Effektive und irrelevante Plasmakonzentration, irrelevante

Ausscheidungszeit

Das pharmakokinetische/pharmakodynamische Modell von TOUTAIN und LASSOURD (2002) führt zur Ermittlung von effektiven und irrelevanten Plamsmakonzentrationen, sowie irrelevanten Urinkonzentrationen von Detomidin.

Denkansatz zu diesem Modell ist die Problematik, das mit der aktuellen Regelung, alle Urin- und Plasmaproben, in denen Substanzen gefunden werden für die keine Grenzwerte bestehen oder die ihren Grenzwert überschreiten, positiv im Sinne von Doping eingestuft werden. Dabei ist die Entscheidung unabhängig davon, ob noch eine pharmakologische Wirkung bei dieser Konzentration vorliegt oder nicht. Da die üblichen Analysemethoden für Wirkstoffe in Urin und Plasma jedoch sehr sensibel sind (TOBIN et al., 1999) und ihre Weiterentwicklung dazu führt, dass in Zukunft immer geringere Konzentrationennachgewiesen werden können, wird von TOBIN et al. (1999) der Lösungsansatz eines Wirkungs-Schwellenwertes für einzelne Substanzen vorgeschlagen.

Auch TOUTAIN und LASSOURD (2002) erscheint es sinnvoller, die Auswirkungen eines Wirkstoffes auf den Körper zu prüfen, als seine reine Anwesenheit als Doping zu bezeichnen. Daher berechnen sie irrelevante Plasma- und Urinkonzentrationen, bei denen ein Wirkstoff keine relevante pharmakologische Wirksamkeit mehr besitzt.

Sind diese Konzentrationen bei einer Dopingprobe unterschritten, müsste keine Reglementierung vorgenommen werden, da ein relevanter Effekt auf den Körper ausgeschlossen werden kann. Zur Berechnung dieser Konzentrationen werden pharmakokinetische und pharmakodynamische Daten der Wirkstoffe an der Zielspezies benötigt. Da Detomidin meistens einmalig für einen bestimmten Zweck verabreicht wird, kann das von TOUTAIN u. LASSOURD (2002) in der Berechnung verwendete Dosierungsintervall für Detomidin nur anhand der in der vorliegenden Studie beobachteten pharmakodynamischen Effekte abgeschätzt werden. Es wird ein Dosierungsintervall von 4 Stunden angenommen, da Detomidin nach diesem Zeitpunk keine signifikanten Wirkungen mehr an den Pferden zeigte (siehe 4.6).

Damit beträgt die für Detomidin berechnete effektive Plasmakonzentration (EPC) durchschnittlich 2,76 ± 0,68 ng/ml, sie liegt somit knapp über der Bestimmungs-grenze von 2,09 ng/ml. In der vorliegenden Arbeit wird die EPC im Durchschnitt nach 60 – 90 Minuten unterschritten.

Zur Berechnung der irrelevanten Plasmakonzentration (IPC) wurde ein Sicherheitsfaktor einbezogen. Dieser setzt sich nach TOUTAIN und LASSOURD (2002) für viele Wirkstoffe aus den Faktoren 10 und 50 zum Ausgleich interindividueller Schwankungen und Gewährleistung der Validität der Daten zusammen. Auch in den eigenen Berechnungen wurde ein Sicherheitsfaktor von 500 angenommen. Dadurch ergab sich für die IPC eine Wert von durchschnittlich 0,0055 ng/ml. Dieser liegt weit unter der Nachweisgrenze von 1,67 ng/ml Plasma. Es muss also davon ausgegangen werden, dass für keine unter der Quantifizierungsgrenze liegende Konzentration eine Unterscheidung zwischen effektiver und nicht effektiver Konzentration möglich ist. Der Einsatz dieses Grenzwertes ist daher wenig sinnvoll, da eine nachweisbare Menge Detomidin im Plasma nach TOUTAIN und LASSOURD (2002) immer im Bereich einer effektiven Plasmakonzentration liegen würde. In diesem Fall würde jede detektierbare Menge Detomidin als Doping angesehen und positiv berichtet werden.

Zur Berechnung einer irrelevanten Urinkonzentration (IUC) nach TOUTAIN und LASSOURD (2002) wurde die IPC mit dem Urin/Plasma-Konzentrationsverhältnis im

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Steady State (Rss) multipliziert. Hierfür wurde in eigenen Untersuchungen die durchschnittliche Plasmakonzentration und die durchschnittliche Urinkonzentration im Dosierungsintervall von 4 Stunden ermittelt. Danach ergab die Rss einen Wert von durchschnittlich 80,62 was eine IUC von 0,43 ng/ml (siehe Tabelle 36) bedingt. Das Verhältnis von Plasma- zu Urinkonzentration ist aber vielen Einflüssen unterworfen.

Deshalb kann der Wert der Rss erheblich schwanken. Beeinflussende Parameter sind hierbei beispielsweise der pH-Wert des Urins oder die diuretische Leistung der Nieren (SAMS, 1992). Auch TOUTAIN und LASSOURD (2002) weisen darauf hin, dass der Einsatz der Rss als nicht konstanter Faktor, eine zusätzliche Unsicherheit in der Berechnung der IUC darstellt und Urin damit eine eher ungeeignete Matrix zur Bestimmung irrelevanter Wirkstoffkonzentrationen ist.

Mit einer Gleichung nach KIETZMANN (1983) wurden zusätzlich die Ausscheidungszeiten von Detomidin bis zum Erreichen der IPC, der Quantifizierungsgrenze (LOQ) und Nachweisgrenze (LOD) bestimmt (siehe Tabelle 37). Die Zeit bis zum Erreichen der IPC lag durchschnittlich bei allen Pferden bei 3,9

± 1,4 Stunden, was mit der Annahme einer Wirkdauer von etwa vier Stunden korreliert (siehe 4.6). Die interindividuellen Schwankungen von über einer Stunde verdeutlichen auch hier die Problematik, auf Grundlage dieser Berechnungen allgemeingültige Aussagen zu treffen. Die Ausscheidungszeit von Detomidin bis zum Erreichen der Quantifizierungsgrenze (LOQ) unterliegt weniger großen Variationen, der berechnete Zeitpunkt ist jedoch, verglichen mit der durchschnittlichen Konzentrations-Zeit-Kurve als zu früh einzuschätzen. Die berechnete ta(LOQ) liegt im Durchschnitt bei 1,1 ± 0,3 Stunden, während die visuelle Überprüfung der Konzentrations-Zeit-Kurve eine Ausscheidungszeit von etwa 1,5 Stunden bis zum Erreichen der Bestimmungsgrenze ergibt. Dasselbe gilt für die mit 1,2 ± 0,4 Stunden errechnete Ausscheidungszeit bis zum Erreichen der Detektionsgrenze. Anhand der visuellen Überprüfung liegt sie eher im Bereich um 2 Stunden nach der Applikation und ist mittels der Berechnung zu vorsichtig angegeben.

5.5 Vergleich der pharmakodynamischen Daten mit den Ergebnissen der pharmakokinetischen Berechnungen

In der vorliegenden Arbeit wurden zusätzlich die Parameter Herzfrequenz, Atemfrequenz, Körpertemperatur, der Grad der Sedation und das Ausmaß der analgetischen Wirksamkeit von 20 µg Detomidin-Hydrochlorid/kg KM ermittelt. Sie dienen dem Vergleich zwischen praktisch ermittelten und theoretischen, anhand mathematischer Berechnungen erstellter, Aussagen über die Wirkdauer dieses Arzneistoffes.

Die Bewertung der Sedation erfolgte über den gesamten Versuch lediglich von einer Person, was eine einheitliche Bewertungsgrundlage für die Parameter Kopftiefhaltung, Reaktion auf einen akustischen und einen visuellen Reiz bedeutete.

Die Kopftiefhaltung wird von vielen Autoren als objektives Anzeichen einer Sedation angesehen (FEDDERN, 1986; SHORT et al., 1986; ALITALO, 1986; HAMM et al., 1995). In der vorliegenden Studie erzeugte Detomidin innerhalb von 2 Minuten nach der Applikation ein deutliches Hängenlassen des Kopfes bei allen Pferden. Im Mittel hielten alle Pferde ihre Köpfe innerhalb der ersten Stunde p. a. tief gesenkt. Danach ließ die sedierende Wirkung langsam nach, bis nach 4 Stunden alle Tiere wieder eine normale Kopfhaltung zeigten. Ein akustischer Reiz erfolgte immer möglichst einheitlich von einer Person in definiertem Abstand vom Pferd. Problematisch war die individuelle Reaktivität der Tiere auf den Reiz. Während schreckhafte Tiere eine deutlichere Reaktion auf das Geräusch zeigten, begegneten zwei der Tiere dem Rasseln eher mit Neugier. Deshalb wurde die Reaktion während des Versuches auf den Reaktionszustand vor der Applikation bezogen. Trotz dieser Schwierigkeit konnte bei allen Pferden eine deutlich verminderte bis erloschene Reaktionsfähigkeit innerhalb der ersten Stunde p. a. ermittelt werden. Die Basiswerte wurden erst 4 Stunden nach der Applikation wieder erreicht. In Anlehnung an ein Modell von HAMM et al. (1995) wurde die Reaktion auf einen visuellen Reiz mittels einer roten Tüte, die vor dem Kopf der Tiere hin und her geschwungen wurde, ermittelt. Es wurde strikt darauf geachtet, immer denselben Abstand zum Pferd einzuhalten und während der Bewegung keine zusätzlichen Geräusche zu verursachen. Die Reaktion

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der Tiere war insgesamt intensiver als auf den akustischen Reiz. Bei der Ermittlung der Ruhewerte war das Schwenken der Tüte in allen Fällen mit einem deutlichen Zurückweichen und Anzeichen von Nervosität verbunden. Nach der Applikation von Detomidin-Hydrochlorid konnte eine deutliche Verminderung der Reaktivität innerhalb der ersten Stunde festgestellt werden, was die sedierende Wirkung von Detomidin verdeutlicht. Weder in Bezug auf den akustischen Reiz, noch im Fall der visuellen Provokation, ist von einer Gewöhnung an die Stimuli auszugehen, da alle Tiere nach etwa vier Stunden wieder ihre Ausgangsreaktivität ohne Anzeichen einer Konditionierung erreichten.

Für die genannten Parameter wurde ein Punkte-Bewertungsschema ausgearbeitet, das basierend auf der Summe der Punkte der einzelnen Parameter den Sedationsgrad jedes Pferdes gesamtheitlich beurteilt. Es wurden sowohl für die Kopftiefhaltung, als auch für die Reaktion auf den akustischen, beziehungsweise den visuellen Reiz jeweils 0 – 3 Punkte vergeben. Daraus ergibt sich eine Gesamt-punktsumme für den Sedationsgrad von 0 – 9. Bei 0 Punkten liegt keine Sedation vor. Bei einer hochgradigen Sedation ohne Reizantwort ergeben sich maximal 9 Punkte. Der Vergleich des durchschnittlichen Sedationsgrades mit der Plasmakonzentrations-Zeit-Kurve (Abbildung 39) macht deutlich, dass die sedative Wirkung von Detomidin praktisch zeitgleich mit der Applikation einsetzt. Diese für den Wirkungseintritt ermittelten Ergebnisse stimmen mit den Beobachtungen von LOWE und HILFIGER (1984), CLARKE und TAYLOR (1986) und JÖCHLE und HAMM (1986) überein. Über eine Stunde kann eine hochgradige Sedation bei allen Tieren beobachtet werden, wobei die maximalen Effekte hier nicht nach 15, sondern nach 30 Minuten zu beobachten waren. Nach zwei Stunden waren immer noch deutliche Anzeichen der Sedation bei allen Pferden für alle drei Parameter im Mittel vorhanden. Erst vier Stunden p. a. konnte keine sedative Wirkung mehr festgestellt werden. Vergleichbar zu den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit führten 20 µg Detomidin-Hydrochlorid/kg KM in Studien von HAMM und JÖCHLE (1986) zu einer sehr tiefen und zufriedenstellenden Sedation in der ersten Stunde p. a. mit deutlicher Sedation von bis 3 zu Stunden Dauer. Auch CLARKE und TAYLOR (1986) sprechen von einer tiefen Sedation über eine Dauer von etwa 1 Stunde. Vergleicht man die

Dauer dieser Wirkung mit dem Zeitpunkt des Unterschreitens der nach TOUTAIN und LASSOURD (2002) ermittelten effektiven Plasmakonzentration von durchschnittlich 2,76 ± 0,68 ng/ml, so ist ersichtlich, dass bei Erreichen dieser Konzentration nach 60 bis 90 Minuten noch ein pharmakologischer Effekt festzustellen ist. Hier sind theoretische Ermittlung und praktische Überprüfung zu demselben Ergebnis gelangt. Die ineffektive Plasmakonzentration (IPC) hingegen liegt mit durchschnittlich 0,0055 ng/ml weit unterhalb der Nachweisgrenze von 1,67 ng/ml Plasma.

Alternativ erfolgte die Berechnung der Ausscheidungszeit bis zum Erreichen der IPC nach KIETZMANN (1983). Sie liegt bei allen Pferden durchschnittlich bei 4 Stunden und damit in dem Bereich, der auch praktisch für die Dauer der sedativen Effekte ermittelt wurde. Der Vergleich der ineffektiven Urinkonzentration (IUC) mit der ermittelten Dauer der sedativen Effekte ist schwierig, weil der theoretisch ermittelte Wert der IUC von 0,43 ng/ml weit unterhalb der Nachweisgrenze liegt.

Der Schmerzbeurteilung beim Tier sind enge Grenzen gesetzt, da Schmerz als subjektives Empfinden einer objektiven Erfassung nicht zugänglich gemacht werden kann (LANZ, 1998). In der vorliegenden Arbeit wurde in Anlehnung an den von JÖCHLE und HAMM (1986) sowie HAMM et al. (1995) entwickelten Reizgenerator ein Stromreiz zur Überprüfung der analgetischen Wirksamkeit von Detomidin verwendet. Dieses Schmerzmodell wurde ausgewählt, weil es wichtige Voraussetzungen erfüllt, um aussagekräftige Resultate zu liefern (KAMERLING et al., 1985; JÖCHLE u. HAMM, 1986; BRUNSON et al., 1987). Dazu gehört, dass der Stimulus, der eine Antwort auslöst, so gering wie möglich sein soll. Die Antwort soll möglichst natürlich, schnell und wiederholbar sein und sowohl der Reiz als auch die Reaktion müssen quantifizierbar sein. Bei einer Reaktion muss der Stimulus sofort beendet werden können, und es darf keine Gewebeschädigung eintreten. Nach LANZ (1998) erfüllt ein Stromtestmodell die genannten Anforderungen und liefert objektivierbare Ergebnisse. In der vorliegenden Studie reagierten alle 10 Pferde im Ruhezustand schon bei 5 mA mit dem Anheben der gereizten Gliedmaße. Nach der Applikation von Detomidin wurden individuell stark variierende Stromstärken

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benötigt, um zu einer Reizantwort zu führen. Während Pferd 1 nach 10 Minuten auf den maximalen Reiz von 40 mA gerade noch reagierte, war es bei Pferd 9 lediglich einmal nach 30 Minuten möglich, eine erhöhte Reizschwelle von 10 mA zu erreichen.

Dieses Tier verhielt sich in Bezug auf die analgetische Wirksamkeit deutlich anders als die übrigen 9 Tiere. Da jedoch bei Schmerzmodellen individuelle Grenzen innerhalb einer Population durchaus zu erwarten waren, wurde Pferd 9 mit in die durchschnittliche Berechnung für eine Reizantwort einbezogen. Durchschnittlich war die analgetische Wirksamkeit 2 Minuten p. a. bereits deutlich ausgeprägt und erreichte nach 30 Minuten ihr Maximum. Diese Ergebnisse bestätigen Resultate von ALITALO und VAINIO (1982). JÖCHLE und HAMM (1986) beschrieben nach einer Dosierung von 20 µg/kg KM eine 15 bis 60 Minuten andauernde Analgesie der Gliedmaßen. In der eigenen Studie sind nach 2 Stunden bereits fast wieder die Basiswerte erreicht, so dass von einer kürzeren Dauer der Analgesie im Vergleich zur sedativen Wirkung von Detomidin gesprochen werden kann. Vergleicht man das Ergebniss der analgetischen Wirkung mit der nach TOUTAIN und LASSOURD (2002) ermittelten EPC, so ist ersichtlich, dass bei Erreichen dieser Konzentration bereits kein analgetischer Effekt mehr erkennbar ist. Die theoretische Berechnung der Parameter EPC, IPC und IUC trifft also nicht für die analgetische Wirksamkeit von Detomidin zu.

Detomidin führt, wie auch die meisten anderen α2-Adrenozeptor-Agonisten zu einem deutlichen Absinken der Herzfrequenz. Dies wird sowohl beim Pferd (VAINIO, 1985;

SHORT et al., 1986) als auch beim Rind (ALITALO u. VAINIO, 1982) beschrieben.

Die in dieser Studie für den Wirkungseintritt ermittelte Zeit von 2 Minuten stimmt mit Ergebnissen von VAINIO (1985) und SHORT et al. (1986) überein. Über einen Zeitraum von 3 Stunden blieben die Werte für alle Pferde im Mittel signifikant erniedrigt. Die Ruhewerte wurden erst wieder 6 Stunden p. a. erreicht. FEDDERN (1986) berichtet über eine signifikante Veränderung der Herzfrequenz über 70 Minuten, während SARAZAN et al. (1989) eine über 120 Minuten anhaltende Bradykardie feststellten. Eventuell wurde durch die unter Punkt 3.2.4 beschriebene Versuchsanordnung mit möglichst wenig Irritationen der Tiere durch Personen oder Handling ein verstärkter vagaler Tonus, verglichen mit anderen Studien,

aufrechterhalten, was zu einer verlängerten Erniedrigung der Herzfrequenz geführt haben kann.

Trotz der kontroversen Angaben in der Literatur zur Veränderung der Atemfrequenz unter dem Einfluss von Detomidin, konnte in der vorliegenden Arbeit eine signifikante Abnahme der Atemfrequenz über einen Zeitraum von 3 Stunden festgestellt werden.

Dieses Ergebnis widerspricht damit den Angaben von FEDDERN (1986), REITMEYER et al. (1986) und DAUNT et al. (1993), die einen signifikanten Anstieg beziehungsweise keine signifikante Veränderung der Atemfrequenz beschrieben.

Die Körperinnentemperatur fiel für die Dauer von zwei Stunden nach der Applikation signifikant bei allen Pferden ab. Dieses Phänomen war bis dahin nur an Ratten festgestellt worden (VIRTANEN u. MACDONALD, 1985; VIRTANEN, 1986).

Beachtenswert ist der Anstieg der Temperatur über den Ausgangswert hinaus. Nach etwa 7 Stunden p. a. erreicht sie 38°C. Eventuell ist dieser Anstieg über den Basiswert hinaus durch die erhöhte Bewegungsaktivität der Tiere nach der langen Phase des Stehens im Beobachtungsstand zu erklären. Vergleicht man die Dauer der signifikanten Veränderungen von Herzfrequenz, Atemfrequenz und Körper-temperatur mit der nach TOUTAIN und LASSOURD (2002) ermittelten EPC kann festgestellt werden, dass für alle drei Parameter der theoretische Wert der EPC durch die praktische Ermittlung bestätigt werden kann. Für die IPC und IUC ergeben sich die unter der Bewertung des Sedationsgrades genannten Probleme.

Das Ausmaß der pharmakologischen Wirkung einer Substanz wird durch die Anzahl an Rezeptoren für den Wirkstoff, sowie dessen Affinität zum Rezeptor bestimmt (SAMS, 1992; KAMERLING u. OWENS, 1994). Nach intravenöser Applikation wird für alle überprüften Parameter schnell das Wirkungsmaximum erreicht. Durch die Verteilung im Organismus und die abhängige Veränderung der Wirkstoff-konzentration im Zielgewebe, kann die unterschiedliche Dauer verschiedener pharmakologischer Wirkungen durch verschieden lange Besetzung der Rezeptoren erklärt werden.

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