Inhalationsanästhetika: Wirkung und Indikationen

Inhalationsanästhetika

Inhalationsanästhetika sind chemische Verbindungen, die eine Vollnarkose einleiten und aufrechterhalten können, wenn sie durch Inhalation verabreicht werden. Inhalationsanästhetika können in 2 Gruppen eingeteilt werden: volatile Anästhetika und Gase. Volatile Anästhetika umfassen Halothan, Isofluran, Desfluran und Sevofluran. Lachgas (N₂O) ist das am häufigsten vorkommende Narkosegas. Während der genaue Wirkmechanismus der Inhalationsanästhetika unbekannt ist, wird angenommen, dass die Medikamente unterschiedliche Wirkungen auf GABA-, Glycin-, Glutamat- und NMDA-Rezeptoren im ZNS haben. Zu den Wirkungen der Inhalationsanästhetika gehören die narkotische Wirkung, Muskelrelaxation, Analgesie Analgesie Anästhesiologie: Geschichte und Grundkonzepte und Amnesie. Die Potenz der verschiedenen Wirkstoffe hängt unter anderem von der minimalen alveolären Konzentration (MAC) und dem Blut-Gas-Verteilungskoeffizient ab. Individuelle Eigenschaften der Patient*innen nehmen aber auch einen Einfluss auf die Wirkung der Anästhetika, z.B. das Alter, Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems und die Lungenfunktion. Durch das Narkosegerät kann während der Operation die nötige Konzentration der Inhalationsanästhetika eingestellt und die Narkose überwacht werden.

Redaktionelle Verantwortung: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Inhalt

Chemische Struktur und Pharmakodynamik

Pharmakokinetik

Indikationen

Nebenwirkungen und Kontraindikationen

Quellen

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Chemische Struktur und Pharmakodynamik

**Tabelle: Chemische Eigenschaften häufig verwendeter Inhalationsanästhetika**
Wirkstoff	Eigenschaften	Minimale alveoläre Konzentration (MAC in %)
Lachgas (N₂O)	Natürlich vorkommendes nichtflüchtiges Gas Kann künstlich synthetisiert werden Nicht brennbar	105 %
Halothan	Kohlenwasserstoff Nicht brennbar Halogeniert Flüchtige Flüssigkeit In DE nicht mehr im Handel erhältlich	0,75 %
Desfluran	Fluorierter Ether Klare und flüchtige Flüssigkeit	6,6 %
Sevofluran	Fluorierter Isopropylether Flüchtige Flüssigkeit	1,8 %
Isofluran	Fluorierter Ether Flüchtige Flüssigkeit	1,2 %

Structure of nitrous oxide (N2O) — Struktur von Lachgas (N₂O)
Bild: „*Resonance structures of nitrous oxide*“ von Chem Sim 2001. Lizenz: Public Domain

Structure of halothane — Struktur von Lachgas (N₂O)
Bild: „*Resonance structures of nitrous oxide*“ von Chem Sim 2001. Lizenz: Public Domain

Wirkmechanismus

Wirkung der Inhalationsanästhetika nicht bei allen gleich
Wirkmechanismus der meisten Inhalationsanästhetika kaum bekannt
Inhalationsanästhetika wirken im ZNS:
- Interaktion mit variablen Rezeptoren Rezeptoren Rezeptoren:
  - Acetylcholin (nikotinisch und muskarinisch)
  - GABA
  - NMDA
  - Glutamat
  - Glycin
  - Serotonin (auch bekannt als 5-Hydroxytryptamin (5-HT))
- Einfluss auf die Ionenleitfähigkeit durch Rezeptorinteraktionen:
  - K⁺
  - Cl^–
- Verminderte neuronale Aktivität

Physiologische Wirkungen

Allgemeine Effekte der Wirkstoffgruppe (einzelne Wirkstoffe können individuelle Eigenschaften haben):

Gewünschte therapeutische Ziele:
- Sedierung (reversibler Bewusstseinsverlust)
- Analgesie Analgesie Anästhesiologie: Geschichte und Grundkonzepte
- Amnesie
- Muskelrelaxation
Auswirkungen auf das Herz-Kreislauf-System:
- Myokarddepression
- ↓ Arterieller Blutdruck
Auswirkungen auf die Atemwege:
- Atemdepression
- Tachypnoe Tachypnoe Untersuchung der Lunge:
  - N₂O
  - Desfluran
- Bronchodilatation:
  - Halothan
  - Sevofluran
  - Isofluran
- Reizung der Atemwege:
  - Isofluran
  - Desfluran
Auswirkungen auf das ZNS:
- ↓ Zerebrale Glukoseverwertung
- ↑ Hirndurchblutung
- ↑ Hirndruck ( ICP ICP Erhöhter intrakranieller Druck (ICP))
Auswirkungen auf die Nieren Nieren Niere:
- ↑ Renovaskuläre Widerstand
- ↓ Nierendurchblutung
- ↓ Urinausscheidung

Pharmakokinetik

Verabreichung von Inhalationsanästhetika

Verabreichung durch Inhalation:

Gesichtsmaske
Larynxmaske
Endotrachealtubus

Verabreichung per Narkosegerät:

Ansaugen von frischem, unter Druck stehendem Gas durch die Maschine
Einstellung des Gasgemisches im Narkosegerät durch die Anästhesistin/ den Anästhesisten möglich
Verdampfer: Umwandlung der volatilen Inhalationsanästhetika (Flüssigkeiten) in den dampfförmigen Zustand und Vermischung mit Frischgas (Luft, Sauerstoff) → Erreichen der gewünschten Konzentration
Zufuhr des Atemgasgemischs über spezielle Schlauchsysteme zu den Patient*innen

Dosierung von Inhalationsanästhetika:

Dosierung in der Einheit der minimalen alveolären Konzentration (MAC):
- Minimale alveoläre Konzentration (MAC): keine Reaktion bei 50 % der Patient*innen auf einen definierten Eingriff z.B. Hautschnitt
- Erreichen der gewünschten narkotischen Wirkstärke: Dosisanpassungen in Schritten von 1 Standardabweichung (entspricht 0,1 MAC)
Gewünschte Wirkungen:
- Einleitung: Übergang vom Wachzustand in einen narkotisierten Zustand
- Analgesie Analgesie Anästhesiologie: Geschichte und Grundkonzepte: Fehlen der Schmerzwahrnehmung
- Muskelrelaxation: Fehlen spontaner Bewegungen und Fehlen von Bewegung als Reaktion auf Schmerzreize
- Amnesie: fehlende Erinnerung an ein Ereignis (z. B. Operation)
MAC der üblichen Wirkstoffe auf Höhe des Meeresspiegels:
- Desfluran: 6,6 %
- Halothan: 0,75 %
- Isofluran: 1,2 %
- Sevofluran: 1,8 %
- Lachgas: 105 %
Faktoren, die den MAC beeinflussen:
- Fortgeschrittenes Alter: ↓
- Gleichzeitige Gabe anderer sedierender Medikamente: ↓
- Hypothermie Hypothermie Hypothermie: ↓
- Hyperthermie: ↑
- Chronischer Konsum von Stimulanzien Stimulanzien Stimulanzien: ↑
- Chronischer Alkoholabusus: ↑
Je niedriger der MAC, umso potenter das Narkotikum!
Dauerhafte Überwachung und Anpassung der Atemparameter nötig (normalerweise mit einem mechanischen Beatmungsgerät):
- Exspiratorische CO₂-Konzentration
- Tidalvolumen
- Atemfrequenz Atemfrequenz Untersuchung der Lunge

Anästhesiegerät — Narkosegerät
Bild: „Datex – Ohmeda“ von Kitmondo Marketplace. Lizenz: CC BY 2.0

Pharmakokinetische Prinzipien von Inhalationsanästhetika

Verteilungskoeffizient (Ostwald-Koeffizient):

Das Verhältnis der Narkosemittelkonzentration im Blut zur Konzentration im Gas
Hohe Löslichkeit des Anästhetikum im Blut:
- Höhere Bindung des Anästhetikum an Proteine Proteine Proteine und Peptide im Blut
- ↑ Blut-Gas-Verteilungskoeffizient
Der Blut-Gas-Verteilungskoeffizient ist umgekehrt proportional zur benötigten Menge für die Einleitung.

Inspiratorische Konzentration (FI):

Hauptfaktoren:
- Flussrate von Frischgas
- Volumen des Atemsystems
- Aufnahme durch das Atmungssystem
Direkt proportional zur Frischgaskonzentration

Alveoläre Konzentration (FA):

Reflektiert die pulmonalkapillare Gasaufnahme:
- Konzentration eines Gases direkt proportional zum Partialdruck des Gases
- ↑ Kapillare Aufnahme → ↓ Alveolarkonzentration
FA:FI-Verhältnis: Verhältnis der alveolären Konzentration zur inspiratorischen Konzentration
Induktionszeit: Die Geschwindigkeit, mit der sich das FA:FI-Verhältnis 1 nähert

Partialdruck:

Bestimmung des Partialdruck des Anästhetikums im Blut durch den alveoläre Partialdruck
Bestimmung der Konzentration im Gehirn durch den Partialdruck des Narkosemittels im Blut

Auswirkungen der Beatmungsfrequenz:

Induktionszeit direkt proportional zur Beatmungsrate
↑ Beatmung: Aufrechterhalten des Partialdrucks des Anästhetikums in den Alveolen

Auswirkungen des Herzzeitvolumens:

Aufnahme direkt proportional zum Herzzeitvolumen Herzzeitvolumen Herzmechanik auf Ebene der Alveolen: ↑ Herzzeitvolumen Herzzeitvolumen Herzmechanik → ↑ alveolärer Blutfluss → ↑ Aufnahme aus der Lunge Lunge Lunge: Anatomie
Induktionszeit jedoch umgekehrt proportional zum Herzzeitvolumen Herzzeitvolumen Herzmechanik: ↑ Gasaufnahme → ↓ Partialdruck des Anästhetikums in den Alveolen → Verzögerte Induktionszeit

Auswirkungen des Lungenkreislaufs:

Einfluss auf die Aufnahme durch den Partialdruckgradienten des Anästhetikums zwischen den Alveolen und dem venösen Blut
↑ Partialdruck des Anästhetikums im venösen Blut → ↓ Gradient zwischen Blut und Alveolen → ↓ Aufnahme
Indirekte Aussage über die Aufnahmekapazität des peripheren Gewebes

Auswirkungen der Konzentration:

Induktionszeit direkt proportional zur alveolären Konzentration
↑ Aufnahme → ↓ alveoläre Konzentration → Verlangsamung der Einleitung
↑ Konzentration des Inhalationsanästhetikums → ↑ alveoläre Konzentration → schnellere Einleitung
Kapazität = Gewebe-/Blutlöslichkeit × Gewebevolumen

Zusammenfassung der Determinanten der Induktionsgeschwindigkeit:

Löslichkeit des Anästhetikums: ↑ Löslichkeit, je langsamer die Einleitung
Inspiratorischer Gaspartialdruck: ↑ Partialdruck, desto schneller die Einleitung
Beatmungsrate: ↑ Beatmungsrate, desto schneller die Einleitung
Blutfluss: ↑ Blutfluss, desto langsamer die Einleitung
Arteriovenöser (AV) Konzentrationsgradient: ↑ AV-Gradient, desto langsamer die Einleitung

Partition coefficient nitrous oxide — Grafische Darstellung des Verteilungskoeffizienten von Lachgas: Die Endkonzentration hängt direkt vom Verteilungskoeffizienten ab.
Bild von Lecturio.

Partition coefficient halothane — Grafische Darstellung des Verteilungskoeffizienten von Lachgas: Die Endkonzentration hängt direkt vom Verteilungskoeffizienten ab.
Bild von Lecturio.

**Tabelle: Klassifizierung von Geweben nach Löslichkeit und Durchblutung**
Gruppe	Organe	Eigenschaften
Gefäßreiche Gruppe	Gehirn, Herz, Leber Leber Leber, Niere und endokrine Organe	Mäßige Löslichkeit und geringes Volumen → begrenzte Kapazität Schnelles Erreichen des Steady-State (d. h. ausgeglichene Arterien- und Gewebepartialdrücke)
Muskel-Gruppe	Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion und Muskelgewebe Muskelgewebe Arten von Muskelgewebe	Größeres Volumen → größere Kapazität → Stundenlange Aufnahme bis zum Erreichen ausgeglichener Partialdrücke
Fett-Gruppe	Fettgewebe Fettgewebe Fettgewebe: Histologie	Ähnliche Durchblutung wie Muskel-Gruppe Erhöhte Löslichkeit des Anästhetikums → Erhöhte Kapazität Tagelange Aufnahme nötig bis zum Erreichen des Steady-State
Gefäßarme Gruppe	Knochen Knochen Aufbau der Knochen, Bänder, Zähne Zähne Anatomie der Zähne, Haare und Knorpel	Vernachlässigbar geringe Aufnahme

Stoffwechsel und Eliminierung

Metabolisierung von < 5 % des inhalierten Anästhetikums im Körper
Stoffwechsel: Reaktionen der Phasen 1 und 2
- Phase 1 (katabole Reaktionen): Hydrolyse und Oxidation
- Phase 2 (anabole Reaktionen): Addition einer Glucuronyl- oder Methylgruppe an den Metaboliten
Eliminierung:
- Ausatmung
- Transkutaner Verlust
- Renal
- Hepatobiliäres System

Indikationen

Anwendung im Operationssaal:
- Einleitung einer Vollnarkose bei Kindern (schnellerer Wirkungseintritt als IV-Anästhetika)
- Aufrechterhaltung der Vollnarkose
Anwendung auf der Intensivstation (Off-Label-Use):
- Sedierung (z. B. beatmete Person, aggressive Person oder ein Eingriff am Krankenbett)
- Refraktärer Bronchospasmus
- Anfälle, die nicht auf Antiepileptika ansprechen (d. h. Status epilepticus Status epilepticus Erster epileptischer Anfall und Epilepsien)
Häufige Anwendung in Verbindung mit IV-Anästhetika:
- Midazolam Midazolam Benzodiazepine
- Propofol

**Tabelle: Vor- und Nachteile von Inhalationsanästhetika**
Wirkstoff	Vorteile	Nachteile
Lachgas (N₂O)	Geruchlos Kein Geschmack Schnelles An- und Abfluten Minimale kardiovaskuläre Depression Minimale Biotransformation Kostengünstig	Keine alleinige Anwendung möglich (zu geringe Potenz) Diffusion in gasgefüllten Räumen Erhöhte Übelkeit und Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter Hemmung der Methioninsynthase Treibhausgase
Isofluran	Gute Muskelrelaxierung Bronchodilatation Stabile Herzfrequenz Herzfrequenz Herzphysiologie Kostengünstig	Langsameres An- und Abfluten Starker Geruch → kann zu Reizungen der Atemwege führen → schlechte Wahl für die Einleitung
Sevofluran	Das gängigste Inhalationsanästhetikum Schnelles An- und Abfluten → schnelle Einleitungs- und Erholungszeit Bronchodilatation Kein starker Geruch → keine Atemwegsreizung → geeignete Wahl für die Einleitung	Teurer als Isofluran
Desfluran	Schnelles An- und Abfluten Minimale Biotransformation	Starker Geruch → kann zu Reizungen der Atemwege führen → schlechte Wahl für die Einleitung Teuer

Nebenwirkungen und Kontraindikationen

**Tabelle: Nebenwirkungen**
Wirkstoff	Nebenwirkungen
Lachgas (N₂O)	Hypotonie Hypotonie Hypotonie Verwirrtheit Schwindel Kopfschmerzen Übelkeit und Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter Apnoe Potenzielle Neurotoxizität
Halothan	Fulminante Lebernekrose Arrhythmie (erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Katecholaminen) Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Potenzielle Neurotoxizität
Desfluran	Arrhythmie Bradykardie Bradykardie Bradyarrhythmien oder Tachykardie Hypertonie Hypertonie Arterielle Hypertonie Laryngospasmus Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Potenzielle Neurotoxizität
Sevofluran	Hypotonie Hypotonie Hypotonie Agitation Übelkeit und Erbrechen Erbrechen Erbrechen im Kindesalter Speichelfluss Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Potenzielle Neurotoxizität
Isofluran	Laryngospasmus Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Schwere akute Leberschädigung Potenzielle Neurotoxizität

Arzneimittelinteraktionen

N₂O: Verbesserung der Kreislauf- und Atmungswirkung anderer volatiler Anästhetika bei gemeinsamer Anwendung
Halothan:
- Β-adrenerge Blocker und Calciumkanalblocker Calciumkanalblocker Antiarrhythmika der Klasse IV (Calciumkanalblocker) (Myokarddepression)
- Trizyklische Antidepressiva Trizyklische Antidepressiva Trizyklische Antidepressiva (TCA) und Monoaminoxidase (Blutdruckschwankungen und Arrhythmien)
Desfluran, Sevofluran und Isofluran: Verstärkung der Wirkung von Muskelrelaxanzien Muskelrelaxanzien Muskelrelaxanzien

**Tabelle: Kontraindikationen häufig verwendeter Inhalationsanästhetika**
Wirkstoff	Kontraindikationen
Lachgas (N₂O)	Luftembolie Luftembolie Nichtthrombotische Embolie Pneumothorax Pneumothorax Pneumothorax Darmverschluss Pneumozephalus Luftgefüllte Zysten in der Lunge Lunge Lunge: Anatomie Intraokulare Luftblasen Trommelfelltransplantation
Halothan	Ungeklärte Leberfunktionsstörung nach Exposition bei einem früheren Eingriff
Desfluran	Schwere Hypovolämie Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Maligne Hyperthermie Intrakranielle Hypertonie Hypertonie Arterielle Hypertonie
Sevofluran
Isofluran	Schwere Hypovolämie

Quellen

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