Vergleich der Effekte von Sevofluran und Propofol im Vorder- und Hinterhorn des menschlichen Rückenmarks

Abstract

Das Ausschalten von Abwehrbewegungen auf Schmerzreize in Narkose (sog. chirurgische Immobilität) wird durch Anästhetika v. a. über ihre Wirkung an Rückenmarksneuronen realisiert. Bislang ist unklar, ob volatile Anästhetika und Propofol Immobilität durch den gleichen oder verschiedene Mechanismen auslösen. Während es für volatile Anästhetika scheint, dass sie Immobilität eher über Wirkungen am Vorderhorn des Rückenmarks als am Hinterhorn hervorrufen, besteht über den Wirkort oder den Mechanismus von Propofol keine Klarheit. Die Studie hatte zum Ziel über den Vergleich der Effekte von Sevofluran und Propofol auf den H-Reflex und den RIII Reflex, zwei unterschiedlich im Vorder- und Hinterhorn des Rückenmarks verschaltete spinale Reflexe, Hinweise auf deren Wirkorte oder Mechanismen für das Auslösen chirurgischer Immobilität zu erhalten. Im Rahmen von Sevofluran- und Propofolmononarkosen konnten bei 13 Probanden die Effekte von Sevofluran und Propofol auf die Amplitude des H-Reflexes, der ausschließlich im Vorderhorn verschaltet ist, und auf die Amplitude des RIII Reflexes, dessen Schaltkreis Vorder- und Hinterhorn-Neuronen integriert, verglichen werden. In jeder Gruppe wurden die Anästhetika-Konzentrationen ausgehend von 1,6 Vol% für Sevofluran bzw. 4,5 μg/ml für Propofol mittels Dixon’s up-and-down Methode in Abhängigkeit der motorischen Reaktion auf einen schmerzhaften tetanischen Stimulus (30 s., 70 mA, 50 Hz) bestimmt. Die Konzentrationen von Sevofluran und die berechneten Propofol-Konzentrationen lagen zwischen 1,2 und 1,6 Vol%, beziehungsweise zwischen 3 und 6 μg/ml. Während unter Sevofluran-Narkose die H-Reflex Amplitude auf 66 ± 17 % der Kontrollwerte signifikant reduziert wurde, erreichte die Reduktion durch Propofol auf 87 ± 14 % der Kontrollwerte keine Signifikanz. Die RIII Reflex Amplitude wurde durch Sevofluran auf 19 ± 10 %, durch Propofol auf 27 ± 12 % der Kontrollwerte signifikant verringert, wobei der Unterschied der Reduktion durch die beiden Medikamente nicht signifikant war. Die Verminderung des RIII-Reflexes, welche die Abschwächung des monosynaptischen H-Reflexes bei weitem übersteigt, ist vermutlich in seiner polysynaptischen Verschaltung begründet. Sevofluran erzeugt eine stärkere Hemmung des H-Reflexes als Propofol, was das Vorderhorn als seinen dominierenden Wirkort bestätigt. Propofol-Effekte am Vorderhorn sind hingegen eher begrenzt. Die Ergebnisse der Studie weisen für Propofol somit indirekt auf eine relativ stärkere Wirkung am Hinterhorn des Rückenmarks hin. Die medikamenten-unabhängige Unterdrückung des RIII-Reflexes, die mit der Immobilität korreliert, könnte den RIII-Reflex zum Monitoring der Immobilität qualifizieren.

The suppression of movement responses to noxious stimuli under anesthesia is predominantly realized by effects of anesthetics on spinal cord neurons. Up to now, the question whether volatile anesthetics and propofol produce immobility by different or same actions remains unanswered. Although volatile anesthetics appear to produce immobility by actions on the ventral rather than the dorsal horn, the site of action of propofol remains unclear. The aim of this study was to compare the targets of both propofol and sevoflurane within the human spinal cord that might contribute to the suppression of movement. Two reflex circuits including neurons located in different parts of the spinal cord were employed: the proprioceptive H reflex, including only ventral horn neurons, and the RIII reflex as a component of the nociceptive flexion reflex, which includes ventral as well as dorsal horn neurons. The effects of sevoflurane and propofol on RIII and H reflex amplitudes under anesthesia of 13 volunteers were compared. For each group the concentrations were adjusted according to a Dixon up-and-down approach, depending on movement responses to tetanic stimulation (30 sec., 70 mA, 50 Hz). Initial sevoflurane and propofol concentrations started at 1.6 Vol% and 4.5 μg/ml, respectively and ranged from 1.2 to 1.6 Vol% (sevoflurane) and 3 to 6 μg/ml (propofol). Whereas sevoflurane reduced the H reflex amplitude significantly to 66 ± 17% (mean ± SD) of its control values., propofol did not significantly reduce the H reflex. The reductions under the two drugs differed significantly. The RIII reflex amplitude was significantly reduced to 19 ± 10% and 27 ± 12% (mean ± SD) of the control values by sevoflurane and propofol, respectively. The reductions did not differ between the drugs. Probably because of the polysynaptic relay, the attenuation of the withdrawal reflex exceeds the attenuation of the H reflex. Sevoflurane produces a larger inhibitory effect on the H reflex than propofol, which confirms that the ventral horn is a more important target for volatile anesthetics, whereas effects of propofol on this site of action are rather limited. Our findings indirectly suggest for propofol a relatively stronger effect within the dorsal horn. Being drugtype independent, the suppression of the RIII reflex which correlates with immobility could qualify the RIII reflex as a tool for monitoring immobility.