Dla dalszych rozważań możliwego wpływu anestetyków wziewnych na aparat genetyczny człowieka niezbędne wydaje się uwzględnienie ich stężeń. Wyróżnić tu można trzy poziomy [1]:

1) działanie w stężeniach wyższych w porównaniu z wykorzystywanymi klinicznie. Efektów działania takich stężeń nie można zatem wiązać z praktyką kliniczną;

2) efekty stężeń anestetyków wykorzystywanych klinicznie odnoszące się do znieczulanych pacjentów, nie zaś do osób wdychających te anestetyki z atmosfery pomieszczeń, z których zużyte powietrze nie jest odprowadzane;

3) efekty powodowane przez śladowe ilości anestetyków wziewnych, możliwe dziś do wykrycia.

Czynnikami, które należy uwzględniać także w kontekście możliwej genotoksyczności anestetyków są produkty ich biotransformacji. Istnieje bowiem zawsze możliwość wpływu tych produktów na replikację DNA.

1. Replikacja DNA

W odniesieniu do wszystkich używanych anestetyków wziewnych hamowanie namnażania komórek stwierdzono w gatunkach botanicznych, wśród bezkręgowców i kręgowców. W odniesieniu do człowieka stwierdzono, iż dawka ED₅₀ (wywołująca 50% efektu hamowania namnażania linii komórek) jest około trzykrotnie wyższa od minimalnego stężenia pęcherzykowego (MAC) danego anestetyku. Anestetyki wziewne działają na wszystkie fazy cyklu komórkowego. Ekspozycja synchronizowanych linii kultur komórkowych na halotan w czasie fazy G-1 (od mitozy do początku syntezy DNA) powoduje jej wydłużenie celem umożliwienia naprawy DNA. Pociąga to za sobą obniżenie tempa proliferacji ( Sturrock i Nunn, 1976, wg 1). W kulturach komórek eksponowanych na działanie halotanu w czasie syntezy DNA następuje natychmiastowe zmniejszenie szybkości tej syntezy ( Bruce, Traurig, 1969, wg 1). W niesynchronizowanych liniach kultur komórkowych eksponowanych na działanie halotanu ma miejsce hamowanie profazy komórek, co sugeruje zatrzymanie podziału w postsyntetycznej lub premitotycznej jego fazie ( Sturrock i Nunn,1975, wg 1).

2. Mitoza i zaburzenia jądrowe

Anestetyki wziewne powodują zatrzymanie mitozy w metafazie. Efekt ten jednak wydaje się mało znaczący i jakkolwiek spostrzegany także u ssaków posiada większe znaczenie dla roślin i bezkręgowców ( Surrock i Nunn, 1975, 1976, wg 1). Przy ekspozycji kultur komórek kraba chińskiego na 2% stężenia halotanu spostrzegano zaburzenia podziałów komórkowych. Podtlenek azotu (75% w mieszaninie gazów) zmian takich nie powoduje, stwierdzono jednakże synergistyczny efekt jego działania z halotanem ( Sturrock i Nunn, 1976, wg 1). Zaburzenia mitozy spostrzegano bowiem u 25% kultur komórkowych poddanych działaniu mieszaniny gazów zawierających 1% halotanu i 75% podtlenku azotu.

3. Uszkodzenia chromosomów

Opisane wyżej zmiany określane są jako względnie łagodne, gdyż prawidłowy rozwój komórek zostaje przywrócony po zaprzestaniu ich ekspozycji na działanie anestetyku.

Wpływy środowiskowe mogą jednakże powodować aberracje chromosomów i zwiększenie częstości wymian chromatyd siostrzanych. Zmiany takie zachodzą w przypadkach ekspozycji dzielących się komórek na promieniowanie jonizujące i działanie wolnych rodników. Istnieje korelacja między wymianą chromatyd siostrzanych, mutagenezą i karcinogenezą. Badania z wykorzystaniem znieczulających stężeń halotanu, izofluranu i podtlenku azotu nie wykazały wpływu tych anestetyków na czynność chromosomów ( White i wsp.,1979, wg 1).

Przedstawione informacje wskazują, że anestetyki wziewne w stężeniach wyższych aniżeli niezbędne dla celów znieczulenia indukują nieprawidłowości w replikacji komórek. Wykorzystywane w praktyce klinicznej i nie zawierające rodnika winylowego anestetyki (halotan, enfluran, izofluran, podtlenek azotu) nie powodują zmian, które można by łączyć z karcinogenezą.

Oprócz możliwego wpływu na aparat genetyczny człowieka produktów biotransformacji anestetyków należy brać pod uwagę inny jeszcze rodzaj potencjalnie szkodliwego działania, jaki dotyczy jedynie podtlenku azotu. Już w 1968 r. ( Banks i wsp.,wg 1), w badaniach in vitro wykazano, iż podtlenek azotu utlenia jednowartościowy atom kobaltu w obrębie aktywnej witaminy B₁₂ powodując jego przemianę w kobalt trójwartościowy. W wyniku tej reakcji powstaje nieczynna biologicznie kobalt-II-amina, na podobieństwo nieczynnej również methemoglobiny. Reakcja ta ma także miejsce w ustrojach żywych. U osób oddychających przez 24 godziny mieszaniną 50% podtlenku azotu i 50% tlenu spostrzegano inaktywację wit. B₁₂ ( Amess i wsp., 1978, wg 1). Istnieją pośrednie dowody doświadczalne, że inaktywacja tej witaminy może mieć miejsce w czasie krótszym od opisanego. Witamina B₁₂ jest kofaktorem w syntezie metioniny. W wątrobach szczurów eksponowanych na 50% stężenia podtlenku azotu hamowanie tej syntezy spostrzegano już po 30 minutach, a była całkowicie zahamowana po 6 godzinach ( Deacon i wsp., 1980, wg 1). Powrót syntezy metioniny po zaprzestaniu ekspozycji układu doświadczalnego na podtlenek azotu jest powolny i osiąga 50% szybkości reakcji sprzed doświadczenia dopiero po 3 dniach. Tłumienie syntezy metioniny ma z kolei wpływ na syntezę tymidyny u ludzi i gryzoni ( Amess, 1978, Deacon, 1980, wg 1). Tymidyna jest jedną z zasad DNA i bez jej syntezy replikacja komórek jest wspomagana wykorzystywaniem tej zasady z komórek martwych.

Kliniczne znaczenie utleniania witaminy B₁₂ wskutek działania podtlenku azotu dostrzeżono już w latach pięćdziesiatych ( Lassen i wsp.1956, wg 1). Po trwającej ponad dwa dni ekspozycji pacjentów na działanie podtlenku azotu spostrzegano u nich leukopenię, zaś w obrębie szpiku kostnego wykładniki niedokrwistosci megaloblastycznej.

Podtlenek azotu jest zbyt słabym anestetykiem dla wywołania hamowania podziału komórek w stopniu powodujacym leukopenię ( Nunn i wsp., wg 1). Wydaje się zatem prawdopodobne, iż efekt ten jest wynikiem utleniania wit. B₁₂ z towarzyszącą niedokrwistością megaloblastyczną. Możliwym skutkiem tych zmian są zaburzenia czynności ośrodkowego układu nerwowego w wyniku podostrej degeneracji rdzenia kręgowego. Podobne zmiany opisano u 15 chorych eksponowanych przypadkowo na podkliniczne stężenia podtlenku azotu przez dłuższy okres czasu ( Layzer, 1978, wg 1). Mimo braku wiedzy odnośnie precyzyjnego mechanizmu tych zmian istnieje domniemanie o związku przyczynowym między ekspozycją na działanie podtlenku azotu, a opisanymi zmianami neurologicznymi.