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DOI: 10.1055/a-1875-1423
Pharmakologie: Wie Medikamente in den Körper (und wieder hinaus) kommen und was sie dort tun
- Fachbegriffe der Arzneimitteltherapie
- Wie Medikamente wirken
- Der Weg durch den Körper
- Zusammenfassung
- Literatur
Basis für eine professionelle Patientenversorgung ist u.a. ein fundiertes Verständnis von Pharmakodynamik und Pharmakokinetik. Beide beeinflussen direkt die Wirksamkeit und Sicherheit einer Medikamentengabe und sind wichtig für das Verständnis von Medikationsplänen. Wir stellen die Grundlagen der Arzneimitteltherapie vor und zeigen ihre Bedeutung für die tägliche Praxis im Rettungsdienst.
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Fachbegriffe der Arzneimitteltherapie
Die Pharmakologie beschäftigt sich mit den Wechselwirkungen zwischen Arzneimitteln und dem Organismus. Die allgemeine Pharmakologie beschäftigt sich mit Gesetzmäßigkeiten, die für alle Arzneimittel gelten. Die Wirkung einzelner Arzneimittel auf den Organismus untersucht die spezielle Pharmakologie.
Ein Arzneistoff ist ein Stoff, der mit dem Körper in Wechselwirkung tritt und dadurch dessen Funktion auf spezifische Weise beeinflusst und eine (pharmakologische) Wirkung hervorruft [1]. Arzneimittel sind Stoffe oder Zubereitungen aus Stoffen, die durch Anwendung am oder im menschlichen oder tierischen Körper dazu dienen, Krankheiten, Leiden, Körperschäden oder krankhafte Beschwerden zu heilen (kurativ), zu lindern (palliativ), vorzubeugen (prophylaktisch) oder zu erkennen (diagnostisch) [1].
Arzneimittel werden umgangssprachlich auch als Pharmaka bezeichnet (Einzahl: Pharmakon; griech. für „Heilmittel, Zaubermittel, Gift“). Das Pharmakon hat zwei wesentliche Eigenschaften: Seine Wirkung ist erwiesen und die unerwünschten Wirkungen dürfen dem Nutzen nicht überwiegen. Pharmaka können pflanzlicher oder tierischer Herkunft sein, naturbelassen oder verändert – oder vollständig synthetisch hergestellt.
Die Indikation bezeichnet den Anwendungszweck eines Arzneimittels (oder einer anderen medizinischen Intervention). Kontraindikationen sind hingegen Zustände, bei deren Vorliegen der Einsatz des Arzneimittels ausgeschlossen ist. Unterschieden wird zwischen einer absoluten (in diesem Fall darf das Medikament in keinem Fall gegeben werden) und einer relativen Kontraindikation (die Anwendung eines an sich kontraindizierten Arzneimittels kann nach Risiko-Nutzen-Abwägung dennoch gerechtfertigt sein).
Um die Wirkung eines Arzneimittels zu erreichen, muss dieses appliziert werden und dabei eine bestimmte Schwellendosis überschreiten. Man unterscheidet die Maximaldosis (maximal ohne Schaden möglich), die Minimaldosis (minimal nötig, um eine Wirkung nachzuweisen), die Tages- und Einzeldosis sowie die Unterdosis (Folge: erwarteter Therapieerfolg bleibt aus) von der Überdosis/letalen Dosis (zum Tod führende Dosis).
In diesem Zusammenhang ist die therapeutische Breite von großer Bedeutung. Der Begriff beschreibt die Spanne zwischen therapeutischer (minimal wirksam) und toxischer Dosis eines Arzneistoffs. Je größer die therapeutische Breite, desto unkomplizierter ist das Medikament anzuwenden.
Die Plasmahalbwertszeit ist die Zeit, nach der die anfängliche Plasmakonzentration eines Pharmakons auf die Hälfte der Anfangskonzentration gesunken ist. Sie ist abhängig vom Verteilungsvolumen und der Clearance (= Plasmavolumen, das pro Zeiteinheit von einem bestimmten Pharmakon gereinigt wird; d.h. hohe Clearance bedeutet kurze Halbwertszeit) [1]. Die Halbwertszeit ist nicht identisch mit der Wirkungsdauer.
Wenn für dieselbe Wirkung im Organismus eine immer größere Dosis notwendig ist, spricht man von einer Toleranzentwicklung, d.h. der Körper „gewöhnt“ sich nach einiger Zeit an ein Arzneimittel und es werden zunehmend höhere Dosen notwendig, um den gleichen Effekt zu erzielen. Typisch ist dieses Phänomen insbesondere für viele suchtauslösende Substanzen (z.B. Opioide).
Bei einer medikamentösen Therapie muss immer mit unerwünschten Wirkungen gerechnet werden. Häufig treten z.B. Übelkeit nach der Gabe von Opioiden oder eine Tachykardie nach β2-Sympathomimetika auf. Als Anwender sollte man die unerwünschten Wirkungen kennen, damit rechnen, dass sie auch tatsächlich auftreten, und schädliche Wirkungen auf Patienten möglichst vermeiden.
Bei gleichzeitiger Einnahme mehrerer Medikamente können Wechselwirkungen auftreten, die ihre Wirkungen verstärken, abschwächen oder verändern. So können z.B. ACE-Hemmer zusammen mit oralen Antidiabetika oder Insulin zu einer Hypoglykämie führen.
Vor jeder Medikamentengabe ist eine genaue Anamnese nach dem SAMPLER(S)-Schema zu erheben [2].
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Wie Medikamente wirken
Die Pharmakodynamik beschreibt die biologisch-chemischen Wirkmechanismen, durch die ein Arzneimittel seine Wirkung an einem Zielorgan oder am Gesamtorganismus hervorruft.
Die meisten Arzneimittel wirken über die Bindung an Rezeptoren, die sich an der Zellmembran oder innerhalb der Zelle befinden, aber auch andere Mechanismen wie die Beeinflussung von Ionenkanälen, Enzymen und Transportsystemen sind möglich.
Oberflächenrezeptoren sind Makromoleküle, die einen biologischen Wirkstoff an sich binden und die Bindung in einen Effekt umsetzen. Sie bestehen aus Glykoproteinen, Glykolipiden und einem gekoppelten Enzym, an das sich ein Signalstoff bindet. Hydrophile (wasserlösliche) Pharmaka benötigen einen Rezeptor, um die Zellmembran zu überwinden und auf die Zelle wirken zu können. Lipophile (fettlösliche) hingegen diffundieren direkt in die Zelle.
Körpereigene Stoffe, Hormone, Neurotransmitter, aber auch körperfremde Stoffe wie Krankheitserreger, Toxine oder Arzneimittel binden nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an bestimmte Rezeptoren der Zielzellen. Rezeptoren werden dadurch gehemmt oder aktiviert und lösen so entsprechende Effekte in oder an der Zielzelle aus [1].
Bei Oberflächenrezeptoren unterscheidet man vier Arten ([Abb. 1]):
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Liganden-gesteuerte Ionenkanäle
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G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (Aminosäureketten)
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Rezeptor-Tyrosinkinasen (z.B. das Insulin-Rezeptorprotein)
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Proteinsynthese-regulierende Rezeptoren (intrazellulär) – wichtig z.B. für die Wirkungen von Steroidhormonen und dem Schilddrüsenhormon [1]


Die Stärke der Bindung vom Wirkstoff an einen Rezeptor wird als Affinität bezeichnet.
Der Agonist hat Affinität zum Rezeptor und beeinflusst das Rezeptorprotein so, dass eine Veränderung der Zellfunktion eintritt („intrinsische Aktivität“).
Antagonisten hingegen schwächen die Wirkung von Agonisten in unterschiedlichem Ausmaß ab. Sie blockieren den Rezeptor, sodass der Agonist am Rezeptor nicht mehr wirken kann.
Das Prinzip der Agonisten und Antagonisten ([Tab. 1]) lässt sich gut an Wirkstoffen veranschaulichen, die an β-Rezeptoren binden: β2-Sympathomimetika wirken hier agonistisch und rufen u.a. eine Bronchodilatation hervor. β-Blocker dagegen wirken antagonistisch, d.h. sie hemmen die Aktivität der β-Rezeptoren und rufen so u.a. eine Bronchokonstriktion hervor.
Rezeptor |
Substanzgruppe |
Wirkung |
Beispiele |
Wirkung über G-Protein-gekoppelte Rezeptoren |
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Opioid-Rezeptoren |
Opioide |
agonistisch |
Morphin, Fentanyl |
Opioid-Antagonisten |
antagonistisch |
Naloxon |
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β1-Rezeptoren |
Sympathomimetika |
agonistisch |
Salbutamol |
β-Blocker |
antagonistisch |
Metoprolol |
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muskarinische Acetylcholin-Rezeptoren |
Anticholinergika (Parasympatholytika) |
antagonistisch |
Atropin, Ipratropiumbromid |
Wirkung über ionotrope Rezeptoren |
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nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren |
depolarisierende Muskelrelaxanzien |
agonistisch |
Succinylcholin |
nicht depolarisierende Muskelrelaxanzien |
antagonistisch |
Rocuronium |
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GABA-A-Rezeptoren |
Benzodiazepine |
agonistisch |
Midazolam, Diazepam |
Wirkung über intrazelluläre Rezeptoren |
|||
Glukokortikoid-Rezeptoren |
Glukokortikoide |
agonistisch |
Prednisolon |
Vitamin-D-Rezeptoren |
Cholecalciferol |
agonistisch |
Vigantol (Vitamin-D-Präparat) |
Östrogen- bzw. Progesteron-Rezeptoren |
Östrogene, Gestagene |
agonistisch |
verschiedene Kontrazeptiva |
nukleäre T3-Rezeptoren |
Schilddrüsenhormon (T3) |
agonistisch |
Levothyroxin |
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Der Weg durch den Körper
Die Pharmakokinetik bezeichnet den Weg eines Arzneimittels im Körper. Es geht um die Frage „Was macht der Körper mit dem Arzneistoff?“. Die meisten im Rettungsdienst eingesetzten Substanzen wirken systemisch.
Die pharmakokinetischen Vorgänge lassen sich mit dem LADME-Modell beschreiben ([Abb. 2]):
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Liberation: Freisetzen des Wirkstoffs aus der Darreichungsform
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Absorption (Resorption): Aufnahme ins Blut
-
Distribution: Verteilung des Wirkstoffs im Blut
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Metabolisierung: Körper verändert den Wirkstoff
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Elimination: Ausscheidung der veränderten Wirkstoffbestandteile


Liberation
Liberation beschreibt die Freisetzung eines Arzneistoffs aus seiner Darreichungsform. Diese Freisetzung kann von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden, einschließlich der Arzneiform, der Zusammensetzung des Arzneimittels und seiner Freisetzungskinetik.
Die Applikation ist die Art und Weise, wie ein Medikament auf den Körper aufgetragen oder verabreicht wird. Welche Art der Applikation gewählt wird, entscheidet sich nach Zustand des Patienten, Wirkungsort, -eintritt, -dauer, First-pass-Effekt, Compliance des Patienten, Löslichkeit und Stabilität des Arzneistoffs.
Im Wesentlichen kann zwischen drei Formen gewählt werden: flüssige (z.B. Lösungen, Tropfen), halbfeste (z.B. Salben, Cremes) und feste Arzneiformen (z.B. Pulver, Tabletten).
Sterile Arzneiformen, die unter Umgehung des Magen-Darm-Trakts per Injektion oder Infusion verabreicht werden, bezeichnet man als Parenteralia. Man unterscheidet Injektions-, Infusionslösungen und Vollblut- bzw. Plasmagabe ([Tab. 2]).
Pharmakodynamik: Beschreibt die Wirkung des Körpers auf einen Arzneistoff
Pharmakokinetik: Beschreibt die Wirkung des Arzneistoffs auf ein Lebewesen
Vorteile bzw. Anwendungsgebiete von Injektionen, Infusionen, Vollblut- bzw. Plasmagabe:
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Arzneimittel erreichen sehr schnell einen höheren Plasmaspiegel
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gleichmäßige Arzneistoffkonzentration im Körper und eine zeitgenaue Anwendung
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schnelle Wirkung
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Auffüllen des Gefäßsystems nach großen Blut- bzw. Flüssigkeitsverlusten
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genaue Dosierung möglich
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auch bei Bewusstseins- und/oder Schluckstörungen möglich
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lokale Behandlung
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parenterale Ernährung
Es gibt auch Nachteile, wie allergische Reaktionen, schnellere unerwünschte Wirkungen, Infektionen und Nervenverletzungen [1].
Bei Injektionen ist darauf zu achten, dass die vorgegebene Applikationsart eingehalten wird ([Tab. 3]). Die Injektionslösung wird unter aseptischen Bedingungen aus einer Ampulle entnommen. Gekühlte Ampullen in der Hand anwärmen. Bei i.v.-Injektionen gilt es, Venenreizungen zu vermeiden, weshalb Arzneimittel hier besonders langsam (ca. 1 ml/min) injiziert werden. Je langsamer ein Medikament appliziert wird, desto zielgerichteter kann sich der Wirkstoff an die richtigen Rezeptoren binden und verursacht dadurch weniger Nebenwirkungen. Ausnahmen sind sogenannte Bolusinjektionen, bei denen schnell eine hohe Konzentration erreicht werden soll (z.B. Adenosin bei sehr kurzer Halbwertszeit). Hier sollten der Patient und die Einstichstelle besonders beobachtet werden.
Bei einer subkutanen Injektion wird der Wirkstoff ins Unterhautfettgewebe eingebracht. Die Gefahr, ein Gefäß zu treffen, ist gering. Aber nicht alle injizierbaren Arzneipräparate lassen sich s.c. verabreichen, da die Haut auf viele Arzneimittel empfindlicher reagiert als beispielsweise die Muskulatur.
Die intramuskuläre Injektion erfordert praktische Erfahrung, denn hier können Gefäße angestochen oder Nerven geschädigt werden. Bei Patienten, die eine Therapie mit Antikoagulanzien erhalten, ist eine intramuskuläre Injektion zu vermeiden, da unter Antikoagulation besonders leicht Hämatome entstehen.
Für die intravenöse Injektion werden nur wässrige Zubereitungen genutzt. Durch eine langsame Injektionstechnik erreicht man eine starke Verdünnung der Lösung im Blut. Gewebereizende Stoffe dürfen deshalb i.v., aber nicht s.c. oder i.m. verabreicht werden. Die langsame Technik ist auch deshalb sehr wichtig, weil bei einer zu schnellen Injektion erhebliche Konzentrationen des Arzneistoffs über das rechte Herz in die Lunge und anschließend über das linke Herz in das Gehirn gelangen und dort Schädigungen hervorrufen können. Zu hohe Wirkstoffkonzentrationen sind eine häufige Ursache von Injektionszwischenfällen [1].
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Absorption
Unter der Absorption versteht man die Aufnahme von Substanzen in den Blutkreislauf durch die Haut oder Schleimhäute oder von begrenzter Stelle des Körperinneren wie Muskel- oder Unterhautgewebe. Verschiedene Membranen sind dabei als Resorptionsbarrieren anzusehen, die entsprechend die Diffusionsgeschwindigkeit des Arzneimittels beeinflussen.
Der First-Pass-Effekt beschreibt ein Phänomen, bei dem die Konzentration eines Arzneistoffs vor dem Erreichen des systemischen Blutkreislaufs signifikant reduziert wird; hauptsächlich in der Leber, jedoch auch in der Darmschleimhaut. Bei oraler Einnahme gelangt das Medikament zunächst in den Magen und Darm, wird absorbiert und über die Pfortader zur Leber transportiert. Dort wird es durch Enzyme metabolisiert, wodurch seine Menge und Wirksamkeit verringert werden, bevor es in den systemischen Blutkreislauf gelangt.
Dieser Effekt beeinflusst die Bioverfügbarkeit, also wie viel von einem verabreichten Pharmakon im systemischen Kreislauf ankommt, erheblich, was höhere Dosen oder alternative Verabreichungswege erforderlich machen kann, um die gewünschte therapeutische Wirkung zu erzielen. Intravenös verabreichte Arzneimittel haben eine maximale Bioverfügbarkeit von 100%, während oral verabreichte Medikamente eine geringere Bioverfügbarkeit, aber oft eine längere Wirkungsdauer haben [3].
Die orale Absorption ist dabei die natürlichste Form der Aufnahme, da sie der Absorption der Nahrungsstoffe entspricht. Der Arzneistoff liegt in gelöster Form im Magen bzw. Dünndarm vor und wird über die Schleimhaut ins Blut aufgenommen. Die rektale Absorption erfolgt enteral. Damit erfolgt keine Leberpassage. Diese Applikationsform eignet sich besonders bei Säuglingen, Kindern, Magenunverträglichkeiten, Erbrechen oder Schluckstörungen.
Bei der kutanen Absorption stellt die Hornschicht der Epidermis die Barriere dar. Am besten werden fettlösliche Arzneistoffe durch die intakte Haut resorbiert. Eine erhöhte Hauttemperatur sowie mechanische, chemische und thermische Schädigungen der Hautoberfläche wirken begünstigend auf die Absorption.
Für die parenterale Absorption müssen nicht immer Membranen überwunden werden. Die Absorptionsgeschwindigkeit hängt vor allem von der Durchblutung des betroffenen Gewebes ab. Die Absorption kann durch Zusätze zur Injektionslösung in Menge und Geschwindigkeit verändert werden. Eine Verringerung der Geschwindigkeit wird z.B. angestrebt, wenn der Arzneistoff länger am Applikationsort verweilen soll oder wenn keine zu schnelle Absorption gewünscht ist [3].
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Distribution
Die Verteilung von Stoffen im Körper bzw. in einzelnen Geweben oder Organen wird als Distribution bezeichnet. Diese beschränkt sich entweder auf den Extrazellulärraum oder sie erfolgt über diesen hinaus auch in den Zellraum [1]. Abhängig ist die Verteilung von den chemischen Eigenschaften der Substanz, der Teilchengröße und der Bindungsfähigkeit an Wasser bzw. Fette. Dadurch gelangen manche Stoffe besser oder schlechter in bestimmte Organe und Gewebe. Lipophile Stoffe können z.B. sehr gut die Blut-Hirn-Schranke überwinden und damit auf das Gehirn wirken. Die Plazenta ist für lipo- und hydrophile Stoffe durchlässig, was bedeutet, dass Medikamente aus dem mütterlichen Kreislauf weitestgehend in den kindlichen Kreislauf übergehen. Oral eingenommene Arzneimittel, die im Darm resorbiert werden, gelangen über die Pfortader in die Leber. Hier unterliegen sie häufig einem First-pass-Effekt (s.o.).
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Metabolisierung
Den biochemischen Um- bzw. Abbau einer Substanz durch körpereigene Enzymsysteme bezeichnet man als Metabolisierung. Das Ergebnis ist ein chemisch veränderter Metabolit der Substanz. Viele Wirkstoffe werden (meist in der Leber) durch Enzyme verändert und wasserlöslich gemacht. Dies bedeutet in der Regel einen Wirkstoffverlust. Bei einigen Medikamenten macht man sich allerdings gerade diesen Umbau der Originalsubstanz zunutze, indem man dem Körper besser resorbierbare inaktive Prodrugs verabreicht, die erst durch die Metabolisierung in den eigentlichen Wirkstoff umgewandelt werden. Z.B. wird Morphin zu Morphin-6-Glucuronid metabolisiert, welches eine stark schmerzstillende Wirkung hat.
Nach der Wirkung eines Arzneimittels erfolgt die eigentliche Metabolisierung: Die Substanzen werden durch Enzyme weiter abgebaut und schließlich über die Nieren oder den Darm ausgeschieden. Dieser Prozess ist entscheidend für die Eliminierung der Wirkstoffe aus dem Körper und die Vermeidung toxischer Akkumulationen.
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Elimination
Der Begriff der Elimination beschreibt Ausscheidungs- oder Beseitigungsprozesse. Die meisten Wirkstoffe werden über die Nieren ausgeschieden; deshalb muss bei einer Niereninsuffizienz die Dosierung beachtet werden. Weitere Eliminationen erfolgen über die Leber bzw. Gallenwege, die Lunge (z.B. Ketonkörper in der Ausatemluft, bemerkbar am Aceton-Geruch) und ggf. die Muttermilch.
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Zusammenfassung
Viele Faktoren haben Einfluss auf die Pharmakokinetik, sodass sie immer vom Gesamtzustand des Patienten abhängig ist. Besondere Patientengruppen sind Patienten mit einer Leber- oder Niereninsuffizienz, Schwangere, Stillende, Kinder, alte und adipöse Menschen.
Es müssen immer genaue Informationen eingeholt werden, ob ein bestimmtes Medikament jeder Personengruppe gegeben werden darf oder ob es Einschränkungen gibt.
Frauen im gebärfähigen Alter sollten nach einer eventuellen Schwangerschaft gefragt werden und die Hinweise für Kinder (größen- bzw. gewichtsadaptiert) müssen beachtet werden!
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Vor jeder Medikamentengabe ist eine genaue Patientenanamnese zu erheben.
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Als Anwender sollte man die unerwünschten Wirkungen kennen und jederzeit damit rechnen, dass sie auch tatsächlich auftreten.
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Bei gleichzeitiger Einnahme mehrerer Medikamente können Wechselwirkungen auftreten, Arzneistoffe sich also gegenseitig in ihren Wirkungen verstärken oder abschwächen.
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Es müssen immer genaue Informationen eingeholt werden, ob ein bestimmtes Medikament jeder Personengruppe gegeben werden darf oder ob es Einschränkungen gibt.
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Frauen im gebärfähigen Alter sollten nach einer eventuellen Schwangerschaft befragt werden und die Hinweise für Kinder (größen- bzw. gewichtsadaptiert) müssen beachtet werden.
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Interessenkonflikt
Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
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Literatur
- 1 Schwarz M, Kraus N, Billing V. et al. Pharmakologie. In: Notfallsanitäter – retten. Stuttgart: Thieme; 2023: 432-497
- 2 Koch S, Vollert H. Notfallmedizinische Handlungsempfehlungen. In: Notfallsanitäter – retten. Stuttgart: Thieme; 2023: 312-317
- 3 Hein L, Fischer JW. Taschenatlas Pharmakologie. 8. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2019
Korrespondenzadresse
Publication History
Article published online:
11 February 2025
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Literatur
- 1 Schwarz M, Kraus N, Billing V. et al. Pharmakologie. In: Notfallsanitäter – retten. Stuttgart: Thieme; 2023: 432-497
- 2 Koch S, Vollert H. Notfallmedizinische Handlungsempfehlungen. In: Notfallsanitäter – retten. Stuttgart: Thieme; 2023: 312-317
- 3 Hein L, Fischer JW. Taschenatlas Pharmakologie. 8. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2019







