Katecholamine
Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin und Dobutamin sind parenteral gegebene Agonisten an Adrenozeptoren. Ihr Rezeptorprofil bestimmt die Hämodynamik und damit den Einsatz im Notfall und auf der Intensivstation. Im Kern geht es um den Vergleich der vier Substanzen und um die dosisabhängige Rezeptoraktivierung.
Dein roter Faden
- Einordnung: Catecholamine sind direkte Agonisten an Adrenozeptoren mit Catecholgerüst: endogen Adrenalin, Noradrenalin und Dopamin, synthetisch Dobutamin.
- Signalweg: β₁ und β₂ wirken über Gs und cAMP (Herz positiv inotrop, Gefäß- und Bronchialrelaxation), α₁ über Gq und IP₃ (Vasokonstriktion).
- Dosisabhängigkeit: Adrenalin wirkt niedrig dosiert β-betont, hoch dosiert α₁-betont; Dopamin aktiviert mit steigender Dosis D₁, β₁ und dann α₁.
- Vergleich: Noradrenalin hebt Widerstand und Druck bei kaum veränderter Frequenz (Baroreflex), Dobutamin steigert die Kontraktilität ohne wesentlichen Druckanstieg.
- Indikationen: Adrenalin bei Anaphylaxie und Reanimation, Noradrenalin als Vasopressor im septischen Schock, Dobutamin als Inotropikum im kardiogenen Schock; Dopamin ist weitgehend verlassen.
- Kinetik: oral unwirksam durch COMT und MAO, Halbwertszeit wenige Minuten, daher Perfusor; Adrenalin i. m. per Autoinjektor.
- UAW und WW: Tachyarrhythmie und Ischämie (β₁), Nekrose bei Paravasat (α₁), Hyperglykämie und Hypokaliämie (β₂); Vorsicht mit nichtselektiven Betablockern, halogenierten Narkotika, Trizyklika und MAO-Hemmern.
Überblick
Catecholamine sind direkte Agonisten an Adrenozeptoren, Dopamin zusätzlich an Dopaminrezeptoren. Allen gemeinsam ist ein Catechol-Grundgerüst (3,4-Dihydroxyphenyl). Zur Klasse gehören die endogenen Transmitter Adrenalin, Noradrenalin und Dopamin sowie das synthetische Dobutamin. Rezeptoren und Physiologie stehen beim adrenergen und dopaminergen System.
- Rezeptorprofil bestimmt die Hämodynamik: α₁ verengt Gefäße, β₁ steigert Kraft und Frequenz des Herzens, β₂ erweitert Gefäße und Bronchien.
- Oral unwirksam, sehr kurz wirksam: Gabe parenteral, meist als titrierbare Dauerinfusion.
- Haupteinsatz Notfall- und Intensivmedizin: Anaphylaxie, Reanimation, Schock, akute Herzinsuffizienz.
- Abgrenzung: Nicht-Catecholamine ohne Catecholstruktur sind stabiler und teils oral wirksam, siehe direkte Sympathomimetika.
Typischer Vertreter ist Adrenalin. Es aktiviert alle Adrenozeptoren und wechselt mit der Dosis von β- zu α-Wirkung.
- Prinzip: direkter Agonist an α₁, α₂, β₁ und β₂
- Kinetik: oral unwirksam, Halbwertszeit wenige Minuten; i.m., i.v., zusätzlich inhalativ
- Einsatz: Anaphylaxie, Reanimation, Vasokonstriktorzusatz zu Lokalanästhetika
- Besonderheit: oxidationsempfindlich (Rosafärbung), lichtgeschützt lagern
Vertreter
Alle vier tragen das Catecholgerüst. Sie unterscheiden sich vor allem im Rezeptorprofil: Es reicht vom α-betonten Vasopressor Noradrenalin bis zum β₁-betonten Inotropikum Dobutamin. Dopamin wechselt mit der Dosis den Zielrezeptor. Dobutamin ist das einzige synthetische Catecholamin und wird als Racemat gegeben.
Wirkmechanismus
Catecholamine binden als volle Agonisten an G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Welche Wirkung überwiegt, hängt vom Rezeptorprofil und der Rezeptorverteilung im Gewebe ab.
- β₁ (Herz): Gs → Adenylylcyclase → cAMP ↑ → Proteinkinase A phosphoryliert L-Typ-Ca²⁺-Kanäle und Phospholamban → mehr Ca²⁺ in der Systole, schnellere Wiederaufnahme → positiv inotrop, chronotrop, dromotrop und lusitrop.
- β₂ (Gefäß- und Bronchialmuskel): Gs → cAMP ↑ → Proteinkinase A hemmt die Myosin-leichte-Ketten-Kinase → Relaxation.
- α₁ (Gefäßmuskel): Gq → Phospholipase C → IP₃ → Ca²⁺-Freisetzung → Vasokonstriktion, peripherer Widerstand ↑.
- D₁ (Nieren- und Mesenterialgefäße): Gs → cAMP ↑ → Vasodilatation.
Dosisabhängige Rezeptoraktivierung
Ein Agonist hat an verschiedenen Rezeptoren unterschiedliche Affinität. Mit steigender Konzentration werden deshalb zusätzlich Rezeptoren niedrigerer Affinität besetzt, und das hämodynamische Bild kippt.
- Adrenalin: niedrig dosiert überwiegen β₁ und β₂ (Dilatation im Skelettmuskel, Widerstand ↓); hoch dosiert dominiert α₁ → Widerstand und Blutdruck ↑.
- Dopamin: niedrig D₁, mittel β₁, hoch α₁; zusätzlich indirekt durch Freisetzung von Noradrenalin aus sympathischen Nervenendigungen.
Wirkungen und Anwendung
Aus den Rezeptoren ergeben sich die Organwirkungen. Welche davon klinisch gebraucht wird, entscheidet über die Wahl des Catecholamins.
- Herz (β₁): Kontraktilität, Frequenz und Überleitung ↑, damit auch der O₂-Bedarf.
- Gefäße: α₁-Konstriktion in Haut, Splanchnikus und Niere, β₂-Dilatation im Skelettmuskel.
- Bronchien (β₂): Dilatation, weniger Mediatorfreisetzung aus Mastzellen.
- Stoffwechsel: Glykogenolyse, Lipolyse, K⁺-Verschiebung in die Zellen.
Ein Vasopressor hebt den Blutdruck vor allem über α₁-vermittelte Vasokonstriktion (Noradrenalin). Ein Inotropikum steigert die Kontraktilität und damit das Herzzeitvolumen, bei Catecholaminen über β₁ (Dobutamin).
- Adrenalin: Mittel der Wahl bei Anaphylaxie, weil es über α und β alle wichtigen Pathomechanismen antagonisiert; dazu Reanimation und Vasokonstriktorzusatz zu Lokalanästhetika (längere Wirkdauer, weniger systemische Toxizität).
- Noradrenalin: Vasopressor erster Wahl im septischen Schock (Hypotonie und Schock); Therapieversuch beim hepatorenalen Syndrom (Leberzirrhose).
- Dobutamin: Inotropikum bei kardiogenem Schock und akuter Herzinsuffizienz mit niedrigem Herzzeitvolumen.
- Dopamin: kaum noch Stellenwert, weil es arrhythmogen ist und eine Nierenprotektion nicht belegt ist.
Pharmakokinetik
Die Catecholgruppe macht die Substanzen polar und zum Substrat der Catechol-O-Methyltransferase (COMT). Das bestimmt Applikation und Wirkdauer.
- Oral unwirksam: COMT und MAO in Darmwand und Leber, ausgeprägter First-Pass-Effekt.
- Halbwertszeit wenige Minuten: Wiederaufnahme und Abbau → Gabe per Perfusor, gut titrierbar, Wirkung endet rasch nach Stopp.
- Adrenalin i. m.: Autoinjektor in die Oberschenkelaußenseite; s. c. resorbiert schlechter, weil die eigene Vasokonstriktion den Abtransport bremst.
- Kaum ZNS-gängig: polar; deshalb wird bei Parkinson Levodopa statt Dopamin gegeben.
- Instabil: oxidationsempfindlich, Lösungen oft mit Sulfit stabilisiert.
Unerwünschte Wirkungen
Die UAW sind überwiegend verlängerte Rezeptorwirkungen. Die kardialen Effekte dominieren bei β-betonten, die ischämischen bei α-betonten Substanzen.
| UAW | warum | |
|---|---|---|
Herz |
Tachykardie, Arrhythmien bis Kammerflimmern | β₁: cAMP ↑ → Ca²⁺-Überladung, gesteigerte Automatie, Nachdepolarisationen |
Herz |
Myokardiale Ischämie | O₂-Bedarf ↑, kürzere Diastole → weniger Koronarperfusion |
Gefäße |
Minderperfusion von Akren, Darm, Niere | α₁-Vasokonstriktion, v. a. Noradrenalin hochdosiert |
Haut |
Nekrose bei Paravasat | lokale α₁-Konstriktion → Ischämie; daher möglichst zentralvenös |
Stoffwechsel |
Hyperglykämie, Laktat ↑ | Glykogenolyse und Gluconeogenese (β₂), Insulinsekretion ↓ (α₂) |
Niere |
Hypokaliämie | β₂ aktiviert die Na⁺/K⁺-ATPase → K⁺-Shift in die Zellen |
Muskel |
Tremor, Unruhe | β₂ am Skelettmuskel, Palpitationen |
Kontraindikationen und Wechselwirkungen
Im lebensbedrohlichen Notfall gibt es keine absolute Kontraindikation. Bei Anaphylaxie oder Reanimation überwiegt der Nutzen.
- Relative KI: tachykarde Rhythmusstörungen, KHK, Hyperthyreose, Phäochromozytom; vor einem Vasopressor zuerst die Hypovolämie ausgleichen, weil Vasokonstriktion bei leerem Gefäßbett die Perfusion verschlechtert.
- Halogenierte Inhalationsanästhetika: sensibilisieren das Myokard für Catecholamine → ventrikuläre Arrhythmien.
- Trizyklika: hemmen den Noradrenalintransporter → Wirkung von Adrenalin und Noradrenalin ↑, auch aus dem Lokalanästhetika-Zusatz.
- MAO-Hemmer: verstärken v. a. Dopamin (MAO-Substrat, indirekter Anteil); bei Adrenalin und Noradrenalin geringer, weil COMT und Wiederaufnahme überwiegen.
- Lokalanästhetika mit Adrenalin an Endstromgebieten (Finger, Zehen, Penis, Ohr): klassisch kontraindiziert wegen Nekrosegefahr.
- α-Blocker: kehren die Blutdruckwirkung von Adrenalin um, siehe Adrenalinumkehr.
Sind β₁ und β₂ blockiert, wirkt Adrenalin ungebremst über α₁: Blutdruckkrise mit Reflexbradykardie, zudem spricht die Anaphylaxie schlechter an (Betablocker).
Unterschiede innerhalb der Klasse
Die vier Substanzen unterscheiden sich hämodynamisch deutlich. Noradrenalin hebt den Druck so stark, dass der Barorezeptorreflex die β₁-Wirkung auf die Frequenz aufhebt.
| Rezeptorprofil | Herzfrequenz | Blutdruck | peripherer Widerstand | |
|---|---|---|---|---|
| Adrenalin | niedrig β₁, β₂; hoch α₁ | ↑ | systolisch ↑, diastolisch ↓ bis ↑ | ↓ (niedrig), ↑ (hoch) |
| Noradrenalin | α₁, β₁ ≫ β₂ | ↔︎ bis ↓ (Baroreflex) | ↑↑ | ↑↑ |
| Dopamin | D₁ → β₁ → α₁ mit Dosis | ↑ | ↔︎ → ↑ | ↓ → ↑ |
| Dobutamin | β₁ ≫ β₂, α₁ | (↑) | ↔︎ | ↔︎ bis ↓ |
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Im septischen Schock ist der periphere Widerstand durch Vasodilatation erniedrigt. Noradrenalin hebt ihn über α₁ gezielt an, ohne die Frequenz wesentlich zu steigern. Dopamin erreicht die α₁-Wirkung erst hochdosiert, bringt dann die volle β₁-Last mit Tachykardie und Arrhythmien mit und wirkt teils indirekt. Die Leitlinie empfiehlt Noradrenalin deshalb mit hoher Evidenz vor Dopamin, siehe Hypotonie und Schock.
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Warum?
Aussage 3
Niedrig dosiertes Adrenalin senkt den peripheren Widerstand, weil die β₂-vermittelte Vasodilatation im Skelettmuskel überwiegt.
In niedriger Dosis werden die β-Rezeptoren bevorzugt besetzt. Erst hoch dosiert dominiert α₁ mit Anstieg des Widerstands.
Lückentext
Aussage 5
Catecholamine sind oral unwirksam, weil COMT und MAO in Darmwand und Leber sie präsystemisch abbauen.
Die Catecholgruppe ist Substrat der COMT, dazu kommt die MAO. Der ausgeprägte First-Pass-Effekt verhindert eine orale Anwendung.
Aussage 6
Dopamin wirkt zum Teil indirekt, indem es Noradrenalin aus sympathischen Nervenendigungen freisetzt.
Neben D₁, β₁ und α₁ hat Dopamin einen indirekten Anteil. Das erklärt auch die besonders starke Verstärkung durch MAO-Hemmer.
Aussage 7
Noradrenalin steigert typischerweise die Herzfrequenz deutlich, weil es β₁-Rezeptoren aktiviert.
Der starke Blutdruckanstieg über α₁ löst den Barorezeptorreflex aus. Er hebt die β₁-Wirkung auf, die Frequenz bleibt unverändert oder sinkt.
Aussage 8
Halogenierte Inhalationsanästhetika schwächen die arrhythmogene Wirkung von Adrenalin ab.
Halogenierte Inhalationsanästhetika sensibilisieren das Myokard für Catecholamine und verstärken so das Risiko ventrikulärer Arrhythmien.
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