Analysis of Isoflurane-enantiomeres in human breath samples after anaesthesia with Isoflurane racemate

Hintergrund und Ziel: Die Enantiomere des derzeit als Razemat applizierten Inhalationsanästhetikum Isofluran waren bereits Gegenstand vieler vorausgegangenen in-vitro- und in-vivo-Untersuchungen. Die vorliegende Studie analysiert das Verhältnis der Isofluran-Enantiomere in Atem und Blut von Patienten während der postoperativen Phase, um deren Verhalten im menschlichen Organismus unter klinischen Bedingungen zu untersuchen. Methoden: Insgesamt wurden von 46 Patienten (29 Frauen, 17 Männer) unmittelbar nach einer Allgemeinanästhesie mit Isofluran sowie über einen postoparativen Zeitraum von bis zu 19 Tagen in 24-stündigem Abstand Atem- und Blutproben entnommen. Die qualitative Bestimmung der Enantiomerenkonzentration erfolgte mittels Thermodesorption bzw. Headspace, jeweils gekoppelt mit Gaschromatographie/ Massenspektrometrie. Ergebnisse: Postoperativ konnte eine Verschiebung des razemischen Ausgangsverhältnisses (Kontrollwert 50,04 +/- 0,03% (MW+/-SEM)) zugunsten des S(+)-Isofluran beobachtet werden. Das Maximum betrug 50,49+/-0,06% am 4. postoperativen Tag (p<0,0001). Ab dem 7. postoperativen Tag (49,77+/-0,1%) folgte ein kontinuierlicher Konzentrationsabfall bis zum 19. Tag nach der Operation (48,08+/-0,19%; p<0,0005). Der höchste gemessene Wert lag bei 51,61%, der niedrigste bei 46,3%. In den Blutproben war der Verlauf analog. Die Enantiomerenverteilung war unabhängig von intraoperativer Lachgas-Applikation, dem Geschlecht sowie der Konstitution des Patienten. Diskussion: Die Verschiebung des Enantiomerenverhältnisses ist nach aller Wahrscheinlichkeit auf die stereospezifische Pharmakokinetik und komplexen Interaktion der Isofluranenantiomere mit den verschiedenen Geweben und Körperkompartimenten zurückzuführen. Eine direkte Verlaufsbestimmung der Enantiomere in den einzelnen Geweben könnte über die enantiomerenselektiven Wirkmechanismen weitere Informationen liefern.Background and aim: The volatile anaesthetic Isoflurane is routinely administered in its racemic form. It has already been subject of many in-vitro- and in-vivo-studies. This study examinates the ratio of Isoflurane-enantiomeres in human breath and blood after anaesthesia with isoflurane racemate, for there are only few data about their behaviour under clinical circumstances. Methods: Breath- and blood-samples of 46 patients were drawn immediately and also daily after general anaesthesia with isoflurane. The qualitative enrichment of the Isoflurane-enantiomeres was determined by thermodesorption in breath and headspace in blood, each coupled with gaschromatography/ mass spectrometry. Results: In breath the racemic ratio of the applicated Isoflurane racemate shifted towards the S(+)-Isoflurane, up to a maximum at day 4 post surgery (50,49+/-0,06%; p<0,0001). Past day 7, there was a continous reduction of the S(+)-enantiomer unto day 19 post surgery (48,08+/-0,19%; p