Fachwissen: Kurze Erklärung der Herzfrequenzvariabilität

Stressbedingte und kardiovaskuläre Erkrankungen (CVD) sind in den Industrieländern weltweit zu einer globalen Belastung geworden, die Milliarden von Euro für medizinische Behandlung, Fehlzeiten, Rehabilitation, Frühverrentung usw. erfordert.

Vor allem Stress am Arbeitsplatz ist ein großes Risiko für die öffentliche Gesundheit, das nicht nur mit Bluthochdruck, sondern auch mit kardiovaskulärer Morbidität und Mortalität in Verbindung gebracht wird.

Das derzeitige Risikofaktormodell berücksichtigt nicht die Komplexität hoch entwickelter biologischer Systeme, so dass sich die Behandlung auf die Symptome und nicht auf die zugrunde liegende physiologische Regulierung des Körpers beschränkt, so dass die Vorhersage unerwünschter Ereignisse eingeschränkt ist.

Ein Ungleichgewicht des autonomen Nervensystems (ANS), das typischerweise durch ein hyperaktives, energieaufwendiges sympathisches System und ein hypoaktives parasympathisches System gekennzeichnet ist, wird mit einer Vielzahl von pathologischen Zuständen in Verbindung gebracht.

Mit der Zeit führt dieser übermäßige Energieverbrauch zu vorzeitiger Alterung und Krankheiten. Selbst funktioneller Verfall und Gebrechlichkeit sind das Ergebnis einer irreversiblen Veränderung dieses dynamischen und hochkomplexen Systems.

Zahlreiche Studien der letzten fünf Jahrzehnte haben einen umgekehrten Zusammenhang zwischen dem autonomen Gleichgewicht und allen bekannten veränderbaren und nicht veränderbaren Risikofaktoren wie Cholesterin, Fettleibigkeit, Rauchen, Bluthochdruck, Familienanamnese und Stress gezeigt.

Das beste klinische Instrument zur Bewertung der Funktion des ANS ist die Herzfrequenzvariabilität (HRV), eine mathematische Analyse der Schlag-zu-Schlag-Schwankungen eines normalen Herzschlags bzw. des R-R-Intervalls im EKG. Diese Schwankungen der Herzfrequenz spiegeln die Veränderungen in der kardialen autonomen Regulation wider, da der Sinusknoten im Vorhof des Herzens unter ständigem Einfluss von entweder sympathischen oder parasympathischen Impulsen steht und das Zusammenspiel zwischen Atem- und Herzneuronen im Hirnstamm für einen erhöhten Herzschlag während der Inspiration und einen verringerten Herzschlag bei der Exspiration verantwortlich ist, die so genannte respiratorische Sinusarrhythmie (RSA).

Durch Messung der RR-Intervalle zwischen normalen Sinusrhythmus-Schlägen (die so genannten normal-to-normalen oder NN-Intervalle) kann die HRV mit jedem EKG von ausreichender Dauer (>5 Min.) bewertet werden. Entscheidend ist die korrekte Erkennung des Signals, wobei atriale oder ventrikuläre Ektopien ausgeschlossen werden müssen. Die Abfolge der NN-Intervalle kann auf verschiedene Weise analysiert werden. In der Regel werden Zeitbereich, Frequenzbereich und nichtlineare Methoden unterschieden. Die wichtigsten Parameter im Zeitbereich sind die Standardabweichung der NN-Intervalle (SDNN) und die Wurzel aus dem mittleren Quadrat der aufeinander folgenden Differenzen (RMSSD). Ersterer stellt die Gesamtvariabilität dar, während letzterer ein Indikator für die vagale Aktivität ist.

Ein entscheidendes Merkmal biologischer Systeme ist ihre Komplexität. Um die Qualität dieses komplexen Verhaltens zu beschreiben und zu analysieren, haben Forscher neue, so genannte nichtlineare Techniken entwickelt, die aus der Komplexitätstheorie und der fraktalen Mathematik abgeleitet sind.

Die Detrendierte Fluktuationsanalyse (DFA) ist eine dieser Methoden, die bereits wertvolle Informationen in Bezug auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen geliefert hat

Chronischer Stress führt nicht nur zur Ausschüttung von Cortisol, Noradrenalin und anderen Neurotransmittern, sondern wirkt sich über sympathoexitatorische Bahnen über Hirnstammneuronen und Stellataganglien direkt auf das Herz aus. Es gibt ein Modell eines komplexen Netzwerks innerhalb des Gehirns, das als neuroviszerale Integration bezeichnet wird und die Art und Weise beschreibt, wie ein Organismus in der Lage ist, sich an alle Arten von Umweltherausforderungen einschließlich Stress, Bedrohung und Unsicherheit anzupassen. Das Herz ist in dieses System eingebettet, und die HRV ist nicht nur ein Index für eine gesunde Herzfunktion, sondern auch ein Index für dieses neuronale Netzwerk und seine Fähigkeit, in einer komplexen Umgebung effektiv zu funktionieren, ohne übermäßige Stressreaktionen und deren negative Folgen für den gesamten Körper.

Die Baroreflex-Integration ist die wichtigste Reflexschleife zur Aufrechterhaltung eines ausreichenden Blutdrucks in jeder Situation, mit der ein Individuum konfrontiert werden kann (im Laufe des Lebens). Diese vagal dominierte Schleife verbindet die Druckrezeptoren im Aortenbogen und im Karotissinus mit Kernneuronen im Hirnstamm, im selben Bereich, in dem sich auch die Atemneuronen befinden. Ein übermäßiger sympathischer Input kann den Schwellenwert der Rezeptoren verändern und zu einem dauerhaften Bluthochdruck führen. Durch die Stärkung der vagalen Aktivität dieses Systems kann die veränderte Schwelle zurückgesetzt und der Blutdruck gesenkt werden.

Eine verminderte HRV und ein autonomes Ungleichgewicht sind nicht nur der gemeinsame Weg für ein besseres Verständnis von Morbidität, Mortalität, Gebrechlichkeit und Alterung, sondern auch ein vereinheitlichender Rahmen, innerhalb dessen wir die Auswirkungen von Risikofaktoren und anderen psychosozialen Faktoren, einschließlich Arbeitsstress, auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen untersuchen können.

Expertenmeinung: Dr. Stephan Bortfeldt, Deutschland