkanäle, deren Öffnung unmittelbar erfolgt; die Frequenzänderung ist bereits nach einem bis zwei Herzschlägen sichtbar, und sie klingt ebenso schnell wieder ab, weil Acetylcholin im Spalt sofort gespalten wird. Der sympathische Schenkel arbeitet über Noradrenalin, G-Protein-gekoppelte Rezeptoren und zweite Botenstoffe; er braucht einige Sekunden bis zum vollen Effekt und klingt über Wiederaufnahme und Abbau langsam ab. Daraus folgt: Die erste sichtbare Antwort auf jede Druckänderung ist immer eine Frequenzänderung, die Widerstandsänderung folgt verzögert nach.

Der Baroreflex ist ein Kurzzeitregler. Hält eine Druckänderung über Stunden bis Tage an, verschiebt sich sein Arbeitspunkt, die Sensoren adaptieren, und der Reflex regelt wieder um das neue Niveau herum. Deshalb hält er den Blutdruck nicht langfristig; das übernehmen renale und hormonelle Mechanismen, die in Kachel 03 Atmung und Kreislauf behandelt werden. Seine Empfindlichkeit lässt sich als Änderung des Herzschlagabstands je mmHg Druckänderung ausdrücken; sie ist ein Maß der autonomen Reserve und sinkt mit dem Lebensalter, unter Anästhesie und bei autonomer Neuropathie.

Der Chemoreflex sei hier nur im Prinzip genannt. Periphere Chemosensoren in den Glomera carotica und aortica melden Sauerstoffmangel, Kohlendioxidanstieg und pH-Abfall, zentrale Chemosensoren an der Oberfläche der Medulla oblongata vor allem den Kohlendioxidpartialdruck des Liquors. Die Antwort besteht in gesteigerter Atmung und erhöhter Sympathikusaktivität. Die vollständige Darstellung mit Kennlinien, Schwellen und der Wirkung von Opioiden und volatilen Anästhetika auf die Atemantwort gehört in Kachel 03 Atmung und Kreislauf; hier genügt die Einordnung als zweiter großer Regelkreis des Hirnstamms, der sich mit dem Baroreflex dieselben Kerngebiete teilt.

Der Bainbridge-Reflex beginnt an Dehnungssensoren im rechten Vorhof und an den Einmündungen der großen Venen. Steigt die Vorhoffüllung, so melden diese Sensoren über vagale Afferenzen eine Volumenbelastung, und die Antwort ist eine Steigerung der Herzfrequenz durch Hemmung des Vagustonus und Aktivierung des Sympathikus am Sinusknoten. Teleologisch ist das sinnvoll: Angebotenes Volumen soll weitertransportiert und nicht gestaut werden. Klinisch erklärt der Reflex den Frequenzanstieg nach rascher Volumengabe, der leicht als Zeichen einer Hypovolämie fehlgedeutet wird. Er steht in direktem Widerspruch zum Baroreflex, der bei steigendem Druck die Frequenz senkt; welche Antwort überwiegt, hängt von der Ausgangsfrequenz und vom Füllungszustand ab.

Der okulokardiale Reflex ist der bekannteste Vertreter der trigeminokardialen Reflexe. Zug an den äußeren Augenmuskeln, Druck auf den Bulbus oder ein retrobulbäres Hämatom reizen Sensoren, deren Afferenzen über den ersten Trigeminusast zum Ganglion trigeminale und weiter zum Hirnstamm ziehen. Dort wird unmittelbar auf die vagalen Kerne umgeschaltet, und die Efferenz erreicht über den Nervus vagus den Sinus- und den Atrioventrikularknoten. Die Antwort reicht von einer Sinusbradykardie über eine Überleitungsblockierung bis zur Asystolie und setzt innerhalb weniger Sekunden ein. Betroffen sind vor allem Kinder bei Schieloperationen, weil ihr Vagustonus hoch ist. Die wirksamste Maßnahme ist, den Chirurgen den Zug sofort beenden zu lassen; erst danach folgen Anästhesievertiefung und, bei wiederholtem Auftreten, ein Anticholinergikum. Nach demselben Muster verlaufen die Bradykardien bei Zug am Peritoneum, bei Dehnung des Mesenteriums, beim Anlegen des Pneumoperitoneums und bei Dilatation des Analkanals: viszerale oder trigeminale Afferenz, Hirnstammumschaltung, vagale Efferenz.

Die vasovagale Reaktion ist keine reine Bradykardie, sondern ein gleichzeitiger Zusammenbruch zweier Stellgrößen. Auslöser sind Schmerz, Angst, der Anblick von Blut, langes Stehen und schmerzhafte Punktionen. Nach einer kurzen Phase mit erhöhtem Sympathikotonus bricht der Sympathikusantrieb an den Gefäßen abrupt ein, während zugleich der Vagustonus am Herzen steigt. Widerstand und Frequenz fallen also gemeinsam, und der Blutdruck sinkt steiler, als eine der beiden Änderungen allein erklären würde. Die Vorboten sind stereotyp: Blässe, Schwitzen, Übelkeit, Gähnen, Schwarzwerden vor den Augen. Die Behandlung ist zunächst rein mechanisch, nämlich Flachlagerung mit angehobenen Beinen, wodurch der venöse Rückstrom sofort steigt. Perioperativ ist die Situation typisch für die Anlage einer rückenmarknahen Blockade im Sitzen, für Regionalblockaden am wachen Patienten und für das erste Aufstehen nach der Operation.

Die Orthostasereaktion ist der Gegenentwurf, nämlich die erfolgreiche Antwort auf dieselbe Störgröße. Beim Aufrichten verlagert die Schwerkraft mehrere hundert Milliliter Blut in die Venen der Beine und des Beckens. Der venöse Rückstrom sinkt, damit das Schlagvolumen, damit der arterielle Druck. Die Pressosensoren melden den Abfall, der Sympathikus wird gesteigert, der Vagus gehemmt: Die Herzfrequenz steigt um etwa zehn bis fünfzehn Schläge pro Minute, die Arteriolen verengen sich, der diastolische Druck steigt leicht, und die venöse Kapazität nimmt ab. Hinzu kommen die Muskelpumpe der Beine und der venöse Klappenmechanismus, die zusammen den Rückstrom sichern. Der systolische Druck fällt dabei normalerweise nur kurz und gering ab. Bleibt diese Antwort aus, entsteht eine Orthostaseintoleranz mit Schwindel, Übelkeit und Synkope; postoperativ ist das eine häufige und unterschätzte Ursache von Stürzen bei der ersten Mobilisation.

Anästhetika dämpfen den Baroreflex dosisabhängig an mehreren Stellen zugleich: Sie senken den zentralen Sympathikusantrieb, vermindern die Empfindlichkeit der Hirnstammverschaltung und schwächen die Antwort des Effektors. Volatile Anästhetika und Propofol verschieben dabei die gesamte Kennlinie nach unten, sodass dieselbe Druckänderung eine kleinere Frequenzantwort auslöst. Opioide wirken in dieselbe Richtung, senken zusätzlich den Sympathikotonus und erhöhen den Vagustonus am Sinusknoten. Die klinische Konsequenz ist nicht, dass der Druck fällt, sondern dass er unten bleibt, weil der Gegenregulationsmechanismus die Störung nicht mehr auffängt.

Mit dem Lebensalter sinkt die Baroreflexempfindlichkeit auch ohne Krankheit. Die Gefäße werden steifer, sodass eine gegebene Druckänderung die Sensoren weniger dehnt; die Herzfrequenzvariabilität nimmt ab, und der Ruhevagustonus ist geringer. Ältere Patientinnen und Patienten reagieren deshalb auf eine Volumenverschiebung mit größerer Druckänderung und auf ein Anticholinergikum mit kleinerer Frequenzänderung. Gleichzeitig ist ihr Kreislauf stärker füllungsabhängig, weil er die fehlende Frequenzreserve nicht kompensieren kann.

Die autonome Neuropathie bei langjährigem Diabetes mellitus trifft zuerst die vagale, später auch die sympathische Innervation. Frühzeichen sind eine erhöhte Ruhefrequenz und eine verminderte Herzfrequenzvariabilität bei tiefer Atmung, später kommen orthostatische Hypotonie, Gastroparese, Blasenentleerungsstörung und eine schmerzarme Myokardischämie hinzu. Perioperativ bedeutet das: ausgeprägter Druckabfall nach Einleitung, fehlende Reflexbradykardie unter Vasopressoren, eingeschränkte Antwort auf Blutverlust, erhöhtes Aspirationsrisiko bei verzögerter Magenentleerung und das Risiko, eine Ischämie zu übersehen. Ein einfacher Hinweis am Krankenbett ist eine starre Herzfrequenz, die weder auf Atmung noch auf Lagewechsel reagiert.

Die autonome Dysreflexie ist die spiegelbildliche Störung. Nach Abklingen des spinalen Schocks arbeiten bei einer Läsion oberhalb des sechsten Brustsegments die sympathischen Reflexbögen des Rückenmarks weiter, sind aber von der hemmenden Kontrolle des Hirnstamms abgeschnitten. Ein Reiz unterhalb der Läsion, fast immer eine volle Harnblase, ein gefüllter Darm, ein Dekubitus oder ein chirurgischer Reiz, löst dann eine massive, ungebremste Vasokonstriktion in den splanchnischen Gefäßen und in den Beinen aus. Der Blutdruck steigt krisenhaft. Der Baroreflex registriert das und antwortet, so gut er kann: vagale Bradykardie, dazu Vasodilatation oberhalb der Läsion mit Gesichtsrötung, Schwitzen, verstopfter Nase und heftigem Kopfschmerz. Die Vasokonstriktion unterhalb der Läsion kann er nicht beeinflussen, weil die absteigende Bahn unterbrochen ist. Deshalb ist die Bradykardie hier kein Problem, sondern ein Zeichen; behandelt wird die Blutdruckkrise, und zwar zuerst durch Beseitigung des Auslösers, Aufsetzen des Oberkörpers und anschließend mit kurzwirksamen Vasodilatatoren.

Behandeln Sie jede unerwartete Kreislaufänderung als Frage an einen Regelkreis und gehen Sie die fünf Glieder in derselben Reihenfolge durch. Erstens der Sensor: Ist die Meldung richtig? Eine falsch genullte oder gedämpfte arterielle Druckmessung erzeugt eine Störung, die es nicht gibt. Zweitens die Afferenz und der Auslöser: Gibt es gerade einen Reiz, der einen Reflex erklärt, also Zug am Augenmuskel, am Peritoneum, eine volle Blase, eine Punktion, eine Lagerungsänderung? Drittens das Zentrum: Wie tief ist die Narkose, wie viel Opioid ist gegeben? Viertens die Efferenz: Ist der sympathische Weg unterbrochen, etwa durch eine hohe rückenmarknahe Blockade oder eine Rückenmarkläsion? Fünftens der Effektor: Liegt eine Betablockade vor, ist das Herz überhaupt in der Lage zu antworten?

Aus diesem Durchgang folgt die Reihenfolge des Handelns. Wenn ein Reflex läuft, ist die wirksamste Maßnahme, den Auslöser zu beenden, nicht ihn zu überstimmen. Wenn das Zentrum gedämpft ist, hilft Volumen oder ein Vasopressor, weil die Regelung den Verlust nicht selbst ausgleicht. Wenn die Efferenz unterbrochen ist, muss die fehlende Stellgröße ersetzt werden; deshalb ist bei hoher Spinalanästhesie ein Vasopressor die Therapie und nicht mehr Flüssigkeit allein.

Ein zweiter Nutzen des Modells liegt in der Vorhersage. Wer vor der Einleitung weiß, dass die Reflexe schwach sind, verändert die Vorbereitung: langsamere Titration der Einleitungsdosis, vorausschauende Bereitstellung eines Vasopressors, zurückhaltende Lagerungswechsel, Vermeidung langer Nüchternheit. Das ist keine andere Physiologie, sondern dieselbe, nur früher angewandt.

Was verändert die Anästhesie?

• Hypnotika und volatile Anästhetika senken die Baroreflexempfindlichkeit dosisabhängig. Dieselbe Störgröße führt deshalb zu einem größeren und länger anhaltenden Druckabfall als beim Wachen.
• Opioide verschieben das Gleichgewicht am Sinusknoten zugunsten des Vagus und verstärken damit jede reflektorische Bradykardie, etwa beim Zug am Peritoneum oder nach einem Cholinesterasehemmer.
• Rückenmarknahe Verfahren unterbrechen die sympathische Efferenz segmental. Der Reflex arbeitet weiter, kann sein Stellglied aber nicht mehr erreichen; deshalb ist der Vasopressor hier ursächlich und nicht symptomatisch.
• Positive Druckbeatmung und Pneumoperitoneum verändern den venösen Rückstrom und damit die Eingangsgröße der Reflexe, unabhängig vom Volumenstatus.
• Die Antagonisierung mit einem Cholinesterasehemmer ist ein pharmakologischer Vagusreiz am M2-Rezeptor und muss mit einem Anticholinergikum begleitet werden; die Auswahl zwischen Atropin und Glycopyrronium richtet sich nach Alter und kardialem Risiko.
• Eine chronische Betablockade begrenzt die Frequenzantwort des Effektors. Der Reflex meldet und entscheidet korrekt, das Stellglied folgt nur begrenzt.

Wann wird diese Physiologie klinisch sichtbar?

• Tiefe Hypotonie nach der Einleitung beim älteren oder autonom geschädigten Patienten, die sich ohne Vasopressor nicht von selbst erholt.
• Plötzliche Bradykardie beim Zug am Augenmuskel oder am Peritoneum, die nach Beenden des Zuges innerhalb von Sekunden verschwindet.
• Frequenzanstieg nach rascher Volumengabe als Bainbridge-Antwort, leicht zu verwechseln mit einer fortbestehenden Hypovolämie.
• Präsynkope bei der Spinalanästhesieanlage im Sitzen mit Blässe, Übelkeit und Schwitzen als klassische vasovagale Reaktion.
• Schwindel und Sturzgefahr bei der ersten Mobilisation nach der Operation, verstärkt durch Opioide, durch Bettruhe und durch relative Hypovolämie.
• Starre Herzfrequenz ohne Atemvariabilität beim langjährigen Diabetes als Hinweis auf eine kardiale autonome Neuropathie.
• Kopfschmerz, Gesichtsrötung, Schwitzen und Blutdruckkrise mit langsamem Puls bei hoher Querschnittlähmung als autonome Dysreflexie, bis zum Beweis des Gegenteils durch eine volle Blase ausgelöst.

• Der Baroreflex halte den Blutdruck langfristig konstant. Er ist ein Kurzzeitregler, dessen Arbeitspunkt sich innerhalb von Stunden bis Tagen an ein neues Druckniveau anpasst. Die langfristige Einstellung übernehmen renale und hormonelle Mechanismen.
• Jede intraoperative Bradykardie brauche ein Anticholinergikum. Reflexbradykardien verschwinden, sobald der Auslöser endet. Der erste Schritt ist, den Zug oder den Reiz zu unterbrechen und die Narkose zu vertiefen.
• Sympathische und vagale Antwort seien gleich schnell. Die vagale Antwort erscheint innerhalb von ein bis zwei Herzschlägen, die sympathische braucht Sekunden, weil sie über G-Proteine und zweite Botenstoffe läuft.
• Ein Patient mit Querschnittlähmung spüre nichts und brauche daher kaum Anästhesie. Die spinalen Reflexbögen unterhalb der Läsion arbeiten weiter und lösen ohne ausreichende Blockade eine autonome Dysreflexie aus.
• Eine normale Ruheherzfrequenz beweise eine intakte autonome Regulation. Bei kardialer autonomer Neuropathie ist die Frequenz oft normal oder leicht erhöht, aber starr; erst die fehlende Variabilität deckt die Störung auf.

Merksätze

• Sensor, Afferenz, Zentrum, Efferenz, Effektor: Jede unerklärte Kreislaufänderung gehört an eines dieser fünf Glieder.
• Der Baroreflex misst Wandspannung, nicht Druck, und er regelt kurzfristig, nicht dauerhaft.
• Vagal geht schnell, sympathisch geht langsam. Deshalb ist die Frequenz immer die erste sichtbare Antwort.
• Bei einer Reflexbradykardie ist das Beenden des Auslösers wirksamer als jedes Medikament.
• Bei autonomer Neuropathie fällt der Druck tiefer und bleibt länger unten; bei autonomer Dysreflexie steigt er krisenhaft, und die Bradykardie ist das Warnzeichen, nicht die Krankheit.

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