Wirkungsort

Die Barbiturate haben vor allem eine depressive Wirkung auf den sensorischen Anteil des Cortex, den Thalamus und die motorischen Zentren des Gehirns. Thiopental bewirkt bei geringer Dosierung eine Sedation (Plumb 1999a; Branson 2001a; Paddelford 1992a). Eine analgetische Wirkung von Thiopental tritt erst bei einer sehr hohen Dosierung auf, bei welcher mit Nebenwirkungen gerechnet werden muss (Branson 2001a).
 

Wirkungsmechanismus

ZNS

Der genaue Wirkungsmechanismus der Barbiturate ist unbekannt. Jedoch hat sich gezeigt, dass Barbiturate die Freisetzung von Acetylcholin, Noradrenalin und Glutamat behindern (Branson 2001a).
 
Thiopental hemmt sowohl die Aufnahme von GABA (Gammaaminobuttersäure), Asparat, Glutamat, als auch von bigenen Aminen in die cortikalen Synapsen von Ratten (Qu 2000a). Barbiturate sind GABA-mimetisch; sie interagieren mit den GABA-Rezeptoren, dabei kommt es zu einen Anstieg der neuronalen Chloridleitfähigkeit (Enna 1981a). Dies führt zu einer Membranhyperpolarisation und zu einer Reduktion der neuronalen Erregbarkeit. Wird die Barbituratkonzentration gesteigert, führt dies ohne GABA-Präsenz zu einer direkten Aktivierung der Chlorid-Kanäle. Die sedativ-hypnotische Wirkung von Barbituraten wird vermutlich durch den GABA-abhängigen Anstieg der Chloridleitfähigkeit ausgelöst, während der GABA-unabhängige Mechanismus für die anästhetische Wirkung verantwortlich ist (Hellyer 1989a; Branson 2001a; Fragen 2000a).
 
Bei hohen anästhetischen Dosen behindern Barbiturate die Aufnahme von Kalzium an den Nervenenden (Branson 2001a; Miao 1998a). Durch die Verminderung des intrazellulären Kalziums kommt es zu einer verminderten Glutamatausscheidung. Diese kombinierte Kalzium- und Glutamatwirkung kann bei hypoxischen oder ischämischen ZNS-Verletzungen positive Auswirkungen haben (Miao 1998a).
 
Die hemmende Wirkung von Thiopental auf die nikotinaminergen Acetylcholin-Rezeptoren steht möglicherweise in Zusammenhang mit den Nebenwirkungen von Thiopental (Downie 2000a).
 
Thiopental besitzt wie andere Barbiturate eine ausgeprägte antiepilepische Wirkung. Auch therapierefraktäre Fälle von Status epilepticus konnten mit Thiopental-Infusionen behandelt werden (Hempel 1994a).
 

Respirationstrakt

Bei sedativ-hypnotischer Dosierung haben Barbiturate nur einen geringen Einfluss auf die Atemfunktion. Die respiratorische Depression ist vergleichbar mit einem normalen physiolgischen Schlaf. Wird die Dosierung erhöht, so kommt es zu einer Depression des respiratorischen medullären Zentrums. Dies führt zu einer Verminderung von Atemfrequenz, -tiefe und -volumen. Bereits bei therapeutischer Dosierung kann das Atemzentrum gedämpft werden; eine Apnoe kann bereits bei einem Viertel der Dosis, welche einen Herzstillstand auslöst, auftreten (Plumb 1999a; Branson 2001a; Paddelford 1992a).
 

Kardiovaskuläres System

Wird Thiopental als intravenöser Bolus verabreicht, so wird das zentrale Blutvolumen durch eine periphere Umverteilung vermindert. Damit wird der venöse Rückfluss und der arterielle Druck reduziert und gleichzeitig der Gefässwiderstand gesteigert. Im weiteren sind nach der Einleitung mit Thiopental der mittlere arterielle Druck und das Herzauswurfvolumen signifikant reduziert (Russo 1998a).
 
Bei gesunden Katzen hat Thiopental eine milde hypotensive und tachykarde Wirkung (Flecknell 1994a).
 

Intestinaltrakt

Thiobarbiturate lösen wahrscheinlich nach einer initialen Depression eine Erhöhung des Tonus der intestinalen Muskulatur aus. Dennoch haben beide Nebenwirkungen eine geringe klinische Relevanz (Plumb 1999a; Branson 2001a).
 

Muskulatur

Die Anwendung von Barbituraten reduziert die Sensitivität der motorischen Endplatten auf Acetylcholin, was zu einer geringen Relaxation der Skelettmuskulatur führt. Wegen der geringen Muskelrelaxation können für chirurgische Eingriffe Kombinationen mit muskelrelaxierenden Wirkstoffen (weder analgetische noch anästethische Wirkung) verwendet werden (Plumb 1999a; Branson 2001a).
 

Harntrakt

Barbiturate haben keinen direkten Einfluss auf die Nierenfunktion. Dennoch kann eine Hypotension (Verminderung des Blutdruckes um bis zu 40%) infolge überdosierung zu einer schweren sekundären Nierenschädigung führen (Plumb 1999a; Paddelford 1992a). Durch die Senkung des Blutdruckes kann es zu Oligurie oder Anurie kommen.
 
Die Sensitivität gegenüber Barbituraten ist bei urämischen Tieren gesteigert, weil die Plasmaproteine eine reduzierte Transportkapazität für Barbiturate besitzen (Branson 2001a).
 

Leber

Die Leberfunktion wird bei kurzzeitiger Anwendung von Barbituraten nicht direkt beeinträchtigt (Plumb 1999a).
 

Histaminfreisetzung

Thiopental hat ein geringes Potential zur Freisetzung von Histamin und zur Auslösung von anaphylaktischen Reaktionen (Hempel 1994a).
 

Analgesie

Thiopental hat eine geringe analgetische Wirkung (Carroll 1996a; Taylor 1999a); Schmerzunempfindlichkeit wird erst bei Bewusslosigkeit erzielt (Löscher 1999e). Zum Teil erhöht Thiopental sogar die Empfindlichkeit gegenüber schmerzhaften Eingriffen (Hempel 1994a).
 

Uterus und Fötus

Von grösserer Bedeutung ist die Wirkung von Barbituraten auf den Fötus. Barbiturate passieren die Plazentarschranke rasch; eine Equillibrierung zwischen maternalem und fetalem Blutkreislauf findet innerhalb von Minuten statt (Branson 2001a). Zwar ist Thiopental nicht so stark atemdepressiv wirksam wie Pentobarbital, dennoch kann es beim Föten (Geburtshilfe) einen vollständigen Atemstillstand auslösen, ohne dass eine Anästhesie beim Muttertier erreicht wurde.
 
Wird Thiopental über weniger als 10 Minuten verabreicht, so zeigen Neugeborene weder neurologische noch respiratorische Defizite. Dies zeigt, dass für Thiopental die fetale Blut-Hirn-Schranke 10-mal weniger durchlässig als die maternale Blut-Hirn-Schranke ist (Celardo 1989a).
 
Weder Leber noch Niere des Neugeborenen besitzen die Enzyme zur Metabolisierung von Barbituraten (Branson 2001a). Die pränatale Anwendung von Barbituraten löst bei Ratten und Hamstern eine Veränderung der Sexualentwicklung aus und ist möglicherweise verantwortlich für ein erhöhtes Auftreten von kongenitalen Missbildungen beim Menschen (Thurmon 1996a).
 
Sedative Barituratdosen beeinflussen die Uterusaktivität nicht; durch Verabreichung einer anästhetischen Dosis kommt es zu einer verminderten Uteruskontraktilität während der Geburt (Branson 2001a).
 

Metabolismus

Obwohl Barbiturate den Sauerstoffverbrauch aller Gewebe vermindern, kann bei einer sedativen Dosierung keine Veränderung der metabolischen Umsatzrate gemessen werden. Durch Verabreichung einer anästhetischen Dosis kommt es jedoch zu einer Vasodilatation, wodurch die Körpertemperatur und die basale metabolische Rate reduziert wird. Deshalb sollte bei Patienten, die mit Barbituraten anästhesiert werden, die Körpertemperatur überwacht werden. Besonders bei einer Überdosierung besteht die Gefahr einer Hypothermie (Plumb 1999a; Branson 2001a).