Anästhesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 2001; 36(2): 100-104
DOI: 10.1055/s-2001-11054
ORIGINALIA
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Epileptische Anfälle durch Etomidat?

Untersuchung an Kv 1.1-Kaliumkanälen des Menschen[*] P. Friederich1,2 , S. Trellakis2 , B. W. Urban2
  • 1Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie, Universitätsklinik Eppendorf, Hamburg
  • 2Klinik und Poliklinik für Anästhesiologie und Spezielle Intensivmedizin, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität, Bonn
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Publication Date:
31 December 2001 (online)

Zusammenfassung.

Ziel der Studie: Das mögliche epileptogene Potential von Etomidat und ein Zusammenhang der häufig auftretenden Myoklonien unter Etomidat mit Krampfmustern im EEG ist umstritten. Die klinische Wirkung eines Anästhetikums ist das Abbild seiner molekularen Wirkungen. Einer epileptogenen Wirkung von Etomidat müsste somit ein bislang unbekanntes molekulares Korrelat gegenüberstehen. Die Unterdrückung von humanen Kv 1.1- Kaliumkanälen führt beim Menschen zu Epilepsie. Eine Unterdrückung dieser Kanäle durch Etomidat bei klinisch relevanten Konzentrationen würde somit eine epileptogene Wirkung dieses Hypnotikums belegen und wurde deshalb untersucht. Methodik: Patch-Clamp Untersuchungen der Wirkung von Etomidat auf klonierte und funktionell exprimierte menschliche Kv 1.1- Kaliumkanäle. Ergebnisse: Etomidat unterdrückt konzentrationsabhängig und reversibel Kv 1.1- Kaliumkanäle des Menschen. Der IC50-Wert beträgt 400 µM, der Hill-Koeffizient ist 2. Das Verhältnis von freien klinischen Plasmakonzentrationen und dem IC50-Wert ist 0,006. Bei Plasmakonzentrationen, wie sie während der klinischen Anwendung von Etomidat auftreten, wären Kv 1.1- Kaliumkanäle zu weniger als 0.01 % unterdrückt. Schlussfolgerung: Das geringe Ausmaß der Unterdrückung durch Etomidat bei diesen Konzentrationen erlaubt Zweifel an einer über Kv 1.1- Kaliumkanäle vermittelten epileptogenen Wirkung von Etomidat.

Etomidate-induced Seizures? Investigation on Human Kv1.1 Potassium Channels.

Objective: It is a matter of dispute whether etomidate exhibits an epileptogenic action. It is also disputed whether frequently observed myocloni induced by etomidate are related to seizure-like activity in the EEG. The clinical effects of anaesthetic agents reflect their molecular action. A possible epileptogenic action of etomidate should, therefore, result from action on a molecular target that has yet to be identified. Suppression of Kv 1.1 channels may be associated with epilepsy in men. Inhibition of Kv 1.1 channels by etomidate at clinically relevant concentrations would, thus, argue in favour of an epileptogenic action of etomidate. Methods: Patch-clamp recordings of the pharmacological action of etomidate on cloned and functionally expressed human Kv 1.1 channels. Results: Etomidate inhibits human Kv 1.1 channels in a concentration-dependent and reversible manner. The IC50-value is 400 µM, the Hill-coefficient is 2. The ratio of free clinical plasma concentrations and the IC50-value is 0.006. At plasma concentrations determined in a clinical setting Kv 1.1 channels would be suppressed by less than 0.01 %. Conclusion: The small effect of etomidate on human Kv 1.1 channels at these concentrations questions an epileptogenic action of etomidate caused by inhibition of Kv 1.1 channels.

1 Gefördert durch BONFOR (PF, O-117.0005)

Literatur

  • 1 Doenicke A, Kugler J, Penzel G, Laub M, Kalmar L, Killian I, Bezecny H. Cerebral function under etomidate, a new non-barbiturate i.v. hypnotic.  Anaesthesist. 1973;  22 357-366
  • 2 Fragen R J, Caldwell N, Brunner E A. Clinical use of etomidate for anesthesia induction: a preliminary report.  Anesth Analg. 1976;  55 730-733
  • 3 Gancher S, Laxer K D, Krieger W. Activation of epileptogenic activity by etomidate.  Anesthesiology. 1984;  61 616-618
  • 4 Ebrahim Z Y, DeBoer G E, Luders H, Hahn J F, Lesser R P. Effect of etomidate on the electroencephalogram of patients with epilepsy.  Anesth Analg. 1986;  65 1004-1006
  • 5 Reddy R V, Moorthy S S, Dierdorf S F, Deitch R D, Link L. Excitatory effects and electroencephalographic correlation of etomidate, thiopental, methohexital, and propofol.  Anesth Analg. 1993;  77 1008-1011
  • 6 Doenicke A W, Roizen M F, Kugler J, Kroll H, Foss J, Ostwald P. Reducing myoclonus after etomidate.  Anesthesiology. 1999;  90 113-119
  • 7 Urban B W, Friederich P. Anesthetic mechanisms in-vitro and in general anaesthesia.  Toxicol lett. 1998;  101 9-16
  • 8 Friederich P, Urban B W. Interaction of intravenous anesthetics with human neuronal potassium currents in relation to clinical concentrations.  Anesthesiology. 1999;  91 1853-1860
  • 9 Hille B. Ionic channels of excitable membranes. 2. Aufl., Sunderland, Massachusetts, Sinauer Associates 1992
  • 10 Ashcroft F M. Ion channels and disease. London, Academic Press 2000
  • 11 Harris T, Shahidullah M, Ellingson J S, Covarrubias M. General anesthetic action at an internal protein site involving the S 4 - S 5 cytoplasmic loop of a neuronal K(+) channel.  J Biol Chem. 2000;  275 4928-4936
  • 12 Zuberi S M, Eunson L H, Spauschus A, De Silva R, Tolmie J, Wood N W, McWilliam R C, Stephenson J P, Kullmann D M, Hanna M G. A novel mutation in the human voltage-gated potassium channel gene (Kv 1.1) associates with episodic ataxia type 1 and sometimes with partial epilepsy.  Brain. 1999;  122 817-825
  • 13 Spauschus A, Eunson L, Hanna M G, Kullmann D M. Functional characterization of a novel mutation in KCNA 1 in episodic ataxia type 1 associated with epilepsy.  Ann N Y Acad Sci. 1999;  868 442-446
  • 14 Hamill O P, Marty A, Neher E, Sakmann B, Sigworth F J. Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches.  Pflügers Arch. 1981;  391 85-100
  • 15 Van Hamme M J, Ghoneim M M, Ambre J J. Pharmacokinetics of etomidate, a new intravenous anesthetic.  Anesthesiology. 1978;  49 274-277
  • 16 Coetzee W A, Amarillo Y, Chiu J, Chow A, Lau D, McCormack T, Moreno H, Nadal M S, Ozaita A, Pountney D, Saganich M, Vega-Saenz de Miera E, Rudy B. Molecular diversity of K+ channels.  Ann N Y Acad Sci. 1999;  868 233-285
  • 17 Biervert C, Schroeder B C, Kubisch C, Berkovic S F, Propping P, Jentsch T J, Steinlein O K. A potassium channel mutation in neonatal human epilepsy.  Science. 1998;  279 403-406
  • 18 Smart S L, Lopantsev V, Zhang C L, Robbins C A, Wang H, Chiu S Y, Schwartzkroin P A, Messing A, Tempel B L. Deletion of the K(V)1.1 potassium channel causes epilepsy in mice.  Neuron. 1998;  20 809-819
  • 19 Friederich P, Urban B W. Etomidat unterdrückt einen menschlichen neuronalen Kaliumstrom.  Anaesthesist. 1997;  46 434-436
  • 20 Friederich P, Dilger J P, Pongs O, Urban B W. Kv3.1 expression in human neuroblastoma SH-SY5Y cells.  Pflügers Arch. 2000;  439 R 427
  • 21 Ho C S, Grange R W, Joho R H. Pleiotropic effects of a disrupted K+ channel gene: reduced body weight, impaired motor skill and muscle contraction, but no seizures.  Proc Natl Acad Sci USA. 1997;  94 1533-1538
  • 22 Browne D L, Gancher S T, Nutt J G, Brunt E R P, Smith E A, Kramer P, Litt M. Episodic ataxia/myokymia syndrome is associated with point mutations in the human potassium channel gene, KCNA 1.  Nat Genet. 1994;  8 136-140
  • 23 Schroeder B C, Kubisch C, Stein V, Jentsch T J. Moderate loss of function of cyclic-AMP-modulated KCNQ2/KCNQ3 K+ channels causes epilepsy.  Nature. 1998;  396 687-690
  • 24 Shi G, Trimmer J S. Differential asparagine-linked glycosylation of voltage-gated K+ channels in mammalian brain and in transfected cells.  J Membr Biol. 1999;  168 265-273
  • 25 Friederich P, Urban B W. The inhibition of human neuronal K+ currents by general anesthetic agents is altered by extracellular K.  Brain Res Mol Brain Res. 1998;  60 301-304
  • 26 Heinemann U, Konnerth A, Pumain R, Wadman W J. Extracellular calcium and potassium concentration changes in chronic epileptic brain tissue.  Adv Neurol. 1986;  44 641-661
  • 27 Jensen M S, Yaari Y. Role of intrinsic burst firing, potassium accumulation, and electrical coupling in the elevated potassium model of hippocampal epilepsy.  J Neurophysiol. 1997;  77 1224-1233
  • 28 Sykova E. Extracellular K+ accumulation in the central nervous system.  Prog Biophys Mol Biol. 1983;  42 135-189

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Dr. Patrick Friederich

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