Methylxanthine - Kleintier
CliniTox
Klinische
Toxikologie
 

I. Allgemeine Toxikologie

1. Chemisch-physikalische Eigenschaften

Coffein (1,3,7-Trimethylxanthin), Theobromin (3,7-Dimethylxanthin) und Theophyllin (1,3-Dimethylxanthin) sind die aktiven Inhaltsstoffe von Kaffee (Coffein), Tee (Coffein, Theophyllin) und Kakao (Theobromin). Es handelt sich um basische Alkaloide, die in reiner Form als Kristalle vorliegen und bitter schmecken. Die Methylxanthine lösen sich gut in Wasser. Aminophyllin ist das wasserlösliche Ethylendiaminsalz von Theophyllin.
 

2. Quellen

2.1Natürliche Quellen
Der Gehalt an Coffein in einer Kaffeebohne beträgt 1-2%. Teeblätter beinhalten 2-5% Coffein. Eine Tasse Kaffe enthält 50-200 mg Coffein. Eine Tasse Tee enthält 40-100 mg Coffein. Colagetränke nur etwa 25 mg/dL.
Die Kakaobohne enthält 1.5-3% Theobromin. Der Gehalt an Theobromin in verschiedenen Produkten ist wie folgt: Rohkakao 18-35 mg/g, Kakaopulver 14-26 mg/g, Milchschokolade 1.5-2 mg/g, dunkle Schokolade 5-8 mg/g, Kochschokolade 14-16 mg/g, 70%ige Schokolade 20 mg/g, 90%ige Schokolade 26 mg/g. Weisse Schokolade enthält praktisch kein Theobromin.
 
2.2Arzneimittel
Methylxanthine werden als Analeptika, Bronchodilatatoren (Asthmamittel), Vasodilatatoren, Diuretika oder als Kardiotonika eingesetzt. Mißbräuchlich werden Methylxanthine zu Dopingzwecken verwendet.
 

3. Kinetik

Die Methylxanthine werden im Magen-Darm-Trakt fast vollständig resorbiert. Der Abbau der Methylxanthine beginnt mit der Demethylierung in der Leber und wird mit Konjugationsreaktionen fortgesetzt. Im Zuge der Demethylierung wird Coffein in Theobromin und Theophyllin umgewandelt. Etwa 10% der aufgenommenen Methylxanthinen werden unverändert mit dem Urin ausgeschieden. Die Theobrominausscheidung ist beim Hund im Vergleich mit anderen Spezies verlangsamt. Die einzelnen kinetischen Daten sind wie folgt:
 
 Orale BioverfügbarkeitZeitpunkt des maximalen Blutspiegels nach oraler AufnahmePlasmaproteinbindungVerteilungsvolumen (L/kg)Plasmahalbwertszeit in Stunden
Coffein93%1-2 Stunden36%0.74.5 (Hund), 18-22 (Pferd)
Theobromin73%2-4 Stunden3%0.817.5 (Hund)
Theophyllin96%2-5 Stunden56%0.65.7 (Hund), 7.8 (Katze), 11 (Schwein), 10-17 (Pferd)
 

4. Toxisches Prinzip

Die zentrale analeptische Wirkung der Methylxanthine beruht auf einem kompetitiven Adenosinantagonismus. Die peripheren Wirkungen (Broncho- und Vasodilatation, Diurese, Steigerung der Herzmuskelkontraktilität) entstehen durch Hemmung der Phosphodiesterase, die für den Abbau von cyklischem AMP (cAMP) verantwortlich ist. Damit führen die Methylxanthine zu einem Anstieg der zellulären cAMP-Konzentration, wodurch eine Reihe von Wirkungen resultiert, die denen von β-Sympathomimetika (Erhöhung der cAMP-Konzentration durch Stimulation der Adenylatcyklase) gleichen.
 

5. Toxizität bei Labortieren

Akute, orale LD50 (in mg/kg Körpergewicht):

 MausRatteKaninchenHuhn
Coffein127192224 
Theobromin8371'265  
Theophyllin235225350 
 

II. Spezielle Toxikologie - Kleintier

1. Toxizität

-Die minimale letale orale Dosis von Coffein beträgt beim Hund 140-150 mg/kg Körpergewicht und und bei der Katze 100-150 mg/kg Körpergewicht (Dolder, 2013).
-Die orale LD50 von Theobromin liegt beim Hund im Bereich von 250-500 mg/kg Körpergewicht, bei der Katze bei 200 mg/kg Körpergewicht (Dolder, 2013). Die Dekontamination wird ab 40 mg/kg Körpergewicht Theobromin empfohlen.
-Um nicht in Konflikt mit den geltenden Tierschutz- und Dopingbestimmungen zu kommen, sollten Hundehalter darauf achten, dass ihre Tieren in den Tagen vor einem Rennen keinen Zugang zu Kaffee, Tee oder Kakaoprodukten haben.
 

2. Latenz

Schon innerhalb von 2-4 Stunden kommt es zum Auftreten der ersten Symptome. Bei akuten Expositionen tritt der Tod nach 18-24 Stunden auf. Die chronische Aufnahme (über mehrere Tagen) kann Herzversagen verursachen.
 

3. Symptome

3.1Allgemeinzustand, Verhalten
Unruhe, Erregung, Durst, Hyperthermie, Ataxie, Schwäche
  
3.1Nervensystem
Hyperästhesie, Hyperreflexie, Tremor, Krämpfe
  
3.1Oberer Gastrointestinaltrakt
Erbechen
  
3.1Unterer Gastrointestinaltrakt
eventuell Durchfall, Abdominalschmerzen
  
3.1Respirationstrakt
Hecheln, Tachypnoe, Dyspnoe, Tod durch Atemstillstand
  
3.1Herz, Kreislauf
Tachykardie, Herzarrhythmien, ventrikuläre Extrasystolen, Tod durch Herzstillstand
  
3.1Bewegungsapparat
Keine Symptome
  
3.1Augen, Augenlider
Keine Symptome
  
3.1Harntrakt
Polyurie, Diurese, Inkontinenz
  
3.1Fell, Haut, Schleimhäute
Keine Symptome
  
3.1Blut, Blutbildung
Keine Symptome
  
3.1Fruchtbarkeit, Jungtiere, Laktation
Keine Symptome
 

4. Sektionsbefunde

Die postmortalen Veränderungen am Tierkörper sind nicht spezifisch für die Vergiftung mit Methylxanthinen. Manchmal sind Schokoladenreste im Mageninhalt zu finden.
 

5. Weiterführende Diagnostik

5.1Direkter Nachweis
-Der Nachweis der Methylxanthine ist in Mageninhalt, Blutplasma, Serum, Harn oder in der Leber möglich. Die hierfür benötigete Methode ist die der Hochdruckflüssigchromatographie.
 

6. Differentialdiagnosen

-Strychnin-, Nikotin-, Amphetamin-, Metaldehyd- oder Insektizidvergiftung.
-Überdosierung von Herzglykosiden, Vergiftung mit herzglykosidhaltigen Pflanzen.
-andere Ursachen von Gastroenteritis
-Herzarrhythmien
 

7. Therapie

7.1Notfallmaßnahmen
-Kreislauf stabilisieren, β-Blocker oder (beim Hund) Lidocain gegen schwere Tachyarrhythmien.
-Atmung stabilisieren
-Krämpfe kontrollieren
 
7.2Dekontamination
-Wiederholt Aktivkohle, bei Verstopfung in Verbindung mit Glaubersalz.
-Emesis: wenn das Erbrechen aufgrund der Klebrigkeit von Schokolade wirkungslos bleibt, kann eine Magenspülung durchgeführt werden.
-Häufiges Entleeren der Blase, um eine Reabsorption der Alkaloide und deren Metabolite vom Urin durch die Blasenwand zu verhindern.
 
7.3Forcierte renale Elimination
-Mittels Diurese
 
7.4Weitere symptomatische Maßnahmen
-Aufhebung der Azidose: Ringerlaktat- oder Bikarbonatinfusion
-Antiemetika: Metoclopramid
-Regulierung der Körpertemperatur: Kühlen
-Arrhythmie-/Tachykardiebehandlung
 

8. Fallbeispiele

8.1Ein Hund hat frisch zerkleinerte Kakaobohnenschalen gefressen.
Symptome: Krämpfe, Konvulsionen
Therapie: Keine
Verlauf: Stirbt noch am selben Tag
(Quelle: Drolet et al, 1984).
  
8.2Zwei Englische Bulldoggen (Rüde und Hündin, beide 2 Jahre alt) haben je ein Stück Kuchen mit Schokoladenglasur gefressen (etwa 20-30 g Schokolade).
Symptome: Kollaps, Schaum vor dem Maul, Konvulsionen, Tod innerhalb weniger Minuten nach Einlieferung.
Sektion: Keine auffällige Veränderungen
(Quelle: Stidworthy et al, 1997).
  
8.3Eine Springer Spaniel-Hündin (21 kg) hat am vorangegangenen Abend 1 kg Milchschokolade gefressen. Daraufhin war sie nachts unruhig und hat Urin verloren. Später bekam sie Krämpfe.
Therapie: Keine
Labor: Theobromin-Konzentration im Serum: 133 mg/L
Verlauf: Tod 15 Stunden nach Aufnahme der Schokolade
(Quelle: Glauberg & Blumenthal, 1983).
 

9. Literatur

Biberstein MP, Ziegler MG & Ward DM (1984) Use of β blockade and hemoperfusion for acute theophylline poisoning. West J Med 141, 485-490
 
Curry SC, Vance MV, Requa R & Armstead R (1985) Cardiovascular effects of toxic concentrations of theophylline in the dog. Annals Emerg Med 14, 547-553
 
Curry SC, Vance MV, Requa R & Armstead R (1985) The effects of toxic concentrations of theophylline on oxygen consumption, ventricular work, acid base balance, and plasma catecholamine levels in the dog. Ann Emerg Med 14, 554-561
 
Decker RA & Meyers GH (1972) Theobromine poisoning in a dog. J Am Vet Med Assoc 161, 198-199
 
Dolder L.K. (2013) Methylxanthines. In: Small Animal Toxicology, 3rd edition. M.E. Peterson M.E. & P.A. Talcott (Eds.), W.B. Saunders Company, Philadelphia, pp. 647-652
 
Drolet R, Arendt TD & Stowe CM (1984) Cacao bean shell poisoning in a dog. J Am Vet Med Assoc 185, 902
 
Glauberg A & Blumenthal HP (1983) Chocolate poisoning in the dog. J Am Anim Hosp Assoc 19, 246-248
 
Hooser SB (1985) Methylxanthine (Theobromine, Caffeine, Theophylline) toxicosis in animals - A review of 1984 cases at NAPCC. Vet Hum Toxicol 28, 313
 
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Loeffler B, Kluge K, Ungemach FR & Kietzmann M (2000) Plasma- und Urinkonzentrationen von Coffein, Theophyllin und Theobromin nach Applikation von Kaffee, Tee und Schokolade bei Hunden und ihre Dopingrelevanz bei Windhundrennen. Tierärztl Praxis 28, 79-85
 
Murphy M (1994) Toxin exposures in dogs and cats: Drugs and household products. J Am Vet Med Assoc 205, 558-561
 
Owens JG, Dorman DC (1997) Drug poisoning in small animals, Vet Med 92, 149-157
 
Stidworthy MF, Bleyley JS, Cheeseman MT & Kelly DF (1997) Chocolate poisoning in dogs. Vet Rec 141, 28
 
Strachan ER & Bennett A (1994) Theobromine poisoning in dogs. Vet Rec 134, 284
 
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Windholz M (1983) The Merck Index. Merck & Co, Rahway, New Jersey
 
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