MPT Butterweck
Molekulare Pharmakologie und Toxikologie
Molekulare Pharmakologie und Toxikologie
TSH
Thyroid stimulierendes Hormon --> führt in der Schilddrüse zur Produktion und Ausschüttung von Thyroxin (TH)
ist ein Hypophysenhormon
GH
Das Wachstumshormon führt in vielen Organen/Geweben zum Wachstum
ist ein Hypophysenhormon
ACTH
Adrenocorticotropin (ACTH) führt in der Nebenniere zur Ausschüttung von Cortisol
ist ein Hypophysenhormon
Negative Rückkoppelung am Beispiel des CRH
CRH stimuliert den Hypophysenvorderlappen zur Aussendung von ACH, welches die Nebenniere zur Ausschüttung von Cortion anregt. Das Cortison stoppt am Hypophysenvorderlappen die Ausschüttung von ACTH und gleichzeitig die Ausschüttung von CRH am Hypothalamus.
Es wird quasi die Konzentration des Hormons im Blut "gemessen" und dem obersten Regelzentrum (Hypothalamus) zurückgemeldet. Dort wird ein IST-SOLL Vergleich vorgenommen und führt zu einer Erhöhung der RH oder IH Freisetzung worauf die Produktion des Hormons verringert wird.
Steuerung der Produktion von Schilddrüsenhormonen
- Hypothalamus schüttet TRH aus
- Der Hypophysenvorderlappen schüttet TSH aus
- Die Schilddrüse produziert T3 und T4 Hormone, welche ins Blut freigelassen werden
Jod
- Jod ist ein essentielles Spurenelement und muss mit der Nahrung zugeführt werden. Es ist bspw. in Milch und Fischprodukten enthalten.
- täglicher Bedarf laut WHO: 150 - 300 µg
- übermässiges Jod wird wieder ausgeschieden: 80% mit dem Harn und 20% mit dem Kot
- Jodmangel ist weit verbreitet. Zur Prophylaxe wird Kochsalz iodiert.
Wirkungen von T3 auf den Organismus
- Grundumsatz wird erhöht --> Sauerstoffverbrauch steigt, Energiegewinnung steigt, Thermogenese steigt
- Blut --> Blutglucose steigt
- Kohlenhydrastoffwechsel --> Glycogenabbau steigt
- Lipidstoffwechsel --> Fettsäuresynthese steigt, Lipolyse steigt
- Cholesterinstoffwechsel --> Cholesterinsynthese steigt, Cholesterinumsatz und -abbau steigt, Cholesterinspiegel (netto) sinkt
- Wachstum --> STH (Wachstumshormon) steigt
- Differenzierung --> Hirnentwicklung wird gefördert, Anlage des Knochewachstums
Hypothyreose
Erkrankung der Schilddrüse: Schilddrüsen Insuffizienz
- negatives Feedback an die Schilddrüse ist minimal
- T3, T4 Spiegel erniedrigt
- TSH Spiegel erhöht
- Ursachen: Schilddrüsengewebeunterentwicklung (Aplasie), Iodmangel, Iodverwertungsstörungen, fehlende TSH Freisetzung
- Symptome: leichte Ermüdbarkeit, allgemeine Schwäche, Frieren, Desinteresse, Konzentrationsschwäche, Angina Pectoris, Durchblutungsstörungen, Kopfschmerzen, Impotenz, Haarausfall, rheumatische Beschwerden, Übergewicht, kühle, trockene, schuppige und blasse Haut, glanzloses, struppiges Haar
- Therapie: Verabreichung von T3, T4 in Form von Levothyroxinpräparaten
Hyperthyreose
Erkrankung der Schilddrüse: Schilddrüsen Überfunktion
- negatives Feedback an die Schilddrüse ist maximal
- T3, T4 Spiegel erhöht
- TSH Spiegel erniedrigt
- Ursachen:
- Autoimmunerkrankung: Morbus Basedow; Autoantikörper gegen das TSH werden entwickelt
- Folge einer funktionellen Autonomie: T3 und T4 werden auch ohne Stimulation durch TSH gebildet
- Symptome: innere Unruhe, Nervosität, Gewichtsabnahme, Fingertremor, Wärmeintoleranz, feuchte Haut, Schwitzen, gesteigerter Appetit, Schlafstörungen...
- Therapie: Thyreostatische Therapie, Medikamente unterdrücken die Hormonbildung
Steuerung Wachstumshormon
- GHRH stimuliert den Hypophysenvorderlappen zur Produktion von GH
- Somatotropin (GH) wird ausgeschüttet und gelangt in die Leber. Dort wird Somatomedine gebildet.
- Die Ausschüttung von GHRH wird von Somatostatin (GH-IH) reguliert und gehemmt.
Wirkung Somatotropin
Wirksamkeit ist streng artspezifisch:
- Lipolye steigt
- Blutzuckerspiegel steigt
- Muskelaufbau steigt
- Knochenwachstum steigt
Störungen der Wachstumshormone
- Minderwuchs:
Wachstumsstörungen können auf allen Ebenen des Systems ausgelöst werden (Hypothalamus, Hypophyse, Leber) bspw. durch Mangel des GHRH (Pygmäen) - Riesenwuchs:
- Eosinophiles Adenom: wachstumshormonproduzierender Tumor der Hypophyse
- Riesenwuchs vor Verschluss der Epiphysenfugen
- Akromegalie bei Beginn der Erkrankung im Erwachsenenalter
- Gigantismus: Exzessive GH Produktion während der Kindheit
Aufbau und Funktion der Nebenniere
Die Nebenniere ist kreisförmig und unterteilt sich in verschiedene funktionelle Schichten: (von innen nach aussen)
- Medulla: bildet die "Katecholamine" Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin
- Zona Reticularis: bildet die Sexualhormone
- Zona Fasciculata: bildet Glucokorticoide (Cortisol) ür den Glucosehaushalt
- Zona Glomerulosa: bildet MIneralokorticoide (Aldosterone) für den Na+, K+ und Wasserhaushalt
Glucocorticoide
- C-21 Steroide
- Bildung in der Zona fasciculata
- Regulation des Kohlenhydratstoffwechsels (aber auch Fett- und Eiweissstoffwechsel)
- antiphlogistische (entzündungshemmende) Eigenschaften
Mineralocorticoide
- C-21 Steroide
- Bildung in der Zona glomerulosa
- Regulation der Synthese von Na+ Transport Proteinen
Androgene
- C-19 Steroide
- Bildung in der Zona reticularis
- Sexualhormone
Wirkung der Glucocorticoide
- Generelle Stoffwechselwirkungen
- Förderung der Gluconeogenese (Synthese von D-Glucose aus organischen Nicht-Kohlehydratvorstufen)
- Katabole Wirkung, Proteinabbau, negative Stickstoffbilanz
- lipolytische Wirkungen, Fettverlust
- Blutzucker steigt
- Wasser- und Elektrolythaushalt
- bestimmte Glucocorticode haben auch eine mineralocorticoide Wirkung
- Förderung der Natriumretention (Zurückhaltung im Organismus)
- vermehrte Kaliumausscheidung
- hypocalcämische Wirkung (Calciumspiegel sinkt stark ab)
- Antiphlogistische Wirkungen (entzündungshemmend)
- hemmen frühe und späte entzündliche Reaktionen
- Ödembildung, Kapillardilatation, Fibrinablagerungen, Migration von Leukozyten, Kapillarproliferation, Fibroblastenproliferation, Kollagenablagerungen
- diese Wirkungen sind die Basis für die breite therapeutische Anwendung der Glucocorticoide
Mangel an Glucocorticoiden
- Morbus Addison
- Nebenniereninsuffizienz durch Autoimmunerkrankungen, Tumore, Infektionen
- Glucocorticoid-Konzentration sint
- CRH und ACTH sind erhöht
- Appetitlosigkeit, Übelkeit, Gewichtsverlust, verminderte Leistungsfähigkeit, Blutdruckabfall
- Adrenogenitales Syndrom, AGS
- kongenitale adrenal Hyperplasie (Vergrösserung der Nebenniere)
- keine oder geringe Synthese von Glucocorticoiden (Enzymdefekte), CRH und ACTH sind erhöht
- Akkumulation von Substanzen mit androgener Wirkung (Maskulinisierung)
- zum Teil auch Salzverlustsyndrom
Substitutionstherapie mit Cortisol bzw. Cortison
Überschuss an Glucocorticoiden
- Morbus Cushing
- vermehrte Sekretion an CRH und ACTH durch Funktionsstörungen in Hypothalamus und Hypophyse
- Glucocorticoide können die ACTH Sekretion nicht unterdrücken
- Stammfettsucht, Büffelnacken bei schlanken Extremitäten, monfärmiges Gesicht, rote bis zyanotische Gesichtsarbe, Osteoporose, Spontanfrakturen, Müdigkeit, Atrophie der Genitalien, Libidoverlust, Impotenz
Überschuss an Glucocorticoiden
- Morbus Cushing
- vermehrte Sekretion an CRH und ACTH durch Funktionsstörungen in Hypothalamus und Hypophyse
- Glucocorticoide können die ACTH Sekretion nicht unterdrücken
- Stammfettsucht, Büffelnacken bei schlanken Extremitäten, monfärmiges Gesicht, rote bis zyanotische Gesichtsarbe, Osteoporose, Spontanfrakturen, Müdigkeit, Atrophie der Genitalien, Libidoverlust, Impotenz
Entstehung von T3 und T4 Hormonen
Die beiden Hormone werden aus der Aminosäure Tyrosin gebildet.
Tyrosinreste werden in der Schilddrüsenzelle (Thyroglobulin) abgelagert. Iodid wird aufgenommen und durch die Iodidperoxidase in elementares Iod überführt. Durch Oxidation wird Jod an Tyrosin angelagert. Durch eine Kopplungsreaktion entsteht aus einem Mono- und einem Dijodtyrosin ein Trijodthyronin (T3) oder aus zwei Dijodtyrosinen ein Thyroxin (T4) (Kondensation). Die fertigen Schilddrüsenhormone werden im Thyroglobulin gespeichert und erst durch TSH freigesetzt.
Überschüssiges Iodid wird aus der Zelle ausgeschieden und über die Niere und den Urin aus dem Körper ausgeschieden.
Fehlt das Iodid, können keine Schilddrüsenhormone produziert werden. Dies hat grosse Auswirkungen auf den Stoffwechsel.
Partieller Agonist
Partielle Agonisten sind nur unvollständig in der Lage, einen Rezeptro bzw. die nachgeschaltete Signalkette zu aktivieren und so einen Effekt auszulösen.
Efficacy
Efficacy = Wirksamkeit = die Fähigkeit einer Substanz (Liganden) einen biologischen Effekt auszuüben = Emax Wert
Therapeutische Breite
Als therapeutische Breite eines Arzneimittels bezeichnet man den Abstand zwischen seiner therapeutischen Dosis und einer Dosis, die zu einer toxischen Wirkung führt. Ein Arzneimittel ist umso sicherer, je grösser die therapeutische Breite ist.
Potenzunterschiede
- Agonist 1 ist ein starker, Agonist 2 ein schwacher Agonist
- Beide lösen einen biologischen Effekt aus.
- Beide haben den gleichen Emax Wert (gleiche Wirksamkeit)
- Agonist 1 hat den kleineren EC50 Wert und somit die höhere Potenz.
Arten von Drug Targets
- Rezeptoren
- Ionenkanäle
- Enzyme
- Transporter
Der Agonist führt zu Muskelerschlaffung. Welche Auswirkungen haben inverser Agonist und Antagonist?
- Der inverse Agonist führt zu einer Muskelkontraktion.
- Der Antagonist blockiert den Rezeptor, führt aber nicht zu einem biologischen Effekt. Nur wenn der Agonist und Antagonist zusammen gegeben werden, wird der Effekt der Muskelerschlaffung verringert.
Antagonist
- Substanz, die an einen Rezeptor bindet und keinen biologischen Effekt auslöst.
- Agonisten verhindern die Wirkung der Agonisten, indem sie ihnen den Zugang zum Rezeptor verwehren.
Inverser Agonist
Ein inverser Agonist löst die gegenteilige Wirkung des Agonisten aus. (Bspw. führt der Agonist zu Erschlaffung und der inverse Agonist zu Kontraktion.)
Mit einem inversen Agonisten kann aber nicht die Wirkung eines Agonisten umgekehrt werden!!
Effektivitätsunterschied
- Agonist 1 ist ein voller, Agonist 2 ein partieller Agonist
- Die EC50 Werte sind bei beiden Agonisten nahezu identisch. Dennoch geht der Effekt des Agonisten 2 nicht über 70% hinaus. Entscheidend ist also nicht nur der EC50 Wert, sondern auch Emax.
Rezeptoren...
- Eine Kombination von Arzneistoff mit einem Rezeptor löst ein spezifisches Signal aus.
- Die Rezeptorbindung funktioniert nach dem Schlüssel-Schloss Prinzip
- Schloss: Rezeptoroberfläche
- Schlüssel Arzneistoff (Ligand)
- Ein Rezeptro ist wie ein Lichtschalter, der zwei Schaltmöglichkeiten hat: "Ein" und "Aus". Ein Rezeptor muss eingechaltet sein, um einen Effekt zu vermitteln
Potency
Potency = Wirkstärke=die Konzentration eines Liganden, die notwendig ist, um einen Effekt auszulösen.
Regel: je kleiner die EC50 umso höher ist die Wirkstärke
Nicht-kompetitiver Rezeptorantagonismus mit reversibler Bindung
- Der nicht kompetitive Antagonist senkt den Emax Wert des Agonisten.
- Der EC50 Wert ändert sich nicht durch Zugabe des Antagonisten (keine Rechtsverschiebung der Kurve)
Agonist
Substanz, die an einen Rezeptor bindet und in der Lage ist, auf der anderen Seite einen biologischen Effekt auszulösen.
Affinität
- Die Affinität ist ein Mass für die Anziehungskraft des Liganden zum Rezeptor ("Haftungsstärke")
- Die Affinität ist ein Mass für die Bindungsstärke zwischen den Bindungspartnern bei Protein-Ligand-Wechselwirkungen
- Die Affinität gibt das Verhältnis zwischen gebundenem und ungebundenem Arzneistoff in Gegenwart eines Rezeptors an.
Grundlagen Rezeptortheorie
1. Eine Substanz kann nur wirken, wenn sie an Gewebe / Organe gebunden ist
2. Eine Substanz / Arzneistoff muss zuerst zu ihrem Target (=Wirkort) transpotiert werden, bevor sie wirken kann.
Nicht kompetitiver Rezeptoragonist mit allosterischer Bindung
- Der Antagonist bindet nicht in der Rezeptortasche sondern irgendwo am Rezeptor an einer allosterischen Stelle. Durch diese Bindung werden die Effekte des Agonisten beeinflusst.
- Emax wird verringert.
- EC50 wird vergrössert
Intrinsische Aktivität
Die Fähigkeit einer Substanz im Körper durch das Schlüssel-Schloss Prinzi peine Wirkung zu erzielen.
Ein Agonist hat intrinsische Aktivität, ein Antagonist nicht.
Welche Wechselwirkungen gibt es zwischen Proteinen und Liganden?
- Wasserstoffbrücken (enthalpischer Effekt)
- Metall-Komplexierung (enthalpischer Effekt)
- Salzbrücken (enthalpischer Effekt)
- Hydrophobe Wechselwirkungen (entropischer Effekt)
Die Hypophyse
Die Hypophyse ist eine kleine Kugel, die aus zwei Hälften, dem Vorder- (Adenohypophyse) und dem Hinterlappen (Neurohypophyse) besteht. In beiden Teilen werden unterschiedliche Hormone gebildet.
Die Hypophyse ist dem Hypothalamus untergeordnet und muss erst von Releasing Hormonen stimuliert werden, damit sie Hormone freisetzt.
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Lernkarten
Beta Blocker
- sind beta-Adrenozeptor Antagonisten
- Nicht selektive Antagonisten:
- Propanolol
- Alprenolol
- Oxprenolol
- Selektive beta1 Antagonisten:
- Atenolol
- Metoprolol
- Therapeutische Wirkung:
- Herz: Blutdrucksenkung
- Auge: Glaukombehandlung
Serotonin Hintergrundinfo
- 5 Hydroxi-Tryptamin (5-HT) ist ein Monoamin
- fungiert als Gewebshormon bzw. Neurotransmitter:
- Darmnervensystem: Peristaltik wird angeregt
- ZNS
- Herz-Kreislauf-System (Gefässerweiterung und -verengung)
- Blut (Speicheung in Thrombocyten und Mastzellen)
Serotonin Wiederaufnahme und Verstoffwechselung
- Serotonin bindet nach der Ausschüttung sowohl an postsynaptische Rezeptoren wo es den biologischen Effekt auslöst. Es bindet aber auch an präsynaptische Rezeptoren. Sind diese besetzt, so wird die Ausschüttung von Serotonin aus den Vesikeln verhindert.
- Mit dem Transporterprotein SERT wird Serotonin wieder aufgenommen und in die Gliazellen (Bindezellen resp. "Stützgewebe") transportiert und dort verstoffwechselt
- Durch mehrere Zwischenstufen entsteht 5-Hydroxi-Indol-Essigsäure (5-HIAA) welches über den Urin ausgeschieden wird.
Serotonin Rezeptoren
- Es gibt 7 Familien von unterschiedlichen 5-HT Rezeptoren: 5-HT1 bis 5-HT7
- Ausser 5-HT3 sind alle Rezeptoren G-Protein gekoppelte Rezeptoren
- 5-HT3 ist ein ionotroper Rezeptor.
5-HT1 Rezeptor
- Es gibt 5 Untertypen: A, B, D, E, F
- Funktion:
- Lernvorgänge
- Regulierung der Körpertemperatur
- Blutdruckregulation
- Ess- und Bewegungsverhalten
- Vasokonstriktion in bestimmten Gefässgebieten
- Hemmung der Adenylatcyclase
5-HT2 Rezeptoren
- sind Gq-Protein gekoppelte Rezeptoren
- Stimulieren die PI-PLC (phosphatidylinositspezifische Phospholipase C) --> Konzentration von IP3 und DAG steigt
- kommt in fast allen Organen vor
5-HT2a Rezeptoren
- Vorkommen:
- ZNS
- glatte Muskulatur
- Thrombocyten
- Funktionen:
- neuronale Erregung (ZNS)
- Vasokonstriktion (Koronararterien)
- glatte Muskulatur (z.B. Darm)
- Aggregation (Thrommbocyten)
- Rezeptoragonisten:
- LSD
LSD
- wird halbsynthetisch/synthetisch aus Mutterkornalkaloiden oder direkt aus Lysergsäure hergestellt
- Das Mutterkornalkaloid stammt vom Mutterkornpilz
- Hauptwirt ist der Roggen, kommt aber auch auf anderen Gräsern vor.
5-HT3 Rezeptoren
- Ionotrope Rezeptoren
- Vorkommen:
- ZNS
- Darmnervensystem
- Schmerzfasern
- Funktionen:
- Verhaltenssteuerung, Angst (ZNS)
- Übelkeit, Erbrechen
- Stimulation neuronaler Darmaktivität
Pathophysiologie des Serotonins
- Serotoninmangel
- Migräne
- Depressionen
- Schlaflosigkeit
- Angstzustände
- Aggresivität
- Serotoninüberschuss
- Reizdarm
- Übelkeit und Erbrechen
- Karzinodsyndrom (Serotonin produzierender Tumor)
Glutamat Vorkommen
- in vielen Stoffwechselkreisläufen:
- Citratzyklus
- Harnstoff
- Transaminierung
- etc.
- Im ZNS
- wichtigster exzitatorischer Neurotransmitter im Gehirn
- Speicherung in Vesikeln
Glutamat Synthese
- Die Glutamatsynthese findet im Citratzyklus statt
- Das Enzym Glutamat-Synthase wird benötigt
- aus alpha-Ketoglutarat entsteht durch Anlagerung von NH4 und Wasserabspaltung Glutamat
GABA Synthese
- Aus Glutamat entsteht GABA (Gamma-Aminobuttersäure)
- die Glutamat-Decarboxylae (GDC) spaltet CO2 aus dem Glutamat ab und es entsteht GABA
- Aus dem wichtigsten errengenden Neurotransmitter wird der wichtigste hemmende Neurotransmitter
Glutamatrezeptoren
- Ionotrope Rezeptoren
- NMDA Rezeptoren
- AMPA Rezeptoren
- Kainat Rezeptoren
- Metabotrope Rezeptoren
- Gruppe I, II und III
Ionotrope Glutamatrezeptoren
- Durch Bindung von Glutamat öffnet sich der Ionenkanal und wird durchlässig für Na+ und Ca2+ Ionen.
- Die Ionotropen Glutamat Rezeptoren lassen sich weiter unterteilen in
- NMDA
- AMPA
- Kainat Rezeptoren
Metabotrope Glutamatrezeptoren
- Metabotrope Glutamatrezeptoren sind G-Protein gekoppelte Rezeptoren
- Sie werden in mGlu1 bis mGlu8 Rezeptoren eingeteilt welche aufgrund der Sequenzhomologien in drei Gruppen zusammengefasst werden.
- 1: mgluR 1 und 5
- 2: mGluR 2 und 3
- 3: mGluR 4, 6, 7 und 8
- Die Glutamat Bindung findet an grosser N-terminaler Domäne statt
- m-GluRs sind wichtig für die motorische Kontrolle sowie das räumliche und olfaktorische Gedächtnis
NMDA-Rezeptor
- NMDA bedeutet N-Methyl-D-Asparaginsäure und kommt im Körper normalerweise nicht vor. Er ist ein Glutamat-Agonist und kann die Ionenkanäle auch öffnen.
- NMDA Rezeptoren sind liganden- und spannungsabhängig
- Ein Mg2+ Ion blockiert in der Mitte den Ionenkanal. Es muss erst durch Depolarisation aus dem Kanal "gekickt" werden bevor die Bindung von Glutamat zur Öffnung des Kanals führt.
- Der NMDA Rezeptor weist verschiedene Bindungsstellen auf:
- Bindungsstelle für Agonisten: NMDA, Glutamat, Glycin
- nicht-kompetitive Antagonisten: PCP, Ketamin (Kanalblocker)
- Co-Aktivator Bindungsstelle: Glycin (sind Glycin und NMDA gleichzeitig vorhanden, potenziert sich der Effekt)
- Inhibitorische Bindungsstelle für Zn2+ (kompetitiver Antagonist)
- Polyamin Bindungsstelle (kompetitiver Antagonist)
Klassifizierung metabotroper Glutamat-Rezeptoren
- Gruppe 1: mGluR 1 und 5
Gq Protein gekoppelt --> aktivieren Phospholipase C, was zur Anreicherung von IP3 und DAG im Zellinneren führt - Gruppe 2: mGluR 2 und 3
Gi Protein gekoppelt --> hemmen die Adenylatcyklase, was zur reduzierten Bildung von cAMP führt - Gruppe 3: mGluR 4, 6, 7 und 8
Gi Protein gekoppelt --> hemmen die Adenylatcyklase, was zur reduzierten Bildung von cAMP führt
Glutamat im Essen
- freies Glutamat wirkt geschmacksverstärkend und bildet den 5. Geschmack umami
- Es sensibilisiert die Mundpapillen und regt den Appetit an
- Die Vermittlung erfolgt über metabotrope Rezeptoren
- natürliches Vorkommen: Tomaten, Käse, Mais, Sojasauce
- Symptome einer Überdosierung: Mundtrockenheit, Juckreiz im Hals, Kopfschmerzen, Gesichtsmuskelstarre, Übelkeit (keine Allergie!)
Geschmacksverstärkung des Glutamats im Detail
- L-Glutamat und Inosinmonophosphat verstärken den Umami Geschmack und den Eigengeschmack vieler Lebensmittel (ausser Süsswaren und Milchprodukte)
- Aromastoffe binden nur schwach an die Rezeptoren und lösen so nur einen schwachen Reiz aus. Bindet zusätzlich L-Glutamat an den Rezeptor so wird die Aroma-Bindung verstärkt.
- Bindet zusätzlich ein 5' Ribonukleotid (bspw. Inosinmonophosphat) so kommt es zu einer allosterischen Veränderung der L-Glutamat Bindungsstelle und das Aroma bindet optimal an den Rezeptor --> starker Reiz
Toxizität von Glutamat
- wirkt in vitro und in vivo neurotoxisch und stark appetitanregend --> Übergewicht
- Folgen überhöhter Glutamatkonzentrationen
- Alzheimer
- Parkinson
- Huntington
- Multiple Sklerose
- Epilepsie
- Schädel-Hirn-Trauma
- Schlaganfall
mögliche Ursachen erhöhter Glutamatkonzentration
- Inaktivierung des Glutamattransporters
- Veränderung der Rezeptor Funktion
- Lädierte Blut-Hirn Schranke durch Infektion mit Vibrio Cholerae
Biochemische Folgen erhöhter Glutamatkonzentration
- Ionotrope Rezeptoren öffnen sich stark --> Ca2+ führt beim Muskel zu vermehrten Kontraktionen
- Metabotrope Rezeptoren aktivieren die Spaltung von PIP2 in IP3 und DAG. IP3 führt im ER zu erhöhter Freisetzung von Ca2+
- Ca2+ und Na+ strömen in die Zelle. Für den Spannungsausgleich sind zu wenig Gegenionen vorhanden, die Zelle schwillt an --> Stress. Der Konzentrationsunterschied kann osmotisch nicht ausgeglichen werden und die Zelle schwillt an bis sie platzt --> Zelltod
GABA
- Gamma-Aminobuttersäure
- das biogene Amin der Glutaminsäure
- bedeutenster zentral hemmender Neurotransmitter --> wichtigster Neurotransmitter an inhibitorischen Neuronen im ZNS
Inaktivierung von GABA
- Freigesetztes GABA wird durch Carrierproteine teilweise in benachbarte Gliazellen aufgenommen und dort umgewandelt. So kann es in den Zitratzyklus eingeschleust und abgebaut werden.
- Ein Teil des GABA wird direkt in die GABA Axone zurückgebracht.
- Wiederaufgenommenes GABA kann erneut vesikulär gespeichert werden.
GABA a Rezeptoren
- ligandengesteuerter Ionenkanal für Cl- Ionen
- Durch die Bindung von GABA wird der Kanal geöffnet, Cl- strömt ein. Dadurch sinkt das Ruhepotenzial ab (wird negativer). Um wieder einen Effekt hervozurufen muss viel mehr Na+ als vorher einströmen --> die Zelle ist gehemmt.
- Benzodiazepine verstärken den Effekt des GABA Rezeptors und wirkend deshalb als Beruhigungs- und Schlafmittel.
Angriffspunkte beim GABA a Rezeptor
- Hemmung GABA abbauender Enzyme, bspw. GABA Transaminase) --> Erhöhung der GABA Wirkung
- Valproinsäure Derivate
- Vigabatrin
- Hemmung der Wiederaunahme von GABA aus dem synaptischen Spalt --> Erhöhung der GABA Wirkung
- Tiagabin
- Hemmung der GABA Freisetzung --> Erniedrigung der GABA Wirkung
- Tetanustoxin
- Direkte Verstopfung des Chlorid-Kanals
- Picrotoxin
GABA b Rezeptoren
- gehören zu den G-Protein gekoppelten Rezeptoren
- Signaltransduktion wird durch ein Gi Protein vermittelt --> die Adenylatcyclase wird gehemmt und somit weniger cAMP gebildet
Baclofen
- ist ein GABA b Agonist
- ist ein Arzneistoff aus der Gruppe der Muskelrelaxantien
- wird zur Behandlung der Spastik bei Rückenmarksverletzungen und Multipler Sklerose eingesetzt
- chirales Derivat von GABA --> wirkt als spezifischer Agonist am GABA b Rezeptor von Säugetieren
Endokrinilogie
- Lehre von den Hormonen
- Hormone sind chemische Nachrichtenträger, die in spezialisierten Zellen (Drüsenzellen) produziert werden. Von dort werden sie in das Blut sezerniert und gelangen zu ihren Zielorganen oder Zielzellen wo sie ihre spezifische Wirkung entfalten
- Die Zielorgane besitzen spezifische Rezeptoren für die Hormone
Hormonbildende Drüsen
- Hypophyse und Hypothalamus
- Schilddrüe und Nebenschilddrüsen
- Nebennieren
- Inselorgan der Bauchspeicheldrüse
- Eierstöcke
- Hoden
Unterschied hormonaler zu nervaler Nachrichtenübermittlung
Die hormonelle Nachrichtenvermittlung dauert wesentlich länger als die nervale. Sie kann
- kurzfristig (innerhalb von Minuten)
- mittelfristig (innerhalb von Stunden)
- langfristig (innerhalb von Tagen)
erfolgen.
Das endokrine System ist nicht von Nervenbahnen abhängig.
Unterschiede Hormone - Neurotransmitter
siehe Bild
Funktion der Hormone
- Steuerung der Reproduktionsvorgänge
- Wachstum und Entwicklung
- Mobilisierung von Abwehrkräften bei Belastungen
- Elektrolyt-Wasser und Nährstoffgleichgewicht
Prinzipien der Hormonwirkung
- Graduelle Wirkung. Verhalten kann immer noch beeinflusst werden nach Konzentrationsabnahme im Blut.
- beeinflussen Verhalten und werden von Verhalten beeinflusst (Aggression, Sportzuschauer)
- Werden in kleinen Mengen produziert und stossweise sekretiert
- Konzentration von vielen Hormonen variiert rhythmisch
- Hormone führen zu langfristigen Veränderungen des Stoffwechsels
- Hormone interagieren
- Hormonelle Reaktionen können im Gegensatz zu neuronalen nicht willkürlich ausgelöst werden.
Woraus bestehen Hormone
Hormone sind entweder Proteine bzw. Aminosäurederivate oder Lipide und lassen sich wie folgt einteilen:
- Peptid- / Proteohormone
- grösseres MG als Steroidhormone
- können Plasmazellen NICHT durchdringen
- Oberflächen-Rezeptoren an Plasmazellmembran
- Steroidhormone
- fettlöslich - können durch Zellmembran diffundieren
- Rezeptoren im Zytoplasma
- Schilddrüsenhormone
- können in alle Körperzellen eindrigen
- binden an Rezeptoren im Zellkern
endokrin
auf dem Blutweg
parakrin
auf Nachbarzellen
autokrin
auf eigene Zelle
Bezeichnung chemischer Signalübertragung
- Hormone: endokrines System
- Zytokine: Immunsystem
- Neurotransmitter: Nervensystem
