Einleitung: Die Wirkmechanismen von Propofol und die sich daraus ergebenden klinischen Effekte konnten bisher noch nicht vollständig geklärt werden. In vitro-Studien an spinalen Schnittpräparaten identifizierten den GABAA-Rezeptor als primäre molekulare Zielstruktur, jedoch gibt es auch tierexperimentell gewonnene Hinweise auf verstärkende Effekte an Glycin-Rezeptoren. Das Ziel dieser Studie war es, die Effekte von Propofol auf GABAA- und Glycin- Rezeptoren am Menschen zu demonstrieren, wofür zwei elektrophysiologische Methoden auf Grundlage des monosynaptischen H-Reflexes angewendet wurden: Die Methode der heteronymen Ia-Fazilitation zur Demonstration GABAerger Effekte sowie die Methode der glycinerg-vermittelten disynaptischen reziproken Inhibition. Des Weiteren sollte der Frage nachgegangen werden, inwiefern der hier untersuchte Mechanismus der GABAergen präsynaptische Inhibition einen Beitrag zu der ebenfalls GABAerg vermittelten Immobilität unter Propofol leisten kann. Methodik: Es wurden 10 Probanden in die Studie eingeschlossen, an denen zuvor Probemessungen durchgeführt wurden. Eine stabile Propofol- Plasmakonzentration von 2 mg/l wurde mittels eines computergesteuerten Infusionssystems angesteuert und aufrechterhalten. Der H-Reflex wurde durch Stimulation des N. tibialis ausgelöst und über dem M. soleus abgeleitet. Die Fazilitation des Reflexes bei der Methode der heteronymen Ia-Fazilitation wurde durch Stimulation des N. femoralis erreicht. Vor der Durchführung der Messungen musste dabei ein Zeitabstand zwischen beiden Reizen gefunden werden, der eine rein monosynaptische Fazilitation des H-Reflexes gewährleistet. Bei Konstanthaltung aller Parameter kann eine veränderte Höhe der Fazilitation des H-Reflexes auf eine Veränderung der GABAergen präsynaptischen Inhibition zurückgeführt werden. Die motoneuronale Erregbarkeit wurde mittels Recruitment-Messungen überwacht. Die glycinerg-vermittelte reziproke disynaptische Inhibition des H-Reflexes wurde durch zusätzliche Stimulation des N. peroneus ausgelöst. Konditionierte und unkonditionierte Reize wurden in zufälliger Reihenfolge ausgelöst und während dreier Zustände gemessen: Vor, während und nach Gabe von Propofol. Ergebnisse: Die Methode der heteronymen Ia-Fazilitation konnte bei allen Probanden untersucht werden, während die Methode der disynaptischen reziproken Inhibition bei nur sieben Probanden durchführbar war. Die maximale Amplitude des unkonditionierten H-Reflexes (Hmax) wurde unter Propofol um 24 ± 18 % (Mittelwert ± SD) reduziert. Bei allen 10 Probanden konnte eine signifikante Reduktion der heteronymen Ia- Fazilitation unter Propofol verzeichnet werden (t-Test, p<0,05), die durchschnittlich 41% betrug. Die Recruitment-Messungen zur Erfassung der motoneuronalen Erregbarkeit zeigten eine deutliche Abhängigkeit der relativen Unterdrückung des H-Reflexes von der Höhe der Stimulationsstromstärke. Die Methode der disynaptischen reziproken Inhibition ergab keine signifikanten Ergebnisse. Schlussfolgerung: Die Studie zeigt, dass die Gabe von Propofol zu einer signifikanten Reduktion der heteronymen Ia-Fazilitation des M. soleus-H-Reflexes führt, was wahrscheinlich auf GABAerge Wirkungen zurückführbar ist. Die Messung der glycinerg-vermittelten disynaptischen reziproken Inhibition ergab keine signifikanten Ergebnisse, jedoch wäre eine Wiederholung dieses Studienteils mit geeigneteren Probanden sinnvoll. Die Recruitment-Messungen ergaben einen größenabhängigen Einfluss von Propofol auf den H-Reflex.
Introduction: Although propofol is a widely-used drug in anesthesia and intensive care medicine, its modes of action and the resulting clinical effects are not yet completely understood. In vitro studies indicate that the primary molecular targets of propofol in the spinal cord are GABAA receptors, but animal studies have shown that it has also possible glycinergic effects. The aim of this study was to demonstrate specific GABAergic and glycinergic effects in humans. Therefore we used two electrophysiological methods based on the monosynaptic H-reflex: the heteronymous Ia-facilitation as a specific pathway to show the GABAergic effects of propofol, and the disynaptic reciprocal inhibition that is mediated by glycine. Furthermore we considered also the question to what extent the mechanisms of GABAergic presynaptic inhibition contribute to immobilty mediated by GABA under propfol. Methods: The study was performed on 10 volunteers who were tested before to be suitable for these methods. A stable plasma concentration of 2 mg/l propofol was maintained by a computer-controlled infusion pump. The soleus H-reflex was evoked by stimulation of the tibial nerve in the popliteal fossa and reflex responses were recorded over the soleus muscle. The conditioning stimulus was applied to the ipsilateral femoral nerve. Before the beginning of the measurements, we established a suitable interval between both stimuli that assured a truly monosynaptic facilitation of the soleus H-Reflex. If both the size of the test-H-reflex and the stimulus strength of the conditioning stimulus are kept constant, the increase of presynaptic inhibition is revealed by a decrease of H-reflex facilitation. The motoneuronal excitability was determined by establishing complete recruitment curves of the H-reflex. The reciprocal disynaptic inhibition of the H-reflex, probably mediated by glycine, was evoked by a conditioning stimulus of peroneus nerve that inhibited the soleus H-reflex via a disynaptic pathway. Conditioned and unconditioned reflexes were randomly alternated and measured in 3 different conditions: before, under and after administration of propofol. Results: The heteronymous Ia facilitation was examined in all 10 subjects, whereas the reciprocal disynaptic inhibition could only be examined in 7 subjects. The average reduction of the unconditioned maximum H-reflex amplitude (Hmax) by propofol was 24 ± 18 % (Mean ± SD), its latency did not change. H-reflex facilitation due to the conditioning stimulus under propofol administration was significantly reduced (p<0,05, t-test) by an average of 41% in all patients in comparison to the control values. The recruitment curves showed a strong correlation between the relative suppression of the H-reflex and the stimulus intensity. The results of the reciprocal disynaptic inhibition of the H-reflex varied without significance. Conclusion: This study has demonstrated a significant reduction of heteronymous Ia facilitation of the soleus H-reflex and thereby a specific presynaptic GABAergic effect of propofol in humans. The reciprocal disynpatic inhibiton has not changed significantly, but should be repeated with more subjects.
