Inhalationsanästhetikum

Desfluran-Narkosemittelverdampfer von Baxter/Dräger

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.

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. Explosionsgefahr 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 in Europa und den USA in der Regel 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 %.
Xenon 71 %

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 langsamer der Anstieg des Partialdruckes im Blut, siehe hierzu auch das Henry-Gesetz). Das Verhältnis der Konzentration des Anästhetikums im Blut zur Konzentration in der Alveolarluft wird als Blut/Gas-Koeffizient bezeichnet. Ein Koeffizient von 1 besagt, dass bei Ausgleich der Partialdrücke zwischen den beiden Kompartimenten Blut und Luft in beiden Kompartimenten die gleiche Konzentration herrscht. Je höher dieser Koeffizient, desto besser löslich ist das Anästhetikum im Blut, das heißt desto mehr Anästhetikum muss in das Blut übertreten, bis es zum Ausgleich der Partialdrücke kommt. Die Folge ist ein langsames Anfluten des Anästhetikums, also ein langsameres Einschlafen (bzw. Vertiefen der Narkose). Ist der Koeffizient dagegen deutlich niedriger als 1, so spricht dies für eine schlechte Löslichkeit. Der Partialdruck steigt schnell an, was als "schnelles Anfluten" der Narkose, einhergehend mit schnellem Einschlafen bzw. Vertiefen der Narkose, bezeichnet wird. In gleicher Weise wird ein schlecht lösliches Gas (mit niedrigem Blut/Gas-Verteilungskoeffizienten) schnell abfluten, sobald die Alveole mit anästhetikafreiem Luftgemisch durchspült wird (bei der Narkoseausleitung). Desfluran besitzt den geringsten Blut/Gas-Koeffizienten von allen derzeit verwendeten volatilen Anästhetika und flutet deshalb am schnellsten an und ab. Bei der Ausleitungszeit 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 Anästhetika 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 (Ausnahmen Lachgas und Xenon) ist die maligne Hyperthermie. Da insbesondere Flurane postoperative Übelkeit und Erbrechen begünstigen und zu einer Erhöhung des Hirndrucks führen, wird bei vorbekannter postoperativer Übelkeit und Erbrechen oder bei zu Reisekrankheit neigenden Patienten und bei Patienten mit erhöhtem Hirndruck die Durchführung einer totalen intravenösen Anästhesie bevorzugt.

Literatur

Karsten Michael: Pharmakologisches Wissen – Inhalationsanästhetika. In: Franz-Josef Kretz, Frank Teufel (Hrsg.): Anästhesie und Intensivmedizin. Springer Medizin, Heidelberg 2006, ISBN 3-540-62739-1, S. 19–28.

Einzelnachweise

↑ E. Eger 2nd, C. Lundgren, S. Miller, W. Stevens: Anesthetic potencies of sulfur hexafluoride, carbon tetrafluoride, chloroform and Ethrane in dogs: correlation with the hydrate and lipid theories of anesthetic action. In: Anestesiology. 30, 1969, ISSN 0003-3022, S. 129–135.

[1] E. Eger 2nd, C. Lundgren, S. Miller, W. Stevens: Anesthetic potencies of sulfur hexafluoride, carbon tetrafluoride, chloroform and Ethrane in dogs: correlation with the hydrate and lipid theories of anesthetic action. In: Anestesiology. 30, 1969, ISSN 0003-3022, S. 129–135.

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