COOH

O

O

C CH3

Der Weg eines Arzneimittels im menschlichen Körper

Am Beispiel der Acetylsalicylsäure (ASS)

Unterrichtsmaterial für die Fächer Biologie & Chemie der Klassenstufen 8 und 9

Lösung: Eid, analgetischen, antipyretischen, Südamerika, bitteren, Malariapatienten, Salicylsäure, Kohlendioxid, Erbrechen, Bayer, Acetylsalicylsäure, Aspirin, Nobelpreis

Malaria: Infektionskrankheit, die von Moskitos übertragen wird – heute hauptsächlich in den Tropen und Subtropen. Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts war die Malaria in Süd- und Mitteleuropa verbreitet.

Chinin: Eine natürlich in Chinarinde vorkommende chemische Verbindung. Der Name Chinarinde leitet sich vom altperuanischen Wort kina = Rinde ab.

Synthese: Verbindung von zwei oder mehreren Elementen zu einer neuen Verbindung.

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Geschichte der Acetylsalicylsäure (ASS)

Chemische Synthese der ASS

Wirkung der Acetylsalicylsäure

Freisetzung: Tabletten, Spritzen, Kapseln, Salben, …

Quiz für zwischendurch

Resorption – Ab ins Blut!

Verteilung und Ausscheidung – Alles raus, das keine Miete zahlt

Kreuzworträtsel

Berufe in der Apotheke

Impressum

Inhalt

Anna und ihre Mutter gehen in die Apotheke, weil Anna krank Ist.

Dort arbeiten Mia (PTA*), Lisa (PKA*) und der Apotheker Felix.

PTA: pharmazeutisch-technische/r Assistent/inPKA: Pharmazeutisch-kaufmännische/r Angestellte/r

AnnaMutter

LisaMia Felix

Danke, Mia. Wie wurde die eigentlich entdeckt?

Anna, bei Erkältungs-kopfschmerzen und Fieber empfehle ich dir den Wirkstoff Acetylsalicylsäure.

Die Geschichte der Acetylsalicylsäure (ASS)

Aufgabe: Ergänze die Lücken mit den Begriffen Acetylsalicylsäure, analgetischen, antipyretischen, Aspirin, Bayer, bitteren, Eid, Erbrechen, Kohlendioxid, Malariapatienten, Nobelpreis, Salicylsäure, Südamerika.

Altertum: Hippocrates von Kos (460-370 v. Chr.), ein berühmter griechischer Arzt, der dem hippokratischen ................. seinen Namen gegeben hat, wusste bereits von der schmerzstillenden (................................................................) und fi eber-senkenden (...............................................) Wirkung der Weidenrinde. So riet er werdenden Müttern, bei Geburtswehen Weidenrinde zu kauen. Die Weidenrinde enthält hauptsächlich den chemischen Stoff Salicylsäure.

1763: Zu dieser Zeit war die Infektionskrankheit Malaria in England weit verbreitet und das einzige verfügbare, fi ebersenkende Mittel war Chinin. Chinin wurde aber immer knapper und teurer, weil es aus der Chinarinde gewonnen wurde, die aus .................................... importiert werden musste. Der Geistliche Edward Stone stellte fest, dass die Rinde der heimischen Weide einen ähnlichen ................................................. Geschmack hatte wie die des Chinarindenbaumes und testete die Wirkung an etwa 50 ................................................................... Dabei stellte er sehr gute fi ebersenkende Eigenschaften fest.

1859: Die Struktur der .........................................................wurde von Hermann Kolbe ermittelt. Hermann Kolbe entwickelte außerdem eine Methode zur chemischen Synthese von Salicylsäure aus Phenol, ......................................................................und Natrium. Nun konnte Salicylsäure für etwa ein Zehntel des bisherigen Preises angeboten werden.

1897: Das Natriumsalz der Salicylsäure, das gegen Ende des 19. Jahrhunderts hauptsächlich verwendet wurde, wirkte zwar schmerzstillend und fi ebersenkend, schmeckt aber sehr unangenehm, reizt den Magen und führt bei vielen Patienten zum ................................... Bei der Firma .................... wurden deswegen 1897 mehrere Chemiker damit beauftragt, einen abgeleiteten Stoff der Salicylsäure zu synthetisieren, der diese Nebenwirkungen nicht hat. Felix Hoffmann synthetisierte im August 1897 erstmals ...................................................................................

1899: .................................................... wurde als Warenzeichen für die ASS beim Berliner Patentamt eingetragen.

1982: Der Wirkmechanismus von Acetylsalicylsäure wurde erst in den 1970er Jahren von Sir John R. Vane ent-schlüsselt, der für diese Entdeckung 1982 mit dem .................................................................. geehrt wurde.

Losgeht‘s

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Aufgabe: Recherchiert selbstständig und füllt die Tabelle mit Wirkungen und Nebenwirkungen aus.

Prostaglandine sind Gewebshormone und unter anderem an der Entstehung von Schmerzen, Entzündungen und Fieber beteiligt. Das Prostaglandin PGE2 schützt die Magenschleimhaut.

Prostacyclin wirkt stark gefäßerweiternd und ist an Entzündungsprozessen beteiligt.

Thromboxane leiten die Blutgerinnung durch Verklumpen der Blutplättchen (Thrombozyten) ein.

Wirkungen der ASS: Nebenwirkungen von ASS:

die Wirkung Der Acetylsalicylsäure

Das brauchst du:Substanzen: • Salicylsäure • Essigsäureanhydrid • Essigsäure• konzentrierte Schwefelsäure • gereinigtes Wasser • Eisstücke

Erforderliche Geräte:• Erlenmeyerkolben • Magnetrührer, elektronische Waage • Stativ, Pipette, Thermometer • große Bechergläser• Nutsche, säurefeste Handschuhe• Wasserwanne, Eisbad

Die chemische Reaktion dahinter erklären dir The Simple Chemics in diesem YouTube-Video:

Die Chemische Synthese der ASS

1. Zunächst gibst du 5 g Salicylsäure und 10 ml Essigsäureanhydrid in einen Erlenmeyerkolben und lässt das Gemisch 1-2 Minuten im Magnet- rührer rühren.

2. Als Nächstes werden 10 ml Essigsäure hinzuge- fügt und das Ganze rührt noch mal 1-2 Minuten.

3. Für den nächsten Schritt solltest du säurefeste Handschuhe anziehen und fügst dann mit der Pipette drei Tropfen konzentrierte Schwefel- säure hinzu.

4. Für 10 Minuten kommt das Gemisch im Kolben nun in ein 40°-warmes Wasserbad. Dabei wird die weiße Flüssigkeit durchsichtig.

5. Als nächsten Schritt geht es ab damit ins Eisbad. Der kristalline Feststoff, der jetzt ausfällt, ist bereits Acetylsalicylsäure.

6. Um die Acetylsalicylsäure herauszufi ltern, brauchst du eine Nutsche, mit der die restliche Flüssigkeit abtropft. Nach dreimaligem Aus- waschen des Bechers mit gereinigtem Wasser hast du eine Ausbeute von etwa 10 g Acetyl- salicylsäure. Beim Trocknen des Produktes wird die kristalline Struktur deutlich.

So geht’s:

Die Acetylsalicylsäure kannst du im Chemieunterricht Mit Hilfe deines Lehrers/deiner Lehrerin auch selbst herstellen. Das ist gar nicht so schwer! Dabei musst du aber für das sichere Arbeiten im Labor unbedingt auf deine persönliche Schutz-ausrüstung (geschlossener Kittel, Schutzbrille, Handschuhe) achten.

Mia, wie wirkt Acetylsalicylsäure?

Überall in deinem Körper gibt es das Enzym Cyclooxygenase, kurz COX. COX wandelt Arachidonsäure (z.B. aus der Nahrung) in einen Stoff um, aus dem in weiteren Biosyntheseschritten die Botenstoffe Prostaglandin, Thromboxan und Prostacyclin entstehen.

ASS hemmt das Enzym COX und damit die Entstehung der Botenstoffe, die an Fieber, Schmerz- und Entzündungs-prozessen und an der Blutgerinnung beteiligt sind.

COX

ASS

Prostaglandin

Entzündungen, FieberSchmerzen

Blutgerinnung

Prostacyclin

Thromboxan

Reaktionsgleichung:COOH

O

O

C CH3

C

C

O

O

OH

OHOH H3O H2O

+

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Freisetzung: Tabletten, Spritzen, Kapseln, Salben, …

Es gibt verschiedene Darreichungsformen von Arzneimitteln: Sie werden z. B. oral (durch den Mund), parenteral (unter Umgehung des Magen-Darm-Traktes, z. B. als Injektion), rektal (über den After) oder kutan (über die Haut) verabreicht und wirken lokal (einen bestimmten Ort im Organismus betreffend) oder systemisch (den gesamten Organismus betreffend).

Aufgabe: Ordne die Eigenschaften den Darreichungsformen zu.

Gibt’s in verschiedenen Formen und Größen, einfach herzustellen, lange haltbar, ein oder mehrere Wirkstoffe mit Hilfsstoffen vermischt und gepresst.

Die Hülle besteht meist aus Gelatine, wird im Magen oder Darm aufgelöst und gibt den Wirkstoff frei.

Das Arzneimittel kommt bereits in gelöster Form im Magen an, es darf nicht offen aufbewahrt werden.

Arzneimittel für Kinder gibt es oft in dieser Form.

Liefert die Substanz direkt in den Blutkreislauf in dieser süßen und klebrigen Form, der Wirkstoff ist bereits in Flüssigkeit gelöst, kommt in Notfallsituation zum Einsatz, für Substanzen, die im Magen oder Darm sonst zerstört werden.

Diese Darreichungsform liefert die Substanz direkt in den Blutkreislauf, da der Wirkstoff bereits in Flüssigkeit gelöst ist. Sie kommt in Notfallsituationen zum Einsatz und bei Substanzen, die im Magen oder Darm sonst zerstört werden.

Diese Darreichungsform eignet sich gut, wenn die Einnahme von Arzneimitteln zum Beispiel durch häufi ges Erbrechen oder Schluckstörungen erschwert ist oder Nebenwirkungen bei oraler Aufnahme auftreten.

Eine Darreichungsform, die sich insbesondere zur Anwendung am Auge oder Ohr, aber auch zum Einnehmen eignet.

Kommt bei Arzneimitteln zum Einsatz, die direkt in der Lunge wirken sollen.

Sie werden vor allem bei Hauterkrankungen genutzt, haben meist einen Fettanteil und können eine kühlende Wirkung haben.

Zusatzaufgabe: Sammle konkrete Beispiele von Arzneimitteln in verschiedenen Darreichungsformen. Versuche dabei folgende Fragen zu beantworten: Wie wird das Arzneimittel verabreicht – oral, parenteral, rektal oder kutan? Wie gelangt der Wirkstoff ins Blut – schnell oder langsam? Wie lange wirkt der Wirkstoff ?

Acetylsalicylsäure wird meistens als Tablette oder Brausetablette verabreicht. Es gibt aber noch andere Darreichungsformen für Arzneimittel. In welcher Form ein Arzneimittel eingenommen werden soll, hängt von vielen Faktoren ab: Wie sind die chemisch-physikalischen Eigenschaften des Wirkstoffes? Wie schnell soll das Arzneimittel wirken? Wie lange soll es wirken? Wo soll es wirken?

1. Wieso können Lotionen eine kühlende Wirkung haben?

a) Sie sind kälter als unsere Körpertemperatur.b) Sie bilden einen Schutzfi lm vor der wärmenden Sonne.c) Das in ihnen enthaltene Wasser verdunstet auf der Haut und das hat einen kühlenden Effekt.

2. Warum sollten Brausetabletten nicht offen aufbewahrt werden?

a) Sie können sich aufgrund der Luftfeuchtigkeit bereits zersetzen.b) Sie werden an der Luft fester und sind dann nicht mehr wasserlöslich.c) Sie werden dadurch ungenießbar.

3. Wieso gibt es das Risiko einer ungewollten Schwangerschaft, wenn man sich kurz nach der Einnahme der Pille übergeben muss?

a) Die Pille konnte nicht lange genug im Magen-Darm-Trakt verweilen und die Wirkstoffe wurden nicht resorbiert.b) Die Magensäure zersetzt die Wirkstoffe.c) Nun ist im Magen nicht genug Flüssigkeit, in der die Wirkstoffe zersetzt werden können.

4. Warum sollte man eine Tablette immer mit einem Glas Wasser einnehmen?

a) Sie könnte sonst in der Speiseröhre stecken bleiben.b) Damit sich im Magen genug Flüssigkeit befi ndet, in der sich die Tablette aufl ösen kann.c) Damit man sich nicht verschluckt.

Quiz für zwischendurch

c: Lotionen sind wasserhaltig. Weil das Wasser auf der Haut verdunstet, haben sie eine kühlende Wirkung.

a: Brausetabletten enthalten im Gegensatz zu normalen Tabletten z. B. Säuren und Natriumcarbonat oder Natri-umhydrogencarbonat zur schnellen Aufl ösung und können sich aufgrund der Luftfeuchtigkeit bereits zersetzen.

a: Bei Erbrechen oder Durchfall innerhalb der ersten 3-4 Stunden nach Einnahme, kann die Pille ihre Wir-kung verlieren, auch wenn es nur einmal passiert. Die Pille befi ndet sich in dem Fall nicht lange genug im Magen-Darm-Trakt, kann nicht zersetzt werden und die Wirkstoffe können nicht in die Blutbahn übergehen.

a,b,c,: Alle drei Antworten sind korrekt.

Inhalator

Tropfen

Kapseln

Zäpfchen

Infusionen

Sirup

Tabletten

Spritze

Salben oder Cremes

Brausetabletten

Du willst dein Wissen zu Gesundheitsfragen weiter testen? Dann lade dir mal die Quiz-App QUIZZIN herunter und spiele mit Mitschülern oder Freunden!

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Aufgabe: Beschrifte die Grafi k mit den Begriffen Bauchspeicheldrüse, Gallenblase, Leber, Magen, Portalvene, Speiseröhre, Zwölffi ngerdarm.

ASS: Durch die rasche Aufl ösung der Tabletten wird eine schnelle Resorption der Acetylsalicylsäure erzielt.

Sobald eine Substanz ins Blut gelangt, wird sie mit diesem auch zu den Organen ihrer Elimination (z. B. Niere, Leber, Lunge, Darm) transportiert. Auf diesem Weg unterliegt der Arzneistoff unterschiedlichen biochemischen Um- und Abbauprozessen an verschiedenen Orten im Körper, meist mit dem Ziel, einen wasserlöslichen Stoff zu erhalten, der gut über die Nieren ausgeschieden werden kann. Die Ausscheidung eines Wirkstoffes kann über verschiedenen Wege erfolgen, vorwiegend mit dem Urin über die Niere und der Blase, mit dem Stuhl über den Darm und mit der Atemluft über die Lunge.

ASS: Sowohl Acetylsalicylsäure als auch Salicylsäure werden in großem Umfang an Plasmaproteine gebunden und rasch im gesamten Körper verteilt.

ASS: Salicylsäure und ihre Metabolite werden hauptsächlich über die Nieren ausgeschieden.

Diffusion: Durchmischung von Flüssigkeiten oder Gasen mittels Molekularbewegungen. Führt mit der Zeit zur vollständigen Durchmischung zweier oder mehrerer Stoff e.

Referatsthemen: Teilt euch in Gruppen auf und recherchiert, wie Wirk-stoffe z. B. bei einer Injektion in die Vene, einer Injektion in den Muskel, einem Inhalator oder einem Nasenspray aufgenommen werden.

Resorption im Vergleich:

• Der Respirationstrakt (Atmungsorgane) hat eine Oberfl äche von 70 m² – so groß wie eine Zweizimmerwohnung.

• Die Resorptionsfl äche des Magen-Darm-Kanals ist etwa 120 m² groß – so groß wie ein Beachvolleyballfeld.

• Die Haut hat eine Resorptionsfl äche von 1,7 m² – etwa so groß wie ein Einzelbett.

Wenn ein Arzneimittel in Tablettenform eingenommen wird, muss der Wirkstoff zunächst im Magen oder Darm zugänglich gemacht werden. Erst nach Zerfall des Tabletten-körpers und Auflösung des Wirkstoffes kann dieser über den Magen oder Darm resorbiert werden und auf diesem Weg in die Blutbahn gelangen. Dieser Stoffaustausch fi ndet per Diffusion statt. Wirkstoffe diffundieren durch eine Zellmembran von einer Region höherer Konzentration (z. B. Flüssigkeiten im Magen-Darm-Trakt) zu einer Region mit niedrigerer Konzentration (z. B. Blut). Da die Zell-membran lipophil ist, diffundieren fettlösliche Wirkstoffe am schnellsten. Kleine Moleküle neigen außerdem dazu, schneller durch Membranen zu dringen als größere. Daneben können Wirkstoffe auch über spezielle Transporter in die Blutbahn gelangen.

lipophil: Eine Substanz wird als lipophil bezeichnet, wenn sie gut in Fetten und Ölen löslich ist oder ihrerseits Fette und Öle gut lösen kann.

Wow! Es gibt ja wirklich viele verschiedene

Formen, wie Wirkstoffe verabreicht werden.

Aber wie gelangen die Wirkstoffe ins Blut?

Resorption – Ab ins Blut!

Je nachdem, in welcher Form ein Arzneimittel verabreicht wird, variiert seine Aufnahme in die Blutbahn. Wirkstoffe aus Tabletten, Kapseln oder Säften werden vor allem über die Schleimhäute des Magen-Darm-Traktes aufgenommen. Wirkstoffpfl aster nutzen hingegen den Transport durch die Haut. Die Resorptionsfl äche, die Durchblutung und die Kontaktdauer haben dabei Einfl uss auf die Wirkung eines Arzneimittels.

TabletteSpeiseröhre

Magen

Darm

Aufl ösen Zersetzung des Tablettenkörpers

Resorption

Verteilung und Ausscheidung – Alles raus, das keine Miete zahlt

Nach erfolgter Resorption befinden sich die Wirkstoffe im Blutkreislauf und werden mit ihm verteilt. Wie und wo sich ein Wirkstoff verteilt, hängt ab von der Löslichkeit der Substanz, aber auch von ihrer chemischen Struktur und ihrem Bindungsvermögen an Plasmaproteine oder Gewebe-proteine. Eine spezielle Form der Verteilung ist der enterohepatische Kreislauf: Der im Blut gelöste Wirkstoff gelangt von der Leber in die Galle und über diese in den Darm. Von dort wird der Wirk-stoff in die Blutbahn zurückresorbiert. In diesem Kreislauf kann ein Wirkstoff mehrfach und lange zirkulieren und so im Körper verweilen.

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Berufe in der ApothekeKreuzworträtsel

VertikalWie nennt man eine Substanz, die gut in Fetten und Ölen löslich ist oder selbst Fette und Öle gut lösen kann?Wie nennt man die Aufnahme von Wirkstoffen ins Blut?Was gibt man bei der Herstellung von Acetylsalicylsäure im ersten Schritt außer Salicylsäure in den Erlenmeyerkolben?Wie heißt es, wenn ein Arzneimittel unter Umgehung des Magen-Darm-Traktes verabreicht wird?Wie heißt eine spezielle Form des Kreislaufes, durch den ein Wirkstoff mehrfach und lange zirkulieren und im Körper verweilen kann?Welche Auszeichnung bekam Sir John R. Vane für dieEntdeckung des Wirkmechanismus der Acetylsalicylsäure?Über welche Organe werden die ASS und ihre Metabolitehauptsächlich ausgeschieden?

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HorizontalWie hieß der Wissenschaftler, der die Struktur der Salicylsäure ermittelte?Wofür steht das T in PTA?Welches Enzym hemmt die ASS?Welche Krankheit war bis Mitte des 20. Jahrhunderts in Süd- und Mitteleuropa weit verbreitet?Die Resorptionsfl äche welches Organs ist so groß wie eine Zweizimmerwohnung?Was sollte man studieren, wenn man Apotheker werden will?Welche Botenstoffe leiten die Blutgerinnung ein?Die ... zum/zur pharmazeutisch-kaufmännischen Angestellten (PKA) erfolgt im dualen System.Welcher Botenstoff kommt bei Arzneimitteln zum Einsatz, die direkt in der Lunge wirken sollen?Worin kommt die chemische Verbindung Chinin natürlich vor?

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Lösungwort:

PTA – Pharmazeutisch-technische/r Assistent/in

Als pharmazeutisch-technische/r Assistent/in (kurz: PTA) unterstützt du den Apotheker/die Apothekerin bei der Arbeit in der Apotheke und übernimmst Aufgaben bei der Beratung von Patienten, der Herstellung individueller Arzneimittel oder der Prüfung von Arznei- und Hilfsstoffen. Auf dich kann man sich verlassen – egal ob als Apotheker/in, Patient oder Kunde.

Berufseinstieg: schulische Ausbildung an einer staatlich anerkannten Lehranstalt Ausbildungsdauer:2 Jahre + 6 Monate Praktikum Voraussetzung: Realschulabschluss oder gleichwertiger Abschluss

PKA – Pharmazeutisch-kaufmännische/r Angestellte/r

Als pharmazeutisch-kaufmännische/r Angestellte/r (kurz: PKA) managst du die Bestellung, den Einkauf und die Lagerung der Arzneimittel. Außerdem unterstützt du das Marketing in der Apotheke. Chaos gibt’s bei dir so gut wie nie – ohne dich läuft es nicht!

Berufseinstieg: Die Ausbildung erfolgt im dualen System – das heißt: Theorie und Praxis laufen parallel.Ausbildungsdauer: 3 JahreVoraussetzung: Ein Schulabschluss ist wünschenswert.

Apotheker/in – Pharmaziestudium

Als Apotheker/in weißt du alles über Arzneimittel. Du berätst Patienten und bei Bedarf auch Ärzte bei allen Fragen rund um Arzneimittel. Dafür brauchst du sowohl kommunikative Fähigkeiten als auch umfangreiche pharmazeutische Kenntnisse. Apotheker arbeiten nicht nur in der Apotheke, sondern auch in der Forschung, Industrie, in Krankenhäusern oder bei der Bundeswehr – also viele spannende Bereiche, in denen du selbständig arbeiten kannst.

Berufseinstieg: abgeschlossenes Pharmaziestudium und ApprobationAusbildungsdauer: 4 Jahre Studium + 8 Wochen Praktikum + 1 PraxisjahrVoraussetzung: Allgemeine Hochschulreife oder fachgebundener Hochschulzugang

Mehr Informationen unter: www.apotheken-karriere.de

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HerausgeberABDA –Bundesvereinigung Deutscher Apothekerverbände e. V.Unter den Linden 19-2310117 Berlin

GestaltungOrange YC GmbHSchandauer Str. 6401277 Dresdeninfo@orange-yc.dewww.orange-yc.de

RedaktionPolina Boyko

LektoratStefanie Hirte

Grafi kAnja Nier

Illustrationwww.freepik.de

Drucksaxoprint.deEnderstr. 92c 01277 Dresden

Impressum

Mehr Informationen unter:www.abda.de