Carboanhydrasehemmer

Carboanhydrasehemmer (CAHs) blockieren die Carboanhydrase-Enzyme im proximalen gewundenen Tubulus und hemmen die Rückresorption von Natriumbicarbonat (NaHCO3), was zu Diurese und metabolischer Azidose führt. Carboanhydrasehemmer blockieren auch die in den Augen und Gliazellen vorhandene Carboanhydrase, was eine verminderte Kammerwasser- bzw. Liquorproduktion zur Folge hat. Acetazolamid ist der Prototyp der CAHs. Carboanhydrasehemmer werden hauptsächlich zur Behandlung von Höhenkrankheit Höhenkrankheit Höhenkrankheit: Symptome & Medikamente, sowie der Glaukomtherapie und manchmal zur adjuvanten Behandlung bestimmter Arten von Epilepsien und erhöhtem Hirndruck eingesetzt. Carboanhydrasehemmer finden keine Anwendung in der Therapie von Bluthochdruck.

Aktualisiert: 22.06.2023

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

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Chemie und Pharmakodynamik

Definition

Carboanhydrasehemmer (CAH) sind Diuretika Diuretika Medikamentöse Therapie der Herzinsuffizienz und der Angina pectoris, die die Carboanhydraseenzyme blockieren.

  • Medikamente dieser Klasse umfassen:
    • Acetazolamid (Prototyp der CAH)
    • Methazolamid
  • Carboanhydrase-Enzyme finden sich in:
    • Pars convoluta des proximalen Tubulus der Nieren Nieren Niere: beteiligt an der HCO 3Aufnahme
    • Augen: an der Kammerwasserproduktion beteiligt
    • Gliazellen im Gehirn: an der Liquorproduktion beteiligt

Chemische Struktur

Acetazolamid ist ein Sulfonamid.

Chemische Struktur von Acetazolamid

Chemische Struktur von Acetazolamid

Bild: „Acetazolamid“ von Ayacop. Lizenz: Public Domain

Hintergrund: HCO 3 Resorption im proximalen Tubulus

Bicarbonat kann nicht direkt von den Nieren Nieren Niere resorbiert werden; es muss im Lumen in CO 2 umgewandelt und dann wiederum in HCO 3 umgewandelt werden, sobald es sich in der Zelle befindet. Diese Reaktion erfolgt über folgende Prozesse:

  • Na+-H+ -Ionenaustauscher 3 resorbiert Na+ und sezerniert H+.
  • Das sezernierte H+ verbindet sich im Tubuluslumen mit dem gefilterten HCO3 zu H2CO3.
  • H2CO 3 wird durch die apikale Carboanhydrase-IV in H2O und CO2 umgewandelt.
  • CO 2 diffundiert frei über die apikale Membran zurück in die Zelle.
  • Intrazelluläre Carboanhydrase-II wandelt CO2 und H2O zurück in H2CO3.
  • H2CO3 dissoziiert dann zu H + und HCO3 :
    • H+ wird über die Sekretion durch NHE3 recycelt.
    • HCO3 wird durch die basolaterale Membran absorbiert, über:
      • Na+-HCO3-Cotransporter
      • HCO3 -Chloridaustauscher
  • Nettoeffekte des gesamten Prozesses:
    • Ausscheidung von H+
    • Aufnahme von HCO3
  • Wirkungsgrad: 80 % des gefilterten HCO3 werden unter normalen Umständen im proximalen Konvolut resorbiert.
Bicarbonat-Reabsorption im proximalen Tubulus

Bicarbonat-Reabsorption im proximalen Tubulus
NHE3: Na + -H + Ionenaustauscher 3
CA-IV: Carboanhydrase IV
CA-II: Carboanhydrase II


Bild von Lecturio. Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0

Wirkmechanismus von CAHs

  • Nichtkompetitive Hemmung der Carboanhydrasen (CA-IV und CA-II), die die Kohlensäurereaktion katalysieren: H2CO 3 ⇄ HCO3 + H+ ⇄ CO2 + H2O
  • Carboanhydrase katalysiert beides:
    • Dehydratisierung von H2CO3 am apikalen Lumen des proximalen Konvoluts
    • Hydratisierung von CO2 in den Epithelzellen des proximalen Konvoluts
  • Inhibition der Carboanhydrase:
    • Hält HCO3 in den Nierentubuli (bei maximalen Dosen im zulässigen Bereich hemmen CAHs etwa 45 % der gesamten HCO3 Rückresorption)
    • Verhindert die Sekretion von HCO3 in das Kammerwasser der Augen
    • Verhindert die Sekretion von HCO3 in den Liquor

Physiologische Wirkungen

Anwendung von CAHs führt zu:

  • ↑ HCO3-Ausscheidung, resultiert in:
  • ↑ Na+ Ausscheidung → Wasser folgt Na+ → Diurese:
    • Aufgrund verminderter Aktivität des Na +/H+ -Austauschers
    • Nach einigen Tagen nimmt die kompensatorische Na+-Resorption in anderen Teilen des Nephrons zu → die Diurese verlangsamt sich deutlich
  • ↓ Intraokulardruck durch ↓ Kammerwasserproduktion
  • ↓ Hirndruck durch ↓ Liquorproduktion

Pharmakokinetik

Tabelle: Pharmakokinetik Pharmakokinetik Pharmakokinetik und Pharmakodynamik von Carboanhydrasehemmern
Arzneimittel Resorption Verteilung Metabolismus Elimination
Acetazolamid
  • Leicht resorbiert
  • Bioverfügbarkeit: > 90%
  • Wirkungseintritt:
    • Oral: 1‒2 Stunden
    • IV: 2‒10 Minuten
  • Proteinbindung: 95%
  • V d : 0,3 l/kg
Nicht metabolisiert
  • Im Urin in unveränderter Form
  • Halbwertszeit: 2,5‒9 Stunden
Methazolamid
  • Langsamere Resorption im Vergleich zu Acetazolamid
  • Spitzenaktivität: 6‒8 Stunden
  • Proteinbindung: 55%
  • V d : 17‒23 L
Langsam im Gastrointestinal-Trakt
  • Urin (25% als unveränderte Substanz)
  • Halbwertszeit: 14 Stunden
V d : Verteilungsvolumen

Indikationen

  • Höhenkrankheit Höhenkrankheit Höhenkrankheit: Symptome & Medikamente:
    • Hypobare Hypoxie führt zu respiratorischer Alkalose, die eine Kompensation durch die Nieren Nieren Niere mit ↑ HCO3-Ausscheidung und/oder ↓ H+-Ausscheidung erfordert
    • Acetazolamid führt zu ↑ HCO3-Ausscheidung, verbessert den Säure-Basen-Status
    • Die erhöhte Säurebelastung ermöglicht es dem Körper, schneller und tiefer zu atmen, um genügend O2 aufzunehmen, ohne den pH-Wert des Serums zu erhöhen.
  • Glaukom Glaukom Glaukom
  • Prophylaxe von Epilepsie Epilepsie Epilepsie (adjuvante Therapie, wirkt über einen unbekannten Mechanismus; kaum therapeutische Bedeutung)
  • Ödeme bei Patient*innen mit metabolischer Alkalose (keine relevante klinische Bedeutung)
  • Gleichgewichtsstörungen durch Morbus Menière Morbus Menière Morbus Menière
  • Zusätzliche Off-Label-Anwendungen:

Nebenwirkungen und Kontraindikationen

Nebenwirkungen

Kontraindikationen

Vorsichtsmaßnahmen

Carboanhydrasehemmer sollten in folgenden Fällen mit Vorsicht angewandt werden:

  • Patient*innen mit respiratorischer Azidose
  • Diabetes Diabetes Diabetes Mellitus (kann Einfluss auf Blutzuckerspiegel haben)
  • Leichte bis mittelschwere Leber- oder Nierenerkrankung
  • Ältere Patient*innen (ggf. stärkere Nebenwirkungen)
  • Eine temporäre Einschränkung der geistigen Fähigkeiten ist unter Einnahme von CAHs möglich und sollte Patient*innen mitgeteilt werden. (Insbes. Bedienung von Maschinen, eingeschränkte Verkehrstauglichkeit)

Vergleich von Diuretika

Einige der anderen am häufigsten verwendeten Diuretika Diuretika Medikamentöse Therapie der Herzinsuffizienz und der Angina pectoris umfassen Thiaziddiuretika Thiaziddiuretika Thiaziddiuretika (z. B. Hydrochlorothiazid), Schleifendiuretika Schleifendiuretika Schleifendiuretika (z. B. Furosemid), K + -sparende Diuretika Diuretika Medikamentöse Therapie der Herzinsuffizienz und der Angina pectoris (z. B. Spironolacton) und osmotische Diuretika Osmotische Diuretika Osmotische Diuretika (z. B. Mannitol).

Tabelle: Vergleich von Diuretika Diuretika Medikamentöse Therapie der Herzinsuffizienz und der Angina pectoris
Medikament Mechanismus Physiologische Wirkung Indikation
Thiazid-Diuretikum: Hydrochlorothiazid ↓ Rückresorption von NaCl im distalen Kovolut durch Hemmung des Na + /Cl Cotransporters
  • ↓ Blutdruck
  • ↓ Ödeme
Schleifendiuretikum: Furosemid Hemmt den luminalen Na + /K + /Cl Cotransporter im dicken aufsteigenden Schenkel der Henle-Schleife
  • ↓ Ödeme
  • ↓ Blutdruck
Kaliumsparendes Diuretikum: Spironolacton
  • ↓ Reabsorption von Na durch die ENaC-Kanäle in den Sammelrohren
  • Hemmung von Aldosteronrezeptoren in den Sammelrohren
Carboanhydrasehemmer: Acetazolamid Hemmt sowohl die Hydratation von CO 2 in den Epithelzellen der Pars convoluta als auch die Dehydratation von H 2 CO 3 im Lumen; führt zu ↑ HCO 3 und Na + Ausscheidung
Osmotische Diuretika Osmotische Diuretika Osmotische Diuretika: Mannitol ↑ Osmotischer Druck im glomerulären Filtrat → ↑ tubuläre Flüssigkeit und verhindert die Wasserresorption
  • ↓ Freies Wasser
  • ↓ Zerebtrales Blutvolumen
Diuretika

Die Wirkorte innerhalb des Nephrons für die harntreibenden Wirkstoffklassen

Bild von Lecturio. Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0

Quellen

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  11. Katayama, F., Miura, H., Takanashi, S. (2002). Langzeitwirkung und Nebenwirkungen von Acetazolamid als Zusatz zu anderen Antikonvulsiva bei der Behandlung refraktärer Epilepsien. Gehirn Dev. 24(3), 150‒154. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11934510/
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  14. Platt, D., Griggs, RC (2012). Anwendung von Acetazolamid bei Sulfonamid-allergischen Patienten mit neurologischen Kanalopathien. Arch Neurol. 69(4), 527‒529. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22158718/
  15. Gelbe Liste Pharmindex, Fachinformation Acetazolamid, Autor: Charly Kahle, Stand 24.11.2016, https://www.gelbe-liste.de/wirkstoffe/Acetazolamid_64, (Zugriff am 07.06.22)
  16. Herold et al.: Innere Medizin. Eigenverlag 2022, ISBN:  978-3-9821166-1-7

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Simon Veiser

Simon Veiser beschäftigt sich seit 2010 nicht nur theoretisch mit IT Service Management und ITIL, sondern auch als leidenschaftlicher Berater und Trainer. In unterschiedlichsten Projekten definierte, implementierte und optimierte er erfolgreiche IT Service Management Systeme. Dabei unterstützte er das organisatorische Change Management als zentralen Erfolgsfaktor in IT-Projekten. Simon Veiser ist ausgebildeter Trainer (CompTIA CTT+) und absolvierte die Zertifizierungen zum ITIL v3 Expert und ITIL 4 Managing Professional.

Dr. Frank Stummer

Dr. Frank Stummer ist Gründer und CEO der Digital Forensics GmbH und seit vielen Jahren insbesondere im Bereich der forensischen Netzwerkverkehrsanalyse tätig. Er ist Mitgründer mehrerer Unternehmen im Hochtechnologiebereich, u.a. der ipoque GmbH und der Adyton Systems AG, die beide von einem Konzern akquiriert wurden, sowie der Rhebo GmbH, einem Unternehmen für IT-Sicherheit und Netzwerküberwachung im Bereich Industrie 4.0 und IoT. Zuvor arbeitete er als Unternehmensberater für internationale Großkonzerne. Frank Stummer studierte Betriebswirtschaft an der TU Bergakademie Freiberg und promovierte am Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung in Karlsruhe.

Sobair Barak

Sobair Barak hat einen Masterabschluss in Wirtschaftsingenieurwesen absolviert und hat sich anschließend an der Harvard Business School weitergebildet. Heute ist er in einer Management-Position tätig und hat bereits diverse berufliche Auszeichnungen erhalten. Es ist seine persönliche Mission, in seinen Kursen besonders praxisrelevantes Wissen zu vermitteln, welches im täglichen Arbeits- und Geschäftsalltag von Nutzen ist.

Wolfgang A. Erharter

Wolfgang A. Erharter ist Managementtrainer, Organisationsberater, Musiker und Buchautor. Er begleitet seit über 15 Jahren Unternehmen, Führungskräfte und Start-ups. Daneben hält er Vorträge auf Kongressen und Vorlesungen in MBA-Programmen. 2012 ist sein Buch „Kreativität gibt es nicht“ erschienen, in dem er mit gängigen Mythen aufräumt und seine „Logik des Schaffens“ darlegt. Seine Vorträge gestaltet er musikalisch mit seiner Geige.

Holger Wöltje

Holger Wöltje ist Diplom-Ingenieur (BA) für Informationstechnik und mehrfacher Bestseller-Autor. Seit 1996 hat er über 15.800 Anwendern in Seminaren und Work-shops geholfen, die moderne Technik produktiver einzusetzen. Seit 2001 ist Holger Wöltje selbstständiger Berater und Vortragsredner. Er unterstützt die Mitarbeiter von mittelständischen Firmen und Fortune-Global-500- sowie DAX-30-Unternehmen dabei, ihren Arbeitsstil zu optimieren und zeigt Outlook-, OneNote- und SharePoint-Nutzern, wie sie ihre Termine, Aufgaben und E-Mails in den Griff bekommen, alle wichtigen Infos immer elektronisch parat haben, im Team effektiv zusammenarbeiten, mit moderner Technik produktiver arbeiten und mehr Zeit für das Wesentliche gewinnen.

Frank Eilers

Frank Eilers ist Keynote Speaker zu den Zukunftsthemen Digitale Transformation, Künstliche Intelligenz und die Zukunft der Arbeit. Er betreibt seit mehreren Jahren den Podcast „Arbeitsphilosophen“ und übersetzt komplexe Zukunftsthemen für ein breites Publikum. Als ehemaliger Stand-up Comedian bringt Eilers eine ordentliche Portion Humor und Lockerheit mit. 2017 wurde er für seine Arbeit mit dem Coaching Award ausgezeichnet.

Yasmin Kardi

Yasmin Kardi ist zertifizierter Scrum Master, Product Owner und Agile Coach und berät neben ihrer Rolle als Product Owner Teams und das höhere Management zu den Themen agile Methoden, Design Thinking, OKR, Scrum, hybrides Projektmanagement und Change Management.. Zu ihrer Kernkompetenz gehört es u.a. internationale Projekte auszusteuern, die sich vor allem auf Produkt-, Business Model Innovation und dem Aufbau von Sales-Strategien fokussieren.

Leon Chaudhari

Leon Chaudhari ist ein gefragter Marketingexperte, Inhaber mehrerer Unternehmen im Kreativ- und E-Learning-Bereich und Trainer für Marketingagenturen, KMUs und Personal Brands. Er unterstützt seine Kunden vor allem in den Bereichen digitales Marketing, Unternehmensgründung, Kundenakquise, Automatisierung und Chat Bot Programmierung. Seit nun bereits sechs Jahren unterrichtet er online und gründete im Jahr 2017 die „MyTeachingHero“ Akademie.

Andreas Ellenberger

Als akkreditierter Trainer für PRINCE2® und weitere international anerkannte Methoden im Projekt- und Portfoliomanagement gibt Andreas Ellenberger seit Jahren sein Methodenwissen mit viel Bezug zur praktischen Umsetzung weiter. In seinen Präsenztrainings geht er konkret auf die Situation der Teilnehmer ein und erarbeitet gemeinsam Lösungsansätze für die eigene Praxis auf Basis der Theorie, um Nachhaltigkeit zu erreichen. Da ihm dies am Herzen liegt, steht er für Telefoncoachings und Prüfungen einzelner Unterlagen bzgl. der Anwendung gern zur Verfügung.

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Alexander Plath

Alexander Plath ist seit über 30 Jahren im Verkauf und Vertrieb aktiv und hat in dieser Zeit alle Stationen vom Verkäufer bis zum Direktor Vertrieb Ausland und Mediensprecher eines multinationalen Unternehmens durchlaufen. Seit mehr als 20 Jahren coacht er Führungskräfte und Verkäufer*innen und ist ein gefragter Trainer und Referent im In- und Ausland, der vor allem mit hoher Praxisnähe, Humor und Begeisterung überzeugt.

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