Lungenembolie – Ursachen

Pathogenese (Krankheitsentstehung)

Eine Lungenembolie (LE) entsteht durch den plötzlichen Verschluss einer oder mehrerer Pulmonalarterien (Lungenarterien) durch einen Embolus (Verschleppung von Fremdmaterial oder Gerinnsel), der in der Regel aus den tiefen Beinvenen stammt.

Thromboembolie – Hauptursache der Lungenembolie

  • In ca. 80-90 % der Fälle entstammen die Thromben (Blutgerinnsel) einer tiefen Beinvenenthrombose (TBVT), insbesondere aus den Venen der Unterschenkel, Kniekehlen oder Oberschenkel.
  • In den übrigen 10-20 % der Fälle stammen die Emboli aus anderen Lokalisationen, wie den Beckenvenen, den Axillarvenen (Venen des Schulter- und Armgebietes), den Jugularvenen (Halsvenen) oder dem rechten Herzen.
  • Ein Thrombus löst sich aus seinem Ursprungsort, gelangt über das Herz in eine Pulmonalarterie und verlegt dort das entsprechende Gefäßkaliber. Diese Thromboembolie ist die häufigste Ursache einer Lungenembolie und führt zu einer akuten oder chronischen Perfusionsstörung (Durchblutungsstörung) der Lunge.

Weitere Formen der Lungenembolie

Neben der klassischen Thromboembolie können auch andere Arten von Embolien eine Lungenembolie auslösen:

  • Septische Embolie: Verschleppung von infizierten Thromben oder septischem Material, häufig bei infektiöser Endokarditis (bakterielle Herzklappenentzündung).
  • Knochenmarksembolie: Auftreten nach Knochenbrüchen, insbesondere bei Frakturen großer Röhrenknochen (z. B. Femur), durch Verschleppung von Knochenmarkpartikeln.
  • Fettembolie: Meist nach Traumata oder großen Knochenbrüchen (z. B. Oberschenkelhalsfraktur) durch Verschleppung von Fettgewebe in das Blut, das die Lungenkapillaren verstopft.
  • Luftembolie: Eindringen von Luft in die venösen Blutgefäße, z. B. durch traumatische Verletzungen, beim Zentralvenenkatheterwechsel oder bei Tauchunfällen (Dekompressionserkrankung). Bereits geringe Mengen Luft (5-10 ml) können schwerwiegende Folgen haben, insbesondere in den Pulmonalarterien.
  • Tumorembolie: Verschleppung von Tumorzellen aus maligne veränderten Geweben, die zur Obstruktion kleinerer Lungengefäße führen können. Diese Form ist relativ selten und tritt bei fortgeschrittenen Tumorerkrankungen auf.
  • Embolie mit Fremdmaterial: Vorkommen nach medizinischen Eingriffen oder Traumata, wenn fremde Substanzen (z. B. Zement bei orthopädischen Eingriffen) in den Blutkreislauf gelangen.

Mechanismus der Embolusbildung

Der Mechanismus der Thrombenbildung und damit der Lungenembolie ist stark abhängig von der Virchow-Trias, die die drei Hauptfaktoren für die Thromboseentstehung beschreibt:

  • Endothelschaden (Gefäßwandschädigung):
    • Verletzung der Gefäßwand durch mechanische oder chemische Einflüsse (z. B. Operationen, Traumata).
  • Veränderte Hämodynamik (Blutflussveränderungen):
    • Blutstase (Blutstau), z. B. bei Immobilisation, Bettlägerigkeit oder langem Sitzen (z. B. während eines Langstreckenfluges).
  • Veränderte Blutzusammensetzung (Hyperkoagulabilität):
    • Erhöhte Gerinnungsneigung durch genetische Faktoren (z. B. Faktor-V-Leiden-Mutation), Medikamente (z. B. orale Kontrazeptiva) oder maligne Erkrankungen.

Pathophysiologische Auswirkungen in der Lunge

  • Perfusionsstörung: Die Verlegung der Lungenarterien führt zu einer Minderperfusion (geringere Blutversorgung) des betroffenen Lungengewebes, was eine Sauerstoffmangelversorgung des Gewebes verursacht.
  • Druckerhöhung im rechten Herzen: Der akute Verschluss führt zu einem plötzlichen Anstieg des Drucks in den Pulmonalarterien. Dadurch steigt der Nachlastdruck für das rechte Herz, was zu einer akuten Rechtsherzinsuffizienz führen kann.
  • Reflektorische Vasokonstriktion (Gefäßverengung): Die Minderdurchblutung führt zu einer reflektorischen Verengung der Bronchialarterien, was eine Belüftungs-Perfusions-Mismatch (fehlende Übereinstimmung von Ventilation und Perfusion) verursacht.
  • Freisetzung von Entzündungsmediatoren: Durch den Embolus kommt es zur Freisetzung von Entzündungsstoffen (z. B. Histamin), was die Gefäßpermeabilität (Gefäßdurchlässigkeit) erhöht und zur Ödembildung beitragen kann.

Chronische Lungenembolie und pulmonale Hypertonie

Eine rezidivierende Lungenembolie (wiederkehrende Lungenembolien) kann zu einer chronischen thromboembolischen pulmonalen Hypertonie (CTEPH) führen. Diese chronische Form ist gekennzeichnet durch:

  • Persistierende Thromben in den Lungengefäßen, die nicht vollständig aufgelöst werden.
  • Remodeling (Umstrukturierung) der Pulmonalarterien, was zu einem anhaltend erhöhten Lungengefäßdruck führt und eine Rechtsherzbelastung verursacht.

Zusammenfassung

Die Pathogenese der Lungenembolie basiert primär auf der Verschleppung von Thromben aus den tiefen Beinvenen in die Pulmonalarterien, was zu einer akuten Perfusionsstörung (Durchblutungsstörung) der Lunge und einer Rechtsherzbelastung führt. Weitere Formen der Lungenembolie umfassen septische, Fettembolien, Luftembolie und Tumorembolien. Die Entwicklung hängt stark von den drei Hauptfaktoren der Virchow-Trias ab: Endothelschaden, Blutflussveränderung und erhöhte Gerinnungsneigung.

Ätiologie (Ursachen)

Biographische Ursachen

  • Genetische Belastung
    • Genetisches Risiko abhängig von Genpolymorphismen:
      • Gene/SNPs (Einzelnukleotid-Polymorphismus; engl.: single nucleotide polymorphism):
        • Gene: F2, F5, LPL, SELE
        • SNP: rs6025 (Faktor V Leiden) im Gen F5
          • Allel-Konstellation: AG (5-10-fach)
          • Allel-Konstellation: AA (50-100-fach)
        • SNP: rs1799963 (Prothrombin-Mutation (Faktor-II-Mutation) im Gen F2
          • Allel-Konstellation: AG (5,0-fach)
          • Allel-Konstellation: AA (> 5,0-fach)
        • SNP: rs5361 im Gen SELE
          • Allel-Konstellation: CC (4,0-fach)
          SNP: rs268 im Gen LPL
          • Allel-Konstellation: AG (3,0-fach)
          • Allel-Konstellation: GG (> 3,0-fach)
    • Genetische Erkrankungen
      • Antithrombin III-Mangel (AT-III) – autosomal-dominanter Erbgang
      • APC-Resistenz (Faktor V-Leiden) – autosomal-dominanter Erbgang (sehr häufig)
      • Faktor VIII (antihämophiles Globulin A) – autosomal-rezessive Erbgang
      • Hyperhomocysteinämie – Prävalenz für Träger der homozygoten MTHFR-Mutation (Methylen-Tetrahydrofolat-Reduktase (MTHFR)-Mangel) beträgt in der Normalbevölkerung 12-15 %, bei Patienten mit tiefen Venenthrombosen sogar bis zu 25 %. Der Anteil heterozygoter Träger kann bis zu 50 % ausmachen.(sehr häufig)
      • Prothrombinmutation (Faktor II-Mutation) – autosomal-dominanter Erbgang (sehr häufig)
      • Protein-C-Mangel – autosomal-dominanter Erbgang
      • Protein-S-Mangel – in der Regel mit autosomal-dominantem Erbgang; verursacht durch Mutationen im PROS1-Gen
      • Sichelzellenanämie (med.: Drepanozytose; auch Sichelzellanämie, engl.: sickle cell anemia) – genetische Erkrankung mit autosomal-rezessivem Erbgang, die die Erythrozyten (rote Blutkörperchen) betrifft; sie gehört zur Gruppe der Hämoglobinopathien (Störungen des Hämoglobins; Bildung eines irregulären Hämoglobins, dem sogenannten Sichelzellhämoglobin, HbS)
  • Blutgruppe – Blutgruppe A, B oder AB (relative Risiko für tiefe Venenthrombosen und Lungenembolien ist um fast das Doppelte erhöht im Vergleich zu 0-Blutgruppenträger (Inzidenzrate-Ratio, IRR: 1,92 und 1,80)) [7]
  • Lebensalter – je höher das Alter, desto höher das Risiko; exponentieller Anstieg ab dem 50. Lebensjahr; Maximum zwischen dem 60. und 70. Lebensjahr

Verhaltensbedingte Ursachen

  • Ernährung 
    • Unzureichende Flüssigkeitszufuhr – führt zur Exsikkose (Austrocknung) und erhöht so die Thrombophilie (Thromboseneigung)
  • Genussmittelkonsum
    • Tabak (Rauchen)
  • Körperliche Aktivität
    • Häufiges, langes Sitzen bzw. Immobilität (Bettlägerigkeit)
    • Langes Sitzen vor dem Fernsehgerät – ≥ 5 h/d vor dem TV-Gerät: doppelt so hohes Risiko, eine tödliche Lungenembolie zu entwickeln, als Menschen, die < 2,5 h fernsehen [5]
    • Langstreckenflüge ("economy-class-syndrome")
    • Intensives Training → sportassoziierte venöse Thromboembolie (VTE); obere TVT bei Kraft-/Ballsportarten/untere TVT bei Ausdauer-/Ballsportarten
  • Übergewicht (BMI ≥ 25; Adipositas) – Übergewicht ab einem BMI (Body-Mass-Index; Körpermasse-Index) > 30 – Risikoerhöhung um 230 % durch Steigerung der Gerinnung und Hemmung der Fibrinolyse – Hemmung der Auflösung von Blutgerinnseln

Krankheitsbedingte Ursachen

  • Antiphospholipid-Syndrom (APS; Antiphospholipid-Antikörper-Syndrom) – Autoimmunkrankheit; es erkranken überwiegend Frauen (Gynäkotropie); durch folgende Trias charakterisiert:
    • venöse Thrombosen (Blutgerinnsel (Thrombus)  und/ oder arterielle Thrombosen
    • Thrombozytopenie (Mangel an Thrombozyten (Blutplättchen) im Blut)
    • rezidivierende Spontanaborte (Auftreten von drei oder mehr konsekutiven Spontanaborten vor der 20. SSW/Schwangerschaftswoche)
  • Arterielle Hypertonie (Bluthochdruck)
  • Beinvenenthrombose
  • Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen (CED; engl. inflammatory bowel disease, IBD) (2-3-fach erhöhtes Risiko für eine venöse Thromboembolie, VTE)
  • Chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD)
  • Faktor-V-Leiden-Mutation (APC-Resistenz)
  • Faktor-II-Mutation
  • Herzinsuffizienz (Herzschwäche)
  • Immobilität
  • Infektionen
    • Atemwegsinfektionen: Patienten hatten im 7-Tage-Fenster ein 3,2-fach erhöhtes Risiko für eine venöse Thromboembolie (VTE) [11]
    • Hautinfektionen: 
      • Schwangere hatten im 7-Tage-Fenster ein 5,4-fach erhöhtes Risiko für eine VTE [10].
      • In einer Kohortenstudie mit 158.123 US-amerikanischen Patienten mit dermatologisch bestätigter chronischer Hauterkrankung (Psoriasis, atopische Dermatitis, Alopecia areata, Vitiligo oder Hidradenitis suppurativa) bestand kein erhöhtes VTE-Risiko bei Vergleich mit einem Kollektiv hautgesunder Patienten [12].
  • Metabolisches Syndrom – klinische Bezeichnung für die Symptomkombination Adipositas (Übergewicht), Hypertonie (Bluthochdruck), erhöhte Nüchternglucose (Nüchternblutzucker) und Nüchterninsulin-Serumspiegels (Insulinresistenz) und Fettstoffwechselstörung (erhöhte VLDL-Triglyceride, erniedrigtes HDL-Cholesterin). Des Weiteren ist häufig auch eine Koagulationsstörung (vermehrte Gerinnungsneigung), mit einem erhöhten Risiko für Thromboembolien nachzuweisen.
  • Thoracic-Outlet-Syndrom (TOS; Nervenkompressionssyndrom) – Krankheitsbilder, die Strukturen betreffen, die sich zwischen der ersten Rippe und dem Schlüsselbein hindurchziehen; betroffen sind die großen Armnerven (Plexus brachialis), die Armschlagader (Arteria subclavia) und die Hauptvene des Armes (Vena subclavia); das klinische Bild ist abhängig davon, welche Struktur in erster Linie zwischen den beiden benachbarten Knochen eingeklemmt wird; hier: Thromboembolien durch Kompression der Vena subclavia.
  • Thrombophilie (Thromboseneigung)
  • Traumata (Verletzung) [2]:
    • Frakturen (Knochenbrüche) von Röhrenknochen oder schwere Verletzungen der Extremitäten (signifikant häufigeres Auftreten früher Lungenembolien)
    • Patienten mit Polytraumen, schweren Hirntraumen, Rückenmarksverletzungen und Bluttransfusionen (signifikant häufigeres Auftreten von späten Lungenembolien)
    • jede fünfte Lungenembolie war an Tag 1
  • Tumorerkrankungen – bekanntes oder okkultes Malignom: 4-mal so hohes Risiko für eine venöse Thromboembolie (VTE) wie in der Allgemeinbevölkerung [3]
    • Absolut: Patienten mit Lungen-, Kolon- und Prostatakarzinom
    • Relativ: Plasmozytom (multiples Myelom) – 46-mal höher gegenüber gesunden Menschen gleichen Alters, Hirn- (20-mal) und Pankreastumoren (Bauchspeicheldrüsentumoren) (16-mal) [4]
    maligne hämatologische Systemerkrankungen (bösartige Erkrankungen, die das Blut(-bildende)-System betreffen): im Vergleich zur Studienpopulation ohne Krebserkrankung 28-fach erhöhtes Risiko [6]

Labordiagnosen – Laborparameter, die als unabhängige Risikofaktoren gelten

  • Antiphospholipid-Antikörper
  • Antithrombin-III-Mangel
  • Disseminierte intravasale Koagulopathie
  • Dysfibrinogenämie
  • Eisenstatus, höherer – Ergebnisse einer Mendelschen Randomisierungsstudie: Ein höherer genetisch bedingter Eisenstatus war mit einem erhöhten Risiko für venöse Thromboembolien verbunden. Die Odds Ratios pro SD-Anstieg der Biomarker-Spiegel betrugen 1,37 (95 % CI 1,14-1,66) für Serumeisen, 1,25 (1,09-1,43) für Transferrinsättigung, 1,92 (1,28-2,88) für Ferritin und 0,76 (0,63-0,92) für Serum-Transferrin (mit höheren Transferrinspiegeln, die einen niedrigeren Eisenstatus darstellen); im Gegensatz dazu hatten höhere Serumeisen- und Transferrinsättigungswerte (Eisenübersättigung) einen protektiven Effekt gegen Karotisplaques [9].
  • Faktor-V-Leiden-Mutation – sogenannte APC-Resistenz
  • Faktor-II-Mutation (Prothrombinmutation)
  • Faktor VIII (antihämophiles Globulin A)
  • Hyperhomocysteinämie – erhöhte Konzentration der Aminosäure Homocystein im Blut
  • Hyperkoagulabilität – vermehrte Gerinnbarkeit des Blutes
  • Protein-C und Protein-S-Mangel

Medikamente

  • Antidepressiva (Amitriptylin/bei Patienten > 70 L. J)
  • Antipsychotika (Neuroleptika) – Chlorpromazin, Clozapin, Haloperidol, Thioridazin
  • Diuretika [Exsikkose]
  • Hormone
    • Glucocorticoide (Budenosid, Cortison, Fluticason, Prednisolon)
    • Orale Östrogen-Therapie und Östrogen-Gestagen Therapie (Beachte: höheres Thromboembolie Risiko als bei transdermaler Applikation/Pflastertherapie)
      • Östrogene (Ethinylestradiol, Estradiol) – Östrogentherapie als Hormonersatztherapie (HT): Erhöhung des thromboemboembolischen Risikos um: + 6 Ereignisse pro 10.000 Frauen pro Anwendungsjahr
      • Östrogen-Gestagen-Kombinationen (orale Kontrazeptiva: Ethinylestradiol + Norethisteron-/Norgestrel-Derivat – insbesondere in Kombination mit Rauchen; Hormonersatztherapie, HET; engl.: hormone replacement therapy / HRT) in der Menopause: Erhöhung des thromboemboembolischen Risikos um: + 17 Ereignisse pro 10.000 Frauen pro Anwendungsjahr

Operationen

  • Operative Eingriffe mit erhöhtem Risiko einer vaskulären Luftembolie (VLE) – neurochirurgische Eingriffe in sitzender Position, totaler Hüftgelenkersatz, Sectio caesarea (Kaiserschnitt), laparoskopische Eingriffe, gastrointestinale Endoskopie, Leberchirurgie, Prostatektomie (Prostataentfernung))
  • Vor allem im Bereich des Beckens und der Hüfte
  • Bes. Knie- oder Hüftprothesenersatz
  • Operationsdauer stellt, ist ein unabhängiger Risikofaktor für das Auftreten einer venösen Thromboembolie (VTE) [1]

Weitere Ursachen

  • Bluttransfusionen bei Operationen – 0,6 % als tiefe Beinvenenthrombose und 0,3 % als Lungenembolie; 2,1-fach erhöhtes Risiko für eine venöse Thromboembolie (VTE); bei ≥ 3 Bluttransfusionen stieg das Risiko auf das 4,5-Fache [7]
  • Hospitalisierung wg. Herzinsuffizienz (Herzschwäche), Myokardinfarkt (Herzinfarkt), Vorhofflimmerns/-flatterns, anamnestische venöse Thromboembolie (VTE)
  • Schwangerschaft und Wochenbett:
    • erhöhtes Risiko für venöse Thromboembolien (VTE); 1,2 pro 1.000 Schwangerschaften auf (95 %-Konfidenzintervall [95 %-KI] 0,6-1,8) [10]

Literatur

  1. Kim JYS et al.: Surgical Duration and Risk of Venous Thromboembolism. JAMA Surg. Published online December 03, 2014. doi:10.1001/jamasurg.2014.1841
  2. Coleman JJ et al.: Factors Associated with Pulmonary Embolism Within 72 Hours of Admission after Trauma: A Multicenter Study. J Am Coll Surg 2015, online 6. Januar; doi: 10.1016/j.jamcollsurg.2014.12.032
  3. Heit JA, Silverstein MD, Mohr DN, Petterson TM, O’Fallon WM, Melton LJ, III: Risk Factors for Deep vein Thrombosis and Pulmonary Embolism: A Population-Based Case-Control Study. Arch Intern Med. 2000 Mar 27;160(6):809-15.
  4. Cronin-Fenton DP, Sondergaard F, Pedersen LA, Fryzek JP, Cetin K, Acquavella J, Baron JA, Sorensen HT: Hospitalisation for Venous Thromboembolism in Cancer Patients and the General Population: A Population-Based Cohort Study in Denmark, 1997–2006. 
    Br J Cancer. 2010 Sep 28; 103(7): 947-953. doi: 10.1038/sj.bjc.6605883
  5. Shirakawa T et al.: Watching television and mortality from pulmonary embolism among middle-aged Japanese men and women: the JACC study. ESC 2015 Abstract
  6. Blom JW, Doggen CJ, Osanto S et al.: Malignancies, prothrombotic mutations, and the risk of venous thrombosis. JAMA 2005 Feb 9;293(6):715-22.
  7. Senthil K et al.: ABO Blood Group and Risk of Thromboembolic and Arterial Disease: A study of 1,5 Millioon Blood Donors. Circulation 2016 doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.115.017563
  8. Goel R et al.: Association of perioperative red blood cell transfusions with venous thromboembolism in a North American registry. JAMA Surg. 2018 Jun 13. doi: 10.1001/jamasurg.2018.1565
  9. Gill D et al.: Effects of Genetically Determined Iron Status on Risk of Venous Thromboembolism and Carotid Atherosclerotic Disease: A Mendelian Randomization Study. J Am Heart Assoc 2019;8:e012994. https://doi.org/10.1161/JAHA.119.012994
  10. Kourlaba G et al.: A Systematic Review and Meta-Analysis of the Epidemiology and Burden of Venous Thromboembolism Among Pregnant Women. Int J Gynaecol Obstet. 2016 Jan;132(1):4-10. doi: 10.1016/j.ijgo.2015.06.054.
  11. Sebastian S et al.: Infection as a Cardiovascular Trigger: Associations Between Different Organ System Infections and Cardiovascular Events. American J Med. June 02, 2020 https://doi.org/10.1016/j.amjmed.2020.04.033
  12. Schneeweiss MC et al.: Incidence of Venous Thromboembolism in Patients With Dermatologist-Diagnosed Chronic Inflammatory Skin Diseases JAMA Dermatol. Published online May 26, 2021. doi:10.1001/jamadermatol.2021.1570

Autoren: Dr. med. Werner G. Gehring
Letzte Aktualisierung: 04.10.2024

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