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1 Geschichte der Höhenmedizin

T. Küpper

Die aktuellen Fragen, Erfolge und Probleme der Höhenmedizin wie die Sicherheit am Berg insgesamt sind nur vor dem Hintergrund der langen Entwicklung zu sehen. Bereits in der Frühzeit waren die wenigen Menschen, die in die Berge gingen, bereits erstaunlich gut für die dort unwirtlichen Bedingungen ausgerüstet – „Ötzi“ ist ein schönes Beispiel dafür. Steigeisenähnliche Geräte sind aus der Römerzeit bekannt. Die höhenmedizinische Forschung des 19. Jahrhunderts lieferte bahnbrechende, in vielen Bereichen auch heute noch relevante Ergebnisse.

1.1 Frühe Zeugnisse

Der Fund der Gletschermumie „Ötzi“ im Jahre 1991 in 3210 m Höhe wenig unterhalb des als „Hauslabjoch“ bekannten, korrekt als „Tisenjoch“ bezeichneten Überganges am Similaun bot Anlass zu zahlreichen Spekulationen über den Grund für seinen Höhenaufenthalt und die Umstände seines Todes vor 5300 Jahren in eben dieser Höhe. Letztere wurden von der Gerichtsmedizin mehrere Jahre übersehen: Mord durch Pfeilschuss in den Rücken durch einen gezielten, aus einer Entfernung von etwa 80 m erfolgten Schuss. Der Grund, warum er sich zum Zeitpunkt seines Todes in der Nähe des Tisenjochs befand, ist weiterhin spekulativ, jedoch muss man davon ausgehen, dass in früher Zeit ein konkreter Anlass des täglichen Lebens bestehen musste, um sich den unwirtlichen Bedingungen der Hochregionen auszusetzen. Heute würde man solche Aufenthalte – wenn sie nicht der Flucht dienten – als „berufsbedingt“ bezeichnen.

Die einzige Ausnahme dürften Kulthandlungen auf heiligen Gipfeln gewesen sein, die jedoch zumindest für die beteiligten Geistlichen ebenfalls „berufsbedingt“ waren. Im Rahmen derartiger Kulthandlungen erreichten südamerikanische Völker bereits sehr früh Höhen weit über 6500 m, was durch die zahlreichen Funde von Inkamumien belegt wird. Im Gegensatz zur Gegenwart, in der der weitaus überwiegende Teil der Höhenaufenthalte privater Natur ist, sind solche oder Aufenthalte aus wissenschaftlicher Neugier oder sonstigen außerberuflichen und nichtrituellen Gründen vor der Neuzeit nicht überliefert.

Ohne die Herstellung eines direkten Zusammenhangs mit der Höhe wurden schon sehr früh empirisch höhen- und leistungsphysiologische Beobachtungen gemacht und dabei aus retrospektiver Sicht geradezu lehrbuchartig akute Höhenerkrankungen beschrieben. Eine der ältesten überlieferten Quellen ist die Schrift des Chinesen Hui Jiao, der mit seinem Kameraden im Jahre 403 v. Chr. die Seidenstraße bereiste und über diesen in etwa 5000 m Höhe Folgendes berichtete: „Hui Jing ging es sehr schlecht, er hatte Schaum vor dem Mund und verlor rapide an Kraft und fiel in Ohnmacht. Zuletzt fiel er tot in den Schnee“. Diese Symptomatik würde man heute als Höhenlungenödem zusammenfassen. Da derartige Reisen ausschließlich zu geschäftlichen, politischen oder militärischen Zwecken unternommen wurden, verstarb Hui Jing im Rahmen des ersten schriftlich überlieferten höhenbedingten tödlichen Arbeitsunfalls. Etwa aus der gleichen Zeit stammen Steigeisen aus Bronze aus dem Hallstätter Gräberfeld. Sie waren teilweise als 3-Zacker, überwiegend jedoch als 6-Zacker konstruiert, ähnlich derer, wie sie in der Frühzeit des „klassischen“ Alpinismus 2000 Jahre später noch benutzt wurden. Etwa 350 Jahre nach Hui Jiao heißen Teile des Himalaya bei den Chinesen „Kopfschmerzberge“, ein Hinweis auf die damalige Kenntnis des bekanntesten Symptoms der Höhenkrankheit.

Fallbeispiel. Neben Priestern, die sich als frühe Bergsteiger zu heiligen Stätten betätigten, waren Militärs die ersten, die sich um „alpine Technik“ kümmerten: Bei der Eroberung der als uneinnehmbar geltenden Festung auf dem sogalischen Felsen im Jahre 327 v. Chr., auf dem der sogalische Herrscher Oxyartes seine Frau und seine Töchter vor ihm in Sicherheit bringen wollte, stattete Alexander der Große, nachdem seine Forderung nach Übergabe der Festung von den Verteidigern mit dem Kommentar abgelehnt wurde, dazu bräuche er „Männer mit Flügeln“, 300 „bergsteigerisch erfahrene“ (was auch immer das damals war) Soldaten mit Seilen und Mauerhaken aus. Diese erkletterten dann die Festung. Daraufhin unterwarf sich Oxyartes und bot Alexander die Hand seiner Tochter an. Dies ist der erste Beleg über die Verwendung von Seil und Haken zum Klettern. Über Verluste, Stürze und Kletterunfälle berichten die Quellen nichts.

Rein empirisch wurde im Laufe der Jahrhunderte die Dauerakklimatisationsgrenze gefunden: Aucanquilchen, eine Siedlung der Inkas im 15. Jahrhundert n. Chr., ist mit 5340 m die höchste dauerhaft bewohnte Ortschaft der Geschichte. Es handelte sich hierbei um eine „Schlafstadt“ für die 600 m höher gelegenen Silberbergwerke, zu denen jeden Tag aufgestiegen wurde. Man muss davon ausgehen, dass ausreichende Erfahrung über Akklimatisation und High Altitude Deterioration (körperlicher Verfall bei zu langem Aufenthalt oberhalb der Dauerakklimatisationsgrenze, die heute mit etwa 5300 m ü. NN angenommen wird, vorhanden waren, da ansonsten ein wirtschaftlicher Betrieb der Bergwerke auch unter Berücksichtigung der damaligen Arbeitsverhältnisse (niedrigste Lohnkosten bei 10- bis 12-Stunden-Tagen) nicht möglich gewesen wäre.

Ab 1527 führte Mogul Mirza Mohammed Haidar einen Feldzug auf dem tibetischen Plateau (4000–5000 m). Dabei beklagt er sich bitter über die Leistungsschwäche seiner Truppen und beschrieb bei seinen Soldaten Schwäche, Atemnot und Halluzinationen bis hin zu Koma und Tod. Zumindest bei einigen seiner Soldaten dürfte es sich nach dieser Beschreibung um ein Höhenhirnödem (HACE) gehandelt haben. Im weiteren Verlauf des Feldzugs fand dann 1531 die Mongoleninvasion in Ladakh und Westtibet statt. In den Berichten wird detailliert die akute Höhenkrankheit (AMS, „yas“) als Krankheit beschrieben, die die Tibeter „damgiri“ oder kurz „dam“ („krampfhaftes Atmen“) oder auch „dugri“ („Gift der Berge“) nannten.

Exkurs. Dem Jesuitenpater Acosta wird die erste Beschreibung der akuten Höhenkrankheit („acute mountain sickness“, AMS) zugeschrieben. Abgesehen davon, dass der Ort der Beschreibung umstritten ist, da die Landschaften später umbenannt wurden, ist streng genommen auch die Tatsache falsch, dass Acosta der „Entdecker“ der AMS ist. Wie oben dargelegt, waren bereits 2000 Jahre früher sowohl die Symptome beschrieben als auch die Gegenden bekannt, in denen sie beobachtet wurden. Weder die alten Chinesen, Mongolen oder Tibeter noch Acosta konnten allerdings wissen, was der pathophysiologisch ursächliche Mechanismus der allgemein schwächeren Leistungsfähigkeit und der Krankheitssymptome in der Höhe war. Dies war erst durch die Arbeiten von Garpar Berti, Evangelista Torricelli und Florin Périer möglich. Obwohl es Bertis Verdienst war, das erste Barometer zu entwickeln, wurde er später nahezu vergessen: Die Druckeinheit hieß nach seinem Konkurrenten zunächst „Torr“. Auch Périer ist vergessen, seitdem sein Cousin Pascal seine Beobachtungen publizierte, und heute wird dieser mit der SI-Einheit für den Druck geehrt. Die Arbeiten der drei Genannten bewiesen, dass die Atmosphäre ein Eigengewicht besitzt und dass dieses mit zunehmender Höhe abnimmt.

1.2 Die „klassische Zeit“ des Alpinismus

Horace Benedict de Saussure machte bei seiner ersten Montblanc-Besteigung im Jahre 1786 die ersten im heutigen Sinne als systematisch-wissenschaftlich zu bezeichnenden Beobachtungen. Als Grund für die beobachteten Veränderungen von Atem- und Herzrhythmus, Leistungsfähigkeit und AMS-Symptomen konstatierte er im Gegensatz zu manchen deutlich späteren Autoren zutreffend: „Die Druckabnahme ist die Ursache“. Auch wenn manche höhenmedizinische Erkenntnis des späten 18. und frühen 19. Jahrhunderts aus heutiger Sicht revidiert werden muss: Nach über 2000 Jahren Empirie hatte man begonnen, systematisch und quantitativ Daten zu erheben und auszuwerten, (Arbeits-)Leistung wurde messbar.

Das hinderte viele Mediziner jedoch keineswegs, sich weiterhin freier Spekulation über die Ursachen der Höhenerkrankung hinzugeben, wobei vor allem Ausdünstungen von Pflanzen und Mineralien diskutiert wurden. Hauptverdächtige waren Rhabarber, Heidekraut, Ringelblume, Antimon und Blei. Die Tatsache, dass die genannten Pflanzen in großer Höhe gar nicht und Blei und Antimon allenfalls lokal in nennenswerter Menge vorkommen, spielte bei dieser „wissenschaftlichen“ Diskussion offenbar keinerlei Rolle. Mayer-Ahrens machte 1854 in Zürich die Geschwindigkeit des Verdunstens von Körperflüssigkeit, die Lichtintensität, die Expansion von Darmgasen und eine Schwäche des Hüftgelenkes verantwortlich, wobei insbesondere Letztere von seinen Zeitgenossen großen Zuspruch fand. Auch wenn Meyer-Ahrens’ Aussagen heute eher als Anekdoten zu betrachten sind – eines hatte er jedoch offensichtlich zumindest geahnt: den multifaktoriellen Charakter der Einflüsse und der Auswirkung des Höhenklimas auf den Organismus. Die Auffassung eines seiner Zeitgenossen, eines amerikanischen Chirurgen, mutet dagegen fast modern-paramedizinisch an: Ursache der Höhenkrankheit sei der Erdmagnetismus.

Abb. 1.1: a Angelo Mosso (1846–1910), einer der großen Physiologen der „klassischen“ Zeit (aus Zuntz 1906). b Die Forschungsstation „Regina Margherita“ (4560 m) auf dem Gipfel der Signalkuppe im Monte Rosa-Massiv (Foto aus den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts, aus Loewy 1931)

Fast parallel zu Saussures Untersuchungen trat ein Wandel bezüglich des Höhenaufenthaltes ein: Zunehmend rückte der sportliche Aspekt, insbesondere durch die Mitglieder des Britischen Alpenvereins, in den Vordergrund, arbeitsmedizinischleistungsphysiologische Gedanken wurden sekundär. Paul Berts epochales Werk „La pression barométrique“ bedeutete im Jahre 1878 den Beginn einer enormen wissenschaftlichen Aktivität auch heute noch bekannter Größen wie Zuntz und Mosso (Abb. 1.1a), aber auch fast vergessener Wissenschaftler wie Viault, Müntz, Jaquet, Miescher, Durig und anderer. Paul Bert formulierte dabei als Erster das „Gesetz des Sauerstoffpartialdruckes“, der unter den Gasen der Atmosphäre allein für die höhenbedingten Reaktionen des Organismus oder dessen Tod verantwortlich sei. Zuntz erkannte bereits früh auffällige Unterschiede zwischen Resultaten aus hypobaren Kammern und solchen, die in der Höhe ermittelt worden waren (Abb. 1.1b).

1.3 Das 20. und 21. Jahrhundert

Um die Wende zum 20. Jahrhundert standen sowohl den Alpinisten als auch den beruflich in der Höhe Aktiven zum Thema „Höhenaufenthalt“ die folgenden, besonders relevanten Ergebnisse zur Verfügung: Mit zunehmender Höhe nimmt die Leistungsfähigkeit ab, ursächlich verantwortlich ist die Abnahme des Sauerstoffdruckes. Die Organe sind unterschiedlich sauerstoffempfindlich, besonders empfindlich ist das Gehirn. In 4500 m Höhe beträgt der Mehrverbrauch an Energie für die gleiche Arbeitsleistung wie im Tal 14–27 % (Abb. 1.2).

Abb. 1.2: Mobile Messapparatur von N. Zuntz für seine leistungsphysiologischen Studien auf der Margheritahütte (4560 m) in den Jahren 1895–1903 (aus Zuntz 1906)

In der Höhe treten im Laufe der Zeit Adaptationsprozesse des Körpers ein, für die übereinstimmend die „Sauerstoffarmut“ als ursächlicher Reiz angesehen wurde. Mit der Höhe nimmt zusätzlich zur Hypoxie die Klimabelastung des Organismus zu. So nimmt die Temperatur um 0,63 °C pro 100 Höhenmetern ab. Diese Abnahme ist unabhängig von der geografischen Breite, schwankt jedoch leicht mit der Jahreszeit. Zudem nimmt die Wärmestrahlung weit überproportional zu, weil das Infrarotlicht durch den abnehmenden Wasserdampfgehalt der Luft immer weniger absorbiert wird (Abb. 1.3 und 1.4).

Abb. 1.3: Messapparatur von N. Zuntz für seine Studien zur Atemphysiologie 1895 auf der Margheritahütte (4560 m) (aus Zuntz 1906)

Mit diesem Wissen erreicht der Herzog der Abruzzen im Jahre 1909 immerhin 7500 m Höhe, 1924 wird Norton am Mount Everest in 8580 m Höhe zuletzt gesichtet und Kellas sagt aufgrund theoretischer Überlegungen bereits im Jahre 1920 voraus, dass eine Besteigung des Mount Everest (Chomolungma, 8848 m) vermutlich ohne Zusatzsauerstoff möglich sei. Die mit der Höhe drastisch zunehmenden physiologischen Probleme gingen nach der Höhendifferenz zwischen dem Punkt des Scheiterns der meisten „klassischen“ Expeditionen in ca. 8500 m Höhe und dem Everestgipfel als „Problem der letzten 1000 Fuß“ in die Geschichte der Alpinistik ein. Dieses Problem wurde erst 1953 von Edmund Hillary und Sherpa Tenzing Norgay, die im Gegensatz zu Norton und anderen Zusatzsauerstoff verwendeten, und von Reinhold Messner und Peter Habeler 1978 ohne Zusatzsauerstoff gelöst, 1980 von Messner sogar im Alleingang.

Abb. 1.4: Mossos Konstruktion zur Messung von Atembewegungen für die Margheritahütten-Expedition 1894 (aus: Mosso 1899). Mit dieser einfachen Anordnung konnten erstaunlich„saubere“ Messungen durchgeführt werden (vgl. Abb. 2.28)

Das besondere Verdienst von Zuntz, Mosso, von Schroetter und ihrer Kollegen war die erstmalige Kombination von Feld- und Laborversuchen. Hier wies Zuntz als Erster auf die bestehenden Unterschiede zwischen den Ergebnissen der Feld- und denen der Laborversuche hin. Er erkannte, dass die multifaktoriellen Einflüsse des Hochgebirges auf den Menschen in Laborversuchen nicht simulierbar sind.

Neuentwicklungen und Verbesserungen führten nach dem 2. Weltkrieg zu einer Unzahl an Versuchen und Ergebnissen. Die systematische Entwicklung der Fahrradergometrie durch die Arbeitsgruppe um Hollmann, die Verbesserung von Respirationsmessapparaten und die Etablierung des Laktats als Parameter für die (Ausdauer-)Leistungsfähigkeit seien beispielhaft für diese Entwicklung genannt. Selbstverständlich wurden alle diese neuen Techniken auch von der Höhenmedizin genutzt – eine detaillierte Beschreibung würde Bände füllen. Stellvertretend sei auf den Großversuch „Operation Everest II“ der amerikanischen Luftwaffe unter Ch. Houston hingewiesen, bei der in einem Druckkammerversuch der „Aufstieg“ auf den Mt. Everest simuliert wurde.

Ein Gedanke drängt sich unvermeidlich auf, wenn man die Geschichte der Höhenmedizin Revue passieren lässt: Die wirklich bahnbrechenden Ergebnisse liegen schon lange zurück, danach folgten überwiegend nur Details. Gerade vor dem Hintergrund der scheinbaren Allmacht heutiger Messtechnologie ist eine gehörige Portion Ehrfurcht vor den wissenschaftlichen Leistungen der „Alten“ angebracht.

In den letzten Jahren ist eine doppelte Entwicklung in der Höhenmedizin feststellbar, zum einen hin zu einer Spezialisierung, andererseits in die Breite. Die Spezialisierung führte beispielsweise zu einer detaillierten, wenn auch noch lange nicht vollständigen Untersuchung der Mechanismen der Höhenkrankheit, der genetischen Grundlagen und der Optimierung der Therapie. Parallel wurden immer weitere Aspekte und medizinische Fächer in die Höhenmedizin einbezogen und die Ausbildung einer größeren Zahl an Ärzten zur Beratung von Bergsteigern und Expeditionen oder Untersuchung von arbeitsmedizinischen Fragestellungen bei Höhenaufenthalt und alpiner (Luft-)Rettung durchgeführt.

Trotz aller inzwischen vorhandenen Detailkenntnisse bleiben jedoch offene Fragen. So existiert abgesehen vom altbekannten, jedoch recht störanfälligen Ruhepuls nach wie vor kein Parameter, der den aktuellen Grad der Akklimatisation quantifizierbar macht oder die Vorhersage der individuellen Höhentauglichkeit ermöglicht. Auch ist nicht wirklich bekannt, wie lange eine einmal erfolgte Akklimatisation anhält, wenn man die Höhe verlässt. Noch weniger ist darüber bekannt, welche Auswirkungen ein regelmäßiger Kurzaufenthalt in der Höhe hat (sog. „intermittierende Hypoxie“). Somit haben auch zukünftige Wissenschaftlergenerationen noch genug zu tun.

Weiterführende Literatur

Bert P. La Pression Barométrique. Recherches de Physiologie Expérimentale. Paris: Masson, 1878.

Loewy A. Physiologie des Höhenklimas. Monographien aus dem Gesamtgebiet der Physiologie der Pflanzen und der Tiere, Bd. 26. Berlin. Springer, 1932.

Mosso A. Der Mensch auf den Hochalpen. Leipzig: Von Veit, 1899.

Zuntz N, Loewy A, Müller F, Caspari W. Höhenklima und Bergwanderungen in ihrer Wirkung auf den Menschen. Berlin: Bong, 1906.