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 Nichtopioide Schmerzmittel), 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.
Wo Arzneimittel ihre Wirkung entfalten, hängt davon ab, wie sie mit bestimmten 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 dreidimensionalen Struktur, die nur mit exakt passenden Substanzen interagiert, ähnlich wie beim Schlüssel-Schloss-Prinzip.
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 es einer bestimmten Substanz wie zum Beispiel einem Arzneimittel, einem Hormon oder einem Neurotransmitter erlaubt, an sie zu binden, weil sie perfekt zu diesem Rezeptor passt, so wie ein Schlüssel in ein Schloss. |
Agonisten und Antagonisten
Medikamente, die an Rezeptoren binden, werden in Agonisten und Antagonisten unterteilt. Agonistische Arzneimittel aktivieren bzw. stimulieren ihre Rezeptoren, wodurch sie eine Reaktion auslösen, welche die Zellaktivität entweder verstärkt oder herabsetzt. Antagonistische Arzneimittel 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. Betablocker werden zur Behandlung von Bluthochdruck, Angina pectoris (Schmerzen im Brustkorb aufgrund einer Unterversorgung des Herzmuskels mit Blut) und bestimmten Herzrhythmusstörungen sowie zur Vorbeugung von Migränen eingesetzt. 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.
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 zielen auf Enzyme ab, die die Rate chemischer Reaktionen regulieren, und binden nicht an Rezeptoren auf Zellen. 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 ein orales Verhütungsmittel 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.
