Pharmakodynamik
Die Pharmakodynamik ist die Lehre über die Wirkung von Arzneistoffen im Organismus. Sie behandelt folgende Aspekte:
Wirkprofil
Das Wirkprofil wird bestimmt durch die Art und den Ort der Wirkung eines Arzneimittels. (Welche Effekte treten auf? Welche Organe/Strukturen oder biologische Funktionen werden beeinflusst?) Die meisten Wirkstoffe wirken spezifisch. Ihre Wirkung ist weitgehend von der molekularen Struktur abhängig, d. h. an bestimmte chemische, funktionelle Strukturen gebunden. Sie wirken meistens in niedrigen Dosen bzw. Konzentrationen und an einem genau definierbaren Angriffsort. Wenige Wirkstoffe wirken unspezifisch. Trotz unterschiedlicher chemischer Strukturen haben sie ähnliche Wirkungen. Sie sind eher in hohen Dosen bzw. Konzentrationen wirksam.
Dosis-Wirkungs-Beziehung
Vor dem Hintergrund der Wirksamkeit und Sicherheit eines Arzneimittels ist die Dosis-Wirkungs-Beziehung von zentraler Bedeutung. (Welche Dosen sind wirkungslos? Ab welchen Dosen treten Effekte auf? Wie stark sind die Effekte in Abhängigkeit von der Dosis? Welche Dosen sind toxisch?)
So verursacht beispielsweise eine doppelte Dosis nicht zwingend einen doppelt so großen Effekt. Man spricht dann von einer nicht-linearen Dosis-Wirkungs-Beziehung.
Manche Arzneimittel haben eine geringe therapeutische Breite. Das bedeutet, dass die effektive Dosis nahe der toxischen Dosis liegt. Die Effekte solcher Arzneimittel müssen somit sorgfältig überwacht werden. Die Sinnhaftigkeit solcher Verordnungen muss generell kritisch hinterfragt werden.
Wirkmechanismus
Der Wirkmechanismus erklärt das Zustandekommen der Wirkung auf biochemischer bzw. biophysikalischer Ebene. Besonders aufschlussreich für das Verständnis des Wirkmechanismus ist die Struktur-Wirkungs-Beziehung. Neben der chemischen Formel kann auch die räumliche Anordnung der Atome im Molekül den Wirkmechanismus ausmachen. Man kennt Substanzen, die in Abhängigkeit von ihrer isomeren Form unterschiedlich wirksam sind.
Fast alle Arzneimittelwirkungen beruhen auf einigen wenigen Wirkmechanismen. Nach |1| unterscheidet man:
- Wechselwirkung mit Rezeptoren (Stimulation, Blockade)
- Beeinflussung der Enzymaktivität (Aktivierung, Hemmung)
- Beeinflussung spannungsabhängiger Ionenkanäle (Öffnung, Blockade)
- Beeinflussung von Transportsystemen
- Hemmung von Biosynthesen in Mikroorganismen
Wechselwirkung mit Rezeptoren
Rezeptoren sind Zellstrukturen, die durch die Bindung mit einem Liganden gemäß dem Schlüssel-Schloss-Prinzip einen Signalprozess auslösen, welcher wiederum einen bestimmten Effekt hervorruft. Man unterscheidet intrazelluläre (also im Cytoplasma oder Zellkern lokalisierte) und membranständige Rezeptoren. Durch die Reizung oder Blockade eines solchen Rezeptors mit einer dem natürlichen Liganden ähnlichen Substanz bzw. Struktur kann ein Effekt erzeugt oder unterdrückt werden.
Beispiele: Blockade von Adrenozeptoren durch Sympatholytika (Alphablocker, Betablocker), Stimulation von Adrenozeptoren durch Sympathomimetika, Blockade von Histamin-Rezeptoren durch Antihistaminika
- Siehe auch: Agonist, Antagonist, Neurotransmitter, Signaltransduktion
Beeinflussung der Enzymaktivität
Ein ebenfalls häufig anzutreffender Wirkmechanismus ist die Aktivierung oder Hemmung einer Enzymaktivität. Enzyme regulieren zahlreiche biochemische Reaktionen im Organismus.
Beispiele: Erniedrigung der Angiotensin II-Konzentration durch angiotensin-converting-enzyme-Hemmer (Reduktion der gefäßverengenden und antidiuretischen Wirkung), Hemmung der bakteriellen Gyrase durch Gyrase-Hemmer bzw. Fluorchinolone (Antibiose).
Beeinflussung spannungsabhängiger Ionenkanäle
Ionenkanäle ermöglichen den Transport von Ionen wie z. B. Natrium, Kalium, Calcium oder Chlorid durch die Membran der Zellwände. Sie können durch verschiedene Mechanismen aktiviert werden. Neben der rezeptorabhängigen Aktivierung (siehe oben: Wechselwirkung mit Rezeptoren) ist die Beeinflussung über eine Veränderung des Membranpotentials möglich. Hier setzen entsprechende Arzneistoffe an.
Beispiele: Erniedrigung der intrazellulären Calciumkonzentration durch Calciumkanalblocker bzw. Calciumantagonisten (Senkung der Herzlast durch verminderten Sauerstoffbedarf und Blutdruck), Erniedrigung der Natriumkonzentration im Axon durch Lokalanästhetika (Unterdrückung der Erregungsleitung bzw. Schmerzempfindung).
Beeinflussung von Transportsystemen
Arzneistoffe können ihre Wirkung auch durch Beeinflussung von Ionenpumpen oder Carrier-Systeme entfalten.
Beispiel: Hemmung der Protonen-Kalium-Pumpe durch Protonenpumpenhemmer (Unterdrückung der Salzsäureproduktion im Magen)
Hemmung von Biosynthesen in Mikroorganismen
Eine Vielzahl von antiinfektiven Therapien beruht auf der Störung von Biosynthesen der Erreger.
Beispiele: Hemmung der bakteriellen Zellwandsynthese durch β-Lactam-Antibiotika, Störung der bakteriellen Folsäure-Synthese durch Sulfonamide, Hemmung der bakteriellen Proteinsynthese durch Makrolide, Hemmung der mykotischen Ergosterolsynthese durch Azol-Antimykotika
Literatur
- Mutschler - Arzneimittelwirkungen, Lehrbuch der Pharmakologie und Toxikologie; Basiswissen Pharmakologie / Toxikologie. Mit einführenden Kapiteln in die Anatomie, Physiologie und Pathophysiologie von E. Mutschler, G. Geisslinger, H.K. Kroemer, P. Ruth, M. Schäfer-Korting, WVG Stuttgart 2005, ISBN 3-8047-2251-2
- Philipp F. W. Vogt: Lehrbuch der Pharmakodynamik, Gießen 1821 (Erstes Einzelwerk über Pharmakodynamik)