Carboanhydrasehemmer
Carboanhydrasehemmer blockieren die Bicarbonat-Rückresorption im proximalen Tubulus und die Kammerwasserbildung im Auge. Kern sind der Mechanismus der Bicarbonaturie, die Selbstlimitierung der Diurese durch die entstehende Azidose und die daraus abgeleiteten Indikationen und UAW.
Dein roter Faden
- Einordnung: Carboanhydrasehemmer sind schwache, selbstlimitierende Diuretika, heute vor allem am Auge und bei Säure-Basen-Indikationen eingesetzt.
- Mechanismus: Hemmung von CA IV und CA II im proximalen Tubulus, dadurch fehlt dem NHE3 das H⁺ und filtriertes HCO₃⁻ bleibt im Lumen.
- Folge: Bicarbonaturie mit Na⁺- und Wasserverlust, alkalischer Urin, distal vermehrte K⁺-Sekretion.
- Selbstlimitierung: Die entstehende metabolische Azidose senkt die filtrierte HCO₃⁻-Menge, die Diurese erlischt nach wenigen Tagen.
- Indikationen: Glaukom (topisch Dorzolamid und Brinzolamid, akut Acetazolamid), Prophylaxe der Höhenkrankheit, metabolische Alkalose.
- UAW aus dem Mechanismus: hyperchlorämische Azidose, Hypokaliämie, Calciumphosphat-Steine, Parästhesien, Geschmacksstörung, Sulfonamid-Allergie.
- KI und WW: schwere Nieren- und Leberinsuffizienz, Elektrolytstörungen, Sulfonamid-Überempfindlichkeit, gefährliche Wechselwirkung mit Hochdosis-Salicylaten.
Überblick
Carboanhydrasehemmer hemmen die Carboanhydrase, das Enzym, das CO₂ und Wasser reversibel zu Kohlensäure umsetzt, und blockieren damit die Bicarbonat-Rückresorption im proximalen Tubulus. Als Diuretikum sind sie schwach und selbstlimitierend. Heute werden sie fast nur noch außerhalb der Diurese eingesetzt (Einordnung: Diuretika (Übersicht)).
- Enzym statt Transporter: Anders als Schleifendiuretika und Thiazide hemmen sie keinen Na⁺-Transporter direkt, sondern entziehen dem Na⁺/H⁺-Austauscher sein H⁺.
- Bicarbonat statt Chlorid: Ausgeschieden wird NaHCO₃, der Urin wird alkalisch, das Blut sauer.
- Systemisch und topisch: Acetazolamid oral oder i.v., Dorzolamid und Brinzolamid als Augentropfen.
- Hauptindikationen: Glaukom, Prophylaxe der Höhenkrankheit, metabolische Alkalose.
Leitsubstanz ist Acetazolamid, der systemische Prototyp der Klasse.
- Prinzip: Hemmung mehrerer Carboanhydrase-Isoenzyme (u. a. CA II, CA IV), die Sulfonamidgruppe bindet an das Zn²⁺ im aktiven Zentrum.
- Kinetik: oral gut resorbiert, nicht metabolisiert, unverändert durch tubuläre Sekretion renal ausgeschieden → Kumulation bei Niereninsuffizienz.
- Einsatz: akuter Glaukomanfall (auch i.v.), Prophylaxe der Höhenkrankheit, metabolische Alkalose.
- Besonderheit: unsubstituiertes Sulfonamid, aber ohne antibakterielle Wirkung.
Diuretisch nach wenigen Tagen erschöpft, am Auge bleibt die Wirkung.
Vertreter
Alle Vertreter sind aromatische bzw. heteroaromatische Sulfonamide mit freier SO₂NH₂-Gruppe, die das Zink der Carboanhydrase koordiniert. Unterschieden werden sie nach der Applikation: Acetazolamid wirkt systemisch, Dorzolamid und Brinzolamid sind für die Hornhautpassage optimiert und werden nur am Auge eingesetzt.
Wirkmechanismus
Im proximalen Tubulus wird filtriertes Bicarbonat nicht direkt, sondern über den Umweg CO₂ zurückgeholt, und dafür braucht es die Carboanhydrase.
Zinkhaltiges Enzym, das CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻ katalysiert. Wichtige Isoenzyme sind die zytosolische CA II und die membranständige CA IV, u. a. in Niere, Ziliarkörper, Erythrozyten und ZNS.
- H⁺-Sekretion: Der Na⁺/H⁺-Austauscher (NHE3) tauscht luminales Na⁺ gegen intrazelluläres H⁺.
- Luminale CA IV: H⁺ + HCO₃⁻ → H₂CO₃ → CO₂ + H₂O, CO₂ diffundiert in die Zelle.
- Zytosolische CA II: CO₂ + H₂O → H⁺ + HCO₃⁻, H⁺ geht zurück an NHE3, HCO₃⁻ verlässt die Zelle basolateral mit Na⁺.
- Hemmung: HCO₃⁻ bleibt im Lumen, NHE3 fehlt H⁺ → Na⁺, HCO₃⁻ und Wasser werden ausgeschieden, der Urin wird alkalisch.
- Distal: mehr Na⁺ und nicht resorbierbares HCO₃⁻ im Sammelrohr → K⁺-Sekretion ↑ (Kaliumverlust).
Die Diurese bleibt schwach, weil Henle-Schleife und distaler Tubulus einen Großteil des Na⁺-Mehrangebots zurückresorbieren. Sie ist zudem selbstlimitierend: Der Bicarbonatverlust senkt das Plasma-HCO₃⁻ und damit die filtrierte HCO₃⁻-Menge, so dass kaum noch Substrat bleibt, dessen Rückresorption sich hemmen ließe. Nach wenigen Tagen erlischt die Wirkung trotz fortgesetzter Gabe, im neuen Gleichgewicht einer leichten metabolischen Azidose.
Carboanhydrasehemmer beenden ihre Diurese selbst: Die Azidose, die sie erzeugen, entzieht ihnen das Substrat Bicarbonat.
Im Ziliarepithel treibt die CA-abhängige HCO₃⁻-Sekretion die Kammerwasserbildung an, Na⁺ und Wasser folgen. Die Hemmung senkt die Kammerwasserproduktion und damit den Augeninnendruck. Diese Wirkung hängt nicht am Plasma-HCO₃⁻ und lässt daher nicht nach.
Wirkungen und Anwendung
Genutzt werden heute die Hemmung der Kammerwasserbildung und die gezielt erzeugte metabolische Azidose, kaum noch die Diurese.
- Glaukom: Kammerwasser ↓ → Augeninnendruck ↓; topisch in der Dauertherapie, Acetazolamid oral oder i.v. beim akuten Winkelblock zur raschen Drucksenkung. Stellenwert: Glaukom.
- Höhenkrankheit (Prophylaxe): Die metabolische Azidose steigert den Atemantrieb und beschleunigt die Akklimatisation.
- Metabolische Alkalose: gezielter HCO₃⁻-Verlust, etwa bei diuretikainduzierter Alkalose (Azidose und Alkalose).
- Am Rand: idiopathische intrakranielle Hypertension (Liquorproduktion ↓), selten Zusatztherapie bei Epilepsie. Beim essentiellen Tremor rät die Leitlinie ausdrücklich ab (Hyperkinetische Bewegungsstörungen).
Antwort anzeigen
In der Höhe führt die Hypoxie zur Hyperventilation. Die entstehende respiratorische Alkalose bremst über die zentralen Chemorezeptoren den Atemantrieb wieder. Acetazolamid erzeugt über die Bicarbonaturie eine metabolische Azidose, die diese Bremse löst: Die Ventilation steigt, der arterielle O₂-Partialdruck verbessert sich.
Unerwünschte Wirkungen
Die meisten UAW folgen direkt aus der Enzymhemmung in Niere und Nervengewebe, betreffen praktisch nur die systemische Gabe und nehmen mit der Dosis zu.
| UAW | warum | |
|---|---|---|
Niere |
Hyperchlorämische metabolische Azidose | HCO₃⁻-Verlust, Cl⁻ wird kompensatorisch vermehrt rückresorbiert (Einordnung) |
Niere |
Hypokaliämie | distal mehr Na⁺ und nicht resorbierbares Anion → K⁺-Sekretion ↑ |
Niere |
Nierensteine (Calciumphosphat) | alkalischer Urin, Citratausscheidung ↓ durch die Azidose |
ZNS |
Parästhesien, Müdigkeit | CA-Hemmung im Nervengewebe, Azidose |
Mund |
Geschmacksstörung (Kohlensäure schmeckt schal) | CA IV in Geschmackszellen vermittelt die CO₂-Wahrnehmung |
Immunsystem · Haut |
Allergie (Exanthem, sehr selten SJS, Blutbildschäden) | Sulfonamid-Struktur |
Topisch stehen lokale Effekte im Vordergrund: Brennen, bitterer Geschmack über den Tränennasengang, selten Hornhautödem bei vorgeschädigtem Endothel.
Kontraindikationen und Wechselwirkungen
Kontraindikationen ergeben sich aus der renalen Elimination, dem Säure-Basen-Effekt und der Sulfonamid-Struktur.
- Schwere Niereninsuffizienz: Kumulation und verstärkte Azidose, auch für die topischen Vertreter.
- Schwere Leberinsuffizienz: Alkalischer Urin hält NH₄⁺ schlechter fest, NH₃ wird rückresorbiert → Risiko einer hepatischen Enzephalopathie.
- Hypokaliämie, Hyponatriämie, Azidose: würden verstärkt.
- Sulfonamid-Überempfindlichkeit: Kreuzallergie möglich, auch bei Augentropfen.
- Kaliuretische Arzneistoffe (Schleifendiuretika, Thiazide, Glucocorticoide): Hypokaliämie additiv, unter Herzglykosiden gefährlich.
- Urin-pH: Alkalischer Urin vermindert die Ausscheidung schwacher Basen (z. B. Amphetamine).
- Topisch plus systemisch: additive Effekte, Kombination nicht sinnvoll.
Die Azidose erhöht den Anteil nichtionisierter Salicylsäure, die ins ZNS übertritt. Zugleich hemmen Salicylate die tubuläre Sekretion und die Proteinbindung von Acetazolamid: schwere Azidose und ZNS-Toxizität drohen.
Unterschiede innerhalb der Klasse
Alle drei hemmen dasselbe Enzym, sie unterscheiden sich in der Applikation und damit im Verhältnis von Wirkung zu systemischer Belastung.
| Merkmal | Acetazolamid | Dorzolamid | Brinzolamid |
|---|---|---|---|
| Applikation | oral, i.v. | Augentropfen (Lösung) | Augentropfen (Suspension) |
| Systemische Effekte | Azidose, Hypokaliämie, Parästhesien | kaum | kaum |
| Lokale Verträglichkeit | entfällt | Brennen (saurer pH) | weniger Brennen, kurz Schleiersehen |
| Einsatz | Glaukomanfall, Höhe, Alkalose | chronisches Glaukom, okuläre Hypertension | wie Dorzolamid |
Für die Dauertherapie des chronischen Glaukoms ist die topische Gabe überlegen: Der Wirkort liegt direkt hinter der Hornhaut, und die systemischen UAW machen Acetazolamid auf Dauer schlecht verträglich. Dorzolamid und Brinzolamid sind wasserlöslich genug für Tropfen und lipophil genug für die Hornhautpassage. Systemisch aufgenommener Wirkstoff bindet fest an die CA II der Erythrozyten, freie Plasmaspiegel bleiben niedrig.
Teste dich
Aussage 1
Carboanhydrasehemmer begünstigen Calciumphosphat-Steine, weil der Urin alkalisch wird und die Citratausscheidung sinkt.
Alkalischer Urin und weniger Citrat als Kristallisationshemmer fördern die Ausfällung von Calciumphosphat.
Aussage 2
Bei Sulfonamid-Überempfindlichkeit sind Dorzolamid-Augentropfen unbedenklich, weil kaum Wirkstoff systemisch verfügbar wird.
Auch topische Carboanhydrasehemmer sind Sulfonamide, eine Kreuzallergie ist möglich. Die Überempfindlichkeit gilt daher auch für Augentropfen als Kontraindikation.
Lückentext
Warum?
Zuordnen
Aussage 6
In der Höhe verbessert Acetazolamid die Oxygenierung, weil die metabolische Azidose den Atemantrieb steigert.
Die Azidose hebt die Bremse auf, die die hypoxiebedingte respiratorische Alkalose auf den Atemantrieb ausübt. Die Ventilation steigt.
Aussage 7
Unter Acetazolamid wird der Urin alkalisch, während sich im Blut eine metabolische Azidose entwickelt.
Bicarbonat wird mit dem Urin ausgeschieden, dem Blut fehlt es: alkalischer Urin, saures Blut.
Aussage 8
Acetazolamid hemmt im proximalen Tubulus direkt den Na⁺/H⁺-Austauscher NHE3.
Acetazolamid hemmt die Carboanhydrase. Der NHE3 wird nur indirekt gebremst, weil ihm das von der CA II bereitgestellte H⁺ fehlt.
Aussage 9
Die diuretische Wirkung von Acetazolamid nimmt bei Dauergabe zu, weil sich der Wirkstoff im Gewebe anreichert.
Die Diurese nimmt ab: Die entstehende Azidose senkt die filtrierte Bicarbonatmenge, die Wirkung limitiert sich nach wenigen Tagen selbst.
Reihenfolge
Prüferin fragt
Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️
Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.