Serendipity in der Medikamentenentwicklung

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Es hat mich ein bisschen gepackt am ersten Mai … und da da Wetter so mies war, habe ich mich etwas am Computer beschäftigt. Das wollte ich schon lange mal bringen.

Mehr nachlesen über die einzelnen Mittel kann man auch in meiner Blogreihe hier: Woher kommen unsere Medikamente?

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Der Kinderdok hat geschrieben: Babyrotz und Elternschiss

babyrotz

… und ich durfte das Buch gratis lesen. Dafür ganz herzlichen Dank lieber Kinderdok – und auch an dein PR-Team, das es mir zukommen liess.

Was kann ich dazu sagen? Optimal wäre es gewesen, wenn ich dieses Buch hätte lesen können, bevor ich meinen Junior bekommen habe – aber da wir die Zeit nicht zurückdrehen können … man nimmt, was man bekommt – und es ist auch jetzt noch gut.

 

Babyrotz und Elternschiss. Etwas seltsamer Titel, aber ich habe mich in einer knappen Woche durchgelesen – was nicht nur an meinem Lesetempo, sondern auch daran liegt, dass man es kaum aus der Hand legen kann. Der Einband ist im übrigen schon optisch „vorgeschädigt“, so dass ich auch keinerlei Bedenken hatte das Buch überallhin mitzunehmen – selbst zu Juniors Turnstunde. Lese ich es halt auch hier.

 

Es ist ein tolles Buch. Professionell und gewohnt einfühlsam führt uns der Kinderdok durch die Wirren und Begegnungen in seiner Praxis und die verschiedenen Vorsorgeuntersuchungen – und so ganz nebenbei bekommt man Tipps zur Kindererziehung und Erklärungen zum Kinderverhalten. Es ist die perfekte Balance zwischen Unterhaltung und Einsicht und plädiert für etwas mehr Gelassenheit bei den Eltern – ein Buch, das ich jeder frischen Mama und jedem Papa empfehlen kann – nicht nur denen in Deutschland. Auch wenn bei uns Organisationsmässig ein paar Dinge unterschiedlich sind – und wir hier keine Privatpatienten haben …

 

Einzig: Lieber Kinderdok – Stephenie Meyers zitieren? Beim Thema Blutabnahmen? Ich weiss noch nicht, ob ich das als fauxpas oder als absichtliche Pointe sehen will. 🙂

Und zum Nachklapp kann ich nur sagen: Ich glaub Dir. Ganz ehrlich.

 

Also: Kaufempfehlung! *****

sehr erfreuliche Entwicklung

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Junior kommt ja im Sommer in die Schule – voraussichtlich in eine Kleinklasse, da er noch etwas Unterstützung benötigt. Offenbar aber reicht die Empfehlung der Kindergärtnerinnen und des Vor-Heilschul-Pädagogischen Dienstes dazu nicht aus, so dass wir das "Vergnügen" eines Besuchs beim Schulpsychologen hatten.

Ich sag nur: das ist auch eine Art Arbeitsbeschaffung 🙂

Jedenfalls haben wir nach dem gemeinsamen Gespräch jetzt auch von ihm den Antrag für die Kleinklasse. Aber – amüsant fand ich die Bemerkung:

Junior ist ein bewegungsfreudiger, altersgemäss entwickelter Bub, der dank des Einsatzes der Eltern, der Lehrpersonen, des VHPDs, Physio- und Psychomotoriktherapie und Logopädie eine sehr erfreuliche Entwicklung hin zum heutigen Stand gemacht hat. Er braucht aber noch eine engere Begleitung im Schulalltag, als dies durch die Regelklasse gewährleistet werden kann, um seine etwas kurze Konzentrationsspanne auszugleichen und ihn bei der Sache zu behalten, weswegen es für ihn optimal wäre, zunächst in einer Kleinklasse eingeschult zu werden.

2 Sätze – 

aber ich finde, er hat noch die Grosseltern und das Tagesheim vergessen – wenn er schon so ziemlich alle erwähnen muss 🙂 Ganz offensichtlich braucht es heute noch ein Dorf um ein Kind aufzuziehen … oder die gleiche Menge an heilpädagogisch ausgebildeten Leuten …

Woher kommen unsere Medikamente – vom Wirkstoff zum Medikament

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Nachdem ich im letzten Post über die Suche nach möglichen Wirkstoffen geschrieben habe, kommt jetzt der 2. Teil: vom Wirkstoff zum Medikament.

Es kostet etwa 800 Millionen Dollar und dauert 10 bis 15 Jahre um ein neues Medikament zu entwickeln und auf den Markt zu bringen.

Weil es so viel Geld und Geduld braucht, setzt man alles ein, um dem Glück -das es bei der Suche nach einem geeigneten Wirkstoff auch braucht (siehe letzter Post) – auf die Sprünge zu helfen.

Am Anfang steht die Idee. Nachdem medizinische, finanzielle und technischen Faktoren abgewogen werden, wird die Entscheidung getroffen ein Medikament für eine spezifische Krankheit zu finden.

Ein typischer Prozess fängt damit an, mögliche Ziele für das Medikament zu identifizieren und zu bestätigen, dass das Ziel auch wirklich wichtig ist im Mechanismus der Krankheit. Dafür wird Wissen aus Pharmakologie, Biochemie und Molekularbiologie gebraucht.

 

Ein solches Ziel ist ein Makromolekül (ein grosses Molekül, ein Protein) – meist ein Rezeptor und es wird oft mit einem Schloss verglichen. Ist das Ziel identifiziert ist der nächste Schritt einen geeigneten Schlüssel dafür zu finden – und möglichst nur dafür. Ein Schlüssel, der auch in andere Schlösser passt, würde unerwünschte Nebenwirkungen produzieren.

Leitsubstanzen sind aufgrund Berechnungen angenommene Vorlagen für den Schlüssel. Um den Schlüssel aber zu optimieren müssen sie erst verfeinert werden. Man synthetisiert hunderte Chemikalien die eine ähnliche Struktur haben wie die Leitsubstanz und testet sie in Tierversuchen. Neben der therapeutischen Wirksamkeit und Toxizität sucht man auch nach Varianten, die besser aufgenommen werden, verstoffwechselt, verteilt und ausgeschieden.

Nach vielen Versuchen und Tests findet man hoffentlich einen Kandidaten, der bereit ist für den Test am Menschen.

Diese Präklinische Phase der Medikamentenentwicklung dauert etwa 5 Jahre und verschlingt ein Drittel der Kosten.

Die Klinischen Versuche, die in 3 Phasen kommen – jede davon enthält 10x mehr Menschen als die vorherige, brauchen noch einmal 5 –6 Jahre und etwa die Hälfte der Gesamtkosten. Dabei fallen etwa 90% der Kandidaten raus. Von 10 Substanzen überlebt nur 1. Was in Mäusen funktioniert, muss nicht notwendigerweise bei Menschen wirken. Gründe für das Rausfallen von Substanzen können sein: zu heftige Nebenwirkungen: wir erinnern uns, das Medikament soll sicher sein; zu geringe Wirksamkeit: es wird wenn möglich mit bereits existierenden Medikamenten verglichen.  …

Endlich bekommen die erfolgreichen wenigen nach Einreichung aller Unterlagen der Studien über Wirksamkeit und Sicherheit eine Zulassung der Regierung um an Ärzte und Patienten zu gehen. Das neue Medikament bleibt aber trotzdem noch sozusagen unter Aufsicht. Es werden weiter Daten gesammelt über Nebenwirkungen, die man bei den kleineren Versuchspopulationen vorher eventuell nicht gesehen hat. Auch hat man noch nicht viel Ahnung, wie sich eine eventuelle längere (Dauer-?) Anwendung auswirkt.

Die Produktivität der Entdeckung neuer Medikamente nimmt in letzter Zeit ab. Eine Zunahme der Forschungsgelder geht nicht einher mit einer Zunahme der Menge Medikamente. Vielleicht liegt das daran, dass viele einfachere Ziele schon erreicht wurden und die jetzt noch übrigen – Chronische Krankheiten und Krebs – viel schwieriger sind zum behandeln.

Molekular Biologie, Biotechnologie und Genetik verursachen immer wieder optimistische Ausrufe, die sich auch in der Laienpresse wieder finden, aber auch spektakuläre wissenschaftliche Erfolge haben bisher nur zu eher bescheidenen therapeutischen Erfolgen geführt.

Auch haben wir das Problem, dass z.B. kaum neue Antibiotika in der Entwicklung sind. Dies, obwohl eigentlich Handlungsbedarf bestünde – das Problem hier ist die Rentabilität – Antibiotika werden immer nur relativ kurz eingesetzt … und das zahlt natürlich nie soviel zurück, wie z.B. ein Mittel gegen Bluthochdruck.

Trotzdem – wenn man sich das so ansieht ist jedes Medikament, das wir heute haben ein kleines Wunder, zu dessen Entstehung es Innovation, Glück, Fleiss … und viel Geld gebraucht hat.

Woher kommen unsere Medikamente – Wirkstoff-findung

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Ich habe in ein paar Posts über die Entwicklung der Medikamente heute geschrieben. Was dabei auffällt ist, wie oft der Zufall dabei eine Rolle gespielt hat:

Verschiedene Umstände machen den Zufall so prominent bei der Entdeckung von Medikamenten. Unser Körper, Wirkstoffe und ihre Wechselwirkung sind so komplex, dass wir sie selbst heute noch trotz enormem wissenschaftlichem Fortschritt nicht komplett verstehen.

Während einer langen Zeit unserer Entwicklung standen wir diesbezüglich fast vollkommen im Dunkeln. Unser Unwissen dämpfte aber nicht das Verlangen nach etwas um Krankheit und Leid mindern zu können. Wir suchten nach Medikamenten und Behandlungsmethoden.
In der Verzweiflung nahm man das wenige, das man an Wissen hatte und ging Risiken ein und versuchte neues.
Die Erinnerung an die Fehler die gemacht wurden und der Preis der dafür gezahlt wurde findet sich heute noch im Wort Pharma … das griechische Pharmakon bedeutet beides: Heilmittel und Gift.

Glücklicherweise waren nicht alle Ergebnisse tödlich, manches führte zu wertvollen Erkenntnissen. Durch Versuch und Empirik gelangten unsere Vorfahren zu Wissen über das Erkennen von Krankheiten, deren Verlauf und manch Behandlungsmethoden und auch erste Medikamente.

Ein Medikament ist eine chemische Struktur die wirksam und sicher ist für die Behandlung einer Krankheit oder ihrer Symptome.
Die ersten Medikamente waren Chemikalien, die man aus Pflanzen extrahierte, von denen bekannt war, dass sie wirkten. Z.B. das Schmerzmittel Morphin aus Opium und auch der Weidenrindenextrakt, den wir im Aspirin wiederfinden.

Neben der Natur haben Medikamente heute eine zweite Quelle in chemischen Labors, welche Atome und Moleküle kombinieren um neue Verbindungen zu schaffen. Die Hersteller von Chemikalien, (speziell von Farbstoffen) bekamen ein weiterer Eckstein der pharmazeutischen Industrie.

Die Natur bietet Millionen von Substanzen aus Pflanzen und Organismen und Chemiker können nochmals so viele produzieren. Wie findet man jetzt in diesem Heustock an Substanzen die wenigen mit therapeutischem Potential, diejenigen, die sich gegen eine Krankheit einsetzen lassen?

4 G’s: Geduld, Geschick, Glück und Geld – das war die Antwort von Paul Ehrlich, dem Vater der Medikamententherapie.

Basierend auf der Beobachtung, dass verschiedene Färbemittel unterschiedlich auf verschiedene Zelltypen färbten entwickelte er um 1900 die „Rezeptor-Theorie“ – nämlich dass Chemikalien an unterschiedliche Rezeptoren der Zellen binden und so eine Wirkung auslösen.
Ein Molekül, speziell ein Toxin (Gift) könnte sich gezielt an ein Bakterium binden und es töten. Zur Zeit der Formulierung reine Spekulation entwickelte sich diese Rezeptor-Theorie 50 Jahre später zur Grundlage der Pharmakologie.
Paul Ehrlich selbst untersuchte hunderte Arsen-haltige Verbindungen um sie gegen das Bakterium, das Syphilis verursacht einzusetzen und 1909 entwickelte er so das Medikament Salvarsan. Die vielen möglichen Verbindungen zu testen ist langwierig und oft langweilig und es ist immer noch das Element des Glücks vorhanden, das einen einen wirksamen Stoff finden lässt.

Die Natur ist ein riesiges Grundlager. Der Mikrobiologe Selman Waksman und sein Team begannen 1939 Mikroben, die im Boden lebten nach Aktivitäten gegen pathogene (krankheitserregende) Bakterien zu testen. Über die Jahre testeten er und seine Gruppe einige zehntausend Mikroben … aus denen (oder deren Produkten) schliesslich 10 Medikamente entstanden. Das wichtigste davon: das Antibiotikum Streptomycin gegen Tuberkulose.

Gesponsert von pharmazeutischen Firmen, Staatsbetrieben und Universitäten durchforsteten Bioprospektoren darauf jeden Winkel der Erde um Proben der Erde, der Luft und Wasser zu nehmen und Pflanzen zu sammeln- manchmal geführt durch Erkenntnisse der Volksmedizin.
Aus dieser Sammlung kamen die Hinweise auf die meisten Antibiotika, Immunsuppressiva, Krebsmittel und über 100 der bedeutendsten Medikamente heute.

Dann in den 1970ern nahm die Zahl der neuen Substanzen ab. Nachdem man Millionen von Mikroorganismen und Pflanzen getestet hat brachten neue Tests nur dieselben alten Substanzen.
Das Pendel schwang zurück zur anderen Quelle für Wirkstoffe: synthetische Chemikalien. Medizinische Chemiker haben über die Jahrzehnte viele Wirkstoff-ähnliche Substanzen produziert. Ab den späten 1980er Jahren  wurde deren Produktivität noch erhöht durch die kombinatorische Chemie, die neue Verbindungen tausendmal schneller und zu niedrigeren Kosten produzieren kann. Bibliotheken mit Millionen von chemischen Verbindungen sind in industrie- und akademischen Labors angesammelt. Computer, Roboter, Miniturisierung und andere Technologien ermöglichen es Forschern sie effektiv zu handhaben. Man kann heute bis 100’000 Verbindungen täglich screenen.

Dieses Massen-screening ist nicht notwendigerweise blindes Suchen. Heute sucht man gezielt in „chemischen Bibliotheken“ mit entsprechenden Themen nach aussichtsreichen Verbindungen.

Je mehr wir über die Funktion des Körpers wissen, je mehr wir erkennen, welche Strukturen dabei eine Rolle spielen und wie sie aussehen desto gezielter können wir nach Substanzen suchen, die mit diesen Strukturen interagieren. Die Theorie mit den Rezeptoren verhält immer noch. Dank Elektronenmikroskopen wissen wir, wie die Rezeptor-Proteine aussehen und wo sie Andockstellen für Substanzen haben – die dann Reaktionen in der Zelle auslösen. Und dann wird gezielt nach Substanzen gesucht, die in diese Stellen passen.

Etwa 5000 oder mehr mögliche Ziele für Medikamente sind dadurch bekannt. Die praktische therapeutische Anwendung aber braucht viel mehr an Forschung was die physiologische Rolle dieser Ziele betrifft und die Wechselwirkung mit Medikamenten-ähnlichen Substanzen.

Vorher haben Menschen alles versucht ohne Ahnung, ob es auch funktionieren würde. Versuch und Irrtum spielen heute immer noch eine grosse Rolle, aber nun wird das gelenkt durch das (teilweise) Wissen um die Ziele des Medikaments. Das Wissen um die Struktur des Zielmoleküls gibt den Pharmakologen eine Idee, wie das neue Medikament aussehen sollte. Aber Zufall … und Glück, das braucht es auch heute noch.

Demnächst: vom Wirkstoff zum Medikament

Der Marshmallow Test

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Au, wie süss!

Das ist ein Test, den sie mit Kindern durchgeführt haben. Die Vorgabe:

„Hier hast Du einen Marshmallow. Du kannst ihn jetzt essen, aber wenn Du damit wartest, bis ich wieder zurückkomme, bekommst Du von mir noch einen.“

Und wie sie kämpfen!

Ich sollte das mal mit Junior probieren – aber nicht mit einem Marshmallow – die mag er nicht so. Vielleicht mit einem Stück Schoggi?

Vom Junior und vom Kindergarten

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Laaanger Blogpost, den ich auch nicht jedem zumuten will, darum folgt die Hauptsache nach dem Jump. Das ist auch höchstens für andere Eltern interessant.

Wie ich vor einiger Zeit berichtet habe, ist Junior diesen August frisch in den Kindergarten gekommen. Und jetzt … kommt er wieder raus.
Das, obwohl Junior eigentlich sehr gerne ging.
Seufz. Weiterlesen

Woher kommen unsere Medikamente? Am Beispiel Regaine

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Vor 20 Jahren wurde der Wirkstoff Minoxidil in den USA nach den üblichen Tests und Studien als Bluthochdruck-Mittel mit Gefässerweiternder Wirkung zugelassen. Es handelt sich um Tabletten, die geschluckt werden. Das Medikament heisst Loniten und wird heute nur noch als Reservemedikation gebraucht, wenn auch die Kombination anderer Blutdruckmittel nicht den gewünschten Effekt bringt.

Aber der Wirkstoff gehört zu den gefragtesten – zumindest in einer bestimmten Bevölkerungsgruppe 🙂

Warum? Unter der Behandlung hat man festgestellt, dass manche der Patienten eine Hypertrichiose entwickelten – eine vermehrte Körperbehaarung und eine Verdunklung und Verstärkung bestehender Haare.

Darauf wurde vom Unternehmen untersucht, ob auch eine äusserliche (topische) Anwendung von Minoxidil Haarwuchs anregen könnte.

Dem war so! – zumindest in einem genügend grossen Teil der Fälle. Hier haben wir noch einen Fall, wo aus einer Nebenwirkung eine Hauptwirkung wird – wie bei Viagra.

Also vermarktete man die Minoxidil-Lösung als Regaine (oder Rogaine in manchen Ländern) als Mittel gegen Haarausfall – auch genetisch bedingten. Und damit man etwas davon hat, gibt es sie mit verschiedenen Applikatoren – immerhin muss man das auch 2x täglich und regelmässig langfristig anwenden, weil sonst die Haare wieder ausfallen.

Der Wirkmechanismus ist nicht ausreichend bekannt, man geht von einer Förderung der versorgenden Gefäße und dadurch vermehrte Durchblutung der Haarpapille aus.

Auf der anderen Seite sind die Nebenwirkungen: Hautreizungen, Augenreizungen, ungewollter Haarwuchs an anderen Körperstellen aber auch Haarausfall …

Für Ratten und Katzen ist Minoxidil übrigens hochgiftig.

Regaine/Rogaine wird heute von Johnson & Johnson vertrieben, früher von Pfizer, noch früher war es Pharmacia/Upjohn – die haben es auch entwickelt. Seit 1996 ist das Patent abgelaufen und es gibt Generika.

Es gibt mancherorts noch Pregaine Shampoo – in der Schweiz nicht mehr. Das enthält allerdings trotz Namensähnlichkeit kein Minoxidil, es ist einfach ein mildes, parfümfreies Shampoo. Das war auch etwas, was gerne als Muster abgegeben wurde  um den Regaine-Vertrieb anzukurbeln …

Woher kommen unsere Medikamente – am Beispiel Lidocain und Lokalanästhetika

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Als doch gelegentlicher Zahnarztbesucher ist das ein Thema, wo ich sehr dankbar bin, dass es lokal betäubende Mittel gibt.
Heute ist das selbstverständlich, aber bis in die Mitte des 18. Jahrhunderts war die einzig wirkungsvolle Methode, den Schmerz bei Operationen zu begrenzen, den Eingriff möglichst kurz zu halten. Alkohol war eine andere Variante – aber das hatte so viele gesundheitsschädliche Wirkungen, dass das auch keine optimale Lösung war.

Dann kamen Ether, Chloroform und Lachgas – die eine ganz neue Welt der Operationsmöglichkeiten auftaten.

Manche Ärzte– zum Beispiel der Augenarzt Carl Koller – suchten jedoch nach weiteren Methoden, um nur bestimmte Körperregionen in Schlaf setzen zu können.

Siegmund Freud (ja, der Wiener Psychiater) machte Koller schliesslich auf Kokain, ein Wirkstoff des Coca-Strauches aufmerksam.
Der Coca-Strauch wurde in Peru und Bolivien traditionellerweise als Stimulans und Appetitzügler benutzt (heute noch) und der Schmerzstillende Effekt war dort bekannt und wurde medizinisch genutzt.

In einem Experiment, bei dem die beiden Wissenschaftler das Kokain einnahmen, bemerkten sie die anästhetische Wirkung des Kokains – ihre Zungen waren betäubt.
Das war die Geburtsstunde der Lokalanästhesie – das Wort kommt vom griechischen Anaisthesia = Unempfindlichkeit, Gefühllosigkeit und dem lateinischen locus = Ort, Stelle.

Kokain wird auch heute noch als Lokalanästhetikum (LA) gebraucht – z.B. in der Ophtalmologie, weil es das einzige ist, welches die Gefässe verschliesst (die anderen weiten die Gefässe) so dass es nicht so sehr blutet und langsamer abgebaut wird. Man gibt heute aus diesem Grund Adrenalin, Noradrenalin oder Phenylephrin mit manchen LA – es blutet weniger und wirkt länger.

Das Kokain gewann bald an Beliebtheit, aber man merkte dann, dass von dem neuen Wunderstoff, der auch schon zur Behandlung der Morphinabhängigkeit eingesetzt wurde selbst eine hohe Suchtgefahr ausging.

Um das Problem zu lösen, versuchten Forscher neue Lokalanästhetika zu synthetisieren.
Die ersten Wirkstoffe mussten wegen Nebenwirkungen oder Gewebeunverträglichkeiten verworfen werden.

Dann fand 1890 der Apotheker und Chemiker Dr. Eduard Ritsert das Benzocain, das er Anästhesin nannte. Irgenndwie ging das aber unter und wurde erst ab 1900 der Öffentlichkeit bekannt.

1904 fand Alfred Eichhorn das Procain, das dem Benzocain prompt die Schau stahl und als „glorreicher Schritt“ gefeiert wurde.
Der Nachteil der neuen Lokalanästhetika war ihr allergenes Potential. Dieser Risikofaktor wurde versucht durch weitere Synhtesen und neue Substanzen zu beseitigen.

1930 Tetracain – 10x stärker wirksam als Procain, aber auch 10 giftiger

1943 gelang es dem schwedischen Chemiker Nils Löfgren das Lidocain zu erzeugen – dieses besitzt statt der anderen Lokalanästhetika keine estertypische COO-Bindung in der Zwischenkette, sondern eine Amidgruppe .. und durch diesen kleinen Unterschied gibt es kaum noch allergische Reaktionen. Es ist schnell und gut wirksam und findet sich neben der Anwendung in Operationen (Stichwort: Zahnarzt-Kokain) heute auch in einer Menge OTC-Produkte wie Halswehmitteln, Zahnungsgels für Babies, Sprays zur Unterdrückung eines vorzeitigen Samenergusses …

Löfgren erkannte auch, dass viele der zur Betäubung eingesetzten Substanzen ähnliche Strukturen aufwiesen:
Lipophiler Teil (aromatisch, heterozyklisch)-ZwischenketteHydrophiler Teil (Amino-Gruppe)
Anhand dieses Schemas wurden in der Folgezeit weitere Narkotika entwickelt.

1957 Bupivacaine
1959 Prilocaine

… (man merkt, dass sie alle auf -cain enden. Wer bei den Wirkstoffen eines Mittels das sieht, weiss also, dass es ein LA ist).

Moderne Lokalanästhetika werden zur örtlichen Betäubung eingesetzt und besitzen keine euphorisierende oder Suchterzeugende Wirkung.
Sie entfalten ihre Wirkung an der Zellmembran von Nervenzellen, wo sie Natriumkanäle und Kaliumkanäle blockieren und die Bildung und Erregungsübertragung abschwächen oder unterbrechen. Dadurch werden Reize und Empfindungen wie Temperatur, Druck oder Schmerz und in höheren Dosierungen auch die motorischen Impulse beeinflusst.

Nebenwirkungen: Lokalanästhetika könnten nicht nur die Peripheren Nerven blockieren, sondern auch in anderen Bereichen, wie Hirn oder Herz. Das passiert im Normalfall nicht, weil sie direkt in die Nähe von peripheren Nerven oder Rückenmark appliziert werden. Gelangt aber eine zu grosse Menge in den Kreislauf (z.B. bei unbemerkter intravenöser Applikation) kann es zu unerwünschten Wirkungen kommen: Geschmacksstörungen, Taubheit, Zittern, Müdigkeit, bei noch höheren Dosen Konvulsionen bis Koma, Atemstillstand und Herzrhythmusstörungen bis Kreislaufkollaps.

Woher kommen unsere Medikamente? Am Beispiel: Insulin

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Insulin ist das Hormon in unserem Körper, das für die Regulation des Zuckergehaltes des Blutes (und demnach der Gewebe) verantwortlich ist. Es macht das zusammen mit dem Hormon Glucagon, wobei das Glucagon für den Anstieg des Blutzuckers verantwortlich ist und das Insulin für dessen Senkung.

Wir brauchen Zucker als Antriebsstoff für unsere Zellen. Wie überall gilt aber auch hier: Zuviel ist schlecht. Speziell schlecht ist es, wenn der Zucker im Blut (unserem Transportsystem) zu hoch ist. Das schadet dann den Gefässen und gibt die ganzen Folgeerscheinungen, die man bei unbehandeltem Diabetes sehen kann: Blindheit, wenn die Gefässe im Auge betroffen sind, Amputationen, weil die Gefässe der Extremitäten zugehen, Nierenschäden und so weiter.

Wie aber hat man das Hormon – und damit eine Behandlung für Diabetes eigentlich gefunden?

Durch ein paar Fliegen.

House Fly on Wall

Image via Wikipedia

Das kam so: 1889 hat man Hunden wegen einem Experiment den Pankreas (die Bauchspeicheldrüse) entfernt. Im Lauf des Experimentes fand man, dass Fliegen vom Urin der Hunde, denen nun die Bauchspeicheldrüse fehlte mehr angezogen wurden.Wieso? Durch das Experiment hat man bei den Hunden – noch ohne es zu wissen – künstlich Diabetes verursacht. Der Zucker wurde via Nieren im Urin ausgeschieden – und Fliegen mögen Süsses, also …

Jetzt wusste man also, dass irgendetwas im Pankreas den Blutzucker niedrig hält.

Seit der Entdeckung versuchten viele Wissenschaftler die Sekrete des Pankreas zu extrahieren und als Mittel gegen Diabetes zu verwenden.

Der Name Insulin kommt übrigens von den Langerhanschen Inseln im Pankreas – dem Ort, wo das Insulin produziert wird.

1906 führte der deutsche Internist Professor Georg Ludwig Zuelzer  erstmals eine Injektion mit einem von ihm isolierten und von der Firma Schering hergestelltem Kälberpankreasextrakt namens Acomatol am Menschen durch. Der Extrakt war wohl wirksam, wegen der starken Nebenwirkungen konnte das Präparat nicht weiter verwendet werden.

1916 gelang es Nicolae Paulescu dann erstmals, Insulin aus Pankreasgewebe zu gewinnen.

1921 gelang auch Frederick Grant Banting und Charles Best die Extraktion von Insulin, sie nannten es „isletin“ – dafür bekamen sie 1923 den Nobelpreis

Damit ist die Geschichte aber noch nicht am Ende.

Die ersten Insulinpräparate wurden aus den Bauchspeicheldrüsen von Tieren hergestellt. Für mehrere Jahrzehnte war das auch die einzige Quelle für die Insulinproduktion. Die Tiere waren Schweine und Rinder. Deren Insulin unterscheidet sich zwar, wie man heute weiss an einigen Stellen vom menschlichen Insulin (im Fall vom Schwein ist der Unterschied eine einzige Aminosäure), war aber brauchbar.

Humaninsulin kam als nächstes – der Name ist aber irreführend, weil es sich nicht um Insulin aus menschlichen Bauchspeicheldrüsen handelt, sondern um ein Molekül, das chemisch identisch mit dem des Menschen ist. Gewonnen wurde es aus Schweineinsulin, indem man mit biochemischen Methoden die eine „falsche“ Aminosäure austauscht. 1983 wird dieses halbsynthetische Humaninsulin erstmals von der Firma Hoechst auf den Markt gebracht.

1979 gelang es Frankfurter Wissenschaftlern, das Gen für die Herstellung von Insulin aus menschlichen Zellen zu isolieren, und mittels Gentransfer in Mikroorganismen wie Bakterien (Escherichia coli) oder Hefen (Saccharomyces cerevisiae) zu bringen, so dass ab 1982 die Möglichkeit bestand, mittels dieser gentechnisch veränderten Organismen Humaninsulin in großen Mengen ohne den Einsatz tierischen Ausgangsmaterials von Schwein oder Rind zu produzieren.

Aufgrund der Diskussion über Chancen und Risiken von Gentechnik kam erst 1999 durch die aus der Firma Hoechst hervorgegangene Firma Aventis dieses neue Humaninsulin in den USA an den Markt.

Heute geht man noch weiter, indem man mit Insulinanaloga Abwandlungen hat, die eine kürzere oder längere Wirkdauer haben. So kann man ein bisschen mit der Anwendung des Insulins spielen – aber darüber wissen die betroffenen Diabetiker fast mehr als ich :-/

Es gibt unterschiedliche Formen von Diabetes. Wenn die Bauchspeicheldrüse noch einigermassen funktioniert, wird versucht mit Tabletten die Insulinausschüttung anzuregen und die Empfindlichkeit der Gewebe auf das noch vorhandene Insulin zu verbessern. Wenn aber (fast) kein Insulin (mehr) vorhanden ist, dann muss man es halt ersetzen.

Two types of modern, pre-filled insulin syringes.

Image via Wikipedia

Insulin ist ein Proteinhormon und geht leider relativ leicht kaputt – weshalb es gekühlt gelagert werden muss – und zur Anwendung injiziert – also gespritzt. Wenn man es schluckt, zerstört die Magenenzyme die Struktur und macht es unwirksam. Es gibt Bemühungen nach einfacheren Anwendungsarten zu suchen, zum Beispiel zur Inhalation – es ist aber nichts auf dem Markt im Moment.Dennoch ist es ein ziemlich erstaunliches Medikament, v.a. wenn man bedenkt, dass noch vor nicht allzu langer Zeit Menschen mit Diabetes eine ziemlich schlechte Lebenserwartung hatten – kompliziert noch durch die auftretenden Beschwerden. Heute muss man kaum noch Amputieren wegen Diabetes-Folgen … vorausgesetzt die Leute halten sich an die Therapien …

Quellen: Wikipedia, Internet, Uniunterlagen …