Die Wirkung volatiler Anästhetika auf die Permeabilität eines in vitro Modells der Blut-Hirn-Schranke

Pathologische Bedingungen wie cerebrale Hypoxie können zu einer erhöhten Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke (BHS) führen. Durch Austritt von Plasmaproteinen, Wasser und Elektrolyten aus cerebralen Kapillaren ins Hirngewebe entsteht dann ein vasogenes Ödem, das zusätzlichen Schaden verursacht. Die als intravenöse Anästhetika eingesetzten Barbiturate Thiopental und Methohexital führen in vivo zu einer Reduktion des vasogenen Ödems. Kürzlich konnte gezeigt werden, dass beide Pharmaka die Permeabilität unseres in vitro Modells der BHS unter normoxischen Bedingungen nicht veränderten, jedoch eine durch Hypoxie induzierte Hyperpermeabilität dosisabhängig reduzierten. Bislang ist nur wenig über den Einfluss volatiler Anästhetika auf Funktionen der BHS bekannt. In dieser Arbeit wurde daher die Wirkung der im klinischen Bereich weit verbreiteten volatilen Anästhetika Halothan, Enfluran, Isofluran, Sevofluran und Desfluran auf die Permeabilität der in vitro BHS untersucht. Mikrovaskuläre Gehirnendothelzellen vom Schwein wurden auf kollagenbeschichtete Filtermembranen ausgesät und bis zur Bildung eines konfluenten Monolayers kultiviert. Dann wurden die Zellen 6 h unter normoxischen Bedingungen (21 Vol.-% Sauerstoff) in Gegenwart eines der volatilen Anästhetika (Konzentration 4 MAC) inkubiert. Die Permeabilität wurde durch Messung der Passage von Evans blue Albumin und Tritium-markiertem Inulin über den Endothelzellmonolayer bestimmt. Es wurde gezeigt, dass unter normoxischen Bedingungen keines der volatilen Anästhetika die Permeabilität der in vitro BHS veränderte. Aufgrund der oben erwähnten Reduktion der Hypoxie-induzierten Hyperpermeabilität der BHS durch Barbiturate wurde weiterhin der Einfluss volatiler Anästhetika auf die Permeabilität der in vitro BHS unter hypoxischen Bedingungen untersucht. Unter Hypoxie (2 Vol.-% Sauerstoff) kam es zu einer signifikanten Permeabilitätssteigerung, die jedoch durch die Gegenwart keines der volatilen Anästhetika (Konzentration 4 MAC) beeinflusst wurde. Weitere Untersuchungen zeigten, dass es zu keiner Veränderung der Vitalität, Morphologie und Gesamtproteinkonzentration der mikrovaskulären Endothelzellen nach 6-stündiger Inkubation unter Normoxie oder Hypoxie in Gegenwart der volatilen Anästhetika kam. Es ist bekannt, dass die Hypoxie-induzierte Hyperpermeabilität des eingesetzten in vitro Modells durch Steigerung der autokrinen Expression des vascular endothelial growth factor (VEGF) vermittelt wird. Auch die permeabilitätsreduzierende Wirkung der Barbiturate Methohexital und Thiopental unter Hypoxie konnte auf die Reduktion der Expression von VEGF zurückgeführt werden. Zur Bestätigung der Ergebnisse der Permeabilitätsstudien wurde daher die VEGF-Expression in mikrovaskulären Gehirnendothelzellen unter dem Einfluss volatiler Anästhetika untersucht. Es stellte sich heraus, dass keines der volatilen Anästhetika die VEGF-Expression unter normoxischen Bedingungen quantitativ veränderte. Unter Hypoxie kam es zu einer signifikanten Steigerung der quantitativen VEGF-Expression, die jedoch durch die Gegenwart keines der volatilen Anästhetika beeinflusst wurde. Astrozyten stehen in vivo strukturell und funktionell in enger Wechselwirkung mit den mikrovaskulären Endothelzellen und induzieren durch die Sekretion bislang unbekannter Faktoren viele der spezifischen Eigenschaften der BHS. Daher wurde untersucht, ob volatile Anästhetika einen schädigenden Einfluss auf Astrozyten haben und somit indirekt die Permeabilität der BHS beeinflussen könnten. Es wurde gezeigt, dass unter normoxischen oder hypoxischen Bedingungen die 6-stündige Einwirkung keines der volatilen Anästhetika die Vitalität von Astrozyten neonataler Ratten beeinträchtigte. Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse lassen vermuten, dass die volatilen Anästhetika Halothan, Enfluran, Isofluran, Sevofluran und Desfluran keinen Einfluss auf Permeabilitätseigenschaften von mikrovaskulären Gehirnendothelzellen haben, die in vivo die BHS bilden