Wildtiere sicher immobilisieren: Etorphin im Check

Etorphin ist ein wichtiger Wirkstoff für die Immobilisation großer Wildtiere – doch das hochpotente Opioid kann Atmung, Kreislauf und Sauerstoffversorgung erheblich beeinträchtigen. Tiermediziner haben sich mit dem Wirkstoff nun eingehender befasst.

Experten des Forschungsinstituts für Wildtierkunde und Ökologie (FIWI) und der Klinischen Unit für Anästhesiologie und Intensivmedizin der Vetmeduni haben gemeinsam mit internationalen Kollegen die physiologischen Auswirkungen von Etorphin im Schafmodell detailliert untersucht. Drei miteinander verbundene Publikationen zeigen, wie sich die physiologischen Veränderungen unmittelbar nach der Etorphin-Gabe entwickeln, wie sie das Herz-Kreislauf-System und die Atmung beeinflussen und inwieweit sich diese Veränderungen durch andere Wirkstoffe beeinflussen lassen.

Im Rahmen tiermedizinischer Untersuchungen, Behandlungen, Umsiedlungen oder Managementmaßnahmen müssen große Wildtiere sicher und zuverlässig immobilisiert werden. Etorphin ist dafür aufgrund seiner potenten, schnellen und reversiblen Wirkung ein wichtiges Instrument der Wildtiermedizin. Gleichzeitig kann der Wirkstoff erhebliche kardiopulmonale Nebenwirkungen verursachen – darunter Atemdepression, pulmonale Hypertonie und eine beeinträchtigte Sauerstoffversorgung.

„Etorphin ist aus der Wildtiermedizin für gewisse Tierarten kaum wegzudenken. Gerade deshalb müssen wir seine physiologischen Auswirkungen möglichst genau verstehen“, sagt Gabrielle Stalder, Leiterin der Arbeitsgruppe Wildtiermedizin am FIWI der Vetmeduni. „In unserem kontrollierten Modell können wir Prozesse zeitlich und physiologisch detailliert erfassen, die bei einem tatsächlich immobilisierten Wildtier unter Feldbedingungen nur sehr eingeschränkt messbar wären.“

Frühe Veränderungen

Ein Schwerpunkt des Forschungsprojekts lag auf der Frage, wie schnell sich die physiologischen Veränderungen entwickeln. Mithilfe der elektrischen Impedanztomographie (EIT) lassen sich Veränderungen der Lungenbelüftung über einen Elektrodengurt am Brustkorb kontinuierlich erfassen. Mittels EIT konnten die Forschenden die Lungenbelüftung kontinuierlich und schonend verfolgen und parallel dazu unter anderem arterielle und pulmonalarterielle Drücke erfassen.

„Bereits drei Minuten nach der Etorphin-Gabe stieg der mittlere pulmonalarterielle Druck deutlich an – ein Zeichen für die Entwicklung einer pulmonalen Hypertonie“, erklärt Martina Mosing. Sie ist Leiterin der Klinischen Unit für Anästhesiologie und Intensivmedizin der Vetmeduni. „Im weiteren Verlauf nahmen Atemfrequenz und die EIT-basierte tidal impedance variation (TIV) als Maß für das pro Atemzug inhalierte Gasvolumen ab, begleitet von einer Verschlechterung der Sauerstoffversorgung.“

Die EIT-Daten zeigten dabei eine deutliche Verringerung der Ventilation, ohne wesentliche Veränderungen der regionalen Verteilung der Belüftung. Besonders aufschlussreich war die Erholung nach Naltrexon, ein Medikament, welches die Wirkung von Etorphin aufhebt. Die Ventilation erholte sich rasch. Der pulmonalarterielle Druck und die Sauerstoffversorgung kehrten jedoch innerhalb des beobachteten Zeitraums nicht im gleichen Ausmaß zur Ausgangssituation zurück.

Pharmakologische Strategien im direkten Vergleich

In einer randomisierten und kontrollierten Crossover-Studie wurden die kardiovaskulären Auswirkungen von Etorphin sowie die möglichen Wirkstoffe zur Abmilderung seiner Nebenwirkungen, BIMU-8 und Vatinoxan, untersucht.

Etorphin führte zu Verlangsamung der Atemfrequenz, pulmonaler Hypertonie, Dysrhythmien und Herzrasen. BIMU-8 reduzierte zwar den pulmonalen und systemischen Blutdruck, war jedoch gleichzeitig mit schweren Tachydysrhythmien verbunden. Vatinoxan erhöhte das Herzzeitvolumen, verringerte den Etorphin-bedingten Lungenhochdruck jedoch nicht. Zudem war Vatinoxan mit einer niedrigeren Atemfrequenz verbunden.

„Die Ergebnisse zeigen, wie komplex die pharmakologische Beeinflussung dieser Nebenwirkungen ist. Ein einzelner verbesserter Messwert bedeutet nicht automatisch, dass sich die gesamte physiologische Situation des Tieres verbessert“, erklärt Stalder.

Sauerstoffkaskade im Blick

Ein weiterer Teil des Projekts betrachtete deshalb die gesamte sogenannte Sauerstoffkaskade. Von der Lungenbelüftung und dem Gasaustausch in der Lunge reichend über den Sauerstofftransport im Blut bis zur Sauerstoffnutzung im Gewebe.

Etorphin beeinträchtigte mehrere Schritte dieser Kaskade. Die Tiere entwickelten einen verminderten Sauerstoff- aber erhöhten Kohlendioxidpartialdruck im Blut (Hypoxämie und Hyperkapnie), die Sauerstoffzufuhr zu den Geweben (DO₂) nahm ab, während die Sauerstoffextraktionsrate als kompensatorische Reaktion anstieg. Weder BIMU-8 noch Vatinoxan konnten diese Veränderungen gegenüber der Kontrollbehandlung wirksam verhindern. Nach Naltrexon normalisierten sich in dieser Untersuchung die erfassten Parameter der Sauerstoffkaskade.

Damit zeichnen die drei Publikationen ein konsistentes Bild: Die Auswirkungen von Etorphin beschränken sich nicht auf eine verminderte Atmung. Veränderungen von Ventilation, pulmonalem Kreislauf, Gasaustausch und Sauerstofftransport greifen ineinander und können die Sauerstoffversorgung des Organismus erheblich beeinträchtigen.

Bedeutung für das Wildtiermanagement

Bei einem freilebenden Wildtier ist gerade die unmittelbare Phase nach der Immobilisation nur schwer wissenschaftlich zu untersuchen. Während des Wirkungseintrittes, verändern sich Atmung und Kreislauf innerhalb weniger Minuten. Gleichzeitig sind kontinuierliche und umfassende Messverfahren unter Feldbedingungen oft nur sehr eingeschränkt möglich.

Das kontrollierte Schafmodell ermöglicht dagegen, mehrere physiologische Ebenen gleichzeitig und mit hoher zeitlicher Auflösung zu erfassen. Dadurch lässt sich nachvollziehen, wann einzelne Veränderungen auftreten und wie sie miteinander zusammenhängen. Die Erkenntnisse können helfen, Beobachtungen aus der Wildtierpraxis besser einzuordnen und Monitoring- und Unterstützungsmaßnahmen gezielter zu entwickeln.

Die drei Publikationen liefern damit eine wichtige experimentelle Grundlage, um die physiologischen Risiken der chemischen Immobilisation großer Wildtiere besser zu verstehen. Und auch, um langfristig sicherere Strategien für deren tiermedizinische Versorgung und Management zu entwickeln. „Unser Ziel ist nicht, Etorphin infrage zu stellen“, betont Stalder. „Wir wollen die Mechanismen hinter den Nebenwirkungen verstehen und damit eine wissenschaftliche Grundlage schaffen, um die Immobilisation für Wildtiere sicherer zu gestalten.“

Internationale Zusammenarbeit und starker Beitrag des wissenschaftlichen Nachwuchses

Das Forschungsprojekt wurde vom FIWI gemeinsam mit der Klinischen Unit für Anästhesiologie und Intensivmedizin der Vetmeduni durchgeführt. Und in Zusammenarbeit mit internationalen Partnerinstitutionen umgesetzt. Beteiligt sind unter anderem Forschende der University of Pretoria und der University of Witwatersrand in Südafrika, der Massey University in Neuseeland, der University of Helsinki sowie der Universität für Bodenkultur in Wien.

Auch der wissenschaftliche Nachwuchs war maßgeblich an dem Projekt beteiligt: Hathaipat Rattanathanya, Erstautorin von zwei der drei Publikationen, und Anna Binetti, Erstautorin der dritten Publikation. Beide trugen wesentlich zur Durchführung der Studien und zur Auswertung der umfangreichen physiologischen Daten bei. „Wir sind sehr stolz auf unsere Nachwuchswissenschafterinnen, die mit großem Engagement und wissenschaftlicher Eigenständigkeit zum Erfolg dieses Projekts beigetragen haben“, betonen die beiden Letztautorinnen Stalder und Mosing.