Eine Vielzahl von Molekularstrukturen kann eine reversible Depression des zentralen Nervensystems hervorrufen. Es ist unwahrscheinlich, dass es einen einheitlichen Mechanismus gibt, über den sie alle wirken.
Eine Theorie besagt, dass der Mechanismus rein physikalisch-chemisch ist. Die Wirksamkeit einer Vielzahl von Anästhetika korreliert gut mit ihrer Löslichkeit in Ölen und Lipiden. Daher wird vermutet, dass sich diese Moleküle in den Lipiddoppelschichten erregbarer Zellen, wie z. B. Neuronen, auflösen, die Membranfluidität erhöhen und die transmembranen Ionenflüsse unterbrechen könnten.
Alternativ dazu könnten sich allgemeine Anästhetika an einen bestimmten Teil von Zellproteinen binden. Dabei kann es sich um Membranporen oder aktive Transporter handeln, die an der Aufrechterhaltung des Membranpotentials beteiligt sind, oder um intrazelluläre Enzyme.
Es gibt auch keinen einzigen Ort, an dem die Wirkung von Anästhetika einsetzt: Synapsen im gesamten zentralen Nervensystem sind betroffen. Zu den Stellen, die nach verschiedenen Behauptungen für die Anästhesie entscheidend sind, gehören der Hirnstamm, der Thalamus und der Kortex. Dieser Forschungsbereich wurde durch den Einsatz der Magnetresonanztomographie weiterentwickelt, um die Veränderungen des Stoffwechsels bei verschiedenen Wirkstoffen sichtbar zu machen.
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