Mikrodialysegestützte in-vivo-Studien zur Untersuchung der Auswirkungen volatiler Anästhetika auf die Aktivität relevanter Aminosäuren im Nucleus accumbens während des Alkoholentzugssyndroms

Abstract

Hintergrund Alkoholabhängige Patienten sind während einer Vollnarkose gefährdet, ein Alkoholentzugssyndrom als lebensbedrohliche Komplikation zu erleiden. Bei der Genese eines Alkoholentzugssyndroms sind exzitatorische Aminosäuren wie Glutamat, welche als Neurotransmitter fungieren, von großer Bedeutung. An einem Alkoholentzugsmodell bei Ratten wurden die Auswirkungen von Isofluran, Sevofluran und Desfluran auf die Konzentration von vier Aminosäuren im Nucleus accumbens (NAcc) untersucht. Methodik Jeweils 40 Wistar-Ratten wurden in zwei Gruppen randomisiert und für 26 Tage mit alkoholischer oder alkoholfreier Nahrung gefüttert. Nach Nahrungsentzug wurden die Konzentrationen der Aminosäuren im NAcc mittels Mikrodialyse gemessen. In einem ersten Versuchsdurchgang an jeweils 10 Ratten wurde der Zeitpunkt der Entzugsreaktion ermittelt. In einem zweiten Versuchsdurchgang erhielten jeweils 10 Ratten beider Gruppen zu dem ermittelten Zeitpunkt eine dreistündige Narkose mit Isofluran, Sevofluran oder Desfluran, die Mikrodialyse erfolgte bis eine Stunde nach Anästhesie. Die Konzentrationen der Aminosäuren wurden mittels Chromatographie ermittelt und relativ zum Ausgangswert vor Narkose dargestellt. Ergebnisse In der Alkoholgruppe stieg 5 Stunden nach letzter Alkoholaufnahme die Glutamatkonzentration (p = 0.002). Unter Desfluran kam es zu einer geringeren GABA-Ausschüttung (p = 0.023), sowie nach 140 min zu einer niedrigeren Glutamat- (p < 0.001) und Aspartatkonzentration (p = 0.0007) in der Alkoholgruppe. Unter Isofluran zeigten sich in der Alkoholgruppe zu Beginn ein niedrigerer Aspartatspiegel (p20min = 0.015 und p40min = 0.006) und im Verlauf die gleiche Tendenz in der Argininkonzentration (p < 0.001). In der Sevoflurangruppe zeigten sich keine Gruppenunterschiede. Schlussfolgerung Die drei Narkotika zeigten uneinheitliche Auswirkungen auf die untersuchten Aminosäuren. Nach Narkoseeinleitung mit Isofluran wurden ein deutlicher Aspartatanstieg und im Verlauf niedrigere Argininkonzentrationen der Alkoholgruppe ermittelt. Die Alkoholgruppe zeigte unter Desfluran im Verlauf zeitweise niedrigere Ausschüttungen der exzitatorischen Aminosäuren bei erhöhten Argininkonzentrationen und erniedrigten GABA-Konzentrationen. Unterschiede unter oder nach Sevoflurananästhesie wurden nicht beobachtet. Um valide Rückschlüsse auf die genauen Wirkungen der drei Narkotika auf die untersuchten Aminosäuren ziehen zu können, sind weitere Experimente notwendig.

Background During and after general anesthesia, patients with a chronic alcohol abuse are at risk to suffer an alcohol withdrawal syndrome. Since changes in amino acids in the central nervous system, such as glutamate, are known to be partly responsible for this potentially life-threatening response, these trials focused on important excitatory and inhibitory amino acids in alcohol-withdrawn rats (AWR). They were measured in the nucleus accumbens (NAcc) during volatile anesthesia with isoflurane, sevoflurane and desflurane. Methods After randomization 80 Wistar rats were fed with alcoholic or non- alcoholic food for 26 days. A microdialysis probe was placed in the NAcc and food was withdrawn. In the first trial, 10 rats of each group were measured to determine the onset time of the withdrawal response. In a second trial, 30 rats of each group were measured during the withdrawal phase. These rats had a three hours’ anesthesia with either isoflurane, sevoflurane or desflurane, followed by one hour of recovery. The analysis was done by chromatography. The results are shown as percentage of baseline concentrations before anesthesia. Results At 5 hours after the last alcohol uptake, an increase of the glutamate concentration occurred in AWR (p = 0.002). After induction of anesthesia with isoflurane, aspartate release was lower (p20min = 0.015 and p40min = 0.006), and over the course of time arginine release was lower (p < 0.001) in AWR. Under desflurane, concentrations of GABA (p = 0.023) and after 140 min of both glutamate (p < 0.001) and aspartate (p = 0.0007) were lower in AWR. Under sevoflurane no group differences were obtained. Conclusions The transmitter concentrations measured in this trial were effected differently by the three volatile anesthetics. Under isoflurane, a rapid increase in aspartate release and a lower arginine release was seen in AWR from 40 min to 140 min. The AWR under desflurane anesthesia intermittently had a lower release of both excitatory transmitters and GABA. The concentration of arginine was increased over the time in AWR. Both groups showed no differences while and after sevoflurane anesthesia. Due to the variations in transmitter levels under the three different volatile anesthetics, a valid conclusion for the underlying processes cannot be drawn. Further experiments are needed to reveal the mechanisms which are involved.