Elektrophysiologische in vitro-Studien zum Wirkmechanismus von Barbituraten im Vorderhorn des Rückenmarks

Abstract

Ausgangspunkt der vorliegenden Studie war die Frage, inwieweit interneuronale Netzwerke im Vorderhorn des Rückenmarks an den immobilisierenden Eigenschaften von Barbituraten beteiligt sind. Elektrophysiologische Messungen an organotypischen Gewebekulturen des Rückenmarks wurden durchgeführt, um die Wirkungen von Thiopental und Pentobarbital auf die Aktionspotentialaktivität spinaler Neurone zu quantifizieren. Zudem wurde untersucht, inwieweit GABAA- und Glycin-Rezeptoren die Wirkungen von Thiopental und Pentobarbital vermitteln. Thiopental verminderte die Aktionspotentialaktivität von Neuronen des Rückenmarkvorderhorns konzentrationsabhängig (EC50: 16,6 ± 2,4 µM). Die bei den Experimenten maximal erreichte Hemmung betrug 87,3 ± 5,0 %. Pentobarbital zeigte qualitativ die gleiche Wirkung. Der EC50 betrug 28,3 ± 16,0 µM, die maximal erreichte Hemmung 79,4 ± 4,5 %. Aus Versuchen mit spezifischen Antagonisten des GABAA- und Glycin-Rezeptors ergaben sich Hinweise darauf, dass die Wirkung von Barbituraten hauptsächlich über GABAA-Rezeptoren vermittelt wird. Bei Wirkstoffkonzentrationen, die 20 µM übersteigen, sind mit hoher Wahrscheinlichkeit weitere molekulare Zielstrukturen am Wirkmechanismus der Barbiturate beteiligt. Im Bereich klinisch relevanter Konzentrationen sind Glycin-Rezeptoren für die spinalen Wirkungen von Barbituraten eher von untergeordneter Bedeutung. Aus den Resultaten der vorliegenden Studie kann gefolgert werden, dass (1) die hemmende Wirkung von Barbituraten im Rückenmark limitiert ist, weshalb (2) an der immobilisierenden Wirkung dieser Anästhetika in vivo nicht ausschließlich spinale Netzwerke, sondern auch supraspinale Strukturen beteiligt sind.

Interneuronal networks in the spinal ventral horn are plausible substrates for mediating anesthetic-induced immobility. Here, we investigated how their activity is affected by clinically relevant concentrations of thiopental, a barbiturate in clinical use. In cultured spinal cord slices from mice, thiopental reduced action potential activity with an EC(50) of 16.6+/-2.4microM. The results suggest that in the spinal ventral horn thiopental acts mostly, but not exclusively, via GABA(A) receptors.