Ksenoon (narkoosigaas)

Ksenoon on ksenooni baasil valmistatud narkoosigaas, peamiselt hingamisteede kaudu manustatava inhalatsioonianesteetikumi koostisosa. Sellist anesteetikumi manustatakse (ksenoonanesteesia) kirurgilistele patsientidele anestesioloogi järelevalve all enne kirurgilist operatsiooni ja teatud juhtudel ka operatsioonide ajal vastava narkoosiaparaadiga.

Ksenooni sisaldava inhaleeritava anesteetikumi esilekutsutava üldnarkoosi seisundi eesmärgiks on tingimuste loomine osade loomade (sh inimeste) kirurgilisteks operatsioonideks, nii elusate kudede valutustamine ja sobivaks muutmine manipulatsioonideks, teadvusetuse seisundi esile kutsumine, organismi elutähtsate funktsioonide säilitamine, lihaslõdevestus, aga ka operatsiooni ajal toimuva unustamise soodustamine.

Ksenooni kasutamine anesteesias kiideti heaks esmalt Venemaal (2000), siis Saksamaal (2005) ja 2007. aastal ülejäänud Euroopas.

Arvatakse et ksenoonil on ka hüpnootiline toime, see läbib hõlpsalt vere-aju barjääri.

Ksenooni tootmine 

Ksenooni tootmine ulatub hinnanguliselt 6 miljoni liitrini aastas, millest narkoosigaas moodustab ligi 12% ja leiab rakendust peamiselt Venemaal.

Anesteetilise potentsiaali võimalik molekulaarne alus 

Ksenooni täpseid molekulaartasandi toimeid on vähe uuritud ja neid ei tunta.

Uurijad on välja pakkunud kaks võimalikku mehhanismi.

1) Arvatakse, et osadel loomadel kutsub esile narkoosiseisundi selle anesteetikumi kuhjumine raku membraanstruktuurides, toime kesknärvisüsteemis paiknevatele retseptoritele (uuringute alusel: tõenäoliselt N-metüül-D-aspartaadi retseptor e NMDA retseptor) ja/või ensüümidele ning neuronite vahelise neurotransmissiooni pärssimine.

2) Arvatakse, et ksenoon blokeerib efektiivselt rakumembraani Ca2+ ATPaasid. Selle mõju saavutab ksenoon sidudes ennast ensüümi hüdrofoobse pooriga ja takistades sellega ensüümil aktiivsete konformatsioonide moodustamise.

Unustamise soodustamise võimalik alus 

N-metüül-D-aspartaadi retseptori aktivatsiooni peetakse oluliseks CA1 LTP induktsioonis. N-metüül-D-aspartaadi retseptorite vahendatud neurotransmissiooni depressioon, mille kutsub esile ksenoon (vähemalt rottide hippokampuse neuronite kultuurides) võib põhjustada ka LTP, mida seostatakse õppimise ja mäluga, blokeerimise.

Soovimatud kõrvaltoimed 
 võimalik toime ajuverevoolu mahtkiirusele (ingl CBF) 
 koljusisese rõhu tõus
 hingamisteede toimimise takistuse tõus
 südame parema vatsakese afterload.

Katsetes tiinete rottidega tuvastati, et ksenooni kasutamisel (võrreldes naerugaasiga) esineb loodetel tunduvalt vähem arenguanomaaliaid, seetõttu lugesid autorid, et gaasisegu ei evi teratogeenseid toimeid.

Ksenoon kuluartiklina 

Ksenooni saadakse küll hapniku töötlemise kõrvalsaadusena, kuid see on üsna energiakulukas protsess. Valmis narkoosigaasisegu 1 liiter maksab Euroopas 10–15 eurot.

Ksenooni kulu on operatsioonide lõikes varieeruv, pikemaid operatsioone selle meditsiinigaasiga peetakse tasuvamaks, nii võib ühe inimese koletsüstektoomia käigus olla ksenooni kulu 15,6 liitrit, märkimisväärse osa saab rasva sisaldavad koed.

Ksenooni ei manustata üksikainena kuna tema anesteetiline võimekus on liiga nõrk. Seda manustatakse koos opioididega nagu fentanüül ja sufentaniil.

Teadusuuringutes

Toimed elundkondadele

Toime lümfoid(-immuun)süsteemile 

Ksenooni toimeid lümfoid(-immuun)süsteemile on vähe uuritud. Arvatakse toetudes anesteetilise potentsiaali võimalikele molekulaarsetele alustele ja plasma tsütokiinide ja adhesioonmolekulide põhjal, et ksenoon (70% ksenooni 30% hapnikku) võib moduleerida normaalse anatoomia ja füsioloogiaga inimeste immuunvastuseid põletiku suunas.

Toime südame- ja veresoonkonnale 

Katsed näriliste, koerte ja sigadega näitavad õigeaegselt (liigiti erinev) manustatud ksenooni võimalikku südamelihast säästvat toimet isheemia korral.

Toime patoloogilistele kudedele 

Ksenooni toimet patoloogilistele kudedele on vähe uuritud.

In vitro toimed rakukultuuridele 

In vitro närvirakkude kultuuridel takistab ksenoon indutseeritud hüpoksia järgset närvirakkude apoptoosi.

Roti embrüoloogilise aju esmaste astrogliia rakkude töötlemine ksenooniga kutsus esile rakutsükli tardumise, metafaasi blokeeringu.

Ajaloolist 

Ksenooni avastasid 12. juulil 1898 Inglismaal šoti keemik William Ramsay ja inglise keemik Morris Travers.

1939. aastal testisid Albert R. Behnke jun. ja Yarbrough allveelaevaga sukeldujatel mitmeid gaasisegusid ja tuvastasid, et ksenoon ei ole kõlbulik nimetatud valdkonnas kasutamiseks, kuid järeldasid, et seda saaks kasutada anesteesias.

1941. olevat Lazharev Venemaal uurinud ksenoonanesteesiat.

Esimeseks hiirte peal katsetatud ksenoonanesteesia kohta avaldatud uurimuseks peetakse J. H. Lawrence'i 1945. aastal avaldatud aruannet.

Esimese kirurgilise ksenoonanesteesia teostajaks peetakse Stuart C. Cullenit, kes opereeris sellega patsienti 1951. aastal.

Vaata ka
 Dilämmastikoksiid
 Monro - Kellie doktriin

Viited

Kirjandus
 EUGENE Y. BERGER, F. RENE PECIKYAN, ja GRACE KANZAKI, Anesthetic Gases and Water Structure, 1. detsember 1968
 Cullen ja Gross, The Anesthetic Properties of Xenon in Animals and Human Beings, with Additional Observations on Krypton, Science, 18. mai 1951: 113. väljaanne, nr 2942, lk 580–582, DOI: 10.1126/science.113.2942.580
 Petersen-Felix S, Luginbühl M, Schnider TW, Curatolo M, Arendt-Nielsen L, Zbinden AM., Comparison of the analgesic potency of xenon and nitrous oxide in humans evaluated by experimental pain., Br J Anaesth. november 1998;81(5):742-7., PMID 10193287 
 Reinelt H, Marx T, Schirmer U, Schmidt M., Xenon expenditure and nitrogen accumulation in closed-circuit anaesthesia. Anaesthesia. aprill 2001 ;56(4):309-11.
 Robert D. Sanders, Daqing Ma ja Mervyn Maze, Xenon: elemental anaesthesia in clinical practice, Br Med Bull (2005) 71 (1): 115–135.Br Med Bull (2005) 71 (1): 115–135.
 S. Lagorsse, F.D. Magalhaes, A. Mendes, Xenon recycling in an anaesthetic closed-system using carbon molecular sieve membranes, Journal of Membrane Science 301 (2007) 29–38
 Jan-Hinrich Baumert, Xenon-based anesthesia: theory and practice, Open Access Surgery 2009:2 5–13
 Ralph Stuttmann, Claudia Schäfer, Peter Hilbert, Markus R Meyer ja Hans H Maurer, 19. veebruar 2010, The breast feeding mother and xenon anaesthesia: four case reports. Breast feeding and xenon anaesthesia, BMC Anesthesiology 2010, 10:1, doi:10.1186/1471-2253-10-1
 Hein M, Roehl AB, Baumert JH, Bleilevens C, Fischer S, Steendijk P, Rossaint R., Xenon and isoflurane improved biventricular function during right ventricular ischemia and reperfusion., Acta Anaesthesiol Scand. aprill 2010;54(4):470-8. doi: 10.1111/j.1399-6576.2009.02116.x. 
 Ira M. Katz, Andrew R. Martin, Chia-Hsiang Feng, Caroline Majoral, Georges Caillibotte, Thomas Marx, Jean-Etienne Bazin, Christian Daviet, Airway pressure distribution during xenon anesthesia: The insufflation phase at constant flow (volume controlled mode), Applied Cardiopulmonary Pathophysiology 16: 5–16, 2012
 Roehl AB, Steendijk P, Rossaint R, Bleilevens C, Goetzenich A, Hein M., Xenon is not superior to isoflurane on cardiovascular function during experimental acute pulmonary hypertension., Acta Anaesthesiol Scand. aprill 2012;56(4):449-58. doi: 10.1111/j.1399-6576.2011.02624.x.
 Höcker J, Grünewald M, Bein B., Xenon anaesthesia–clinical characteristics, benefits and disadvantages and fields of application, Anasthesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther. juuni 2012 ;47(6):374-80. doi: 10.1055/s-0032-1316478. PMID 22744851 
 DOUGLAS MAIN, Xenon Gas Could Erase Traumatic Memories, 27. august 2014

 Sapipõie eemaldus
 J. Hofland, I. Gültuna ja R. Tenbrinck, Xenon anaesthesia for laparoscopic cholecystectomy in a patient with Eisenmenger’s syndrome, Br. J. Anaesth. (2001) 86 (6): 882–886., doi: 10.1093/bja/86.6.882

 Kliinilised uuringud
 Xenon and Cooling Therapy in Babies at High Risk of Brain Injury Following Poor Condition at Birth (CoolXenon2)

 Teadusuuringutes
 M. Hein, A. Götzenich, C. Bleilevens, P. Steendijk, R. Rossaint, , A.B. Röhl, PO-3.8.8 efekte von Xenon und Isofluran auf die Hämodynamik und Myokardfunktion während eperimenteller pulmonaler Hypertonie, Anästh Intensivmed 2011;52:S450 
 Thomas Wilfried Reiter, Untersuchungen zum Einfluss einer Xenonanästhesie auf die rechtsventrikuläre Funktion, Universitätsklinikum Ulm, München, 2008
 Koertel: 
Roland C E Francis, Matthias S Reyle-Hahn, Claudia Höhne, 
Adrian Klein, Ilka Theruvath, Bernd Donaubauer, Thilo Busch, Willehad Boemke, The haemodynamic and catecholamine response to xenon/remifentanil anaesthesia in Beagle dogs, Lab Anim, juuli 2008, 42. väljaanne, nr 3, lk 338–349, doi: 10.1258/la.2007.007048
 Närilistel: 
 Daqing Ma, MD, PhD, Mahmuda Hossain, PhD, Andre Chow, MBBS, Mubarik Arshad, BSc, Renee M. Battson, BSc, Robert D. Sanders, MBBS, Huseyin Mehmet, PhD, A. David Edwards, MBBS, Nicholas P. Franks, PhD, ja Mervyn Maze, MBChB, Xenon and Hypothermia Combine to Provide Neuroprotection from Neonatal Asphyxia, 27. juuli 2005, DOI: 10.1002/ana.20547
 Ting Yang, Lei Zhuang, António M. Rei Fidalgo, Evgenia Petrides, Niccolo Terrando, Xinmin Wu, Robert D. Sanders, Nicola J. Robertson, Mark R. Johnson, Mervyn Maze, Daqing Ma, Xenon and Sevoflurane Provide Analgesia during Labor and Fetal Brain Protection in a Perinatal Rat Model of Hypoxia-Ischemia, 17. mai 2012, DOI: 10.1371/journal.pone.0037020, 
Hemmen Sabir, Lars Walløe, [...], ja Marianne Thoresen, Combined Treatment of Xenon and Hypothermia in Newborn Rats – Additive or Synergistic Effect?, PLoS One. 2014; 9(10): e109845. doi: 10.1371/journal.pone.0109845, PMCID: PMC4186877
 Sigadel: 
 Reinelt H, Schirmer U, Marx T, Topalidis P, Schmidt M., Diffusion of xenon and nitrous oxide into the bowel., Anesthesiology. märts 2001;94(3):475-7; discussion 6A., PMID 11374609
 Schmidt M, Marx T, Armbruster S, Reinelt H, Schirmer U., Effect of Xenon on elevated intracranial pressure as compared with nitrous oxide and total intravenous anesthesia in pigs., Acta Anaesthesiol Scand. aprill 2005;49(4):494–501., PMID 15777297
 Chakkarapani E, Thoresen M, Hobbs CE, Aquilina K, Liu X, Dingley J., A closed-circuit neonatal xenon delivery system: a technical and practical neuroprotection feasibility study in newborn pigs., Anesth Analg. august 2009;109(2):451-60. doi: 10.1213/ane.0b013e3181aa9550. PMID 19608817
 M. Schmidt, T. Marx, C. Papp-Jambor, H. Reinelt, U. Schirmer, Airway pressures during xenon anaesthesia , Applied Cardiopulmonary Pathophysiology 13: 208–211, 2009

 Muu
 Xenon and/or argon treatment as an adjunct to psychotherapy for psychiatric disorders WO 2014093277 A1
 Edward G. Meloni, Timothy E. Gillis, Jasmine Manoukian, Marc J. Kaufman, Xenon Impairs Reconsolidation of Fear Memories in a Rat Model of Post-Traumatic Stress Disorder (PTSD), 27. august 2014, DOI: 10.1371/journal.pone.0106189
 Jelkmann W, Xenon Misuse in Sports – Increase of Hypoxia-Inducible Factors and Erythropoietin, or Nothing but "Hot Air"?, 65. väljaanne, nr 10 (2014), Deutsche Zeitschrift für Sportmedizin 
 Some endurance athletes may be huffing xenon gas to gain an edge, 5. detsember 2014

Anestesioloogia
Farmakoloogia