MPT Butterweck

Molekulare Pharmakologie und Toxikologie

Molekulare Pharmakologie und Toxikologie


B. D.
Diese Lernkarten behandeln auf Universitätsniveau die Biologie von Hormonen und Rezeptoren, mit Fokus auf Proteine, Zellen und deren Wirkungen. Sie decken Themen wie GABA, Glutamat, Acetylcholin und die Steuerung von Hormonausschüttungen ab, einschließlich der Rolle von Agonisten und Antagonisten. Besonders nützlich für Medizinstudenten und Biologen, die sich mit neurobiologischen und endokrinen Prozessen vertraut machen möchten.
Karten
189
Lernende
12
Sprache
Deutsch
Kategorie
Biologie
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
03.04.2014 / 23.07.2017

Lernkarten

antiadrenerg

adrenerger Antagonist = Sympatholytisch

sympatholytisch

adrenerger Antagonist = antiadrenerg

Synthese, Freisetzung und Recycling von Acetylcholin

  1. Synthese von Acetylcholin im Axon. Cholin wird in das Axon transportiert. Dieser Transport kann von Hemicholinium unterbunden werden. Über das Enzym AcCoA wird aus Cholin und Acetatresten Acetylcholin synthetisiert.
  2. ACH wird in die Vesikel aufgenommen. So wird es vor dem Abbau im Axon geschützt.
  3. Ein Aktionspotenzial kommt im Axon an, Ca2+ Ionen strömen in das Axon und lösen somit die Bewegung vom Vesikel zur Membran aus. Das Vesikel verschmilzt mit der Membran und der Neurotransmitter wird in den postsynaptischen Spalt entlassen. Dies kann vom Botulinus Toxin verhindert werden. Spinnengift fördern die Ausschüttung von ACh
  4. ACh bindet postsynaptisch am Rezeptor und löst einen biologischen Effekt aus.
  5. Acetylcholin wird im Spalt rasch von der Acetylcholinesterase hydrolisiert.
  6. Cholin wird vom Neuron aufgenommen.

Nikotin

  • Wurde von Jean Nicot zwischen 1530 und 1600 entdeckt
  • Wird in der Tabakplanze gebildet und wandert bei der Reifung in die Blätter
  • ist eines der stärksten Nervengifte
  • tödliche Dosis durch orale Aufnahme: 50 - 100 mg (entspricht 4-8 gegessenen Zigaretten)
  • Nikotin ist eng mit ACh verwandt. Die Rezeptoren, die auf ACh reagieren, reagieren auch auf Nikotin. Bindet Nikotin an die Rezeptoren kommt es zur Ausschüttung verschiedener Neurotransmitter (Dopamin, Serotonin, Noradrenalin

Der cholinerge Nikotinrezeptor

  • ist ein ligandengesteuerter ionotropischer Ionenkanal welcher sich bei Bindung von ACh und Nikotin öffnet.
  • Die Bindung führt zur Depolarisation und Kontraktion des Muskels.
  • Wird ACh nicht mehr abgebaut oder bindet Nikotin, so führt dies zu Dauererregung.
  • Viele Organismen produzieren Toxine, die den nikotinischen ACh Rezeptor blockieren: Kobra, Mamba Gift, Curare, Gift der Seeschnecke
  • Epibatidin wird aus den Drüsen des Pfeilgiftfrosches gewonnen und kommt dort mit weniger als 1 mg pro Frosch vor. Es hat eine 120fach höhere Affinität zum ACh Rezeptor als ACh selber.

Curare

  • Curare wird von den Indianern als Jagdgift verwendent.
  • Die orale Aufnahme ist unbedenklich, da das Molekül zu gross ist um durch die Darmwand zu diffundieren.
  • Curare wirkt nur bei direkter Injektion in die Blutbahn.
  • Curare ist ein kompetitiver Antagonist von ACh am nikotinischen Rezeptor.
  • Die Bindung ist reversibel.
     

Neostigmin

hemmt die Cholinesterase --> ACh kann nicht mehr abgebaut werden --> Akkumulation von ACh --> Dauererregung

Botulinus Toxin

  • ist Botox
  • ist ein Protein mit einer Grösse von ca. 150 kDa
  • Es entsteht im anaeroben grampositiven Baterium Clostridium Botulinum
  • Extrem starkes Neurotoxin (1 ng/kg ist tödlich)
  • Die vesikuläre Freisetzung von ACh wird spezifisch blokiert --> Paralyse der Skelettmuskulatur, die mehrere Monate anhalten kann
  • Wird klinisch verwendet bei hemifacialen Krämpfen und zur Glättung von Falten.

der muskarinische Rezeptor

  • der Muskarinische Rezeptor lässt sich in zwei Gruppen unterteilen:
    • M1, M3, M5 Rezeptoren
    • M2, M4 Rezeptoren
  • Muscarin ist das Gift des Fliegenpilzes und wirkt an den muskarinischen ACh Rezeptoren. Muscarin kann nicht abgebaut werden --> Dauererregung.
  • Muscarinische Rezeptoren sind G-Protein gekoppelte Rezeptoren
     

Funktion der M1, M3, M5 Rezeptoren

Stimulierender Rezeptor

  1. Stoff bindet am Rezeptor
  2. Konformationsänderung des Rezeptors
  3. Gq Protein aktiviert Phospholipase C
  4. PIP2 wird in IP3 und Diacylglycerol gespalten
  5. IP3 fördert den Ca2+ Einstrom. Diacylglycerol aktiviert die Protein Kinase C.

Funktion der M2, M4 Rezeptoren

Inhibitorische Rezeptoren

  1. Stoff bindet am Rezeptor
  2. Konformationsänderung des Rezeptors
  3. Gi Protein hemmt die Adenylat Cyclase
  4. ATP wird nicht in cAMP umgewandelt
  5. die Aktivität der cAMP abhängigen Proteinkinase wird vermindert.

Pilocarpin

  • ist ein Alkaloid aus Jaborandiblättern
  • Wirkt Parasympathomimetisch --> agonist im beruhigenden System
  • nicht selektiver muscarinischer Rezeptor Agnonist --> Pilocarpin aktiviert alle muscarinischen Rezeptoren
  • wird verwendet zur Senkung des erhöhten Augeninnendrucks und zur Behandlung schwerer Mundtrockenheit

Atropin

  • Alkaloid aus der Atropa Belladonna (Tollkirsche)
  • Muscarinische ACh Rezeptor Antagonist: G-protein gekoppelter metabotroper Rezeptor
  • Wird in Augentropfen verwendet --> Pupillenerweiterung und Seestörungen
  • Wird als Gegengift bei organophosphaten Vergiftungen eingesetzt.
  • Bei Vergiftung führt es zu Halluzinationen, Blutdruckabfall, Herzstillstand

Nenne ein Beispiel für einen Nikotinrezeptor Agonisten und Antagonisten

Agonist: Acetylcholin, Nikotin

Antagonist: Curare

In welche Untergruppen lassen ich adrenerge Rezeptoren unterteilen?

alpha1, alpha2, beta

Signaltransduktion an alpha1 adrenergen Rezeptoren

  • Substanz bindet an den alpha1 adrenergen Rezeptoren
  • Die Konformation des Rezeptors ändert sich und aktiviert das Gq Protein.
  • Das Gq Protein aktiviert die Phospholipase C
  • Die Phospholipase C spaltet PIP2 in IP3 und Diacylclycerol
  • IP3 lässt die Ca2+ Konzentration ansteigen --> Transmitter können an die Membran transportiert werden
  • Diacylglycerol aktiviert die Protein Kinase C

Signaltransduktion an alpha2 Rezeptoren

  • Substanz bindet an den alpha2 adrenergen Rezeptoren
  • Die Konformation des Rezeptors ändert sich und aktiviert das Gi Protein.
  • Das Gi Protein hemmt die Adenylatcyklase
  • ATP wird NICHT in cAMP umgewandelt
  • die Aktivität der cAMP abhängigen Proteinkinase wird verringert

Signaltransduktion an beta1 und beta2 Rezeptoren

  • Substanz bindet an den beta1 oder den beta2 adrenergen Rezeptor
  • Die Konformation des Rezeptors ändert sich und aktiviert das Gs Protein.
  • Das Gi Protein aktiviert die Adenylatcyklase
  • ATP wird in cAMP umgewandelt
  • die Aktivität der cAMP abhängigen Proteinkinase wird erhöht

wichtige Neurotransmitter

  • Noradrenalin
  • Adrenalin
  • Dopamin
  • Isoprenalin

Vom Aufbau zur Metabolisierung des Noradrenalins

  1. Die Aminosäure Tyrosin wird in einem geschwindigkeitskontrollierten Schritt hydroxiliert.
  2. Dopamin wird in Vesikel eingeschlossen und dort zu Noradrenalin umgewandelt. Im Vesikel ist es vor Zerfall geschützt. Reserpin hindert den Transport von Dopamin in die Vesikel.
  3. Durch ein ankommendes Aktionspotenzial öffnen sich die Calciumkanäle und Ca2+ strömt in das Endknöpfchen und führt dazu, dass die Vesikel zur Membran wandern und dort mit ihr verschmelzen (Exozytose) und der Transmitter freigesetzt wird. Die Freilassung wird von Guanethidin und Bretylium verhindert.
  4. Noradrenalin überwindet den postsynaptischen Spalt und bindet an den Rezeptor.
  5. Das freigesetzte Noradrenalin wird danach rasch wieder vom Neuron aufgenommen. Diese Wiederaufnahme wird von Cocain und Imiramin gehemmt.
  6. Noradrenalin wird von COMT methyliert und von MAO oxidiert und als inaktive Metaboliten mit dem Urin ausgeschieden.
     

Haupteffekte Aktivierung von alpha1 Rezeptoren

  • Vasokonstriktion (Gefässverengung)
  • Kontraktion der glatten Muskulatur der Bronchien
  • Haarsträuben
  • Pupillenkontraktion
  • Uteruskontraktion

Haupteffekte Aktivierung von alpha2 Rezeptoren

  • Hemmung der Lypolye (Fettabbau)

Haupteffekte Aktivierung von beta1 Rezeptoren

  • Zunahme der Herzfrequenz
  • Steigerung der Lipolyse (Fettabbau)

Haupteffekte Aktivierung von beta2 Rezeptoren

  • Vasodilatation (Erweiterung der Gefässe)
  • Erschlaffung der glatten Muskulatur

Direkte adrenerge Agonsten

Substanz aktiviert direkt den Rezeptor:

  • Adrenalin und Noradrenalin
  • Isoproterenol
  • Dopamin
  • Clonidin
  • Phenylephrine
  • Albuterol
  • Terbutalin

Indirekte adrenerge Agonist
 

Die Substanz hindert die Freilassung von Noradrenalin aus den Vesikeln in den synaptischen Spalt:

  • Amphetamin
  • Kokain
  • Reserpin
  • Tyramin

Gemischt agierender adrenerger Agonist

Die Substanz aktiviert sowohl den Rezeptor für Noradrenalin und hemmt die Freilassung von Noradrenalin:

  • Ephedrin
  • Pseudoephedrin
     

Wirkung von Adrenalin

Adrenalin wirkt als direkter Agonist an allen adrenergen Rezeptoren. Es wird zur Behandlung von

  • Akutem Asthma
  • Anaphylaktischem Schock

eingesetzt

Wirkung von Noradrenalin

Noradrenalin wirkt als direkter Agonist auf die alpha1 und 2 und den beta1 Rezeptor. Es wird zur Behandlung von anaphylaktischem Schock eingesetzt.

Wirkung von Dopamin

Dopamin wirkt als direkter Agonist auf die alpha1 und 2 Rezeptoren. Es wird zur Behandlung von 

  • Blutdrucksteigerung
  • Schockzuständen

eingesetzt.

Wirkung von Phenylephrin

Phenylephrin wirkt als direkter Agonist auf die alpha1 Rezeptoren. Es führt zu einem Abschwellen der Nasenschleimhäuten.

Wirkung von Albuterol/ Terbutalin

Albuterol/Terbutalin wirken als direkte Agonisten auf die Beta2 Rezeptoren und werden zur Behandlung von Asthma eingesetzt.

Wirkung von Amphetamin

Amphetamin (Methylphenidat) wirkt als indirekter Agonist auf die alpha und beta Rezeptoren und werden als

  • ZNS Stimulans
  • gegen Narkolepsie (Schlafkrankheit)
  • gegen ADHS

eingesetzt.

Wirkung von Kokain

Kokain wirkt als indirekter Agonist auf die alpha und beta Rezeptoren und wird als

  • ZNS Stimulans

eingesetzt.

Wirkung von Ephedrin / Pseudoephedrin

Ephedrin / Pseudoephedrin wirken als gemischte Agonisten auf die alpha und beta Rezeptoren und werden als

  • ZNS Stimulans
  • Schnupfenmittel

eingesetzt.

Methylphenidat

  • Methylphenidat (Ritalin) ist eine amphetaminähnliche Substanz
  • wird bei ADHS, Narkolepsie und zur Steigerung der Wirksamkeit von Antidepressiva bei therapieresistenten Depressionen eingesetzt
  • wurde erstmals 1944 von einem Angestellten (Leandro Panizzon) der Ciba (heute Novartis) synthetisiert
  • Er und seine Frau Rita probierten Methylphenidat im Selbstversuch aus.

Kokain Hintergrundinfos

  • wird aus dem immergrünen Kokastrauch in Südamerika gewonnen
  • seit 2500 v. Chr. als Kulturpflanze angebaut und die Koka Blätter gekaut
  • Seit der spanischen Eroberung Südamerikas hat sich der Konsum über die Welt verbreitet
  • 1859 wurde das aktive Alkaloid des Koka Strauches erstmals isoliert
  • Kokain wurde als Antidepressivum und lokales Betäubungsmittel eingesetzt.
  • In der Ur-Rezeptur von Coca Cola war Kokain enthalten
  • Kokain war als Rauschmittel vor allem in den 1920er Jahren sehr populär. In den USA ist es seit 1914, in Deutschland seit 1930 verboten

Kokain Erscheinungsformen und Konsumformen

  • Kokainhydrochlorid: Kokain, Koks, Schnee, Cäsar, Charly, Snow, White Stuff, Fickpuder
  • Kokain-Hydrocarbonat: Crack, Steine, Rocks
  • Kokainbase: Freebase
  • ziehen, schniefen, schnupfen
  • spritzen
  • rauchen

Wirkungsweise von Kokain und Folgen des Kokainkonsums

Kokain hemmt die Wiederaufnahme von bspw. Norepinephrin in die präsynaptische Membran. Dies führt zu einer Ansammlung der Transmitter im synaptischen Spalt und zu einer massiven Stimulierung des ZNS.

Folgen des Kokainkonsums:

  • Psychisch
    • gesteigerte Wachheit
    • euphorische Stimmung
    • gesteigertes Selbstwertgefühl
    • Senkung sozialer und sexueller Hemmungen
  • Körperlich
    • motorische Hyperaktivität
    • Verengung der Blutgefässe
    • Anstieg der Pulsfrequenz, des Blutdrucks und der Atemfrequenz
  • der Körper wird allgemein auf eine höhere Leistungsfähigkeit eingestellt.

Cathin

  • stammt aus dem Kathstrauch (auch Abessinischer Tee genannt), welcher hauptsächlich in Kenia, Oman, Jemen und Äthiopien vorkommt
  • Kauen von Khat ist eine alte und gesellschaftlich akzeptierte Tradition in Afrika und den arabischen Ländern.
  • Die Wirkung ähnelt der anderer Amphetamine
    • stimulierende Wirkung: verstärkte Ausschüttung von Neurotransmittern
    • Hemmung des Abbaus von Neurotransmittern
    • Gegen Ermüdung und Hunger
    • In Afrika: gegen Malaria, Fieber, Husten, Asthma
    • In Europa: Als Appetitzügler

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