Der Einfluß verschiedener intravenöser Anästhetika auf die Chemotaxis menschlicher Monozyten in vitro

Abstract

Seit über einhundert Jahren ist bekannt, daß verschiedene Anästhetika in der Lage sind, die körpereigenen Abwehrkräfte herabzusetzen. Eine der ersten Verteidigungsreihen bei der Abwehr eingedrungener Mikroorganismen stellen die Monozyten dar. Sie bilden zusammen mit den von ihnen abstammenden Makrophagen das Mononucleäre-Phagozytische-System. Eine Schlüsselfunktion der Monozyten ist dabei die Chemotaxis, welche die Zellen befähigt, sich selbstständig und zielgerichtet zu infizierten Gewebsanteilen fortzubewegen. In der vorliegenden Studie wurde der Einfluß folgender intravenöser Anästhetika auf die Chemotaxis menschlicher Blutmonozyten in vitro untersucht: Barbiturate: -Thiopental -Methohexital Imidazolderivate: -Etomidat Phenzyklidinderivate: -Ketamin Benzodiazepine: -Flunitrazepam -Midazolam Butyrophenone: -Droperidol Opioide: -Fentanyl Alkylphenolderivate: -Propofol Die Bestimmung der Chemotaxis von Monozyten wurde nach der von Martinet et al. (78) beschriebenen Methode mit geringfügiger Modifikation durchgeführt. Aus dem Blut gesunder Probanden wurden Monozyten isoliert. In einer Micro-Chemotaxiskammer mit 48 Meßplätzen wurde die Chemotaxis dieser Zellen durch ein Polycarbonatfilter mit 5 µm Porengröße ermittelt. Als chemotaktisch aktiver Lockstoff diente N-Formyl-methionylleucyl-phenylalanin. Von jedem Anästhetikum wurden drei verschiedene Konzentrationen in jeweils 10 Versuchen untersucht. Die mittlere Konzentration entsprach jeweils der, welche unmittelbar nach i.v.-Applikation der anästhesiologisch üblichen Dosis im Blutserum auftritt. Die hohe und niedrige Konzentration waren jeweils um den Faktor 10größer bzw. kleiner. Die Inkubationszeit der Monozyten mit dem Anästhetikum betrug 90 min. In dieser Studie hatten die Barbiturate Thiopental und Methohexital keinen relevanten Effekt auf die Chemotaxis von Monozyten. Beide Medikamente enthielten in ihrer kommerziellen Darreichungsform Natriumcarbonat. Niedrige Konzentrationen (0,09 µg ml-1) dieses Reagenz inhibierten die Chemotaxis signifikant. Bei Etomidat, Propofol sowie demHilfsstoff Intralipid konnte keine signifikante Beeinflussung der Chemotaxis von Monozyten gezeigt werden. Ketamin supprimierte bei klinisch relevanten Konzentrationen die Monozytenchemotaxis. Die Versuche zeigten ferner, daß der Konservierungstoff Benzethoniumchlorid selbst einen inhibierenden Effekt auf die Chemotaxtis hatte. Dies kann eine wesentliche Rolle bei unseren Versuchen gespielt haben. In unserer Untersuchung konnte bei eineranästhesiologisch relevanten Dosis von Midazolam (0.975 µg ml-1) eine signifikante Hemmung der Chemotaxis beobachtet werden. Es wurde gezeigt, daß Flunitrazepam keinen Einfluß auf die Chemotaxis von Monozyten hatte. Das Handelspräparat, welches wir testeten, enthielt Benzylalkohol und Ethylalkohol als Hilfsstoffe. Während sich bei Ethylalkohol keine Veränderung der Chemotaxis zeigte, konnte bei Benzylalkohol eine signifikante Suppression bei niedriger Konzentrationbeobachtet werden. Es zeigte sich, daß Fentanyl keinen statistisch relevanten Effekt auf die Chemotaxis von Monozyten hatte. Eine signifikante Suppression der Chemotaxis durch Droperidol zeigte sich in klinisch relevanten Konzentrationen. Somit sind Ketamin, Midazolam und Droperidol möglicherweise in der Lage, perioperative Infektionen zu begünstigen. Ein endgültiger Beweis ist jedoch nur durch eine klinische Studie möglich. For more than one hundred years, it has been known that divers anaesthetics are able to reduce human immune competence. One of the first lines of defence in combat of microorganisms are represented by monocytes. Together with the macrophages derived from them, they constitute 'the mononuclear-phagocytic-system'. A key function of monocytes is chemotaxis which enables cells to move autonomously to infected tissues. In the present study the influence of the following intravenous anaesthetics was tested on chemotaxis of human blood monocytes in vitro: Barbiturates: - thiopentone - methohexitone Imidazolderivates: - etomidate Phencyclidinderivates: - ketamine Benzodiazepines: - flunitrazepam - midazolam Butyrophenones: - droperidol Opiates - fentanyl Alkylphenolderivates: - propofol The evaluation of chemotaxis of monocytes was performed using a method described by Martinet et al (78) with slight modification. From the blood samples of healthy male volunteers, monocytes were isolated. In a microchemotaxis chamber with 48 measuringwells, chemotaxis was examined using a filter of polycarbonate with 5µm pore size. Chemotactically attractant agent was N-Formyl-methionyl-leucyl-phenylalanin. For each anaesthetic, three different concentrations were tested in 10 trials for each. The medium concentration was equivalent to that achieved by i.v. application in the aneasthesiologically used dose in serum. The greater or lower concentration was 10 times greater or smaller. The incubation time of the anaesthetic was 90 min. In this study, thiopentone and methohexitone had no relevant effect on chemotaxis of monocytes. Both drugs contained sodiumcarbonate in their commercially available application form. Lower concentration of this substance (0.09 µg ml-1) inhibited chemotaxis significantly.For etomidate, propofol, as well as for the aiding substance intralipid, no significant effect on chemotaxis of monocytes could be shown. Ketamin suppressed chemotaxis of monocytes in clinically relevant concentrations. Our trials showed in adition to that benzethoniumchlorid itself, which is used for conservation, has an inhibiting effect on chemotaxis. This may have played a relevant role in our tests. Furthermore, an inhibition onchemotaxis could be shown for the aneasthesiologically relevant dose of midazolam 0,975 µg ml-1). Flunitrazepam, on the contrary, does not exert an effect on chemotaxis of monocytes. The drug we tested contained benzylalcohol and ethylalcohol as aiding agents. Whereas no difference was observed for ethylalcohol, for benzylalcohol a significant suppression could be seen in low concentrations. Fentanyl does not change chemotaxis significantly.Droperidol suppressed chemotaxis significantly in clinically relevant concentrations. This gives reason for the hypothesis that ketamine, midazolam and droperidol impair the immunological system in vivo and facilitate postoperative infections. To prove this, clinical trials are necessary.