Pharmakologie und Toxikologie 1

Pharmakologie und Toxikologie 1, ZHAW Wädenswil. Bei Fragen oder Korrekturen an silvannessler@gmail.com

Pharmakologie und Toxikologie 1, ZHAW Wädenswil. Bei Fragen oder Korrekturen an silvannessler@gmail.com


T. N.
Diese Karteikarten bieten einen umfassenden Überblick über die Grundlagen der Pharmakologie und Toxikologie auf Universitätsniveau. Sie behandeln die Wirkungen und Mechanismen von Wirkstoffen, Rezeptoren und Analgetika, sowie deren Bindung an Proteine und DNA. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Medizinstudenten, die sich auf Prüfungen vorbereiten, da sie detaillierte Informationen über die Funktion von Arzneimitteln, die Behandlung von Patienten und die Rolle von Zellen und Liganden in der Pharmakologie bieten.
Karten
215
Lernende
8
Sprache
Deutsch
Kategorie
Medizin
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
24.09.2021 / 11.01.2024

Lernkarten

Wie funktioniert die Signaltransduktion von G-Proteinen?

  1. Ligand bindet an G-Protein gekoppelten Rezeptor, dieser ändert seine Konformation und behält diese aktiv, solange der Ligand gebunden bleibt. 
  2. alpha-Subunit wird nun von GTP Phosphoryliert und dissoziiert weg von beta und gamma Subunit (auch beta und gamma können wegdiffundieren, tun dies aber seltener)
  3. alpha-Subunit bindet nun an Proteine und reguliert diese (z.B. Adenylatcyclose, wenn der Ligand Epinephrin ist)
  4. GTP an der aplha-Subunit wird hydrolisiert und wird zu GDP, damit ist die aplha subunit wieder inaktiv

Welche Aufgaben können Rezeptoren verfolgen?

Rezeptoren können entweder eine hemmende Wirkung oder eine Aktivierung bewirken, wenn ein Ligand gebunden/nicht gebunden ist.

Wie schnell werden Signale von den G-Proteinen vermittelt?

Die Signalvermittlung ist vergleichsweise langsam und liegt im Sekundenbereich.

Welche Folgen hat eine Überstimulation von G-Protein gekoppelten Rezeptoren?

Eine Überstimulation führt zu einem negativem Feedback-Loop, der die Signaltransduktion stoppt. Dabei wird entweder die Kopplung des Rezeptor an das G-Protein gehemmt, indem dem Rezeptor eine Phosphatgruppe anghängt wird, der gesamte Rezeptor wird Endocytiert und "recycelt" oder es wird die Neusynthese gehemmt.

Wie funktionieren Ionenkanäle?

Liganden, die an die Ionenkanäle binden, verändern deren Konformation (2 alpha Helices) und könne so z.B. Na+ Ionen einströmen lassen.

Wie können Ionenkanäle pharmakologisch genutzt werden?

  • Bindungsstelle für den Liganden kann für Agonisten oder Antagonisten genutzt werden
  • Ionenpore kann durch Blocker verschlossen werden
  • Allosterische Nebenbindungsstellen (beeinflussen durch Bindung durch Liganden die Hauptbindungsstelle) können für die Rezeptormodulation genutzt werden.

Wie funktionieren Enzymrezeptoren?

Enzymrezeptoren binden einen Liganden und setzten dadurch einen Stoff in der Zelle um.

Welche Arten von Rezeptoren mit Enzymaktivität gibt es?

  • Tyrosinkinase Rezeptoren
  • Serin, Threonine Kinase Rezeptoren
  • Zytokinrezeptoren

Wie sind Rezeptoren mit Enzymaktivität aufgebaut?

Rezeptoren mit Enzymaktivität sind grosse Proteinkomplexe, die eine grosse extrazelluläre Ligandenbindungsdomäne für Proteinliganden wie Wachstumsfaktoren oder Zytokine haben. Intrazellulär haben sie eine Kinasenaktivität oder eine Kinasenbindungsdomäne.

JAK/STAT Signaltransduktionskaskade

Ok

Was ist ein Antiinfektiva?

Ein Antiinfektiva ist ein Mittel zur Behandlung von Infektionskrankheiten. Dabei wurde früher zwischen Antibiotika (gewonnen aus biologischem Ursprungs) und Chemotherapeutika (synthetisch gewonnen) unterschieden.

Was bedeutet das Wirkungsspektrum von Antiinfektiva?

Das Wirkungsspektrum sagt aus, gegen welchen Erreger die Substanz effektiv ist und das in einer Konzentration, die im Menschen erreicht werden kann (z.B. wgn Toxizität). Breitband/-spektrum Antibiotika sind gegen eine Vielzahl von verschiedenen Bakterien Wirksam.

Was besagt die Wirkstärke eines Antibiotikums?

Die Wirkstärke bestimmt, welche Konzentration eines Antibiotikums für einen antiinfektiven Effekt erforderlich ist. (Minimale Hemmkonzentration, MHK) => Epsilometertest

Was bedeutet es, wenn ein MO Resistent auf ein Antiinfektikum ist?

Wenn eine Resistenz vorliegt, ist die minimale Hemmkonzentration höher als die maximal erreichbare, nicht toxische in vivo Konzentration (Konz. ist zu hoch für den Wirt)

Was ist das Ehrlichsche Prinzip der selektiven Toxizität?

Dem Prinzip folgt, dass die Abtötung des gewünschten Keims passiert, ohne dass der Wirt davon Schaden nimmt. Dazu müssen Stoffwechselprozesse identifiziert werden, die nur bei Bakterien/MO vorkommen, beim Menschen aber abwesend sind.

Was ist die Persistenz?

Von Persistenz spricht man, wenn ein eigentlich sensibler Keim bei einer antimikrobiellen Therapie nicht abgetötet wird. Ursache ist beispielsweise eine schlechte Penetration am Wirkort, Abzess oder Nekrosebildung, Änderung des lokalen pH Werts, Auftreten von Biofilmen.

Welche Angriffspunkte gibt es bei Bakterien, die dem Ehrlichschen Prinzip folgen?

  • Cytoplasmatische Membranintegrität
  • Topoisomerase
  • Zellwandsynthese
  • Nucleotidsynthese
  • Proteinsynthese
  • RNA Transkription

Was ist ein Pharmakophor?

Ein Pharmakophor ist derjenige Teil (bzw. besteht aus denjenigen Eigenschaften) eines Moleküls, die für dessen pharmakologische Wirkung verantwortlich sind.

Wie funktionieren Lactam-Antibiotika?

Lactam-Antibiotika haben alle ein Pharmakophor, den Lactamring. Der Ring erlaubt es, die Transpeptidase zu binden und damit deren Funktion zu unterbinden. Normalerweise würde D-Alanyl-D-Alanin an die Transpeptidase binden. Transpeptidasen sind an dem Aufbau der Zellwand beteiligt und vernetzten dort Peptidoglycanketten.

Wie ist der Wirkungsmechanismus der beta-Lactam Antibiotika?

Der beta-Lactamring ist der Pharmakophor von penicillinähnlichen Antibiotika. Druch die strukturelle Ähnlichkeit zum terminalen D-Alanyl-D-Alanin-Dipeptid bindet die Transpeptidase, die normalerweise die Quervernetzung der Zellwand von Bakterien realisiert, an das Pharmacophor und wird dort blockiert. Die Transpeptidase kann seine Funktion dadurch nicht mehr wahrnehmen, das Bakterium kann dem osmotischen Druck des Mediums nicht mehr standhalten und platzt.

Welcher Mechanismus von Bakterien führt zu einer Resistenz gegenüber Penicillin?

Die beta-Lactamase kann den beta-Lactamring öffnen (Hydrolyse) und so die blockierende Wirkung von beta-Lactam verhindern. Die beta-Lactamase kann bis zu 1000 Penicillinmoleküle pro Sekunde hydrolysieren.

Wie wird versucht, die Wirkung der beta-Lactamase zu umgehen?

Es wird versucht, durch Strukturveränderung des Grundgerüsts die Hydrolyse durch die beta-Lactamase zu umgehen. Die Wirksamkeit des Antibiotikums kann dadurch negativ beeinflusst werden. 

Welche anderen drei Wege von Antiinfektiva, abgesehen von der Blockierung der Transpeptidase gibt es?

  • Hemmstoffe gegen die Gyrase (Supercoiling der DNA)
  • Hemmstoffe gegen die Folsäurebiosynthese
  • Hemmung der Proteinsynthese

Was ist das Problem mit den meisten Stoffen, die die Proteinsynthese hemmen? (Antiinfektiva)

Sie sind Hitzeinstabil, weil es Zuckerstrukturen sind.

Welche weiteren Resistenzmechanismen gibt es gegen Antibiotika ?

  • Verhindern der Zellpenetration (v.a. Gramnegativ)
  • Ausscheidung durch membranständige Transporter
  • Abbau oder Modifikation des Targets
  • Überproduktion des Targets

Wie funktioniert die Signaltransduktion von EPO und welche Proteine/Rezeptoren sind dabei beteiligt?

  1. EPO bindet an Tyrosin-Kinasen, Janus Kinasen binden intrazellulär und werden Phosphoryliert. Anschliessend folgt die Rezeptordimerisierung
  2. STAT bindet und wird Phosphoryliert, wodurch es anschliessend Dimerisiert
  3. Das STAT-Dimer gelangt in den Zellkern und wirkt dort als inducer für die Differenzierung von Vorläuferzellen zu Erythrozyten

Was beschreibt der JAK/STAT Pathway?

JAK (Janus kinase) und STAT (signal transducer and activator of transcription) spielen eine wichtige Rolle z.B. in der Immunologie. JAK bindet an Tyrosinkinasen und wird dort Phosphoryliert. Durch JAK wird anschliessend STAT Phosphoryliert, welcher dann als Transkriptionsfaktor wirkt.

Wie funktioniert der Ligandeninduzierte TGF-beta Rezeptorkomplex?

TGF-beta (Transforming growth factor beta) bindet an TGF-beta-Rezeptor-1 und löst über die Dimerisierung der beiden Tyrosinkinaserezeptoren die Phosphorylierung von SMAD-Proteinen aus, wodurch sie Dimerisieren. Der SMAD-Dimer gelangt in den Nucleus, wo er die Transkription des Zielgens induziert.

Was sind nucleare Rezeptoren und welche Aufgabe haben sie?

Nucleare Rezeptoren regulieren die DNA Transkription. Die Übertragungskaskade kann z.B. über Hormone gesteuert werden. Es sind 48 Gene im Menschen bekannt, die diese Funktion haben. 10-15% der Arzneistoffe binden an solche Rezeptoren.

Die Gene der NR sind immer ähnlich aufgebaut: Es gibt einen Teil, der an andere Transkriptionsfaktoren bindet, eine hochkonservierte DNA-Bindungsstelle und eine ligandenbindende Stelle.

Welche zwei Arten von intrazellulären Rezeptoren gibt es?

Homodimere Rezeptoren: Rezeptor wird durch die Bindung von gleichen Liganden beeinflusst.

Heterodimere Rezeptoren: Rezeptoren werden von verschiedenen Liganden beeinflusst.

Welche zwei Arten von Ligandeninteraktion mit der Ligandenbindungsstelle gibt es?

Schlüssel-Schloss: Der Ligand bindet an eine Stelle, die spezifisch ist.

Induced-Fit: Der Ligand bindet, wodurch sich die Konformation ändert und dadurch eine bessere Bindung entsteht.

Was sagt die Dissoziationskonstante KD aus?

Die Dissoziationskonstante sagt aus, bei welcher Konzentration die Hälfte der Rezeptoren von einem Liganden besetzt sind.

\(K_D = {[L] *[R] \over [RL]} ={ k_{-1} \over k_1}\)

Je tiefer also KD ist, desto besser bindet der Ligand an den Rezeptor.

Was sagt die intrinsische Aktivität eines Wirkstoffs aus?

Die intrinsische Aktivität eines Wirkstoffes beschreibt dessen relative Effektivität bei einer Bindung. Sie ist der Quotient der maximalen Wirkungsintensität eines Pharmakons zur maximal möglichen Wirkungsintensität im zu untersuchenden Gewebe. Die Aktivität ist also immer <=1. Die intrinsische Aktivität darf nicht mit der Affinität, sprich der Fähigkeit eines Pharmacons, an einen bestimmten Rezeptor zu binden, verwechselt werden.

Was löst ein Agonist aus und wie hoch ist seine intrinsische Aktivität?

Agonisten binden an ein Rezeptor und lösen dessen Aktivierung aus. Die intrinsische Aktivität beträgt 1.

Was löst ein partieller Agonist aus und wie hoch ist seine intrinsische Aktivität?

Bindet an Rezeptor, aktiviert diesen. Intrinsische Aktivität ist <1.

Was löst ein Antagonist aus?

Antagonisten binden an Rezeptoren, entfalten aber keine Wirkung. Dabei wird der Rezeptor blockiert.

Was löst ein Inverser Agonist aus?

Inverse Agonisten binden an Rezeptoren und revertieren dessen Aktivität.

Wie funktioniert ein kompetitiver Antagonist und wie kann der Bindungsanteil berechnet werden?

Ein kompetitiver Antagonist bindet an den Rezeptor und verhindert dadurch seine Aktivierung. Bei grossen Mengen an Agonisten wird der Antagonist jedoch von der Bindungsstelle verdrängt.

\(Binding = { 100 * { K_{antagonist} * [L_{agonist}] \over K_{antagonist} * [L_{agonist}] + K_{agonist} * [L_{antagonist}] + * K_{agonist} * K_{antagonist} } }\)

Wie funktioniert ein nicht-kompetitiver Antagonismus?

Ein nicht-kompetitiver Antagonist vermindert die Signaltransduktion indem er an eine allosterische Bindungsstelle bindet und damit eine verminderte Erkennung des Liganden hervorruft oder seine Wirkung durch eine Hemmung der Signaltransduktion entfaltet.

\(Binding = 100*{R_{total} - [L_{inhibitor}] \over [R]_{total}} * {[L_{agonist}] \over K_{D_{agonist}} + [L]_{agonist} }\)

Welche Wirkungen können Stoffe haben, die an allosterische Bindungsstellen binden?

  • Kompetitive Agonisten
    • Negaitve Affinitätsmodulation -> mehr Agonist für gleiche Wirkung
    • Positive Affinitätsmodulation -> weniger Agonist für gleiche Wirkung
  • Nicht-Kompetitive Agonisten
    • Negative Effektsmodulation -> tiefere Potenz
    • Positive Effektsmodulation -> höhere Potenz

Study