Molekulare und zelluläre Wirkungen der Inhalationsanaesthetika

Zusammenfassung

Nach wie vor sind die zellulären und molekularen Grundlagen der Inhalationsanästhesie unklar. Neuere biochemische, neurophysiologische und pharmakologische Forschungen konzentrieren sich auf die Membranproteine der Nervenzelle, dieser kleinsten funktionellen Einheit des Zielorganes der Anästhetikawirkung. Unter Beschränkung auf die am ausführlichsten untersuchten volatilen Substanzen Äther, Chloroform, Halothan, Methoxyfluran, Isofluran und Enfluran werden in der Übersicht besonders deren Effekte auf potentiell anästhesierelevante Ionenkanal- und Ionentransport-Mechanismen analysiert. Der komplizierte synaptische Transmissionsprozeß konnte als wichtiger Angriffspunkt der volatilen Anästhetika identifiziert werden: Die potentielle Hemmung der präsynaptischen Neurotransmitter-Freisetzung durch alle bisher untersuchten volatilen Anästhetika kann als gesichert angesehen werden. Möglicherweise wird sie bedingt durch eine Ca²⁺-Kanalabhängige Beeinträchtigung der Stimulus-Sekretions-Kopplung im präsynaptischen Nervenende. Dagegen erwies sich der Phosphatidylinositol-Stoffwechselweg wenig anästhetikaempfindlich. Auf postsynaptischer Ebene stellen rezeptorgesteuerte Ionenkanäle, K⁺- und Cl^--Kanäle mögliche Zielstrukturen für Inhalationsanästhetika dar. Hier werden Guaninnukleotidbindende Regulatorproteine, sog. G-Proteine, zukünftig im Mittelpunkt des Interesses stehen. Nur wenig Information liegt bisher vor über die Beeinflussung nicht-neuronaler Funktionselemente des ZNS, z. B. der für die K⁺-Homöostase verantwortlichen Gliazellen. Aufgabe der zellbiologisch orientierten anästhesiologischen Grundlagenforschung wird es sein, aus der Vielzahl der potentiellen Mechanismen die anästhesierelevanten zu identifizieren.

Summary

The cellular and molecular basis of inhalational anaesthesia is still unknown. Recent biochemical, neurophysiological and pharmacological interest has focussed on membrane proteins in the neuron, the smallest functional entity in the brain. In this review, the effects on ion transport and ion channels potentially relevant to anaesthesia are analysed with reference to the most extensively investigated volatile anaesthetics ether, chloroform, halothane, methoxyflurane, isoflurane, and enflurane. Synaptic transmission proved a major target of all the volatile substances tested so far. Their inhibitory effect seems to be due to an alteration in the Ca²⁺-dependent stimulus-secretion coupling within the presynaptic nerve endings. In contrast, the phosphatidylinositol pathway proved relatively insensitive. In the postsynaptic membrane, receptor-operated ion channels, K⁺ and Cl^- channels are considered possible targets for anaesthetic vapours. Likewise, guanine nucleotide-binding proteins, so-called G proteins, are promising candidates for future research. So far, only limited data exist on the effects of anaesthetics on non-neuronal cellular components of the CNS, e.g. glial cells. In view of the rapidly increasing number of potential target mechanisms, the future challenge of biologically oriented anaesthesia research will be to puzzle out those mechanisms most relevant to the still mysterious state of anaesthesia.