Medizinische Kohle - Renaissance eines Wirkprinzips

 

 

Schon die alten Ägypter kannten 1550 Jahre vor Christus die medizinische Anwendung von Holzkohle. Zur Zeit des Hippokrates (400 v. Chr.) wurde Kohle gegen Epilepsie, Schwindel und Flatulenz eingesetzt (1, 2). Im Jahre 1773 erkannte Scheele das Adsorptionsvermögen von Kohle für Gase. Zu Demonstrationszwecken schluckte 1831 der Apotheker Touery vor der Französischen Akademie der Wissenschaften die zehnfache letale Dosis von Strychnin zusammen mit 15 Gramm Kohle (3). Obwohl Touery das Experiment überlebte, zeigte sich die medizinische Fachwelt nicht sehr beeindruckt. Mitte des 19. Jahrhunderts konnten Garrod (4) und Rand (5) die Brauchbarkeit der Holzkohle bei einer Vielzahl von Intoxikationen bei Tieren und beim Menschen nachweisen. Sie untersuchten auch den Einfluss von unterschiedlichen Giften bzw. Kohledosierungen auf die zu beobachtende Antidotwirkung, sowie die zeitlichen Zusammenhänge zwischen Gifteinnahme und Applikation der Kohle. Die Beurteilung der Antidotwirkung konnte zu dieser Zeit lediglich an Hand der Vergiftungssymptomatik vorgenommen werden. Mit den heutigen chemisch-analytischen Möglichkeiten ist es selbstverständlich viel besser möglich, den Effekt von medizinischer Kohle auf die Kinetik eines Giftstoffes zu untersuchen, und damit die Brauchbarkeit als Antidot zu beurteilen. Holt und Holz (6) wiesen 1963 auf den Nutzen der Aktivkohle bei bestimmten Vergiftungen, insbesondere bei Kindern, hin.

 

Die wichtigsten Eigenschaften der Aktivkohle sind ihre große Bindungskapazität für eine Vielzahl von Verbindungen und ihr praktisch völlig inertes Verhalten. Letzteres ist die wesentliche Ursache für die Unschädlichkeit der Kohle. Man gewinnt Aktivkohle durch Pyrolyse von pflanzlichem oder tierischem Material wie Holz, Torf, Zellulose, Kokosnussschalen, Abfälle von Papierfabriken, Zucker, tierischen Knochen, Fischen bzw. Blut. Die Pyrolyse wird bei etwa 600 bis 900°C durchgeführt. Durch die Anwesenheit von bestimmten Metallchloriden, insbesondere Zinkchlorid, während der Pyrolyse wird die Ausbildung kleiner Poren begünstigt. Die Chloride werden später wieder ausgewaschen. Durch eine Nachbehandlung mit Schwefelsäure, überhitztem Wasserdampf oder oxidierenden Gasen lässt sich das Pyrolyseprodukt weiter aktivieren (65). Die Qualität der Aktivkohle wird im wesentlichen an Hand folgender Eigenschaften beurteilt:

 

-          Adsorptionskapazität,

-          Anwesenheit von Säure-, Lauge- bzw. Ethanol-löslichen Substanzen,

-          Schwefelgehalt,

-          Gehalt an Metallen und

-          Aschegehalt.

 

Die Vorschriften für die Reinheitsprüfung und für das Bindungsvermögen befinden sich im 3. Band des Europäischen Arzneibuches und im DAB 6.

 

Für die Adsorptionskapazität der Kohle ist die Größe der Oberfläche, die insbesondere durch die Poren bestimmt wird, ein entscheidender Parameter. Die Porenweite (20-500 Å) legt die Geschwindigkeit der Adsorption fest. Die meisten Arzneimittel und Gifte haben Molekulargewichte zwischen 100 und 800. Für solche Moleküle ist die Bindungskapazität von Aktivkohle am größten, wenn die Poren eine Weite von etwa 10-20 Å haben. Für die Adsorption von Gasen erweisen sich kleinere Poren als vorteilhaft. Makromoleküle werden am besten adsorbiert, wenn die Porenweite in der Größenordnung von etwa 100 Å liegt. Ein Gramm Aktivkohle hat eine adsorbierende Oberfläche von etwa tausend Quadratmeter (2, 7).

 

Das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle ist, sowohl was die Verschiedenartigkeit der adsorbierten Verbindungen als auch was die Menge an adsorbierbarer Substanz betrifft, erstaunlich groß (2, 6, 8-11, 40, 41, 47). An der Oberfläche der Kohlepartikel befinden sich sowohl Bindungsstellen für lipophile Gruppen von chemischen Verbindungen (= hydrophobe Bindungsstellen) als auch Bindungsstellen, die polare bzw. ionisierte Gruppen zu binden vermögen (= hydrophile Bindungsstellen). Dies bedeutet, dass die Stärke der Adsorption einer Substanz von der Anwesenheit lipophiler und/oder hydrophiler Molekülfragmente abhängt. In einem wässrigen Milieu, das im Falle von biologischen Systemen immer auch die verschiedensten Ionenarten enthält, tragen polare Molekülteile relativ wenig zur Adsorption bei. Die Bindung an die Aktivkohle wird hier im wesentlichen durch die lipophilen Gruppen bestimmt. Man muss in diesem Zusammenhang klar unterscheiden zwischen der Bindungskonstante im Equilibrium und den beiden Geschwindigkeitskonstanten, deren Quotient die Bindungskonstante ergibt:

 

-          Dissoziations- bzw. Desorptions-Geschwindigkeitskonstante und

-          Assoziations- bzw. Adsorptions-Geschwindigkeitskontante.

 

Vor allem die Desorptionsgeschwindigkeit, deren Größe hauptsächlich durch die physikochemischen Eigenschaften einer Verbindung festgelegt wird, bestimmt die Bindungskonstante und damit die Verteilung verschiedener Substanzen auf das wässrige Milieu bzw. die adsorbierende Kohle. Die Größe der Adsorptionsgeschwindigkeit hängt hauptsächlich von der Diffusionsgeschwindigkeit im wässrigen System ab, d.h. hauptsächlich vom Molekülvolumen und von der Zugänglichkeit der Bindungsstellen an der Aktivkohle. Relativ polare Substanzen (z.B. Ionen, kurzkettige Alkohole) können auch in wässrigem Milieu in größerer Menge an Aktivkohle gebunden werden, wenn die Außenkonzentration sehr hoch ist. Wird die Konzentration im wässrigen Milieu erniedrigt, so kommt es wieder zur Desorption. Die ursprünglich adsorbierte Substanz wird zum großen Teil wieder an das umgebende Milieu abgegeben. Auf Grund der schnellen Desorption verhält sich die Aktivkohle in diesem Fall wie ein Austauscher, vergleichbar mit einem Ionenaustauscher.

 

In einem organischen Lösungsmittel als äußerem Milieu wird die Adsorption an Aktivkohle im wesentlichen von den polaren Molekülteilen einer Verbindung bestimmt. Lipophile Gruppen spielen in diesem Fall eine geringere Rolle. Dies hat aber für den Einsatz der Aktivkohle im Bereich der Medizin keinerlei Bedeutung, da man es bei biologischen Systemen praktisch immer mit einem wässrigen äußeren Milieu zu tun hat.

 

Bei der Beurteilung der Brauchbarkeit von Kohle als Antidot muss berücksichtigt werden, dass sich zwei (oder auch mehrere) organische Verbindungen gegenseitig an den Bindungsstellen verdrängen können. Das Aktivkohle-Wasser-System stellt ein Zweiphasensystem dar, das aus einer lipophilen und einer hydrophilen Phase besteht, wobei die Bindungskapazität der lipophilen Phase (Kohle) begrenzt ist. Im wässrigen Milieu läuft die Adsorption von organischen Verbindungen an Aktivkohle parallel mit dem Verteilungskoeffizienten eines Öl-Wasser-Systems (12-14). Die Mehrzahl der organischen Substanzen wird relativ stark an Aktivkohle gebunden (2, 6, 8-11, 40, 41, 47). In der Tabelle 1 sind Verbindungen zusammengestellt, für die die Kohle als Adsorptionsmittel weniger geeignet ist.

 

 

Tab. 1: Substanzen, für die Kohle als Adsorptionsmittel nicht geeignet ist

 

Schlecht adsorbierbare Substanzen

Blausäure

Eisen-II-Ionen

Thallium

Borsäure

DDT

Alkali

Mineralsäuren

Wasserunlösliche Substanzen

 

Substanzen, die leicht adsorbiert, aber rasch desorbiert werden

Methanol

Ethanol

Ethylenglykol

 

 

Da bei organischen Säuren und Basen der Anteil an polarer ionisierter Form vom pH-Wert des Milieus abhängig ist, werden Säuren besser bei niedrigen und Basen besser bei höheren pH-Werten an Kohl adsorbiert (15, 17, 36, 46). Werden bei der Herstellung von Aktivkohle-Zubereitungen für medizinische Zwecke organische Verbindungen als Hilfsmittel, z.B. als Geschmackskorrigentien, eingesetzt, so muss man damit rechnen, dass durch Adsorption dieser Hilfsstoffe an der Oberfläche der Kohle die Bindungskapazität herabgesetzt wird (18-22). Außerdem können Geschmacks- und Geruchskorrigentien durch die Bindung an die Kohle ihre Effektivität einbüßen (23). Auch Bestandteile der Nahrung, wie Aminosäuren, Zucker oder Fette, können an Aktivkohle adsorbiert werden und damit ihre Bindungskapazität herabsetzen. Wird daher Aktivkohle zusammen mit Nahrung therapeutisch eingesetzt, dann müssen, um die Effektivität der Kohle zu gewährleisten, genügend große Mengen verabreicht werden.

 

Beeinflussung der Toxikokinetik

 

Unter Toxikokinetik versteht man, analog der Kinetik von Arzneistoffen (= Pharmakokinetik), die zeitliche Abhängigkeit aller Prozesse, die die biologische Verfügbarkeit eines Giftstoffes bestimmen:

 

-          Adsorption,

-          Verteilung,

-          Biotransformation und

-          Ausscheidung.

 

Die Begriffe Gift und Pharmakon können nicht immer klar voneinander getrennt werden. Auch ein Arzneistoff kann bei entsprechender Dosierung zum Gift werden. Im folgenden wird versucht, die Möglichkeiten aufzuzeigen, mit Hilfe von Aktivkohle die biologische Verfügbarkeit von Giftstoffen durch Beeinflussung toxikokinetischer Parameter therapeutisch sinnvoll zu verändern.

 

Im Falle einer Intoxikation ist primär dafür Sorge zu tragen, dass die Plasmakonzentration eines Giftstoffes möglichst unter der toxisch wirksamen Konzentration bleibt, oder so schnell wie möglich in nichttoxische Bereiche gesenkt wird. Dies bedeutet, dass die therapeutischen Maßnahmen bei einer Vergiftung eine Verhinderung der Absorption weiteren Giftes bzw. eine Verzögerung der Absorption und eine Beschleunigung der Elimination des Giftstoffes als Ziel haben müssen. Will man die Absorption eines Giftes aus dem Magen-Darm-Trakt verhindern oder verzögern, so ist die orale Gabe von Aktivkohle angezeigt. Eine Möglichkeit, die Elimination bereits absorbierten Giftes aus dem Plasma zu beschleunigen, stellt die Hämoperfusion über Aktivkohle dar. Es ist aber in bestimmten Fällen auch möglich, mit Hilfe von oral verabreichter Aktivkohle die Elimination aus dem Plasma zu beschleunigen.

 

Wird ein Giftstoff im Magen-Darm-Trakt ohne nennenswerte Desorption an Aktivkohle adsorbiert, dann verringert sich die effektive zur Absorption kommende Dosis. Durch diese Verringerung (10-2 mg/kg) fallen die maximalen Plasmakonzentrationen zu niedrigeren Werten ab und die biologische Verfügbarkeit (Fläche unter der Plasmakonzentrations-Zeitkurve = AUC) nimmt ab. Die Plasmakonzentrationen des Giftstoffes können in Abhängigkeit von der Dosierung der Aktivkohle bis zu subtoxischen Werten abfallen. Ein solcher Effekt der Aktivkohle ist vor allem bei sehr lipophilen Verbindungen zu erwarten. Wird ein Giftstoff bei hohen Konzentrationen im Magen an Aktivkohle adsorbiert und dann im Bereich des Darmes infolge eines Verdünnungseffektes durch Desorption wieder frei, dann kommt es nur zu einer Verzögerung der Absorption, die Absorptionsgeschwindigkeit wird kleiner. In diesem Fall ändert sich an der biologischen Verfügbarkeit des Giftstoffes (AUC) nichts, die Plasmakonzentrationen können aber ebenfalls in subtoxische Bereiche abfallen. Absorptionsverzögernd wirkt Aktivkohle vor allem bei den in Tabelle 1 aufgeführten Verbindungen. Wird ein sehr lipophiler Giftstoff nach der Absorption aus dem Plasma bzw. Gewebe teilweise wieder in den Magen-Darm-Trakt abgegeben, dann kann durch oral verabreichte Aktivkohle auch die Elimination beschleunigt werden. Die Eliminationshalbwertzeit wird verkürzt, die maximalen Plasmaspiegel verringert und die biologische Verfügbarkeit nimmt ab.

 

Aktivkohle als Antidot

 

In Abb. 2 ist der Einfluss verschieden zusammengesetzter Nahrung auf pharmakokinetische Parameter der Acetylsalicylsäure dargestellt. Im Gegensatz zu reinem Wasser verzögert eine Kohlenhydrat-, Fett- und Eiweiß-reiche Nahrung die Absorption der Acetylsalicylsäure. Die maximalen Plasmakonzentrationen werden erniedrigt, während die AUC praktisch gleich bleibt. D.h. die biologische Verfügbarkeit der Acetylsalicylsäure wird durch die verschiedenen Nahrungsstoffe nicht merklich verändert. Für die Verzögerung der Absorption der Acetylsalicylsäure durch die Nahrung können im wesentlichen zwei Mechanismen verantwortlich sein. Entweder verringert die Nahrung die Transportgeschwindigkeit aus dem Magen in den Darm oder die Acetylsalicylsäure wird im Magen an Nahrungsbestandteile gebunden und im Darm dann wieder freigegeben. Interessant in diesem Zusammenhang ist der Einfluss von Aktivkohle auf die Absorption oral verabreichter Acetylsalicylsäure (26). Wird die Aktivkohle gleichzeitig mit der Acetylsalicylsäure appliziert, dann wird die Absorption stark verringert, die Bioverfügbarkeit ist nur noch gering. Dieses kinetische Verhalten deutet darauf hin, dass die Acetylsalicylsäure ohne nennenswerte Desorption stark an die Kohle gebunden wird. Die effektiv zur Absorption zur Verfügung stehende Menge an Acetylsalicylsäure wird durch die Aktivkohle verringert. Weiterhin zeigt die Abb. 3, dass die Zeitspanne zwischen der Gabe der Acetylsalicylsäure und der Kohle einen großen Einfluss besitzt. Wird die Aktivkohle erst eine Std. nach der Acetylsalicylsäure appliziert, dann hat sie praktisch auf die Absorption des Analgetikums keinen Effekt mehr. Acetylsalicylsäure wird nach der Absorption im Organismus in die relativ stark polare Salicylsäure umgewandelt, die im Bereich des Darmes kaum noch an Kohle gebunden wird.

 

Dies bedeutet, dass die aus dem Plasma bzw. Gewebe in den Darm zurückdiffundierende Menge an Salicylsäure in ihrer Absorption durch die Aktivkohle, nicht behindert wird. Dies mag, wenigstens teilweise, den Befund erklären, dass die Gabe von Aktivkohle 1 Std. nach der Acetylsalicylsäure-Applikation praktisch keinen Effekt mehr auf die Salicyl-Plasmaspiegel hat (3).

 

In Abb. 4 ist der Einfluss von Aktivkohle auf die Kinetik des Antiepileptikums Phenytoin dargestellt (26). Die experimentellen Bedingungen dieser Untersuchung entsprechen weitgehend der Studie mit Acetylsalicylsäure. Bei gleichzeitiger Gabe von Aktivkohle und dem sehr lipophilen Phenytoin ist dessen Absorption sehr stark vermindert. Im Gegensatz zur Acetylsalicylsäure ist aber die Bioverfügbarkeit des Antiepileptikums auch dann noch beträchtlich vermindert, wenn die Kohle erst eine Stunde später verabreicht wird. Hierfür bieten sich folgende Erklärungsmöglichkeiten an:

 

-          Verzögerung der Magenentleerung,

-          noch keine vollständige Absorption des Phenytoins nach 1 Std. und

-          Bindung von Phenytoin, das nach der Absorption aus dem Plasma in den Darm diffundiert ist.

 

Ähnliche Verhältnisse wie beim Phenytoin liegen auch beim Theophyllin vor, das bekanntlich nur langsam absorbiert wird (27). Auch hier verringert die Gabe von Aktivkohle 1 Std. nach der Theophyllin-Applikation dessen Bioverfügbarkeit (AUC). Die wiederholte Gabe von Aktivkohle nach 1, 2 bzw. 4 Std. ist noch effektiver. Auch bei Intoxikationen, die nach oraler Einnahme von Retardpräparaten, die den Wirkstoff im Magen-Darm-Trakt nur verzögert abgeben, auftreten, erweist sich u.U. die Gabe von Aktivkohle auch noch nach längerer Zeit als günstig.

 

Für die Effektivität der Aktivkohle als Antidot ist selbstverständlich das Mengenverhältnis Giftstoff (Arzneistoff): Aktivkohle von entscheidender Bedeutung. Wie in Tabelle 2 dargestellt (28, 29, 46), wird die Absorption von Arzneistoffen (Giftstoffen) umso stärker verringert, je kleiner der Quotient von 1/10 auf Gewichtsbasis ausreicht. Wichtig in diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass bei konstantem Quotienten aber Erhöhung der absoluten Mengen von Giftstoff und Kohle die Effektivität der Aktivkohle zunimmt (30, 31). Möglicherweise hängt dies damit zusammen, dass die Kohle bei höherer Dosierung besser in der Lage ist, die verschiedenen Bereiche im Lumen des Magen-Darm-Traktes zu erreichen. Alle diese Befunde zeigen, dass man die unter Verwendung von relativ kleinen subtoxischen Dosierungen von Arzneistoffen bestimmten optimalen Quotienten Arzneistoff/Aktivkohle (z.B. 1/10) ohne weiteres auf die Verhältnisse von akuten Intoxikationen übertragen kann.

 

 

Tab. 2: Senkung der maximalen Konzentration im Plasma
(in % der Kontrolle) von drei Pharmaka bei verschiedenen
Verhältnissen zwischen der Dosis des Pharmakons und der von
Aktivkohle bei gleichzeitiger Verabreichung (Ratte)
(Chin et al., 1973 (28)).

 

 

 

 

 

 

 

Pharmakon/Aktivkohle

1:1

1:4

1:8

 

 

 

 

 

 

 

 

Pentobarbital

93

38

11

Isoniazid

99

65

20

Chloroquin

80

30

3

 

 

 

 

 

 

 

 

Erhöhung der Aktivkohledosis verstärkt den Effekt.

 

 

 

 

 

Tab. 3: Urinausscheidung von Paracetamol (in % der Kontrollen bei verschiedenen oralen Dosen von Pharmakon und Aktivkohle, beide aber in einem konstanten Verhältnis von 1 : 10

 

(Levy und Houston, 1796 (30).

 

 

 

Pharmakon/Aktivkohle (g)

Paracetamol-
Urinausscheidung
(%)

 

 

 

 

0,5 : 5

42,5

1,0 : 10

34,9

2,0 : 20

22,6

3,0 : 30

14,8

 

 

 

 

Wie am Anfang schon ausgeführt, spielt für die Effektivität der Aktivkohle als Antidot nicht nur die Bindungskapazität eine Rolle, sondern auch die Adsorptionsgeschwindigkeit. Wird letztere durch irgendeinen Effekt negativ beeinträchtigt, dann kommt es zu einer Erhöhung der absorbierten Menge an Substanz im Organismus. Die Geschwindigkeit der Adsorption an die Kohle hängt wesentlich von der Diffusionsgeschwindigkeit der Giftstoffmoleküle zur Kohleoberfläche in den Poren ab. Wie in Abb. 6 dargestellt, wird die in vitro gemessene Adsorptionsgeschwindigkeit stark von der Größe der Kohleteilchen beeinflusst (32). Die Geschwindigkeit der Adsorption nimmt in folgender Reihenfolge ab: Pulver, schnell zerfallendes Granulat, Tabletten, stabiles Granulat. In der Praxis ist daher Aktivkohle in Form von Pulver bzw. schnell zerfallendem Granulat vorzuziehen.

 

Der negative Einfluss der Zeitspanne zwischen Gifteinnahme und Applikation der Aktivkohle sowie der Nutzen einer wiederholten Kohlegabe sind nochmals in den Abb. 7 und 8 am Beispiel des Nortriptylin dargestellt (33, 34). Besonders beeindruckend in diesem Zusammenhang sind auch die Ergebnisse einer Cross-over-Studie mit Phenobarbital (35). In dieser Untersuchung wurde der Einfluss von Aktivkohle auf die Serumspiegel von Phenobarbital unter drei verschiedenen Bedingungen geprüft:

 

-          Gleichzeitig Gabe von Aktivkohle und Phenobarbital,

-          Verabreichung der Aktivkohle 1 Std. nach der Phenobarbitaleinnahme und

-          Kohleapplikation zwischen der 10. und 48. Std. nach der Einnahme des Hypnotikums.

 

Bei gleichzeitiger Gabe von Aktivkohle und Phenobarbital kommt praktisch nichts mehr von dem Schlafmittel zur Absorption. Auch wenn die Kohle erst 1 Std. nach dem Phenobarbital gegeben wird, ist der maximale Plasmaspiegel des Hypnotikums vermindert, die Absorption insgesamt deutlich geringer. Bei dem Versuch mit wiederholter Kohleapplikation zwischen der 10. und 48. Std. verläuft die Phenobarbital-Serumkonzentrationskurve zunächst genau wie bei den Kontrollen. Die erste Gabe von Aktivkohle in der 10. Std. verursacht aber einen steilen Abfall der Phenobarbitalkonzentration, und die weitere Verabreichung über 48 Std. hat einen weiteren positiven Effekt. Diese Befunde deuten eindeutig darauf, dass die Aktivkohle in der Lage ist, schon absorbiertes Phenobarbital, das in den Darm zurückdiffundiert ist, zu adsorbieren und einer weiteren Absorption zu entziehen. Ähnliche Untersuchungsergebnisse wurden auch mit Carbamazepin (35) und mit den beiden zur Chemotherapie der Lepra eingesetzten Substanzen Dapsone und Monoacetyl-Dapsone erhalten (37).In allen diesen Fällen verhält sich das Darmepithel wie eine „Dialysemembran“. Die Oberfläche dieser Membran ist aber um ein vielfaches größer als die austauschende Fläche bei der Peritonealdialyse oder bei der Hämodialyse. Dazu kommt, dass durch die Darmperistaltik die Aktivkohle ständig in optimaler Bewegung gehalten wird.

 

Wie weiter oben schon ausgeführt, können Zusätze zu Kohlepräparaten deren Adsorptionskapazität negativ beeinflussen. In der Abb. 10 sind die Ergebnisse einer Studie zusammengefasst, in der an vier Versuchspersonen der Einfluss von Bentonit und eines Schokolade-haltigen Sirups auf die Bindungsfähigkeit von Aktivkohle für Acetylsalicylsäure untersucht wurde. Gemessen wurde die kumulative Ausscheidung von Salicylsäure nach oraler Gabe von Acetylsalicylsäure (21). Es ist zu sehen, dass der Zusatz von Bentonit die Absorptions-verringernde Wirkung der Aktivkohle leicht abschwächt. Schokolade-haltiger Sirup verstärkt diesen Effekt noch deutlich.

 

Auch für andere Hilfsstoffe, die das Einnehmen von Aktivkohle zu erleichtern vermögen, liegen vergleichbare Beobachtungen vor (19, 20, 56.58). In diesem Zusammenhang ist besonders das sog. „Universal-Antidot“, eine Mischung aus Aktivkohle, Magnesiumoxid und Gerbsäure im Verhältnis 2:2:1 zu erwähnen. Der Vergleich der Effektivität von Aktivkohle und „Universal-Antidot“, Phentobarbital, Malathion und Strychnin zu adsorbieren, zeigt, dass die Zusätze zur Kohle deren Bindungskapazität herabsetzen (Tab. 4). Wenn man außerdem berücksichtigt, dass die Gerbsäure nicht untoxisch ist, und unter anderem Leberschäden verursachen kann, dann muss das sog. „Universal-Antidot“ heute als obsolet angesehen werden.

 

 

Tab. 4: Vergleich der Effektivität von Aktivkohle und "Universalantidot"
(Hayden und Comstock, 1795 (10))

 

 

 

 

 

 

In vitro Adsorption

In vivo Effekte,

 

(g/100 g)

Gewebekonzentration

 

 

 

in % der Kontrollen

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Aktivkohle

Universalantidot

Aktivkohle

Universalantidot

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Phenobarbital

32

10

46a

54a

Malathion

31

12

34b

61b

Strychnin

22

9

28c

55c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a = Blutspiegel

 

 

 

 

b = Blutcholinesterasehemmung

 

 

 

c = Leberkonzentration

 

 

 

 

 

Die Aktivkohle vermag nicht nur die Wirkung oral verabreichter Brechmittel aufzuheben. Man muss immer daran denken, dass auch der therapeutische Effekt anderer oral applizierter Antidote antagonisiert wird (61, 62, 64).

 

Wie oben schon erwähnt, ist es sehr wichtig, die Zeitspanne zwischen Giftaufnahme und Beginn der therapeutischen Maßnahmen möglichst kurz zu halten. Nun ist aber die Latenzzeit bei Ipecachuanhazubereitungen relativ lange (Tab. 5). D.h., es verstreicht, genau wie bei einer Magenspülung, vom Beginn der therapeutischen Maßnahme bis zum Einsetzen des Effektes ziemlich viel Zeit. Diese Zeit aber ist äußerst wichtig, denn besonders in der ersten Viertel- bis Halbenstunde nach der oralen Giftaufnahme befindet sich der Giftstoff noch in größeren Mengen im Magen. Hat dieser den Magen zum größten Teil bereits verlassen, dann sind das Auslösen von Erbrechen oder eine Magenspülung als zusätzliche Noxen anzusehen, die den Patienten schädigen und belasten, ohne

 

 

Tab. 7: Vorteile und Nachteile der Aktivkohle

 

 

 

 

Vorteile

 

 

 

Nicht toxisch

 

 

Schnell verfügbar

 

 

Unbeschränkt haltbar

 

 

Wirksam im Magen und Darm

 

Wirksam gegen bereits absorbiertes Gift

 

Wirksam gegen Erdölprodukte

 

 

 

 

 

Nachteile

 

 

 

Kontraindiziert bei ätzenden Giften

 

Macht andere orale Antidote wirkungslos

 

Hohe Dosis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tab. 8: Nachteile und Kontraindikationen
des Sirupus Ipecachuanhae

 

 

 

 

Nicht direkt verfügbar

 

 

Nur kurz haltbar

 

 

Toxisch

 

 

 

Aspirationsrisiko

 

 

Erzeugt Hyperaemie in der Darmmukosa

 

Oft wirkungslos (± 20%)

 

 

Große Latenzzeit (± 20 min.)

 

Wirkung ist beschränkt auf den Mageninhalt

Wirkungsverlust bei Giften mit anti-emetischer Wirkung

Antagonisiert die Wirkung von oralen Antidoten

Psychotrauma vor allem bei Kindern

 

Kontraindiziert bei ätzenden Giften

 

Kontraindiziert bei krampferzeugenden Giften

Kontraindiziert bei Vergiftungen mit Erdölprodukten

 

 

 

 

 

 

dass sie noch nützen. Auch in den Fällen, in denen Erbrechen oder eine Magenspülung als sinnvoll erscheinen, kann durch die zusätzliche Gabe von Aktivkohle ein zusätzlicher detoxifizierender Effekt erreicht werden (45). Wird die Aktivkohle vor dem Auslösen des Erbrechens oder vor einer Magenspülung verabreicht, so erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass der Giftstoff sich noch in nennenswerter Menge im Magen befindet, aus dem er dann durch Erbrechen oder Magenspülung entfernt wird. Nach dem Erbrechen oder der Magenspülung gegebene Aktivkohle erreicht den Giftstoff auch noch im Darmlumen, wo er für die beiden ersten Maßnahmen unerreichbar ist.

 

Die wichtigsten therapeutischen Aspekte der Behandlung von Vergiftungen mit Aktivkohle bzw. Sirupus Ipecac. sind in den Tab. 7 und 8 nochmals zusammengefasst.

 

Therapeutischer Stellenwert der Aktivkohle

 

Die heute vorliegenden Ergebnisse von experimentellen und klinischen Untersuchungen, sowie die praktischen Erfahrungen bei akuten und chronischen Intoxikationen haben die Brauchbarkeit der Aktivkohle zur Detoxifizierung eindeutig aufgezeigt.  Aktivkohle ist nicht nur in der Lage, den Anteil eines Giftstoffes, der noch nicht absorbiert ist, im Magen-Darm-Trakt zu binden, sondern es ist auch möglich, bereits absorbierten Giftstoff mit Hilfe der Aktivkohle aus dem Plasma bzw. Gewebe zu entfernen. Dies gilt vor allem für sehr lipophile Verbindungen wie z.B. Phenobarbital oder Carbamazepin (35, 37). Für diese Substanzen ist das Darmepithel in beiden Richtungen durchlässig. Sehr lipophile Giftstoffe gelangen so durch passive Diffusion aus dem Plasma in den Darm und können dort durch Aktivkohle adsorbiert und mit den Faeces ausgeschieden werden. In vielen Fällen ist es nicht möglich, an Hand der Plasmakonzentration eines Giftstoffes den Grad der Intoxikation eindeutig zu beurteilen. Es gibt nämlich eine Reihe von Substanzen, die bei verhältnismäßig niedriger Plasmakonzentration in hoher Konzentration in Gewebe vorliegt (51, 63). Eine einmalige Gabe von Aktivkohle führt hier nur zu einem zeitlich begrenzten Effekt, da der Giftstoff aus dem Gewebe ins Plasma zurückdiffundiert. In einem solchen Fall besteht die Möglichkeit, die Aktivkohle über eine Nasensonde kontinuierlich zuzuführen (= Enterale Dialyse). Es gelingt so z.B. bei schweren Barbituratvergiftungen deren Eliminations-Halbwertzeit stark zu reduzieren, beim Phenobarbital von normalerweise etwa 110 Std. auf etwa 24 Std. (48-50).

 

Bei der oralen Einnahme von Aktivkohle - nicht nur bei Vergiftungen, sondern auch zur Therapie einer Reise-Diarrhoe, bei Meteorismus oder Flatulenz (53-55) - muss immer an Wechselwirkungen mit anderen gleichzeitig eingenommenen Pharmaka gedacht werden. Durch Bindung an die Aktivkohle kann die Absorption z.B. von Antiepileptika, oralen Antikoagulantien oder Neuroleptika so stark verringert sein, dass die Patienten nicht mehr ausreichend therapiert sind. Das gleiche gilt auch für hormonale Kontrazeptive („Pille“).

 

Neben der oralen Gabe gibt es ein weiteres Verfahren zur Giftentfernung, bei dem die Aktivkohle eingesetzt wird, die Hämoperfusion. Bei dieser Methode wird das Patientenblut unter kontinuierlicher Heparinisierung entweder von Arterie zu Vene oder auch von Vene zu Vene unter Zwischenschaltung einer sterilen, mit Aktivkohlegranulat gefüllten Perfusionssäule geleitet. Um Kohlepartikelembolien zu verhindern und um die Thrombozytenverminderung in Grenzen zu halten, sind die bei der Hämoperfusion verwendeten Kohlegranula mit einer permeablen Kunststoffmembran umschichtet (16). Die Adsorptionsgeschwindigkeit von Fremdsubstanzen an die polymerbeschichteten Kohlegranula bei Hämoperfusion ist im Vergleich zu fein dispergiertem Kohlepulver gering. Man kann davon ausgehen, dass in den Fällen, in denen eine Hämoperfusion in der Lage ist, einen Giftstoff aus dem Blut des Patienten zu entfernen, auch die „Enterale Dialyse“ mit kontinuierlicher Verabreichung von Kohle über eine Nasensonde effektiv sein wird (49, 50). Auch die Hämoperfusion muss bei Intoxikationen mit Substanzen, die eine hohe Gewebebindung besitzen, über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden, um die Menge an Giftstoff, die aus dem Gewebe nachdiffundiert, aus dem Blut zu entfernen. In der Abb. 12 wird dies am Beispiel des Theophyllins demonstriert (52, 63).

 

Die Kontraindikationen und Nachteile des Auslösens von Erbrechen und der Magenspülung wurden oben schon angesprochen. Die Magenspülung ist ein Verfahren, das durchaus nicht ohne Risiko ist und nicht selten eine Hospitalisierung erfordert. Besonders bei Kindern kann neben einem physischen Trauma - z.B. Schädigung der Luftwege oder der Speiseröhre, Auslösen von Erbrechen durch die Sonde - durch eine Magenspülung auch ein psychisches Trauma gesetzt werden (60). In Hinsicht auf die Dialysemembran ist die „Enterale Dialyse“ mit Aktivkohle auch der Peritonealdialyse und der Hämodialyse eindeutig überlegen. Sowohl das Peritoneum als auch die Membranen der künstlichen Nieren besitzen nicht die riesige Oberfläche und die günstigen Permeabilitätseigenschaften des Darmepithels.

 

Schlussbetrachtung

 

Die Aktivkohle besitzt einen hohen Stellenwert in der Notfallbehandlung von Vergiftungen. Sie ist praktisch völlig nebenwirkungsfrei und kann ohne Risiko auch vom medizinischen Laien verabreicht werden. Sie sollte eigentlich in jedem Haushalt vorhanden sein. Ist dies nicht der Fall, dann ist sie aus der nächsten Apotheke schnell zu bekommen. Es muss natürlich darauf hingewiesen werden, dass im Notfall, auch nach dem therapeutischen Einsatz von Aktivkohle durch einen Laien, unbedingt so schnell wie möglich ein Arzt zu verständigen ist.

 

Ein großer Vorteil der Aktivkohle ist die Tatsache, dass sie nicht nur Giftstoffe aus dem Magen-Darm-Trakt zu entfernen vermag, sondern auch bereits absorbierte lipophile Verbindungen aus dem Plasma. Auch in der klinischen Behandlung von Intoxikationen, wo heute noch bevorzugt die Peritonealdialyse, Hämodialyse oder Hämoperfusion angewandt werden, ergeben sich in der Form der „Enteralen Dialyse“ vielversprechende Therapiemöglichkeiten mit Aktivkohle.

 

Literatur:

 

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2.      Cooney, D. O. Acitvated Charcoal, Antidotal and other medical uses. Marcel Dekker, Inc., New York (1980)

3.      Editorial. Acitvated Charcoal Rediscovered. Brit.med. J. 3 (1972) 487

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5.      Rand, B. H. On animal charcoal as an antidote. Med. Examiner 4 (1848) 528.

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Quelle: Schriftenreihe der Bundesapothekerkammer zur wissenschaftlichen Fortbildung, MERAN 1985, XX. Internationaler Fortbildungskurs für praktische und wissenschaftliche Pharmazie

 

Dr.Daunderer: Vor 20 Jahren entwickelten wir einen Einmalbecher mit Kohle-Pulver, das binnen Sekunden sich löst und auch für Allergiker völlig ungiftig ist.