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INHALTSVERZEICHNIS
ZELLBIOLOGIE .......................................................................... 4
Bau der Zelle und Zellorganellen ............................................................................... 4
Bakterielle Zellwandsynthese .................................................................................... 4
Proteinsynthese .......................................................................................................... 5
Nukleinsäuresynthese ................................................................................................ 6
DAS NERVENSYSTEM .............................................................. 9
Bau des Neurons ......................................................................................................... 9
Das Ruhepotenzial .................................................................................................... 10
Das Aktionspotenzial ................................................................................................ 11
Elektrische Aktionspotential-Weiterleitung entlang des Axons ............................ 12
Chemische Aktionspotential-Weiterleitung über die Synapse .............................. 13
Gliederung des Nervensystems ............................................................................... 14
Muskelfasern ............................................................................................................. 17
BLUT ......................................................................................... 19
Einstiegsfragen ......................................................................................................... 19
Der Blutkreislauf ........................................................................................................ 19
Arteriosklerose .......................................................................................................... 21
Blutdruck ................................................................................................................... 22
Primäre und sekundäre Hypertonie ......................................................................... 24
Blutdruckregulation .................................................................................................. 24
Therapie der Hypertonie ........................................................................................... 26
2�
Stufentherapie ........................................................................................................... 27
Abschlussfragen und Antworten ............................................................................. 28
DAS METABOLISCHE SYNDROM .......................................... 31
Einstiegsfragen ......................................................................................................... 31
Definition .................................................................................................................... 31
Diabetes ..................................................................................................................... 31
Insulin ......................................................................................................................... 32
BOTENSTOFFE ........................................................................ 33
Neurotransmitter und Rezeptoren ........................................................................... 33
Angiotensin und Aldosteron .................................................................................... 34
Hormone .................................................................................................................... 35
ORGANE ................................................................................... 37
Das Herz ..................................................................................................................... 37
Das Auge .................................................................................................................... 37
ANTIBIOTIKA ............................................................................ 39
Einteilung der Antibiotika ......................................................................................... 39
ß-Lactam-Antibiotika (Penicilline,Cephalosporine, Carbapeneme) ...................... 40
Glykopeptide.............................................................................................................. 41
Aminoglykoside ......................................................................................................... 41
Tetracycline ............................................................................................................... 42
Makrolide ................................................................................................................... 43
Sulfonamide ............................................................................................................... 43
Gyrasehemmer = Chinolone ..................................................................................... 43
3�
Zusammenfassung .................................................................................................... 44
KRANKHEITEN ......................................................................... 46
Morbus Alzheimer ..................................................................................................... 46
Toxizität von Metallen ............................................................................................... 49
ENDUNGEN VON WIRKSTOFFNAMEN .................................. 57
Zehn Fragen zum Einstieg:
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1 ZELLBIOLOGIE
1.1 Bau der Zelle und Zellorganellen
1.2 Bakterielle Zellwandsynthese
Nach der Färbbarkeit unterscheidet man Gram-positive und Gram-negative Bakterien. Die
jeweilige Zellhüllstruktur (Zellwand und Membran) ist links abgebildet.
Die Gram+-Bakterien besitzen eine dicke, mehrschichtige Zellwand aus Murein, einem
Peptidoglycan aus 2 Bausteinen. Die einzelnen Polymere sind über Peptidreste quervernetzt.
Die Zellwand der Gram- Bakterien besteht aus einer Membran mit Porin-Poren und
darunterliegend einer dünnen Mureinschicht.
Murein ist die kritische Schicht in der Zellwand.
1.3 Proteinsynthese
Proteine (Eiweiße, Polypeptide) werden aus Aminosäuren aufgebaut. Die Natur verwendet zum
Aufbau der Proteine insgesamt zwanzig Aminosäuren, die in verschiedener Zahl und
5�
Reihenfolge aneinandergereiht werden. Aus welchen und wie vielen Aminosäuren ein Protein
aufgebaut ist, bestimmt ein Gen.
Die Eiweißbildung (Proteinsynthese)beginnt damit, dass ein "Kopier-Enzym" (ein Enzym ist ein
Protein, das eine Aufgabe ausführt ohne dabei selber verändert zu werden), auch Polymerase
genannt, die Botschaft des Gens in eine "Abklatsch-Kopie" überträgt, man nennt diesen
Vorgang Transkription. Diese Kopie nun ist die einsträngige Ribonukleinsäure (RNA, RNS),
welche die Anweisung des Gens als Bote in die Eiweiß - Synthesemaschine, das Ribosom
bringt. Nach ihrer Botenfunktion heißt diese Ribonukleinsäure "messenger - RNA", kurz m-
RNA. Die RNA hat einen ähnlichen Aufbau wie die DNA, nur ist in der RNA die Nukleobase
Thymin der DNA in Uracil ausgetauscht, außerdem ist die RNA im Gegensatz zur DNA
einsträngig.
Der erste Schritt vom Gen zum
Protein: die Transkription. Das Umschreiben der Erbsubstanz DNA in die Boten-RNA
(mRNA)wird von dem Enzym RNA-Polymerase durchgeführt. Dazu wird die
doppelsträngige DNA aufgetrennt, die Polymerase wandert ein einem Strang entlang und
synthetisiert dabei einen neuen Strang Boten-RNA. Dabei entsteht ein Abbild des
zweiten, nicht abgelesenen Stranges der DNA.
Am Ribosom findet dann die Translation statt, d.h. die "Übersetzung" der genetischen Infor-
mation in Proteine, indem das Ribosom "Buchstabe für Buchstabe" die chemische Botschaft
von der m-RNA "abliest".
6�
Der zweite Schritt vom Gen zum
Protein: die Translation: Die Boten-RNA (mRNA) wird in Peptide übertragen, aus denen
später Proteine entstehen. Dieser Vorgang findet an den Ribosomen außerhalb des
Zellkerns statt. Die t-RNA, eine mit Aminosäuren beladene kleeblattförmige
Ribonukleinsäure, hilft dabei (oben). Je nach Art der t-RNA koppeln sich unterschiedliche
Aminosäuren an. Die Ribosomen wandern an der m-RNA entlang, während die t-RNA die
passende Aminosäure antransportiert. Schließlich entsteht, je nach Abfolge des Codes
auf der m-RNA - ein bestimmtes Peptid. Peptide sind kurze Aminosäurenketten. Später
werden die Peptide zu funkionellen Proteinen, zum Beispiel Enzymen, zusammengesetzt.
1.4 Nukleinsäuresynthese
Die Basen:
NH
N
O
O
NH
N
O
O
N
N
NH2
O
N
N
N
N
NH2
N
NH
N
N
O
NH2
Uracil (2,4-Dihydroxypyrimidin): Thymin (5-Methyluracil): Cytosin (2-Hydroxy-4-Aminopyrimidin):
Adenin (6-Amino-9H-Purin): Guanin (2-Amino-6-Hydroxy-9H-Purin):
Nukleosid- und Nukleotid-Beispiel:
7�
Der Replikationsvorgang
Auf den ersten Blick erscheint die "identische Reduplikation" der DNA (kurz: Replikation) recht
einfach als 3-Schritte-Prozess:
1. Ein Enzym A entwindet die DNA, aus der Doppelhelix werden zwei mehr oder weniger
parallel nebeneinanderliegende Einzelstränge, die noch über Wasserstoffbrücken
miteinander verbunden sind.
2. Ein Enzym B spaltet die H-Brücken, so dass jetzt tatsächlich zwei separate
Einzelstränge vorliegen.
3. Ein Enzym C heftet komplementäre Nucleotide an die Einzelstränge, und es entstehen
zwei Tochter-Doppelstränge.
Während die Schritte 1 und 2 in Wirklichkeit mehr oder weniger so ablaufen, wie hier kurz
beschrieben, treten bei Schritt 3 Probleme auf. Das verantwortliche Enzym, die DNA-
Polymerase, kann nämlich nur in einer Richtung arbeiten, und zwar in 5' --> 3' - Richtung.
Siehe hierzu auch "Das DNA-Rückgrat".
Nun verläuft von den beiden Einzelsträngen der DNA der eine in 5' --> 3'-Richtung, der andere
aber entgegengesetzt in 3' --> 5'-Richtung.
An jedem der beiden ungepaarten Teilstränge der DNA arbeitet sich nun ein eigenes DNA-
Polymerasemolekül in die angegebene 5' --> 3' - Richtung, wie folgende Graphik zeigt:
Der untere Einzelstrang im Bild kann von der DNA-Polymerse kontinuierlich repliziert werden,
sie bewegt sich in der "richtigen" Richtung. Es entsteht ein langer Tochterstrang (rot).
Der obere Einzelstrang kann nicht "in einem Stück" repliziert werden. Wenn der
Replikationsursprung im Bild ein Stück weiter nach links gewandert ist, dann setzt sich ein
DNA-Polymerase-Molekül an den ungepaarten oberen Einzelstrang und synthetisiert in
N
N
N
N
NH2
O
OHOH
OH
N
N
N
N
NH2
O
OHOH
OPOPOPO
O
O O
O
O
O
Adenosin Adenosintriphosphat
8�
"Rückwärtsrichtung" ein ca. 200 Nucleotide langes Teilstück, ein sogenanntes "Okazaki-
Fragment" (nach dem Japaner OKAZAKI benannt, der dies entdeckt hat).
Durch ein spezielles Enzym, eine Ligase, werden die einzelnen Okazaki-Fragmente schließlich
miteinander verbunden.
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2 DAS NERVENSYSTEM
2.1 Bau des Neurons
Das Neuron bildet die funktionelle anatomische Einheit des gesamten Nervensystems.
Auch wenn die unterschiedlichen Neuronentypen vielgestaltig sind, lässt sich doch ein
Grundbauplan ableiten, den man exemplarisch am abgebildeten markhaltigen
Motoneuron zeigen kann:
Bitte beschrifte die Skizze umfassend vor dem Umblättern!
(Es dürfen auch noch zeichnerische Ergänzungen vorgenommen werden)
Die Skizze sollte etwa so aussehen:
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2.2 Das Ruhepotenzial
An der Zellmembran baut sich ein sogenanntes Ruhepotential auf (Außenraum per
definitionem 0V, innen zwischen -50 und -100mV, typischer Wert an einem Motoneuron: innen
-70mV):
1. Voraussetzung für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials:
Die Ionen verteilen sich zwischen Zellinnerem und -äußerem nicht gleichmäßig. Es liegt also
ein Konzentrationsgradient (=gefälle) vor.
2. Voraussetzung für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials:
Die Membran ist für die verschiedenen Ionen nicht gleich permeabel
Permeabilität der unerregten Membran
P (K+) hoch
P(Org-) nicht permeabel
P(Na+) niedrig (Leckströme)
P(Cl-) niedrig (Leckströme)
Durch Leckströme von Na+-Ionen und Cl--Ionen ins Innere des Axons wird das Ruhepotential
gestört. Da für jedes einströmende Na+-Ion ein K+-Ionen ausströmt, käme es ohne
Gegenreaktion zum Zusammenbruch des Membranpotentials.
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3. Voraussetzung für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials:
Die Zelle pumpt mit Hilfe der Na+/K+-Pumpe Na+-
Ionen aus der Zelle hinaus und K+-Ionen in die
Zelle zurück. Dabei werden i.d.R. für 3 Na+-Ionen
hinaus 2 K+-Ionen hinein befördert. Die Na+/K+-
Pumpe wird auch als Na+/K+-ATPase bezeichnet.
Dies weist auf die Tatsache hin, dass der
Pumpvorgang unter Energieverbrauch, sprich
ATP-Verbrauch, abläuft.
Das Ruhepotential ist im wesentlichen ein
Kalium-Diffusionspotential. Da die Membran für K+-Ionen permeabel ist strömen sie aufgrund
des K+-Konzentrationsgradienten aus dem Zellinneren aus. Es baut sich ein Ladungsgradient
auf, der dem Flux der K+-Ionen entgegenwirkt, so dass der Auswärtsstrom und Einwärtsstrom
bei einem Potential von ca. -70mV in einem dynamischen Gleichgewicht steht.
Ladungsgradient = Konzentrationsgradient
Diese Kraft treibt die K+-Ionen aus
dem Extrazellulärraum in das
Axoplasma hinein
Diese Kraft treibt die K+-Ionen aus dem
Axoplasma in den Extrazellulärraum
hinaus
Das Ruhepotential muss durch aktive (sauerstoffverbrauchende) Prozesse aufrechterhalten
werden. Da Na+-Ionen trotz geringer Permeabilität der Membran einströmen (Leckströme)
kommt es im Gegenzug zu einem K+-Ausstrom. Das Ruhepotential würde dadurch immer
kleiner. Die Na+/K+-Ionenpumpe sorgt für die Aufrechterhaltung des Ruhepotentials, indem 2
K+-Ionen in die Zelle hinein und jeweils 3 Na+-Ionen hinaus gepumpt werden. Dieser Vorgang
benötigt ATP.
Fehlt Sauerstoff, so können die Mitochondrien kein ATP mehr durch Zellatmung
herstellen, der Pumpvorgang kommt zum Erliegen und das Potential bricht zusammen.
Die Atmungskette kann auch durch einen Giftstoff, z.B. Cyanid-Ionen, blockiert werden!
2.3 Das Aktionspotenzial
12�
An einer Nervenzellmembran liegt eine Spannung von ca. -70mV (innen) an, das sogenannte
Ruhepotential. Dieses Ruhepotential ist im wesentlichen ein K+-Diffusionspotential, da die
unerregte Membran für K+-Ionen permeabel ist, für Na+-Ionen und andere Ionen jedoch kaum
oder gar nicht. Die Membranpermeabilität kann sich durch Öffnen und Schließen spezifischer
spannungsabhängiger K+- oder Na+-Ionenkanäle jedoch ändern. Diese Vorgänge führen zu
einer typischen Potentialkurve:
a. Ein überschwelliger Reiz verursacht eine Depolarisation an der Membran um
ca. 20mV (Erreichen oder Überschreiten des Schwellenwerts von ca. -50mV).
b. Spannungsabhängige Na+-Kanäle öffnen sich. Die Membran wird schlagartig
permeabel für Na+-Ionen, wodurch die DEPOLARISATION rasch ansteigt
(Depolarisationsphase). Na+-Ionen strömen in das Axoplasma und führen zu
einer Umpolung bis auf einen Wert von +30mV (Umpolarisierung/Overshoot).
c. Die spannungsabhängigen K+-Kanäle öffnen sich erst ca. 0.5ms nach den Na+-
Kanälen. Nun ist die Membran auch für K+-Ionen voll permeabel. Weniger als
1ms nach Öffnung der Na+-Kanäle werden diese geschlossen und inaktiviert.
Der Na+-Ionen-Einstrom ins Axoplasma kommt zum Erliegen. Die
ausströmenden K+-Ionen und das Erliegen des Na+-Einstroms führen zu einer
REPOLARISIERUNG,
d. die kurzzeitig sogar etwas unter den Wert des Ruhepotentials sinken kann:
HYPERPOLARISIERUNG
Die Membran ist an dieser Stelle für eine kurze Zeit nicht wieder erregbar, da die Na+-
Kanäle inaktiv sind und auch durch einen erneuten überschwelligen Reiz nicht wieder
geöffnet werden können. Während der Repolarisation ist überhaupt kein neues
Aktionspotential auslösbar (Absolute Refraktärphase), einige ms nach dem
Aktionspotential nur durch vergleichsweise stärkere Reize (Relative Refraktärphase).
13�
2.4 Elektrische Aktionspotential-Weiterleitung entlang des Axons
Die spannungsabhängigen Na+-Ionen-Kanäle
können sich in drei verschiedenen Zuständen
befinden:
Membranstelle 1: Inaktiviert (Membran ist refraktär)
Membranstelle 2: Offen (Aktionspotential liegt an)
Membranstelle 3: Geschlossen (Membran ist erregbar)
In oben gezeigtem Fall „bewegt“ sich demnach das Aktionspotential "von links nach
rechts" entlang der Axonmembran. Grün eingezeichnet sieht man die
Ausgleichsströme, die aufgrund der umgekehrten Polung zwischen den angrenzenden
Membranbereichen fließen und die benachbarten Membranabschnitte ihrerseits
depolarisieren. Die Depolarisierung wirkt in nächster Nähe des AP überschwellig, doch
nun ergeben sich zwei mögliche Konsequenzen:
Membranstelle 1: Trotz der durch die Ausgleichstströme verursachten Depolarisierung
ist kein erneutes AP möglich, da sich die Na+-Ionen-Kanäle noch im inaktivierten
Zustand befinden (die Membran ist in der Refraktärphase).
Membranstelle 3: Die Depolarisierung bewirkt eine Öffnung der spannungsab-
hängigen Na+-Ionen-Kanäle. Ein neues AP entsteht. Man sieht: Das AP entsteht
durch die depolarisierende Wirkung der Ausgleichstströme immer wieder (in voller
Stärke) neu in unmittelbarer Nachbarschaft eines gerade anliegenden APs. Durch die
Refraktärzeit ist es aber gewährleistet, dass das AP immer nur in einer Richtung
weitergeleitet wird und nicht wieder "zurückschwappt".
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2.5 Chemische Aktionspotential-Weiterleitung über die Synapse
Die Weiterleitung eines Signals entlang der Nervenfaser geschieht elektrisch. Anders sieht dies
an der Synapse aus. Hier wird das Signal auf die Zielzelle chemisch übertragen. Es gibt
folgende Schritte:
1. Ein Aktionspotential erreicht das präsynaptische Endknöpfchen
2. Ca2+-Ionen strömen ein
3. ACh-Vesikel verschmelzen mit der präsynaptischen Membran, ACh
diffundiert zur subsynaptischen Membran
4. ACh bindet an spezifische Rezeptoren, Na+-Kanäle öffnen sich, Na+ strömt
in die Muskelzelle
5. Überschwellige Depolarisation (ausreichende Zahl von excitatorischen
postsynaptischen Potentialen = EPSP) der Muskelzelle löst ein
Aktionspotential aus
6. Ablösen des ACh vom Rezeptor und Abbau zu Essigsäure + Cholin durch
das Enzym Cholinesterase
7. Wiederaufnahme von Essigsäure + Cholin in das Endknöpfchen,
Neusynthese von ACh und Speicherung in Vesikeln.
2.6 Gliederung des Nervensystems
Funktionelle Gliederung
15�
Somatisches
NS
Vegetatives
(autonomes) NS
Sympathikus
Parasympathikus
Darmnervensystem
Räumliche
Gliederung
Zentrales NS schwer abgrenzbar
Peripheres NS
Das somatische Nervensystem unterliegt größtenteils der willkürlichen Kontrolle des
Menschen, man kann es also bewusst steuern. Mit diesem koordiniert man z.B. seine Motorik
(seine Bewegungen), wie das Heben der Hand oder die Krümmung des kleinen Zehs. Die
hierfür benötigte Muskulatur nennt man quergestreifte Muskulatur.
Das vegetative Nervensystem wird auch autonomes Nervensystem genannt, da seine
Wirkungen der direkten willkürlichen Kontrolle weitgehend entzogen sind. Es regelt die
Vitalfunktionen wie Atmung, Verdauung, Stoffwechsel, Sekretion, Wasserhaushalt u.a. Darüber
hinaus kontrolliert das vegetative Nervensystem auch Organe und Organsysteme wie z.B. die
neuronale (nervliche) Kontrolle der Sexualorgane und der inneren Augenmuskulatur. Es
unterliegt dabei unbewusst ablaufenden Steuerungsvorgängen, die von übergeordneten
Zentren im ZNS, v.a. im Hypothalamus, ausgehen. Das vegetative Nervensystem innerviert
hauptsächlich die so genannte glatte Muskulatur aller Organe, das Herz und die Drüsen. Glatte
Muskulatur befindet sich in den Organen, welche der willkürlichen Kontrolle entzogen sind, z.B.
Magen, Darm, Pankreas.
Bearbeite bitte die folgende Aufgabe vor dem Umblättern!
Stelle die prinzipielle Wirkungsweise des vegetativen (autonomen) Nervensystems des
Menschen unter Einbeziehung von zwei inneren Organen dar!
Der Sympathikus: Er ist zuständig für die Leistungsphasen des Körpers. Durch
seine Wirkung werden diejenigen Organe aktiviert, die den Körper in
Leistungsbereitschaft versetzen. Organe, die in akuten Anforderungssituationen nicht
benötigt werden wie z.B. die Verdauungsorgane, werden deaktiviert.
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Der Parasympathikus: Er steuert die Regenerationsphasen des Körpers.
Leistungsorgane werden gehemmt, Organe, die der Regeneration und Erhaltung von
Leistungsreserven dienen, werden aktiviert.
17�
2.7 Muskelfasern
Die funktionelle Einheit ist das Sarkomer, begrenzt durch die Z-Scheiben.
Mit diesen sind dünne Eiweißfäden, die Aktinfilamente, verknüpft, die sich zur Mitte
des Sarkomers erstrecken. In der Mitte des Sarkomers befinden sich, zwischen die
Aktinfilamente hineinreichend, die Myosinfilamente. Ein Myosinfilament hat
vorgespannte, bewegliche Myosinköpfchen.
Ein Aktionspotenzial der Muskelfasermembran breitet sich über das
sarkoplasmatische Retikulum aus. Es erhöht die Ca2+-Ionen-Permeabilität
(spannungsabhängige Ca2+-Ionen-Kanäle öffnen sich und die Ca2+-Ionen-
Konzentration im Zellinneren steigt an.
Die Aktinfilamente geben nun die Bindestellen für die Myosinköpfchen frei,
welche sich anheften (und dabei Phosphat abgeben). Nun kippen sie um 45°
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(Ruderschlag), wodurch die Aktinfilamente zur Mitte des Sarkomers gezogen
werden und sich das ganze Sarkomer verkürzt (Muskelkontraktion). Dabei wird
ADP abgegeben.
Schließlich binden die Myosinköpfchen neues ATP, was zur Trennung vom
Aktinfilament führt und nehmen wieder ihre Ausgangsstellung ein. Bereits hier wird
ATP in ADP und P gespalten, die beiden Hydrolyse-Produkte bleiben aber für den
nächsten Zyklus am nun vorgespannten Myosin-Köpfchen gebunden.
Auch die Ca2+-Ionen werden wieder aus der Zelle gepumpt.
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3 BLUT
3.1 Einstiegsfragen
Frage 1: Über welche Systeme wird der Blutdruck reguliert?
Frage 2: Wie ist die Hypertonie definiert?
3.2 Der Blutkreislauf
Gewährleistung der
Versorgung
Der menschliche Körper muss zu jeder Zeit ausreichend mit
Sauerstoff und mit Nährstoffen versorgt werden.
Transportwege Um diese Stoffe in jede Zelle des Körpers transportieren zu
können, ist sowohl ein "Transportweg", als auch ein
"Beförderungsmittel" notwendig. Der Transportweg ist das
Gefäßsystem des Körpers, bestehend aus Arterien und Venen und
das Beförderungsmittel ist das Blut.
Der Weg des Blutes Beginnend mit dem Herzen, nimmt das Blut den folgenden Weg
durch den menschlichen Körper (vereinfachte Darstellung) :
- Im rechten Herzvorhof sammelt sich das sauerstoffarme (in
der Zeichnung blaue) Blut aus dem Körperkreislauf.
- Vom rechten Vorhof gelangt das sauerstoffarme Blut in die
rechte Herzkammer.
- Von der rechten Herzkammer wird das sauerstoffarme Blut in
die Lunge gepumpt.
- In der Lunge wird das Kohlendioxid (Abfallprodukt der
Körperzellen) im Blut durch Sauerstoff ausgetauscht, das Blut
wird also sauerstoffreich (in der Zeichnung rot).
- Von der Lunge gelangt das sauerstoffreiche Blut in den linken
Herzvorhof.
- Vom linken Vorhof wird das sauerstoffreiche Blut in die linke
Herzkammer weitergeleitet.
- Von der linken Herzkammer wird das sauerstoffreiche Blut in
den Körperkreislauf gepumpt.
- In den Kapillaren (allerkleinste, haarfeine Blutgefäße) im
Körper wird dem Blut Sauerstoff und Nährstoffe entzogen,
gleichzeitig nimmt es Abfallprodukte der Zellen auf, das Blut
ist jetzt sauerstoffarm.
- Das sauerstoffarme Blut gelangt vom Körperkreislauf in den
rechen Herzvorhof.
20�
Dauerbetrieb mit 40
km/h.
Ausgehend vom Herzen verteilen die Arterien das Blut im ganzen
Körper. Jedes Mal, wenn die linke Herzkammer sich
zusammenzieht, pumpt sie Blut in die Aorta, die große
Herzschlagader. Die Aorta weitet sich, damit sie den Blutschwall
aufnehmen kann. Diese Gefäßerweiterung setzt sich in Form einer
Welle durch das gesamte System der Arterien mit einer
Geschwindigkeit von ungefähr 40 km/h fort. Wir können diese
Welle als Puls fühlen.
Die Arterien sind aus verschiedenen Schichten aufgebaut, die ihr
erlauben, sich optimal an ihre Aufgaben anzupassen.
Die innerste Schicht, die auch Intima genannt wird, besteht aus
Lage flacher Endothelzellen, die für einen reibungslosen Fluss des
Blutes sorgt.
Die mittlere Schicht, oder Media, ist eine Schicht aus glatten
Muskelfasern. Durch die Muskelschicht, die zäh und elastisch ist,
kann die Arterie ihren Durchmesser, man sagt auch Lumen,
verändern. Das ist ganz besonders wichtig, damit sich die Arterien
an alle Erfordernisse, z. B. Veränderungen des Blutdrucks,
anpassen können.
Die äußere Schicht, oder Adventitia, umhüllt die beiden inneren
Schichten und besteht aus Bindegewebe.
Die kleinsten Arterien des Arterienbaumes bestehen nur noch aus
einer Schicht Endothelzellen. Das erleichtert den Austausch von
Nährstoffen und Sauerstoff.
3.3 Arteriosklerose
Die Intima wird
beschädigt und der
Körper versucht,
den Schaden zu
reparieren.
Die Entstehung der Arteriosklerose ist ein lang andauernder
Prozess, der auch heute noch nicht in allen Punkten eindeutig
erklärt ist. Insbesondere die auslösenden Faktoren werden
kontrovers diskutiert. Unabhängig von diesen Auslösern, was
passiert konkret? Die Endothelschicht (Intima) wird an ihrer
Oberfläche an einer bestimmten Stelle geschädigt. Um den
Schaden zu reparieren, heften sich Blutplättchen an, die bei jeder
Wundheilung und auch bei der Blutgerinnung eine wichtige
Rolle spielen. Leider können die Blutplättchen aber den Schaden
nicht komplett abdecken. Als Folge davon wird die Endothelschicht
durchlässiger. Die Durchlässigkeit von Gewebe nennt sich auch
Permeabilität.
Ein Kreislauf lässt Durch die vermehrte Permeabilität kommt es zu einer Aufquellung
21�
die Plaques immer
weiter wachsen.
der Intima, dem Intimaödem. Jetzt ist das Abwehrsystem des
Körpers alarmiert. Fresszellen, "vollgefuttert" mit Fetten (genauer
Lipoproteine, die LDL - transportieren), lagern sich in der
Gefäßwand ein und bilden dort Schaumzellen (die sehen von
innen schaumig aus), die immer weiter wachsen. Schließlich
platzen die Schaumzellen auf und locken dann weitere Fresszellen
an, die wiederum Schaumzellen bilden. Ein Kreislauf ist
entstanden, der dazu führt, dass die Plaques weiter anwachsen.
Als Reaktion auf das Intimaödem entsteht auch vermehrt
Bindegewebe, dass die Intima zusätzlich verdickt. Das kann zu
einem Mangel in der Sauerstoffversorgung in diesem Bereich der
Arterie führen. Als Folge davon sterben Endothelzellen ab. In der
Umgebung dieser toten Zellen können sich Kalksalze ablagern. Je
nachdem, wie viel Fett oder Kalk sich in den Plaques der
Arteriosklerose befindet, können sie weich oder auch hart sein. An
manchen Stellen sind sie weich und rund, an anderen bilden sie
harte Verkrustungen. Diese Plaques können aufreißen, so dass die
Intima komplett eingerissen wird. Der Riss wird dann durch
Blutgerinnsel abgedeckt. Insgesamt nimmt die Elastizität, die so
wichtig für die Arterien sind ab. Durch das Intimaödem und die
Ablagerungen wird auch das Lumen der Arterien immer enger.
Am Ende stehen
Herzinfarkt oder
Schlaganfall.
Bis zu einem gewissen Grad, kann der Körper arteriosklerotischen
Gefäßverengungen ausgleichen. Ungefähr ab 30 Prozent
Gefäßeinengung kann es zu Folgeerkrankungen, z. B. Hypertonie
kommen. Wachsen die arteriosklerotischen Plaques immer weiter,
so kann es zu einem vollständigen Verschluss der Arterie
kommen. Das Gebiet, dass durch die Arterie normalerweise mit
Sauerstoff versorgt wird, leidet jetzt unter Sauerstoffmangel.
Diesen Vorgang nennt man Ischämie. Stirbt infolge einer Ischämie
Gewebe ab, so spricht man von einem Infarkt (Beispiel:
Herzinfarkt oder Schlaganfall).
3.4 Blutdruck
22�
Systole des
Herzens.
Durch das Herz werden mit jedem Schlag der linken Herzkammer
ungefähr 60 bis 90 ml Blut in die Aorta ausgestoßen. Das führt zu einem
plötzlichen Druckanstieg, der sich auch als Puls fühlen lässt.
Bei der Blutdruckmessung werden zwei Werte gemessen. Der höhere
Wert gibt den Blutdruck bei der Kontraktion des Herzens, durch die das
Blut in die Aorta ausgestoßen wird an. Das bedeutet, es wird
gemessen, bis zu welcher Höhe der Druck bei jeder Herzkontraktion
ansteigt. Diese Phase wird Systole genannt und der Wert ist der
systolische Wert des Blutdrucks.
Diastole des
Herzens.
Der niedrigere Wert wird bei der Erschlaffung des Herzens, der
Relaxation gemessen. Das bedeutet, es wird gemessen, bis zu
welchem Wert der Druck bei jeder Relaxation abfällt. Diese Phase wird
auch Diastole genannt; der Wert heißt entsprechen diastolischer Wert.
Beide Werte sind
wichtig.
Deutlich wird, das sich bei Veränderungen des Blutdrucks zwei
verschiedene Werte verändern können, der systolische und der
diastolische Blutdruck.
23�
STEIGEN DES SYSTOLISCHEN WERTES.
Beim systolischen Blutdruck steigt der Wert wenn,
- die aus der linken Herzkammer ausgestoßene Blutmenge ansteigt.
Der Grund dafür ist, dass dann das Herz kräftiger schlagen muss,
damit die größere Blutmenge transportiert werden kann.
- die Geschwindigkeit, mit der der Herzmuskel kontrahiert, ansteigt,
d. h. das Herz schlägt schneller und muss sich daher mehr
anstrengen.
- die Elastizität der herznahen Gefäße, insbesondere der Aorta,
geringer wird. Das bedeutet, je elastischer die Arterien einen
plötzlich ansteigenden Druck auffangen, desto geringer steigt der
systolische Druck. Sind z. B. Gefäße durch Arteriosklerose
(Arterienverkalkung) nicht mehr so elastisch, können sie nicht mehr
so gut nachgeben. Dadurch steigt der Druck in den Gefäßen an.
Steigen des
diastolischen
Wertes.
Der diastolische Blutdruck steigt, wenn der Widerstand, der dem
Blutfluss entgegensteht, steigt. Das ist z. B. dann der Fall, wenn die
Blutgefäße enger werden.
Auch
Anstrengungen
wirken sich aus.
Der systolische Blutdruck steigt natürlich auch dann an, wenn sich der
Mensch anstrengt. Das kann jeder an sich beobachten, wenn er eine
Treppe hinaufsteigt. Das Herz beginnt schneller und kräftiger zu
schlagen, weil der Körper für diese Anstrengung mehr Sauerstoff
braucht.
Steigt der Blutdruck aber aufgrund von verengten Blutgefäßen an,
so kann das erhebliche Folgen nach sich ziehen. Bei verengten
Gefäßen muss das Herz immer mit erhöhter Anstrengung
schlagen. Es kann sich nicht zwischenzeitlich erholen. Die Folge
kann eine dauerhafte Herzschwäche sein. Andere mögliche
Folgen sind Durchblutungsstörungen in den Beinen oder ein
Schlaganfall.
Normwerte
24�
systolischer Druck (mmHg) diastolischer Druck (mmHg)
Alter Frauen Männer Frauen Männer
20 - 29 119 123 72 74
30 - 39 120 123 74 74
40 - 49 134 127 82 77
50 - 59 147 134 88 82
60 - 69 159 154 92 88
70 - 79 175 161 93 87
25�
OBERE GRENZE: 140/90
MIND. 3 MESSUNGEN ÜBER EINEN LÄNGEREN ZEITRAUM!
Die obere Grenze für einen normalen Blutdruck liegt bei 140/90
mm Hg. Dieser Grenzwert gilt unabhängig vom Alter bis mindestens
zum 50. Lebensjahr. Besonders muss dabei auf den diastolischen
Wert geachtet werden. Er sollte die 90 nicht überschreiten. Wird der
Wert bei verschiedenen Messungen überschritten und liegt er im
Bereich von 91 bis 95, so spricht man von einer
"Grenzwerthypertonie". Eine milde Hypertonie liegt im Bereich
zwischen 96 und 104 mm Hg.
3.5 Primäre und sekundäre Hypertonie
Primäre, essentielle, idiopathische Hypertonie (95%): - Ursachen meist unbekannt - genetische Faktoren - Ernährung (Natrium) - Vasokonstriktor-Empfindlichkeit - Sympathikus-Aktivität - RAAS-Aktivität
Sekundäre Hypertonie: - endokrin: Cushing-Syndrom, Hyperthyreose - kardiovaskulär: Aortensklerose, Aortenklappeninsuffizienz - neurogen: Hirnentzündung - Schwangerschaft - Pharmaka, Toxine: NSAID, Alkohol, Cocain
3.6 Blutdruckregulation
Die Blutdruckregulation erfolgt durch den Sympathikus und durch das RAAS.
26�
Der RAA-Mechanismus dient in erster Linie dazu, den Organismus vor zu großem Na-Verlust
zu bewahren. Desweiteren spielt dieser Mechanismus eine Rolle bei der mittel- bis
langfristigen Blutdruckregulation.
Es gibt drei wichtige Stimuli, die das Inkrafttreten des RAA-Mechanismus bewirken können.
Diese sind ein zu niedriger Blutdruck, eine zu hohe Na-Konzentration im Tubuluslumen
und ein erhöhter Sympathikotonus. Alle drei Stimuli führen zur vermehrten Produktion und
Ausschüttung von Renin, das von den juxtaglomerulären Zellen in der Wand des Vas afferens
gebildet und auch dort ins Blut abgegeben wird. Renin ist eine Protease, die darauf spezialisiert
ist, Angiotensinogen, das in der Leber gebildet wird und von dort ins Blut gelangt, zu spalten
und so zu Angiotensin I umzusetzen. Angiotensin I wird dann durch eine andere Protease,
das Angiotensine-Converting Enzyme (ACE), das z.B. in der Lunge produziert wird, zu
Angiotensin II umgesetzt.
Angiotensin II selbst wirkt stark vasokonstriktorisch, was einem zu niedrigen Blutdruck
entgegenwirkt. Darüber hinaus bewirkt es eine vermehrte Produktion und Ausschüttung des
Steroidhormons Aldosteron in der Nebennierenrinde, das dann über den Blutkreislauf zu den
Tubuluszellen gelangt und dort vor allem im distalen Konvolut seine Wirkung entfaltet. Wie
bereits erwähnt ist Aldosteron ein Steroid (Strukturformel siehe Abbildung) und kann als
solches eine Zellmembran einfach passieren, auch in den Zellkern gelangen und dort Einfluß
27�
auf die Proteinbiosynthese einer Zelle nehmen. Auf diese Wiese bewirkt Aldosteron vor allem
in den Zellen des distalen Konvoluts eine vermehrte Synthese von aldosteronabhängigen
Na-Kanälen.
Darüber hinaus vermag Aldosteron die Offenwahrscheinlichkeit der aldosteronabhängigen
Na-Kanäle zu erhöhen. Beide Effekte führen zu einer erhöhten Na-Resorption, was einem
zu hohen Na-Verlust entgegenwirkt. Zusätzlich wird mit dem Natrium natürlich auch Wasser im
Organismus zurückgehalten, was blutdrucksteigernd wirkt.
Der RAA-Mechanismus funktioniert gut. Er bewahrt den Organismus also unter anderem vor
Na-Verlusten. Er funktioniert allerdings sogar so gut, daß er zu Krankheitsbildern wie der
chronischen Hypertonie führen kann, wenn z.B. ein Überangebot an Natrium (zu salzreiche
Ernährung) oder ein permanent erhöhter Sympathikotonus (Dauerstreß) besteht. In einem
solchen Fall kommt es zur übersteigerten Na-Resorption und damit schließlich zur
übersteigerten Volumenrestitution und Hypertonie.
3.7 Therapie der Hypertonie
28�
Vor der Medikation stehen allgemeine Maßnahmen.
Bei leichten Formen der Hypertonie wird häufig auf die
Einnahme von Medikamenten verzichtet. Dann enthält der
Behandlungsplan vor allem Maßnahmen zur Reduzierung der
auslösenden Faktoren Übergewicht, Rauchen, Bewegungs-
mangel. Erst, wenn diese Maßnahmen nicht ausreichend sind,
ist der Einsatz von Medikamenten notwendig.
Die Compliance muss
stimmen, sonst ist die
Therapie zum
Scheitern verurteilt.
Damit Medikamente wirken können, müssen sie entsprechend
der vorgeschriebenen Dosierung, regelmäßig und langfristig, oft
jahrelang, eingenommen werden. Die häufigsten Gründe für eine
fehlgeschlagene Therapie von Bluthochdruck ist das eigen-
mächtige Absetzen von Medikamenten durch die Patienten.
Betablocker Betablocker sind Medikamente, die die Wirkung des
Stresshormons Adrenalin blockieren. Sie wirken auf den Teil des
Nervensystems regulierend ein, der unwillkürlich die Pulsrate
und den Blutdruck erhöht. Das führt zu einer Entspannung in den
Blutgefäßen. Mögliche Nebenwirkungen bei Betablockern
können, Kopfschmerzen und die Senkung der
Herzschlagfrequenz sein. Asthma kann sich verschlimmern.
Bsp.: Atenolol, Metoprolol
Diuretika Mit Diuretika (Thiazide, aber auch Schleifendiuretika) wird die
Wasser- und Salzausscheidung über die Nieren gesteigert.
Das führt dann zu einer Senkung des Blutdrucks. Bei hohen
Dosierungen kann der Mineral- und Wasserhaushalt gestört
werden.
Bsp.: Chlortalidon, Hydrochlorothiazid
Furosemid
Calzium-Antagonisten Kalzium-Antagonisten erweitern die Gefäßmuskulatur und
tragen so zur Senkung des Blutdrucks bei. Als Nebenwirkungen
können Hautausschläge, Kopfschmerzen, Ödeme und
Hitzewallungen auftreten.
Bsp.: Diltiazem, Verapamil
Nifedipin
ACE-Hemmer Das Hormon Angiotensin-II ist für die Verengung der Blutgefäße
verantwortlich. Die ACE-Hemmer blockieren die Herstellung
dieses Hormons. Die Blutgefäße weiten sich und der Blutdruck
sinkt. Mögliche Nebenwirkungen sind Hautausschlag, Ödeme
und Husten.
Bsp.: Captopril, Enalapril
29�
Angiotensin II Rezeptorantagonisten
Bei den Angiotensin-II-Rezeptorantagonisten wird die Wirkung
des Hormons vermindert, indem die Rezeptoren in den Wänden
der Blutgefäße blockiert werden. Auch das führt zu einer
Weitung der Blutgefäße. Die möglichen Nebenwirkungen sind
mit denen der ACE-Hemmer vergleichbar.
Bsp.: Losartan
α-1-Blocker Eine Erweiterung der Blutgefäße kann auch durch die Blockade
von α-1-Rezeptoren in den Zellen erfolgen. Als Nebenwirkungen
können Müdigkeit, Herzklopfen, Kopfschmerzen und Schwindel
auftreten.
Bsp.: Teratosin, Urapidil
Antisymphathotonika
(zentral wirkende
Sympatholytika)
Antisymphathotonika dämpfen den gesamten Bereich des
unwillkürlichen Nervensystems, das den Blutdruck reguliert. Als
Folge des Medikamentes kann es zur Herzschlagverlangsamung,
Antriebslosigkeit, Mundtrockenheit und Potenzstörungen
kommen. Clonidin senkt den Sympathikustonus als Agonist am α-
2-Rezeptor.
Bsp.: Methyldopa
Clonidin
3.8 Stufentherapie
Monotherapie der arteriellen Hypertonie
Diuretikum (meist Thiazide) oder
ß-Blocker oder
ACE-Hemmer (z.B. Diabetiker) oder
Calciumantagonist (vorzugsweise bei älteren Patienten,
Unverträglichkeit gegen die vorgenannten)
Zweierkombinationstherapie der arteriellen Hypertonie
Diuretikum plus
ß-Blocker oder ACE-Hemmer oder Calciumantagonist
Calciumantagonist plus
ß-Blocker (nur mit Dihydropyridinderivat) oder ACE-Hemmer
Dreierkombinationstherapie der arteriellen Hypertonie
Diuretikum plus
30�
ACE-Hemmer plus
Kalziumantagonist
oder
Diuretikum
plus Beta-Blocker
plus andere Substanz*
oder
Diuretikum
plus Antisympathotonikum
plus andere Substanz*
* unter „andere Substanz“ werden hier Calciumantagonisten, ACE-Hemmer, Alpha1-Rezeptorenblocker, und Angiotensin-II-Rezeptor-Antagonisten zusammengefasst
Nicht geeignete Wirkstoffkombinationen
Betarezeptorenblocker
plus Verapamil oder Diltiazem
Kaliumsparendes Diuretikum
plus ACE-Hemmer
3.9 Abschlussfragen und Antworten
Frage 3:
Welches sind die Ursachen der primären und der sekundären Hypertonie?
Frage 4:
Folgen der Hypertonie und Organschäden?
Frage 5:
Risikofaktoren für Hypertonie?
Frage 6:
Wie verläuft die medikamentöse Therapie der Hypertonie?
Frage 7:
Warum sind die o.g. Kombinationen ungeeignet?
31�
Antwort 1:
1) Renin-Angiotensin-System 2) Sympathikus
Antwort 2: Definition arterielle Hypertonie: Blutdruck >= 140 mm Hg systolisch oder >= 90 mm Hg diastolisch.
Antwort 3:
Primäre, essentielle, idiopathische Hypertonie (95%): - Ursachen meist unbekannt - genetische Faktoren - Ernährung (Natrium) - veränderte Blutdruckregulation Sekundäre Hypertonie: - endokrin: Cushing-Syndrom, Hyperthyreose - kardiovaskulär: Aortensklerose, Aortenklappeninsuffizienz - neurogen: Hirnentzündung - Schwangerschaft - Pharmaka, Toxine: NSAID, Alkohol, Cocain
Antwort 4:
Artherosklerose -> Ischämische Herzkrankheit, Infarkt Hirninfarkt Niereninsuffizienz Retinopathie Linksventrikuläre Hypertrophie Arrhythmien, lebensgefährlich
Antwort 5:
1. Rauchen 2. Dyslipidämie 3. Diabetes mellitus 4. Männer > 45 J. 5. Postmenopausale Frauen ohne Hormonsubstitution 6. Kardiovaskuläre Erkrankungen in der Familie
32�
Antwort 6:
1) Monotherapie oder niedrig dosierte Kombinationstherapie 2) 2er Kombination entweder mit einem Diuretikum oder mit einem
Calciumantagonisten 3) 3er Kombination oder mehr
Antwort 7:
Verapamil und Diltiazem wirken am Herzen negativ chronotrop (Frequenz wird
herabgesetzt) und dromotrop (Überleitungsgeschwindigkeit wird herabgesetzt).
Zusammen mit ß-Blockern kann es zu Bradykardie kommen.
Da Aldosteron die Kalium-Ausscheidung erhöht, fördern ACE-Hemmer die Kalium-
Retention. Zusammen mit Kaliumsparenden Diuretika kann es zu Hyperkaliämien
kommen.
33�
4 DAS METABOLISCHE SYNDROM
4.1 Einstiegsfragen
4.2 Definition
"Teuflisches"
Zusammenwirken verringert
die Lebenserwartung der
Betroffenen.
Unter einem metabolischen Syndrom werden vier
verschiedene Störungen zusammengefaßt, die
gemeinsam als Auslöser vieler Krankheiten,
insbesondere Herz- Kreislauferkrankungen, gelten.
Zwei Drittel aller Diabetiker sterben vorzeitig an diesen
Erkrankungen. Diese vier Faktoren sind:
Insulinresistenz/Hyperinsulinämie
Hypertriglyceridämie (erhöhte Blutfette)
Adipositas
Hypertonie
Entstehungsursachen
können sehr unterschiedlich
sein.
Dabei können die Ursachen für die Entstehung der
einzelnen Faktoren durchaus unterschiedlich sein. Bei
den erhöhten Blutfette kann z. B., neben einer erblichen
Störung auch eine Entzündung der Bauchspeicheldrüse
(Pankreatitis), chronisches Nierenversagen, Diabetes,
Alkoholabusus oder eine Glykogenspeicherkrankheit als
Entstehungsursache vorkommen.
4.3 Diabetes
Bei der Diabetes unterscheidet man zwischen einem absoluten und einem relativen
Insulinmangel.
Absoluter Insulinmangel bedeutet, dass die Inselzellen in der Bauchspeicheldrüse
zu wenig Insulin produzieren. Diese Erkrankung wird auch Typ-I Diabetes genannt
und kommt meistens nur bei Kindern und Jugendlichen vor. Meistens kann diese Form
des Diabetes durch die Zuführung von Insulin behoben werden.
Heute scheint ziemlich sicher, daß der Typ-1 Diabetes eine Autoimmunkrankheit ist. Das
bedeutet, daß die Abwehrzellen des Körpers, die normalerweise Krankheitserreger und
34�
entartete Zellen unschädlich machen, gesunde Zellen des Körpers angreifen. Dadurch werden
gesunde Zellen geschädigt und sogar völlig vernichtet.
Beim Typ-1 Diabetes sind von so einer Zerstörung die B-Zellen der Bauchspeicheldrüse
betroffen, die für die Produktion des Insulins verantwortlich sind. Die Schädigung erfolgt über
einen langen Zeitraum. Dabei nimmt die Produktion von Insulin immer mehr ab. Schließlich
wird überhaupt kein Insulin mehr hergestellt.
Bei diesen Prozessen hat man zwar eine erbliche Komponente festgestellt, aber sie ist deutlich
geringer, als z. B. beim Typ-2 Diabetes.
Beim Typ-II der Diabetes liegt ein relativer Insulinmangel vor. Normalerweise passt
sich die Insulinproduktion des Körpers den Erfordernissen an. Durch Überernährung
steigt aber der Bedarf an Insulin ständig an, weil laufend der Blutzuckerspiegel (er
steigt beim Essen) wieder nach unten reguliert werden muss. Schließlich reicht die
Insulinproduktion nicht mehr aus, den Blutzuckerspiegel auf dem normalen Wert zu
halten. Außerdem erschöpfen sich die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse mit der
fortlaufenden Überproduktion. Diese Form der Diabetes betrifft insbesondere ältere
Menschen und kommt in der Regel ab dem 40. Lebensjahr vor. Nahezu 90 % aller
Diabeteserkrankungen sind von diesem Typ. 80 % der Erkrankten sind stark
übergewichtig.
4.4 Insulin
35�
5 BOTENSTOFFE
5.1 Neurotransmitter und Rezeptoren
Gs Gi Gq
ligandgesteuerter
Ionenkanal
Serotonin 5 HT 4 5 HT 1 5 HT 2 5 HT 3
Adrenerg ß a2 a1
Adenosin A2 A1
Dopamin D1 D5 D2 D3 D4
Histamin H2 H1 H3 präsynaptisch
Ach M2 M4 M1 M3 M5 N
GABA B A
Glutamat NMDA, AMPA, Kainat
Glycin
Leukotrien
Opioid X
Tyrosinkinase-Rezeptoren (dimer, eigene Kinase-Akt.)
Insulinrezeptor
IGF-Rezeptoren
eGF-Rezeptor
36�
Rezeptoren mit assoziierter Tyrosinkinase
(erst nach Ligandenbildung dimer, keine eigene Kinase-Akt.)
Ligendenbindung Dimerisierung JAK kommt, phosphoryliert Rezeptor
STAT kommt, wird phosphoryliert, dissoziiert ab, dimerisiert
JAK = Januskinase
STAT = Signal Transducer and Activator of Transcription
Cytokin-Rezeptoren
Wachstumshormon, Prolaktin, EPO-Rezeptoren
Leptin-Rezeptoren
5.2 Angiotensin und Aldosteron
Angiotensin I ist ein pharmakologisch inaktives Produkt aus Angiotensinogen, das durch das
gefäßständige converting-encyme weiter in Angiotensin II umgewandelt wird.
Von Angiotensinrezeptoren existieren unterschiedliche Subtypen, wobei die AT1A/B-
Rezeptoren die entscheidende Bedeutung zur Steuerung des Gefäßmuskeltonus besitzen.
Der AT1 -Antagonist Losartan ist ein kompetitiver Antagonist von Angiotensin II an AT1 -
Rezeptoren, er führt zur Blutdrucksenkung und wird auch zur Behandlung der Herzinsuffizienz
eingesetzt.
Insgesamt besitzen AT1 -Antagonisten ein vorteilhafteres Nebenwirkungsprofil als die ACE-
Hemmer, insbesondere der Reizhusten tritt wesentlich seltener auf.
Beide Substanzklassen senken jedoch die Aldosteronausschüttung und können zu einer
Hyperkaliämie führen.
Wirkungen Angiotensin II (aus dem Plasma, isch ein Hormon):
Vasokonstriktion direkt + via NA Blutdruck
NaCl+H2O-Resorption im proximalen Tubulus Blutvolumen, Blutdruck
Stimulation der NNR zur Ausschüttung von Aldosteron
37�
Wirkungen Aldosteron (aus der NNR, isch auch ein Hormon):
NaCl+H2O-Resorption im Sammelrohr Blutvolumen, Blutdruck
Wirkungen ANF (aus den Herz-Vorhöfen, isch auch ein Hormon):
Renin-Freisetzung aus dem JGA,
Aldosteron-Freisetzung aus der NNR,
NaCl+H2O-Resorption in den Sammelrohren Blutvolumen, Blutdruck
5.3 Hormone
HYPOTHALAMUS
Somatotropin (G) – RH vgl. Somatostatin
Thyreotropin und Prolaktin (T) – RH vgl. Dopamin
Corticotropin (C) – RH
Gonadotropin (Gn) - RH
HYPOPHYSEN-VORDERLAPPEN HYPOPHYSEN-HINTERLAPPEN
(ADENOHYPOPHYSE) (NEUROHYPOPHYSE)
3 effektorische Hormone 2 effektorische Hormone (Nonapeptide):
Somatotropin =STH = GH Adiuretin = ADH = Vasopressin
Prolaktin = LTH Oxytozin
Melanotropin = MSH
4 glandotrope Hormone
Thyreotropin =TSH
Corticotropin = ACTH
Follikelstimulierendes Hormon = FSH
Luteinisierungshormon = LH
die Plazenta produziert ggf. noch HCG
38�
Proopiomelanocortin (POMC) ist Vorstufe von Melanotropin, Corticotropin und ß-Endorphin, die
gleichzeitig durch CRH freigesetzt werden (vgl. Morbus Addison = prim. NNR-Insuffizienz).
Östrogenwirkungen
sek. GM
Uterus: Wachstum aller Schichten, Proliferation des Endometriums
Protein-anabol
Ca-Resorption und Einbau in Knochen
Wasserretention
kapillare Dila --> kapillare Blutdrucksenkung
psychotrope Effekte
Proopiomelanocortin (POMC) ist Vorstufe von Melanotropin, Corticotropin und ß-Endorphin, die
gleichzeitig durch CRH freigesetzt werden (vgl. Morbus Addison = prim. NNR-Insuffizienz).
39�
6 ORGANE
6.1 Das Herz
Vorlast
Am Ende der Diastole
herrschende
Wandspannung =
Druck/Wanddicke *
Ventrikelradius/Wanddicke
steigt mit Füllvolumen, d.h.
durch periphere Vasokonstr.
Compliance =
linksventrikuläre
Dehnbarkeit
x = linksventrikuläres
enddiastolisches Volumen
LVEDV; y =
linksventrikulärer
enddiastolischer Druck
LVEDP
rosa=gesund;
blau=Insuff.
Kontraktilität
Kontraktionsfähigkeit des
Ventrikels an sich, von der
(elastischen) Vordehnung
unabhängig
Abnahme
Herzinsuffizienz!
Nachlast
Wandspannung, die in der
Systole aufgebracht werden
muss
steigt mit peripherem
Widerstand und mit Vorlast
(Ventrikelradius grösser)
Therapien
Bei Angina pect.: O2-
Verbrauchdurch
org. Nitr., da
NO S-Nitrosothiole Aktivierung
Guanylatcyclase cGMP Dila
verringerte
Ventrikelfüllung
= Vorlast
Herzinsuffizienz
Herzglykos: im Myokard
direkt: pos. inotrop,
Erregungsleitung , Ü-Zeit
, durch verringertes
Füllvol. indirekt dilatierend
Am Sinus- u. AV-Knoten:
negativ chrono- u.
dromotrop ("cholinerg")
AT1-Antagos
(Losartan):
Renin
Peripheres
Kreislaufversagen
Herzzeitvolumen < Bedarf d.
Periph.
Dopamin Nieren-Vasodil.
(ü. Dop.-Rez.), pos. ino (1)
6.2 Das Auge
Auge
Parasympathikus Kontr. M. sphincter pupillae Pupille eng, Miosis
Sympathikus Kontr. M. dil. pupillae Pupille weit, Mydriasis
40�
Parasympathikus Kontr. Ciliarmuskel Kugellinse, Nahakkomodation,
Kammerwasser fließt ab
(Parasympathomimetika Carbachol,
Pilocarpin bei Engwinkelglaukom)
bei Weitwinkelglaukom: ß-Blocker Timolol Kammerwasserprod.
bei beiden: 2-Agonisten Kammerwasserprod. , Kammerwasserabfluß
Carboanhydrase-Hemmer, Osmodiuretika (Mannit)
41�
7 ANTIBIOTIKA
7.1 Einteilung der Antibiotika
Antibiotika sind Stoffe, die entweder das Wachstum von Bakterien hemmen oder sie abtöten.
Enstprechend unterscheidet man Bakteriostatika (= wachstumshemmende) und Bakterizide
(= bakterientötende) als Antibiotika.
Bakterizide blockieren einen Stoffwechselvorgang in den Bakterien, der lebensnotwendig ist.
Da dies auf verschiedene Weisen geschehen kann, gibt es viele verschiedene Antibiotika mit
diesem Wirkmechanismus. Bakteriostatika töten primär keine Zellen, sondern hindern sie
daran, sich zu vermehren. An der Wachstumshemmung sterben sie dann ebenfalls.
Sie sind Naturstoffe oder chemisch-synthetisch hergestellt (= Chemotherapeutika).
Die Einteilung der Antibiotika erfolgt nach chemischer Struktur und Angriffspunkt:
Angriffs-
punkt: Zellwandsynthese Proteinsynthese Nucleinsäuresynthese
Chemi
sche
Strukt
ur
ß-Lactame Aminoglykoside Sulfonamide
Glykopeptide Tetracycline Gyrasehemmer
Fosfomycin Makrolide
BAKTERIOSTATISCH BAKTERIZID
Reserveantibiotika sind Arzneistoffe, die nur eingesetzt werden, wenn alle anderen Antibiotika
versagen. Durch den seltenen Einsatz soll eine Resistenzbildung vermieden werden.
Beispiele:
Carbapeneme Amikacin
Vancomycin
Fosfomycin
42�
7.2 ß-Lactam-Antibiotika (Penicilline,Cephalosporine, Carbapeneme)
Für die ß-Lactam Antibiotika ist der ß-Lactam- (Azacyclobutanon-) Ring typisch. Die
Seitenketten bestimmen die antibakterielle Wirkung. Penicillin war das erste bekannte ß-
Lactam-Antibiotikum. Inzwischen gibt es viele synthetische ß-Lactam-Antibiotika und auch
Penicillinase-resistente Penicilline.
Penicilline enden immer auf -cillin, z.B.
Amoxicillin Piperacillin
Cephalosporine beginnen immer mit Cef-, z.B.
Cefuroxim Cefotaxim
Carbopeneme enden immer auf -penem, z.B.
Imipenem Meropenem
Wirkmechanismus:
Das bakterielle Enzym TRANSPEPTIDASE ist zuständig für den letzten Schritt der
Mueinsynthese. Das Substrat der Transpeptidase ist dabei ein Dipeptid. ß-Lactam-Antibiotika
ähneln diesem Dipeptid und binden daher irreversibel an die Transpeptidase, sie sind ein
Suizid-Substrat.
Resistenzen:
43�
Bakterienzellen können gegenüber ß-Lactam-Antibiotika resistent werden, indem sie ß-
Lactamasen bilden. Dies sind Enzyme, welche das Antibiotikum zerstören, bevor es wirken
kann. Um diesem vorzubeugen, können Penicilline mit ß-Lactamase-Inhibitoren kombiniert
werden. ß-Lactamase-Inhibitoren haben selbst keine antibiotische Aktivität.
Beispiele:
Clavulansäure Sulbactam
Generell sind Penicilline sehr gut verträgliche Antibiotika. Sie können auch Kindern gegeben
werden. Potentielle Komplikationen sind die Penicillin-Allergie (bis zum anaphylaktischen
Schock) sowie Kreuzresistenzen.
7.3 Glykopeptide
Dies sind sehr große Moleküle, die nicht aus dem Darm resorbiert werden können. Bei
systemischen Infektionen werden Glykopeptide deshalb parenteral gegeben, während sie bei
Infektionen des Darms, z.B. Pseudomembranöse Enterocolitis, peroral gegeben werden.
Beispiele:
Teicoplanin Vancomycin
Wirkmechanismus:
Glykopeptid-Antibiotika hemmen die Mureinsynthese, indem sie die Elongation und
Quervernetzung der Peptidoglycanketten hemmen.
UAW:
Ototoxizität
7.4 Aminoglykoside
44�
Sie werden oft in Kombination (jedoch wegen möglicher Interaktionen zeitlich versetzt!) mit ß-
Lactam-Antibiotika gegeben, weil dann die Aufnahme der Aminoglykoside in die Bakterienzelle
verbessert ist. So etwas bezeichnet man als synergistische Wirkung.
Beispiele:
Amikacin Gentamicin Streptomycin
Wirkmechanismus:
Sie binden an die 30s-Untereinheit der Bakterien-Ribosomen und hemmen die
Proteinsynthese, indem sie die korrekte Translation verhindern oder die Peptidbindung
der Aminsosäuren blockieren.
UAW:
Ototoxizität, Nephrotoxizität
7.5 Tetracycline
Sie enden immer auf -cyclin, z.B.
Doxycyclin Minocyclin
Wirkmechanismus:
Hemmung der Bindung der t-RNA an die Akzeptorstelle im Ribosom.
45�
UAW:
Sie bilden mit Ca2+ Chelatkomplexe und können sich somit bei KINDERN in Knochen und
Zähnen einlagern.
7.6 Makrolide
Sie enden immer auf -thromycin, z.B.
Erythromycin Clarithromycin
Wirkmechanismus:
Hemmung der Translokation der an die m-RNA gebundenen t-RNA von der Akzeptor-
zur Donorseite.
Sie sind meist gut verträglich.
7.7 Sulfonamide
Sulfonamide sind Chemotherapeutika und werden nur in Kombination mit Trimethoprim
eingestzt (synergistischer Effekt: bakterizide Gesamtwirkung, während die Einzelstoffe für sich
genommen jeweils nur bakteriostatisch sind).
Wirkmechanismus:
Sie verdrängen kompetitiv die p-Aminobenzoesäure, die von Bakterien zum Aufbau der
Dihydrofolsäure benötigt wird.
Sie wirken verzögert und schädigen den Menschen nicht, weil dieser keine Folsäure
produzieren kann.
46�
Beipiele:
Sulfamethoxazol
7.8 Gyrasehemmer = Chinolone
Sie enden immer auf -oxacin, z.B.
Wirkmechanismus:
Sie hemmen die DNA-Gyrase Topoisomerase II
Gyrasehemmer der 1. Generation sind obolet, z.B. Nalidixinsäure (schmales Wirkspektrum,
ungünstige Pharmakokinetik).
Die Gyrasehemmer der 2. Generation werden in 4 Gruppen eingeteilt (nach ihrem jeweiligen
Wirkungsspektrum):
wirken hauptsächlich gegen Beispiele
gram - Norfloxacin
Ofloxacin, Ciprofloxacin
Sparfloxacin
gram + Moxifloxacin
UAW:
Sie verursachen bei KINDERN Knorpel- und Sehnenschäden..
7.9 Zusammenfassung
47�
48�
8 KRANKHEITEN
8.1 Morbus Alzheimer
Zusammenfassung
Der Morbus Alzheimer ist die häufigste Form der Demenz (=Verlust von intellektuellen und
kognitiven Hirnfunktionen), wobei die Inzidenz mit steigendem Lebensalter zunimmt und
Frauen häufiger betroffen sind. Typisch ist der chronisch-fortschreitende Verlauf beginnend mit
Gedächtnisstörungen, der im Endstadium zu vollkommener Pflegebedürftigkeit führt. Zur
Diagnose müssen andere, evtl. behandelbare Formen der Demenz ausgeschlossen werden.
Eine Heilung ist zur Zeit nicht möglich, gute Betreuung und neu entwickelte Medikamente
können den Verlauf jedoch verzögern.
Definition
Die Alzheimersche Krankheit ist eine fortschreitende, degenerative Erkrankung, die das Gehirn
befällt und Gedächtnis, Verhalten und Intelligenz stark beeinträchtigt. Alzheimer ist die
häufigste Form der Demenz. Unter Demenz versteht man einen Verlust der intellektuellen
Funktionen wie Denken, Erinnern und Verknüpfen von Denkinhalten, der es unmöglich macht,
den alltäglichen Betätigungen nachzugehen und sogar zum Tod führen kann.
Häufigkeit
Die Alzheimersche Krankheit ist Hauptursache altersabhängiger Demenz und liegt nach
amerikanischen Daten an vierter Stelle der Todesursachen-Statistik. Die Alzheimersche
Krankheit weist eine mit dem Alter wachsende Häufigkeit auf. In den westlichen Ländern sind
5% der Bevölkerung über 65 Jahren und 20% der Bevölkerung über 80 Jahren betroffen: mit
zunehmendem Durchschnittsalter der Bevölkerung werden diese Zahlen in den nächsten
Jahren deutlich steigen. Die Anzahl der zur Zeit in Deutschland erkrankten Personen wird auf
ca. 800.000 geschätzt.
Krankheitsursachen
Die Ursache der Alzheimer-Krankheit ist bisher nicht bekannt, es werden aber eine Reihe von
Hypothesen diskutiert, die genetische, toxische, infektiöse und immunologische Faktoren
berücksichtigen.
Der Gehirnschwund ist neuropathologisch durch Nervenzelluntergänge, den nach Alzheimer
benannten Fibrillenveränderungen und pathologischen Ablagerungen in der Hirnrinde
gekennzeichnet. Alzheimer bezeichnete die kugelförmigen Proteinablagerungen, die die
Hirnrinde der Erkrankten durchsetzen und ihre hochkomplizierte Mikro-Architektur zerstören,
als "Senile Plaques". Die biochemische Natur dieser auch als Amyloid bezeichneten
Ablagerungen konnten erst 1985 entschlüsselt werden. Der Hauptbestandteil der senilen
Plaques ist ein aus 42 Aminosäuren bestehendes Eiweißmolekül, welches heute beta-A4 oder
49�
beta-amyloid genannt wird. Ein weiteres, für die Entstehung von Alzheimer wichtiges
Eiweißmolekül ist das APP (Amyloid Precursor Protein). Dies wurde 1987 entdeckt. Es ist
heute unbestritten, dass APP und beta-A4 eine zentrale Rolle in der Pathogenese der
Alzheimerschen Krankheit spielen.
Ein Teil der Alzheimer-Fälle ist dominant erblich und wird durch eine Mutation im APP-Gen,
welches auf dem Chromosom 21 liegt, auf die Nachkommen übertragen. Die familiären
Erkrankungen, also die genetisch bedingten, haben einen besonders frühen Krankheitsbeginn.
Nachdem im Zentrum der senilen Plaques hohe Konzentrationen von Aluminiumsilicat
nachgewiesen wurden, kommt Aluminium für eine Form des toxisch ausgelösten Alzheimer in
Frage. Als Folge der Aluminiumintoxikationen kommt es zu Nerofibrillenveränderungen.
Ein Beispiel für äußere, die Krankheit fördernde Einflüsse sind Schädel-Hirn-Traumen, die,
auch wenn sie Jahre zurückliegen, das Risiko, an Alzheimer zu erkranken erhöhen. Boxer
entwickeln frühzeitig beta-A4-Ablagerungen als Ursache der so genannten "Dementia
pugilistica".
Pathophysiologie
Pathologisch-histologisch zeigt das Krankheitsbild eine diffuse Hirnrindenatrophie, wobei die
Abnahme der kortikalen Synapsendichte frontal und temporobasal am deutlichsten ausgeprägt
ist. Neurochemisch liegt der Erkrankung ein Untergang cholinerger Neurone
bei Mangel an Cholinacetyltransferase zugrunde, es finden sich histologisch
vermehrt Amyloidablagerungen, senile Plaques und
Fibrilllenveränderungen.
Merkmale und Verlauf
Für die Diagnose einer Demenz vom Alzheimer-Typ wird gefordert, dass ein alltagsrelevantes
kognitives Defizit in wenigstens zwei neuropsychologischen Teilbereichen vorliegt, wie z.B.
Wortfindungsstörungen oder Wortverwechselungen, und dass die dementive Symptomatik über
wenigstens 6 Monate fortschreitet. Über neuropsychologische Defizite hinaus dürfen keine
neurologischen Symptome vorliegen, da sonst organische Ursachen die Demenz ausgelöst
haben können.
Frühsymptom der Demenz vom Alzheimer-Typ ist die Unfähigkeit Neuinformationen zu
speichern, der Patient hat Schwierigkeiten mit neuen Situationen und findet sich schließlich
auch in vertrauten Situationen nicht mehr zurecht. Bei ausgeprägten Orientierungs-,
Alzheimer-Gehirn
Gesundes Gehirn
50�
Merkfähigkeits- und Denkstörungen bleiben Gefühle, Persönlichkeit und äußeres Auftreten oft
lange Zeit intakt ("die Fassade bleibt erhalten"). Zu den wichtigsten neuropsychologischen
Störungen bei der Demenz vom Alzheimer-Typ zählen Wortfindungsstörungen,
Wortverwechselungen, es werden Bewegungsabläufe durcheinander gebracht. Weiterhin
gehören räumliche Orientierungsstörungen und Sprachstörungen dazu. Im Verlauf der
Krankheit treten Primitivreflexe (Reflexe aus der frühen Kindheit), wie der Greifreflex und der
Saugreflex wieder auf.
Therapie
Es gibt zur Zeit keine Heilungsmöglichkeiten für die Alzheimersche Krankheit, jedoch
ermöglicht ein frühzeitiges Erkennen der Krankheit den Patienten möglichst gut zu betreuen.
Es ist wichtig für den Patienten, dass er sich gut aufgehoben fühlt und dass seine verlangsamte
Denkweise nicht dazu führt, dass er von allen sozialen Aktivitäten ausgeschlossen wird.
Medikamentös können auftretende Schlafstörungen, Angstsymptome oder Depressionen
behandelt werden, um dem Patienten das Leben zu vereinfachen.
Seit kurzem stehen jedoch Arzneimittel zur Verfügung, die sowohl den Verlauf der Krankheit
um 1-2 Jahre verzögern, als auch Gedächtnis und Konzentrationsfähigkeit verbessern helfen.
Dadurch wird die Selbständigkeit und Lebensqualität der Patienten erhöht, und es wird ihnen
ermöglicht sich länger alleine zu versorgen, und damit die Pflege und Unterbringung in Heimen
u.ä. verzögert.
Bei den Arzneimitteln handelt es sich um Substanzen, die im zentralen Nervensystems (ZNS)
entweder einen Einfluss auf Acetylcholin oder Glutamat haben.
Acetylcholin ist ein Neurotransmitter, also ein wichtiger Botenstoff für die
Informationsübertragung in den Synapsen zwischen bestimmten Nerven unter einander sowie
zwischen Nerven und Muskeln. Nach erfolgter Informationsübertragung wird Acetylcholin in
dem synaptischen Spalt von dem Enzym Acetylcholinesterase wieder abgebaut, damit die
Ansprechbarkeit der Synapsen für die nächste Ausschüttung von Acetylcholin wieder
hergestellt wird. Im Verlauf der Alzheimererkrankung kommt es aber zu einem Mangel an
Acetylcholin, womit einige der Krankheitssymptome erklärt werden. Durch die
Acetylcholinesterasehemmer wird der Abbau von Acetylcholin verringert und der
Acetylcholinmangel in dem Nervensystem der Alzheimerpatienten vermindert. Der
Wirkungsmechanismus der Arzneimittel ist eine Hemmung des Enzyms Acetylcholinesterase,
daher werden die Substanzen auch als Acetylcholinesterasehemmer bezeichnet.
Für die symptomatische Behandlung der leichten bis mittelschweren Alzheimer-Demenz stehen
zur Zeit drei verschiedene Acetylcholinesterasehemmer zur Verfügung:
-Donepezil, das bereits im Oktober 1997 in Deutschland zugelassen wurde. Die Substanz wird
von der Fa. Eisai/Pfizer mit dem Handelsnamen Aricept® angeboten. Es gibt Aricept® 5 mg
und Aricept® 10 mg Filmtabletten.
-Rivastigmin ist seit Juni 1998 in Deutschland erhältlich und wird von der Fa. Novartis Pharma
mit dem Handelsnamen Exelon® angeboten. Es gibt Exelon® Hartkapseln in vier
verschiedenen Konzentrationen und Exelon® Lösung zum Einnehmen.
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-Galantamin wurde im März 2001 in Deutschland zugelassen und wird von der Fa. Janssen-
Cilag unter dem Handelsnamen Reminyl® vertrieben. Es gibt Reminyl® Filmtabletten in drei
verschiedenen Konzentrationen und Reminyl® Lösung zum Einnehmen.
Die aufgeführten Substanzen können zu Nebenwirkungen führen, bei denen es sich in erster
Linie um Beschwerden im Bereich des Magen-Darm-Traktes handelt, wie z. B. Übelkeit und
Erbrechen. Es können aber auch Schlaflosigkeit und Kopfschmerzen auftreten.
Glutamat ist ein weiterer wichtiger Neurotransmitter, der bei der Entstehung einer Demenz eine
entscheidende Rolle spielt. Glutamat kommt zu 70 % in den Nervenzellen vor und ist für Lern-
und Gedächtnisvorgänge notwendig. Im Verlauf der Alzheimererkrankung kommt es allerdings
zu überhöhten Ausschüttungen von Glutamat, so dass dieser Neurotransmitter zu schädlichen,
zellzerstörenden Wirkungen führt. Nervenzellen gehen zugrunde. Die Kommunikation zwischen
den Nervenzellen ist gestört.
Memantine verändert die schädlichen Auswirkungen von Glutamat an den sog. NMDA-
Rezeptoren (so genannte NMDA-Rezeptoren). Zum einen werden dadurch die Nervenzellen
vor der Zerstörung bewahrt, zum anderen wird die Funktion der Zellen verbessert: Die
Signalwahrnehmung der nachgeschalteten Zelle wird wieder normalisiert.
Der NMDA-Antagonist Memantine wurde im August 2002 von der EMEA zur Behandlung der
mittelschweren bis schweren Alzheimer-Demenz zugelassen. Memantine wurde von Merz
Pharmaceuticals entwickelt und wird unter dem Handelsnamen AXURA® vertrieben .Es steht
als Tablette (10 mg) oder in Tropfenform zur Verfügung. Weiterhin wird es in Deutschland von
der Firma Lundbeck als Ebixa® vermarktet.
Memantine ist eine gut verträgliche Substanz. Klinische Studien zeigen, dass bei der
Behandlung mit Memantine Verwirrtheit, Schwindel, Kopfschmerzen, Müdigkeit,
Halluzinationen und Übelkeit auftreten können.. Diese Symptome sind in der Regel
vorübergehend und können häufig durch eine einschleichende Dosierung vermieden werden.
Es gibt weitere Ansätze, die Alzheimer-Demenz zu behandeln. So wird beispielsweise die
Substanz Nimodipin eingesetzt, bei der es sich um einen Kalziumantagonisten handelt. (Die
Calciumantagonisten werden üblicherweise für die Behandlung von Herzerkrankungen
verwendet.) Nimodipin soll das neuronale Kalziumgleichgewicht, das bei einer
Alzheimererkrankung gestört ist, normalisieren. Ferner werden für die Behandlung von
Alzheimer Substanzen eingesetzt, die zu einer verbesserten Fließeigenschaft des Blutes
führen, und damit zu einer vermehrten Zufuhr von Sauerstoff und dem Energielieferanten
Glukose. Hierfür werden die Substanzen Pentoxyfyllin und Naftidrofuryl sowie Ginko-biloba-
Extrakte eingesetzt. Weiterhin ist es wichtig, therapiebegleitende Maßnahmen, wie z. B.
Gehirntraining und Bewegungstherapien durchzuführen. Ferner muss besonders bei Demenz-
Patienten auf eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr geachtet werden, da sich die kognitiven
Fähigkeiten bereits bei einer geringen Dehydratation rapide verschlechtern.
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8.2 Toxizität von Metallen
Viele Metalle bzw. deren Ionen zeichnen sich durch eine hohe Toxizität aus. Doch gerade bei
den Metallen bestätigt sich der von PARACELSUS überlieferte Leitspruch, daß es auf die
Konzentration ankommt, denn einige von diesen Metallen sind in kleinen Mengen
lebenswichtige Spurenelemente.
Auf den folgenden Seiten werden einige wichtige toxische Metalle vorgestellt:
Arsen
Blei
Cadmium
Chrom
Nickel
Quecksilber
Thallium
Viele Metall-Ionen, insbesondere von Blei, Cadmium und Quecksilber, besitzen eine hohe
Affinität zu Schwefel. Diese Schwermetall-Ionen können Disulfid-Brücken in Proteinen
aufspalten, wobei die betroffenen Enzyme irreversibel ihre Funktion verlieren. Da dies in
praktisch allen Bereichen des Organismus geschehen kann, sind die Symptome von
Schwermetallvergiftungen unspezifisch und werden meist erst relativ spät erkannt.
Toxizität von Metallen: Arsen
Arsenik (As2O3) gehörte früher zu den beliebtesten Mordgiften, da es geruch- und
geschmacklos ist. Erst seit der Einführung der Marshschen Probe um 1840 kann es zuverlässig
nachgewiesen werden. Frühere Arsen-Vergiftungen blieben meist unaufgeklärt. Eine akute
Arsenvergiftung ruft innerhalb einer Stunde Leibschmerzen, Erbrechen und Durchfälle hervor.
Infolge der damit einhergehenden Wasser- und Elektrolytverluste kann es zu Herz-Kreislauf-
Versagen kommen. Die Symptome chronischer Arsen-Vergiftungen sind weniger auffällig:
dunkle Hautveränderungen, Haarausfall, Reizungen der Atemwege, Durchblutungsstörungen.
Die weiteren Folgen sind Leberschäden, Muskelschwäche und Lähmungen sowie Störungen
des Nervensystems und Krebs. Charakteristisch ist das Auftreten von hellen Mees-Streifen auf
den Fingernägeln und Arsenkeratosen (warzenartige Hyperkeratosen) besonders an den
Handflächen und Fußsohlen..
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Mees-Streifen Arsenkeratosen
Toxizität von Metallen: Blei
Die Bleiresorption im Darm ist sehr gering. Die meisten technisch verwendeten
Bleiverbindungen sind zudem schwerlöslich. Dennoch sind chronische Bleivergiftungen
möglich, insbesondere bei hohen Bleikonzentrationen im Trinkwasser (durch Bleirohre). Die
Aufnahme von Blei erfolgt besonders leicht über die Lunge, z.B. in Form der
Verbrennungsprodukte von Tetraethylblei ("verbleites Benzin"). Das aufgenommene Blei wird
zunächst in den Knochen gespeichert. Daher haben Bleivergiftungen meist einen
schleichenden Verlauf. Am wachsenden Skelett kommt es an den Enden der Röhrenknochen
zu Spongiosaverdichtungen, die im Röntgenbild als "Bleibänder" sichtbar werden.
Bleibänder
Ein frühes Symptom einer Vergiftung ist das Auftreten eines "Bleisaumes", einer
grauschwarzen Verfärbung am Zahnfleisch durch Bleisulfid (PbS). Bereits bei sehr kleinen
Bleikonzentrationen wird die Blutbildung gestört, es kommt zu Anämien. Bei höheren
Konzentrationen oder spontaner Bleifreisetzung aus den Knochen werden periphere
Nervenzellen geschädigt, Lähmungen treten auf. Sehr oft ist der Nervus radialis betroffen, der
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die Streckmuskulatur des Unterarms innerviert. Es tritt die sogenannte "Bleifallhand" auf. Im 19.
Jahrhundert wurden Bleilegierungen zum Verlöten von Konservendosen verwendet. Aus dem
Lötmaterial können bei längerer Lagerung erhebliche Mengen Blei an den Inhalt abgegeben
werden. Der Verzehr solcher Nahrungsmittel führt zu schweren Vergiftungen.
Toxizität von Metallen: Cadmium
Cadmium ist in einigen Farbpigmenten und Batterien enthalten und wird zum Korrosionsschutz von Metallen verwendet. Eine erhebliche Cadmiumbelastung stellt der Zigarettenrauch dar. Der Rauch einer Zigarette enthält bis zu 0,2 µg Cadmium, das zu etwa 50% resorbiert werden kann.
Akute Cadiumvergiftungen durch orale Aufnahme sind sehr selten, da meist ein starker Brechreiz ausgelöst wird. Gefährlicher sind chronische Vergiftungen, insbesondere bei Aufnahme über die Atemwege. Es kommt dabei zu entzündlichen Schleimhaut-Degenerationen ("Cadmium-Schnupfen") sowie gelben Cadmiumsulfid-Ablagerungen (CdS) an den Zahnhälsen. Cadmium wird zunächst in den Erythrozyten gebunden und dadurch über den gesamten Körper verteilt, aber vor allem in Leber und Niere angereichert.
Zur Bindung und Ausscheidung von Schwermetallen bildet der Körper Metallothioneine. Bei diesen handelt es sich um cysteinreiche Peptide, in denen mehrere Schwermetallionen eingelagert sind. Diese werden dann zur Niere transportiert. Bei hohem Metallothionein-Aufkommen lagern sie sich in der Niere ab und zerfallen teilweise wieder. Die Folge sind schwere Nierenschäden.
Cd2+-Ionen ähneln in vielen Eigenschaften Ca2+-Ionen. Daher stören Cadmium-Ionen den Calcium-Stoffwechsel. Bei chronischen Vergiftungen werden erhebliche Mengen Cadmium in die Knochen eingelagert. Dies führt zu rachitisartigen Krankheitsbildern. ("Itai-Itai-Krankheit")
Toxizität von Metallen: Chrom
Metallisches Chrom wird für Edelstahl und hochglänzende Überzüge auf Metallen verwendet. Chromverbindungen werden als Farbpigmente, als Holzbeizmittel und zum Gerben eingesetzt. Bei Hautkontakt können allergische Reaktionen ausgelöst werden (vgl. Nickel).
Chrom gehört zu den für den Menschen essentiellen Spurenelementen. Chrom(III)-Verbindungen sind erst in hohen Dosen toxisch. Chrom(IV)-Verbindungen, hierzu zählen die Chromate, sind dagegen sehr giftig und mit großer Wahrscheinlichkeit cancerogen. Akute Vergiftungen sind selten, chronische Vergiftungen kommen häufiger als berufsbedingte Erkrankungen vor.
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Folgen einer chronischen Chromvergiftung sind Bindehautentzündung, Gastritis, Magengeschwüre und Gastroenteropathien, die oft in einen Magenkrebs übergehen.
Toxizität von Metallen: Nickel
Nickel wird hauptsächlich für Legierungen verwendet, sowie zur Oberflächenveredlung von Metallen (Modeschmuck, Brillen, Uhren, Metallknöpfe etc.) und in Trockenbatterien.
Vergiftungen mit Nickelverbindungen sind selten. Häufig treten jedoch beim Kontakt nickelhaltiger Gegenstände mit der Haut Kontaktekzeme auf. Es handelt sich bei diesen entzündlichen Hautreaktionen um Allergien vom Spättyp, bei denen spezifisch sensibilisierte T-Lymphozyten bei erneutem Kontakt mit dem Allergen (in diesem Fall Nickel) Makrophagen aktivieren, die an den Ort der Antigenbelastung wandern und dort eine Entzündungsreaktion auslösen.
Kontaktekzem
Bildquelle: Dermatologische Universitätsklinik Erlangen
Toxizität von Metallen: Quecksilber
Quecksilber und seine Verbindungen waren bereits den frühen Hochkulturen bekannt. Es ist das einzige bei Zimmertemperatur flüssige Metall. Zinnober (Quecksilbersulfid) wurde bereits von den Ägyptern als Pigment verwendet (u.a. in Kosmetika) und arabische Edelleute besaßen in ihren Gärten Quecksilberseen als besondere Attraktion. Heute wird Quecksilber zur Edelmetallgewinnung, bei der Chloralkali-Elektrolyse und in der Dentaltechnik für Amalgam-Füllungen verwendet.
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Die Giftwirkung des Quecksilbers hängt wesentlich von der chemischen Form ab, in welcher das Element vorliegt. Lösliche Quecksilbersalze besitzen eine ätzende Wirkung, die zu schlecht heilenden Geschwüren führt. Metallisches Quecksilber besitzt einen vergleichsweise hohen Dampfdruck, sodaß es über die Atemwege zu chronischen Vergiftungen kommen kann, wenn sich in Wohn- oder Arbeitsräumen metallisches Quecksilber befindet, beispielsweise aus zerbrochenen Thermometern.
Ein großes Problem bei Quecksilber schafft der Körper selbst: Bestimmte Enzyme, die Methylgruppen übertragen, können auch Quecksilber methylieren. Das entstehende Dimethylquecksilber, eine metallorganische Verbindung, ist fettlöslich und kann daher die Zellmembran durchdringen. Das Schwermetall wird über den ganzen Körper verteilt und reichert sich im Fettgewebe an.
Die Symptome einer Quecksilbervergiftung sind relativ unspezifisch, es treten Kopf- u. Nackenschmerzen, Magen- und Darmbeschwerden sowie diverse neurologische Störungen, insbesondere im ZNS auf. Bei fortgeschrittener Vergiftung kommt es zu Zahnausfall, Nierenversagen und schweren Nervenschäden die letztlich zum Tode führen.
Toxizität von Metallen: Thallium
Thallium wird vor allem in der Elektroindustrie verwendet, kommt jedoch auch in Katalysatoren, Feuerwerkskörpern und Schädlingsbekämpfungsmitteln zum Einsatz. Lösliche Thalliumverbindungen werden im Verdauungstrakt leicht resorbiert.
Die Symptome einer akuten und chronischen Thalliumvergiftung sind sehr ähnlich, die Latenzzeit beträgt meist mehrere Tage. Es beginnt mit Beschwerden im Magen-Darm-Trakt, gefolgt von Störungen des Nervensystems (Polyneuropathien mit schweren Sehstörungen). Nach etwa zwei Wochen treten Haarausfall und Mees-Streifen auf.
Zur Therapie wird Berliner Blau [Eisen(III)-hexacyanoferrat(II)] oral gegeben. Das Berliner Blau fängt Thalliumionen im Darm ab und begünstigt damit eine vermehrte Thalliumausscheidung.
Jodmangel
Mitteleuropa ist noch immer in weiten Teilen ein Jodmangel-Gebiet. Man schätzt, daß die Hälfte der Bundesbürger unter Jodmangel leiden. Etwa 1% der Neugeborenen kommen bereits mit einem Kropf zur Welt.
Durch die Jodid-Unterversorgung kann die Schilddrüse nicht in ausreichendem Umfang Jodthyronine (Trijodthyronin, T3 und Tetrajodthyronin = Thyroxin, T4) produzieren, es liegt eine Hypothyreose
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vor. Das übergeordnete hormonelle Regelsystem der Hypophyse stimuliert daraufhin die Schilddrüse, das wenige verfügbare Jodid zu verwerten. Die Schilddrüse wird dadurch zum Wachstum angeregt, sie vergrößert sich. Zunächst bilden sich tastbare Knoten, bei anhaltendem Jodmangel entwickelt sich meist eine Struma (Kropf). Die Hypothyreose ist von neurologischen Symptomen wie Kälteempfindlichkeit und geistiger Stumpfheit begleitet. Daneben treten Myxödeme (teigige Infiltration der Haut, Unterhaut und Muskelgewebe) durch Ablagerung von Mukopolysacchariden (Glykosaminglykanen) auf.
sehr große Struma, beobachtet 1935 im Kanton Bern
Bildquelle: Abt. für Unterrichtsmedien, Medizinische Fakultät der Univ.
Bern
Eine größere Struma stellt nicht nur eine kosmetische Beeinträchtigung dar. Sie kann beispielsweise die Luftröhe erheblich verlagern. Auch die Funktionen anderer Halsorgane und -gefäße können gestört sein.
Tritt der Jodmangel bereits im Kleinkindalter auf, können Wachstum sowie körperliche und geistige Entwicklung zurückbleiben. Es kommt zum Kretinismus.
Der notwendige Tagesbedarf, der für Jugendliche und Erwachsene bei ca. 200 µg Jod liegt, wird durch die Nahrung meist nicht gedeckt. Daher sollte jodiertes Speisesalz (Kochsalz, dem etwas Jodid zugesetzt wurde) verwendet werden. Da bei normalen Salzverbrauch damit allein der Jodbedarf nicht gedeckt werden kann - ein zu hoher Salzverbrauch ist gesundheitsschädlich - muß eine weitere Jodquelle erschlossen werden: Seefische (z.B. Schellfisch, Seelachs, Scholle) weisen einen besonders hohen Jodgehalt auf. 1 - 2 mal wöchentlich Seefisch + Verwendung jodierten Speisesalzes führt dem Organismus in der Regel ausreichend Jodid zu, um eine Struma-Bildung zu verhindern.
Xenon-Narkose
Die Narkose setzt sich aus vier Komponenten zusammen:
Bewußtlosigkeit
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Schmerzlosigkeit
Ausschaltung der Reflexaktivität
Muskelrelaxation
Diese vier Effekte werden je nach vorzunehmendem Eingriff in unterschiedlichem Ausmaß bei der Narkose ausgelöst und während der Operation überwacht. Heute werden in der Regel für die einzelnen Aufgaben verschiedene Wirkstoffe eingesetzt. Meist wird zunächst zum Streßabbau ein Beruhigungsmittel gegeben. Dann kommen Schlafmittel (Hypnotika), Schmerzmittel (Analgetika) und Relaxantien zum Stillegen der Muskelbewegungen zum Einsatz. Die früher gebräuchlichen Narkotika Äther (Diethylether) und Chloroform (Trichlormethan) werden heute wegen ihrer erheblichen Nebenwirkungen nicht mehr verwendet. Die Narkotika werden nach ihrer Applikationsart in Inhalationsanästhetika und Injektionsnarkotika unterteilt. Medikamente zur Injektion müssen vom Organismus metabolisiert werden. Da jeder Mensch sich in seinem Stoffwechsel etwas unterscheidet, sind sie schwerer zu dosieren als gasförmige Mittel. Außerdem ist die Aufwachphase deutlich länger. Narkotika zur Inhalation werden nach der Narkose abgeatmet. Sie haben jedoch den Nachteil, daß der OP und die Umwelt mit der Substanz belastet werden, außerdem haben diese Mittel meist größere Nebenwirkungen. Eine intessante Alternative bieten Edelgase, insbesondere Xenon. Ab Konzentrationen um 50% wirkt Xenon narkotisierend, eine Vollnarkose wird bei ca. 80% Xenon erreicht. 1951 wurde erstmals eine Xenon-Narkose beim Menschen durchgeführt. Das reaktionsträge Edelgas führt zu praktisch keinen Nebenwirkungen und - da es natürlicher Bestandteil der Luft ist - zu keinen Umweltbelastungen. Die Patienten wachen bereits etwa 2 Minuten nach Beendigung der Xenon-Zufuhr aus der Narkose auf und sind meist nach 5 - 10 Minuten wieder voll orientiert. Bisher wurden keine Wirkungen auf Herz, Kreislauf und andere Organsysteme beobachtet. Der breiten Anwendung stand bisher noch der hohe Preis entgegen. Inzwischen wurden Verfahren entwickelt, das ausgeatmete Xenon aufzufangen und wiederzuverwerten. Bei einem an der Universitätsklinik Ulm entwickelten Verfahren wird Xenon in einer lipophilen Flüssigkeit gelöst und intravenös injiziert. Da sich das Xenon nur über die Blutbahn verteilt, wird bei diesem Verfahren erheblich weniger des Edelgases benötigt (für eine zweistündige Narkose 150 ml statt ca. 12 Liter beim Beatmungsverfahren. Das Gas wird trotzdem über die Lunge abgeatmet. Aufgrund der sehr viel kleineren Mengen kann dieses Verfahren auch bei Patienten mit eingeschränkter Lungenfunktion angewandt werden.
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9 ENDUNGEN VON WIRKSTOFFNAMEN
AS-Typ siehe auch Beispiele
Ausnahmen: auch Teil
dieser Gruppe
ß-Lactam-Antibiotika mit Azabicyclooctanstruktur Cefotaxim Ceftibuten Latamoxef
Mutterkorn-Alkaloide als -Sympatholytika Ergotamin Ergometrin
Sulfonylharnstoff-Insulinsekretagoga mit Wirkung auf
den ATP-abh. K-Kanal Glibenclamid Glipizid Tolbutamid
Ansa-Verbindungen, (myko-?) bakteriellen Hemmer der
RNA-Synthese Rifampicin Rifabutin
Sulfonamide Sulfasalazin Sulfadiazin
Vinca-Alkaloide als Mitose-Hemmstoffe (Zytostatika) Vinblastin Vincristin
AS-Typ siehe auch Beispiele
Ausnahmen: auch Teil
dieser Gruppe
Bicyclische ß-Lactam-Antibiotika mit Thiazolidin-Ring
und Phenylisoxazol
bactam, icillin,
ocillin Oxacillin Dicloxacillin
Aminoglygosid-Antibiotika aus Bodenbakt. o. halbsynth. micin Amikacin
Dibenzoazepin-Neuroleptika (weiteres Heteroatom: N, O
oder S) Clozapin Loxapin
Phenothiazin-Neuroleptika Chlorpromazin Flophenazin Prothipendyl
Mykotische CP450-Hemmer -bendazol Clotrimazol Fluconazol
Bicyclische ß-Lactam-Antibiotika mit Sulfonyl-
Thiazolidin-Ring
acillin, icillin,
ocillin Sulbactam Tazobactam
Anthelmintika vom Benzimidazol-Typ -azol Albendazol Mebendazol
Glucosidasehemmer gegen postprandiale
Glucosespitzen Acarbose Voglibose Miglitol
Hydrazin-Derivate als alkylierende Zytostatika Dacarbazin Procarbazin
Guanosin-Antimetabolite Aciclovir Penciclovir
Polypeptid-Antibiotika Gramicidin Tyrocidin
Bacitracin, Polymyxin,
Dactinomycin
Selektive COX-2-Hemmer Celecoxib Rofecoxib
Hemmer der bakteriellen Protein-Biosynthese Tetracyclin Doxycyclin
4-Phenyldihydrocarbonsäurederivate als Ca-Canal-
Blocker Nifedipin Nitrendipin
Tricyclische Antidepressiva mit Dibenzoxepin/-thiepin-
Grundgerüst
-pramin, -
tripylin Doxepin Dosulepin
Phenoxymethylpropansäureester als Lipidsenker Clofibrat Etofibrat
Den Insulin-induzierten Glucose-Verbrauch steigernde
Biguanide Metformin (Buformin)
Oxaphosphinane als alkylierende Zytostatika Mafosfamid Ifosfamid Cyclophosphamid
Neuere Insulinsekretagoga mit Wirkung auf den ATP-
abh. K-Kanal Repaglinid Nateglinid
PPAR-Stimulatoren als Insulinsensitizer Pioglitazon Rosiglitazon
Bicyclische ß-Lactam-Antibiotika mit Thiazolidin-Ring acillin, ocillin Benzylpenicillin Amoxicillin
Antivirale Cycloalkylamine Amantadin Tromantadin
Thyreostatische Mercaptoimidazole Carbimazol Thiamazol
Aminoglygosid-Antibiotika aus Bodenbakt. o. halbsynth. acin Gentamicin Netilmicin
Nitrosoharnstoff-Deriv. u. hormonverknüpfte Lostderiv.
als alkyl. Zytostatika Carmustin Prednimustin
Antibiotika und Zytostatika aus Streptomyces-Arten Streptomycin Erythromycin
Hemmstoffe der HIV-Protease Saquinavir Indinavir
Bicyclische ß-Lactam-Antibiotika mit Thiazolidin-Ring
und Ureid
acillin, bactam,
icillin Azlocillin Mezlocillin Piperacillin
Kardiale ß-Blocker Atenolol Propranolol
Antibakteriell wirksame Gyrasehemmer Ciprofloxacin Enoxacin
Nalidixinsäure,
Pipemidsäure, Novobiocin
Bicyclische ß-Lactam-Antibiotika mit Doppelbdg. im
Grundgerüst Imipenem Meropenem Thienamycin
Butyrophenon-Neuroleptika Haloperidol Trifluperidol Pipamperon
Podophylootoxin-Derivate als Mitosehemmstoffe
(Zytostatika) Etoposid Teniposid Podophyllotoxin
Salicylamid-Deriv. als Neuroleptika, Prokinetika, Anti-
Parkinson, Antiemetika Sulpirid Metoclopramid
60�
Tricyclische Antidepressiva mit Dibenzoazepin-
Grundgerüst -epin, -triptylin Imipramin Desipramin
H+/K+-ATPase-Hemmer Omeprazol
Hemmer d. gefäßständigen Angiotensin-Conv.-Enzyms
Blutdrucksenker Captopril Ramipril
Antiprotozoenmittel vom Chinolintyp Chloroquin Primaquin Chinin, Mepacrin
Interkalierende Antibiotika aus Streptomyces-Arten Daunorubicin Epirubicin
Hemmer der HMG-CoA-Reduktase als Cholesterin-
Synthese-Hemmer Lovastatin Simvastatin
Eibeninhaltsstoffe als Mitosehemmer (Zytostatika) Paclitaxel Docetaxel
Topoisomerase-I-hemmende Zytostatika Irinotecan Topotecan Camptothecin
Ulkustherapeutika (H3-Antihistaminika) Cimetidin Ranitidin
Serotonin-Antagonisten als Migränetherapeutika Sumatriptan Zolmitriptan
Tricyclische Antidepressiva mit Dibenzocycloheptadien/-
trien-Grundgerüst -epin,-pramin Amitriptylin Nortriptylin
