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örtliche Selektivität

Von

Abimbola Farinde

, PhD, PharmD, Columbia Southern University, Orange Beach, AL

Letzte vollständige Überprüfung/Überarbeitung Jun 2019| Inhalt zuletzt geändert Jun 2019
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Quellen zum Thema

Nach ihrer Anwendung (oral, injiziert, inhaliert oder über die Haut oder die Schleimhaut unter der Zunge oder der Wangeninnenseite aufgenommen) gelangen die meisten Arzneimittel ins Blut und zirkulieren durch den Körper. (Siehe auch Definition von Pharmakodynamik.) Manche Medikamente werden direkt am gewünschten Wirkungsort verabreicht, beispielsweise Augentropfen in die Augen. Das Medikament wechselwirkt dann mit Zellen oder Geweben, wo es seine gewünschte Wirkung erzielt (Wirkungsort). Diese Wechselwirkung wird als Selektivität bezeichnet.

Selektivität ist der Grad der Wirksamkeit eines Medikaments an einer bestimmten Stelle relativ zu anderen Stellen.

Relativ unselektive Arzneimittel wirken sich auf viele unterschiedliche Gewebe und Organe aus. So zeigt sich die entspannende Wirkung von Atropin, mit dem Krämpfe im Verdauungsapparat gelöst werden sollen, auch an den Muskeln von Augen und Atemwegen.

Relativ selektive Arzneimittel, zum Beispiel nichtsteroidale Entzündungshemmer (NSAR) wie Aspirin und Ibuprofen (siehe Nicht-opioide Analgetika), zielen bevorzugt auf Entzündungsstellen ab.

Hochselektive Arzneimittel wirken sich hauptsächlich auf einzelne Organe oder Systeme aus. Das Herzmittel Digoxin, das bei Herzinsuffizienz verordnet wird, erhöht hauptsächlich die Pumpleistung des Herzens. Schlafmittel wirken an bestimmten Nervenzellen des Gehirns.

Woher wissen diese Medikamente, wo sie wirken sollen? Hierbei ist die Frage zu berücksichtigen, wie sie mit Zellen oder Substanzen wie Enzymen interagieren.

Rezeptoren an Zellen

Die meisten Zellen haben auf ihrer Oberfläche viele verschiedene Rezeptoren. Ein Rezeptor ist ein Molekül mit einer bestimmten 3-dimensionalen Struktur, die nur mit exakt passenden Substanzen, ähnlich wie das Schlüssel-Schloss-Prinzip, wechselwirkt.

Rezeptoren erlauben es körpereigenen Substanzen, die Aktivität der Zelle von außen zu beeinflussen. Beispiele für solche Substanzen sind Neurotransmitter (chemische Botenstoffe von Zellen im Nervensystem) und Hormone (chemische Stoffe, die von einem Organ ins Blut abgegeben werden, um ein anderes Organ zu beeinflussen). Dieser Einfluss kann darin bestehen, einen Prozess in der Zelle zu stimulieren oder zu hemmen. Arzneimittel ahmen häufig diese körpereigenen Substanzen nach und benutzen die Rezeptoren auf dieselbe Weise. Beispielsweise nutzen Morphin und ähnliche Schmerzmittel dieselben Rezeptoren im Gehirn wie Endorphine, körpereigene Substanzen, die die Schmerzempfindlichkeit regeln.

Manche Medikamente binden nur an eine Art von Rezeptor. Andere können wie ein Generalschlüssel an unterschiedliche Arten von Rezeptoren im ganzen Körper binden. Die Selektivität eines Arzneimittels lässt sich häufig damit erklären, wie gezielt es an bestimmte Rezeptoren bindet.

Perfekte Passform

Ein Rezeptor auf der Zelloberfläche hat eine dreidimensionale Struktur, die einer bestimmten Substanz wie einem Medikament, Hormon oder Neurotransmitter ermöglicht, sich an den Rezeptor zu binden, da sie ebenfalls eine dreidimensionale Struktur besitzt und somit wie ein Schlüssel zum Schloss zu diesem Rezeptor passt.

Perfekte Passform

Agonisten und Antagonisten

Medikamente, die an Rezeptoren binden, werden in Agonisten und Antagonisten unterteilt. Agonisten aktivieren bzw. stimulieren ihre Rezeptoren, wodurch sie eine Reaktion auslösen, welche die Zellaktivität entweder verstärkt oder herabsetzt. Antagonisten blockieren den Zugang oder das Anheften von körpereigenen Agonisten, gewöhnlich Neurotransmitter, an deren Rezeptoren.

Agonisten und Antagonisten können gemeinsam bei Personen mit Asthma eingesetzt werden. Beispielsweise lässt sich Salbutamol zusammen mit Ipratropium verwenden. Salbutamol bindet als Agonist an spezifische, adrenerge Rezeptoren an Zellen in den Atemwegen, wo es die glatte Muskulatur entspannt und damit die Atemwege erweitert (Bronchodilatation). Der Antagonist Ipratropium bindet an andere (cholinerge) Rezeptoren und blockiert das Anheften von Acetylcholin, einem Neurotransmitter, der die Kontraktion der glatten Muskulatur und damit eine Verengung der Luftwege verursacht (Bronchokonstriktion). Somit weiten beide Arzneimittel auf verschiedene Weise die Luftwege und erleichtern das Atmen.

Betablocker wie Propranolol sind eine weit verbreitete Gruppe von Antagonisten. Mit diesen Mitteln werden Bluthochdruck, Angina pectoris (Brustschmerzen aufgrund einer Unterversorgung des Herzmuskels mit Blut) und bestimmte Herzrhythmusstörungen behandelt sowie einer Migräne vorgebeugt. Sie blockieren oder verringern die Stimulation des Herzens durch die agonistischen Neurotransmitter Epinephrin (Adrenalin) und Norepinephrin (Noradrenalin), die bei Stress freigesetzt werden. Antagonisten wie Betablocker sind am wirksamsten, wenn ihre Konzentration in einem bestimmten Teil des Körpers hoch ist. So wie eine Straßensperre im Berufsverkehr um 17 Uhr nachmittags mehr Fahrzeuge zum Stocken bringt als um 3 Uhr morgens, können Betablocker, die bei entsprechender Dosierung bei normaler Herzfunktion wenig Wirkung zeigen, bei einem abrupten Anstieg der Stresshormone stärker wirken und dadurch das Herz vor übermäßiger Stimulation schützen.

Tabelle
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Ziele im Körper: Zellrezeptoren

Bestimmte natürliche Substanzen im Körper wie bspw. Neurotransmitter und Hormone binden bestimmte Rezeptoren an der Oberfläche von Zellen. Wenn diese Substanzen an den Rezeptor auf einer Zelle binden, stimulieren sie diesen, seine Funktion auszuüben, die darin besteht, einen bestimmten Prozess in der Zelle anzuregen oder zu hemmen. Medikamente können ebenfalls an diese Rezeptoren binden.

Manche Medikamente wirken als Agonisten; sie stimulieren den Rezeptor auf dieselbe Weise, wie es die körpereigenen Substanzen tun. Andere fungieren als Antagonisten, indem sie die Wirkung einer natürlichen Substanz auf den Rezeptor unterbinden. Jede Art von Rezeptoren hat viele Unterarten, und Medikamente können auf eine oder mehrere Unterarten von Rezeptoren wirken.

Art von Rezeptor

Körpereigener Agonist

Reaktion

Medikamente, die gegen den Rezeptor gerichtet sind

Adrenerg

Alpha 1

Adrenalin und Noradrenalin

Kampf-oder-Flucht-Reaktionen: Verengung der Blutgefäße in Haut, Verdauungstrakt und Harnwegen

Glukoseabbau in der Leber (Freisetzung von Energie)

Reduzierte Magen-Darm-Aktivität

Zusammenziehen der glatten Muskulatur an Genitalien und Harnwegen

Agonist: Methoxamin und Phenylephrin

Antagonist: Doxazosin, Prazosin, Tamsulosin und Terazosin

Alpha 2

Adrenalin und Noradrenalin

Verringerung der Insulinsekretion, der Verklumpung der Blutplättchen, der Verengung der Blutgefäße in Haut und im Darmtrakt sowie Freisetzung von Noradrenalin aus Nerven

Agonist: Clonidin

Antagonist: Yohimbin

Beta 1

Adrenalin und Noradrenalin

Erhöhung von Puls, Herzkontraktionskraft und Reninsekretion (das Hormon Renin ist an der Regulierung des Blutdrucks beteiligt)

Agonist: Dobutamin und Isoprenalin

Antagonist: Betablocker (zur Behandlung von Bluthochdruck und Herzerkrankungen) wie Atenolol und Metoprolol

Beta 2

Adrenalin und Noradrenalin

Erweiterung der glatten Muskulatur in den Blutgefäßen, Luftwegen, Harnwegen und im Verdauungstrakt

Abbau von Glykogen in der Skelettmuskulatur (Glukosefreisetzung für Energie)

Agonist: Salbutamol, Isoetharin und Terbutalin

Antagonist: Propranolol

Cholinerg

Muskarinisch

Acetylcholin

Verlangsamter Puls und reduzierte Herzkontraktionskraft

Verengung der Atemwege

Erweiterung der Blutgefäße im gesamten Körper

Erhöhte Aktivität von Magen, Darm, Blase sowie Speichel-, Tränen- und Schweißdrüsen

Agonist: Bethanechol und Carbachol

Antagonist: Atropin; Ipratropium und Skopolamin

Nikotin

Acetylcholin

Kontraktion der Skelettmuskeln

Agonist: Keines wird häufig eingesetzt

Antagonist: Atracurium, Pancuronium und Tubocurarin

Histaminerg

H1

Histamin

Auslösen einer allergischen Reaktion

Muskelkontraktion in Atemwegen und Verdauungstrakt

Erweiterung der kleinen Blutgefäße

Schläfrigkeit (Sedierung)

Agonist: Keines wird häufig eingesetzt

Antagonist: Cetirizin, Chlorpheniramin, Clemastin, Diphenhydramin, Fexofenadin und Loratadin

H2

Histamin

Stimulation der Säuresekretion im Magen

Agonist: Keines wird häufig eingesetzt

Antagonist: Cimetidin, Famotidin und Nizatidin

Serotoninerg

Serotonin

Verengung der Blutgefäße im Gehirn

Stimulation der Aktivität (Motilität) im Verdauungstrakt

Kontraktion der Blutgefäße

Wirkungen auf Schlaf, Gedächtnis, Sinneswahrnehmung, Temperaturregelung, Stimmung, Appetit und Hormonproduktion

Partieller Agonist: Buspiron

Agonist*: Sumatriptan und Zolmitriptan

Antagonist: Methysergid und Ondansetron

Dopaminerg

Dopamin

Einfluss auf Bewegung, Stimmung, Denken, Lernen und Belohnungssuche

Erhöht auch die Blutzufuhr in die Nieren, was eine erhöhte Urinausscheidung ermöglicht

Agonist: Pramipexol und Ropinirol

Antagonist: Olanzapin und Risperidon

*Antidepressiva, auch als selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI) bekannt, wirken, indem sie die Wirkungen von Serotonin verstärken, sind aber keine Agonisten (sie wirken nicht auf den Serotoninrezeptor).

Enzyme

Manche Arzneimittel haben keinen Einfluss auf Rezeptoren, sondern auf Enzyme, die die Rate chemischer Reaktionen regulieren. Diese Mittel werden in Inhibitoren oder Aktivatoren unterschieden. Zum Beispiel hemmt das cholesterinsenkende Mittel Lovastatin das Enzym HMG-CoA-Reduktase, das bei der körpereigenen Cholesterinproduktion eine entscheidende Rolle spielt. Das Antibiotikum Rifampicin hingegen aktiviert Enzyme, die die Hormone verstoffwechseln, die in oralen Verhütungsmitteln enthalten sind, was als ungewollte Nebenwirkung eingestuft wird. Wenn Frauen, die die »Pille« einnehmen, mit Rifampicin behandelt werden, kann das Verhütungsmittel rascher verstoffwechselt und ausgeschieden werden als gewöhnlich und somit wirkungslos sein.

Chemische Wechselwirkungen

Manche Medikamente wirken, ohne die Funktion einer Zelle zu verändern und ohne an einen Rezeptor zu binden. So reduzieren die meisten Antazida die Magensäure durch einfache chemische Reaktionen. Antazida sind Basen, die chemisch mit Säuren reagieren, um die Magensäure zu neutralisieren.

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