Blut-Gas-Verteilungskoeffizient

Inhalationsanästhetika (auch Inhalationsnarkotika) sind Arzneistoffe, die in der Anästhesie zur Aufrechterhaltung und ferner auch zur Einleitung der Narkose eingesetzt werden und durch Inhalation aufgenommen werden. Inhalationsanästhetika werden als Gase oder verdampfte Flüssigkeiten mittels eines Vaporizer über eine Atemmaske, eine Larynxmaske oder einen Endotrachealtubus verabreicht. Ziel der Anwendung der Inhalationsanästhetika ist die vorübergehende Ausschaltung des Bewusstseins und der Reflexe sowie die Schmerzhemmung.

Inhaltsverzeichnis

Stoffgruppen

Als Inhalationsanästhetika werden volatile Anästhetika sowie die Gase N2O (Lachgas, Distickstoffmonoxid) und (in geringem Umfang) Xenon verwendet. Früher verwendete Substanzen, wie Chloroform und Diethylether besitzen heute aufgrund ihrer Toxizität bzw. Explosiongefahr keine Bedeutung mehr.

Gase

Lachgas wirkt vor allem analgetisch (Schmerzlindernd), aber weniger Bewusstseinsausschaltend (hypnotisch). Es ist das älteste Narkosemittel. Um eine wirkungsvolle Konzentration von 70 % zu erreichen, muss es zusammen mit reinem Sauerstoff gegeben werden. In der modernen Anästhesie wird die Wirkung des Lachgases durch Zugabe anderer Narkosemittel optimiert. Vorteilhaft ist, dass das Gas in der Narkose rasch an- und abflutet. Problematisch kann die Diffusion von Lachgas in luftgefüllte Körperhohlräume werden. Der medizinische Gebrauch von Lachgas als Narkosemittel ist in den letzten Jahren stark rückläufig.

Xenon ist eine moderne Alternative, die allerdings, insbesondere aus ökonomischen Gründen, noch nicht weit verbreitet ist.

Volatile Anästhetika

Verdampfer mit Inhalationsanästhetika (Sevofluran, Isofluran)

Volatile Anästhetika sind Narkosemittel, die über einen Verdampfer (Vaporizer) des Narkosegerätes verabreicht werden. Historisch waren Diethylether und Chloroform als die ersten volatilen Anästhetika von Bedeutung. Heutzutage werden in der westlichen Welt hauptsächlich Flurane wie Isofluran, Sevofluran und Desfluran verwandt. Das bromhaltige Halothan wird nicht mehr genutzt.

Flurane zeichnen sich durch Niedermolekularität, hohen Dampfdruck, niedrigen Siedepunkt aus. Als funktionelle Gruppe enthalten sie eine Ether-Brücke. Flurane sind mehrfach halogeniert. Daher werden sie auch "Haloether" genannt. Sie besitzen sehr gute hypnotische und gering ausgeprägte analgetische, sowie in unterschiedlichem Maße geringe muskelrelaxierende Eigenschaften. Von einer Mononarkose für schmerzhafte Eingriffe wird beim Menschen daher abgeraten; die Flurane sind dann mit Analgetika zu kombinieren (sog. balancierte Anästhesie). Alle volatilen Anästhetika führen dosisabhängig zu Bewusstseinsverlust, Atemdepression und Abnahme und/oder Sistieren der Reflextätigkeit. Flurane sind farblos und nicht brennbar. Ihr Geruch ist stechend und sie wirken reizend auf die oberen Atemwege, lediglich Sevofluran hat einen milden angenehmen Geruch und eignet sich daher als einziges volatiles Anästhetikum auch zur Narkoseeinleitung mit einer Maske. Sie sind reaktionsträge und relativ stabil gegen Licht. Sie interagieren nicht mit Metallen oder Kunststoffen, können aber teilweise Kunststoffe oder deren Additive lösen.

Zu den Fluranen zählen Enfluran, Isofluran, Sevofluran und Desfluran sowie Methoxyfluran. Sie sind im Handel als Flüssigkeiten erhältlich. Die größten Lieferanten von Fluranen sind Abbott Laboratories und Baxter Healthcare. Um eine leichte Identifikation zu ermöglichen, sind Fluran-Gebinde mit einem Farbencode versehen: Enfluran orange, Isofluran violett, Sevofluran gelb und Desfluran blau.

Wirkmechanismus

Inhalationsanästhetika beeinflussen vermutlich zahlreiche Zielstrukturen. Die in der Anästhesie angewendeten Inhalationsanästhetika zeichnen sich durch eine hohe Lipophilie aus. Zusätzlich zeigt auch das chemisch inerte Edelgas Xenon eine anästhetische Wirksamkeit. Daher wird die Wirkung der Inhalationsanästhetika insbesondere mit deren Lipophilie und einer unspezifischen Interaktion mit Bestandteilen der Zellmembran erklärt (vgl. Meyer-Overton-Hypothese).

Neben dieser Membranmodulation stehen auch Wechselwirkungen mit hydrophoben Teilen von Ionenkanälen, die für die Reizweiterleitung verantwortlich sind. Spezifische Wechselwirkungen mit Zellmembranbestandteilen, wie etwa Rezeptoren (GABA-A-Rezeptor, 5-HT3-Rezeptor, NMDA-Rezeptor, mACh-Rezeptor), werden ebenso diskutiert.

Pharmakokinetik

Inhalationsnarkotika unterscheiden sich in ihren physikochemischen Eigenschaften, wie dem Dampfdruck, dem Öl-Gas-Verteilungskoeffizienten und dem Blut-Gas-Verteilungskoeffizienten. Der Dampfdruck und der Blut-Gas-Verteilungskoeffizient bestimmen die Aufnahme durch die Lunge, während der Öl-Gas-Verteilungskoeffizient eine Voraussage der anästhetischen Potenz erlaubt[1]. Als Maßeinheit für die Wirksamkeit eines Inhalationsanästhetikums wird die Minimale alveoläre Konzentration (MAC) verwendet.

So gelten folgende Mac50 - Werte: Halothan 0,8 %; Isofluran 1,2 %; Sevofluran 1,7 %; Enfluran 1,7 %; Desfluran 6,0 %; Lachgas 105 %.

Blutlöslichkeit

Inhalationsnarkotika haben den großen Vorteil der genauen Steuerbarkeit, da sie schnell an- und abfluten können. Sie werden dem inspiratorischen Gasgemisch (Sauerstoff/Druckluft oder Sauerstoff/Lachgas) beigemischt und vom Patienten eingeatmet. Von den Alveolen der Lunge aus treten sie ins Blut über. Die Geschwindigkeit, mit der dieser Übertritt stattfindet, hängt zum einen von der inspiratorischen Konzentration ab (je höher die Konzentration in der Alveolarluft, desto höher das Konzentrationsgefälle zwischen Luft und Blut und daher desto schneller der Übertritt ins Blut), zum anderen von der Löslichkeit des Anästhetikums im Blut (je besser löslich, desto schneller die Anreicherung im Blut). Diese Löslichkeit ist eine physikalische Kenngröße und wird als Blut/Gas-Koeffizient bezeichnet. Je höher dieser Koeffizient, desto besser löslich ist das Anästhetikum im Blut. Desfluran besitzt den geringsten Blut/Gas-Koeffizienten von allen derzeit verwendeten volatilen Anästhetika und flutet deshalb am schnellsten an und ab. Bei der Wirkdauer spielt jedoch auch die Dauer der vorangegangenen Narkose eine Rolle, da mit zunehmender Expositionsdauer eine Anreicherung im Körper, hauptsächlich im Fettgewebe, stattfindet.

Fettlöslichkeit

Mit dem Blut verteilt sich das volatile Anästhetikum im Körper des Patienten und wird dabei an unterschiedliche Gewebe abgegeben, da auch hier ein Konzentrationsgefälle vorliegt. Interessant für die Wirkung der Anästetika ist dabei die Anreicherung in lipophilen, also fetthaltigen Strukturen. Der primäre Wirkort, das zentrale Nervensystem/Gehirn, besteht zum großen Teil aus fetthaltigen Strukturen. Daher bedingt eine gute Fettlöslichkeit eines volatilen Anästhetikums eine schnelle Anreicherung im Gehirn und damit einen raschen Wirkungseintritt. Als Maß für die Fettlöslichkeit dient der Öl/Gas-Koeffizient. Ein volatiles Anästhetikum ist umso potenter, je höher der Öl/Gas-Koeffizient.

Nebenwirkungen

Nebenwirkungen der Inhalationsanästhetia sind substanzspezifisch verschieden. Eine schwere Nebenwirkung aller Inhalationsanästhetika ist die maligne Hyperthermie.

Literatur

  • K. Michael: Pharmakologisches Wissen — Inhalationsanästhetika. in: Kretz, Teufel (Hrsg.): Anästhesie und Intensivmedizin. Springer, Berlin; ISBN 978-3540627395

Einzelnachweise

  1. Eger et al. (1969). Anestesiology 30, 129-135.

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