Woher kommen unsere Medikamente? Am Beispiel Regaine

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

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

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 …

Bitte nie mit dem Arzt drohen!

Ein wichtiger Aufruf an alle Eltern: Bitte, bitte droht eurem Kind nicht mit dem Arzt.

Z.Bsp letzthin in der Apotheke mitbekommen  „Wenn Du jetzt nicht folgst, bekommst Du eine Spritze beim Arzt!“

Ja, das mag kurzfristig funktionieren, aber:

– wenn das Kind dann mal zum Arzt muss, weil es krank ist, hilft es überhaupt nicht, weil der Arzt dann ein Kind vor sich hat, das ausser krank noch ängstlich ist, eventuell schreit und beruhigt werden muss.

Der Arzt muss manchmal unangenehme Sachen machen (ja, auch Spritzen)– Angst verstärkt den Schmerz. Auf der anderen Seite hilft Vertrauen in den Arzt der Behandlung und Heilung sehr.

Mein Junior geht tatsächlich gerne zum Arzt – zum Glück müssen wir das nicht oft – und es hilft schon sehr, weil er dann auch  den Mund aufmacht oder problemlos ruhig hält – na ja, relativ ruhig. Im Moment redet er den Leuten ein Ohr ab.

Woher kommen unsere Medikamente? Am Beispiel Opioide Schmerzmittel

Wer würde denken, dass unsere stärksten heute gebräuchlichen Schmerzmittel von diesem Pflänzchen abstammen:

Opioide Schmerzmittel wie Morphium sind Abkömmlinge von Opium … und das wird aus Mohnblumensamensaft gewonnen.

Wichtigste Wirkung der Opioide ist eine starke Schmerzlinderung und Beruhigung – zusammen mit einem euphorisierenden Effekt – man wird high.

Praktischerweise produzieren wir selbst in unserem Körper Opioide, die eine Rolle bei der Schmerzunterdrückung im Rahmen von Stressituationen spielen … sie werden ausgeschüttet bei Verletzungen, nach starker emotionellen Reaktionen (Endorphine)und bei UV-Licht (Sonnenstrahlung) … leider fehlt hier noch viel Verständnis über Wirkung etc.

Opioide werden in Form von Opiumzubereitungen schon seit Jahrhunderten angewendet. Beschreibungen der Wirkung des Safts des Schlafmohns finden sich schon bei Theophrastus (im 3. Jahrhundert vor Christus).
Dann ging das Wissen einige Zeit verloren. Paracelsus ist es zu verdanken, dass das Opium in Europa seit dem 16. Jahrhundert wieder in Gebrauch kam.

Im Jahr 1806 entwickelte Sertüner ein Verfahren zur Isolierung von Morphin aus Opiumextrakt – Morphin ist der Standardwirkstoff der Opioide.

Pre-war Bayer heroin bottle, originally contai...
Image via Wikipedia

Der englische Chemiker Charles Robert Alder Wright entwickelte 1873 ein Verfahren zur Synthetisierung von Diacetylmorphin, aus Morphin und Essigsäureanhydrid.
Die Farbenfabriken (heute Bayer) vermarkteten das Diacetylmorphin ab 1874 als  Heroin. Heroin wurde in einer massiven Werbekampagne in zwölf Sprachen als ein oral einzunehmendes Schmerz- und Hustenmittel vermarktet. Es fand auch Anwendung bei etwa 40 weiteren Indikationen, wie Bluthochdruck, Lungenerkrankungen, Herzerkrankungen, zur Geburts- und Narkoseeinleitung, als „nicht süchtigmachendes Medikament“ gegen die Entzugssymptome des Morphins und Opiums. – letzteres war dann etwas wo sie wieder zurückkrebsen mussten, denn inzwischen weiss man, dass alle Opioide den Nachteil haben, dass sie stark Suchtgefährlich sind – auch die anderen halbsynthetischen Derivate die entdeckt wurden:

Um 1900: Oxycodon, Hydromorphon

Und auch die vollsynthetisch hergestellten:
1939 Pethidin
1945 Methadon
1962 Tramadol
1964 Fentanyl
1975 Buprenorphin – die letzten beiden können auch via Haut aufgenommen werden – in Pflasterform

Wie alle Medikamente haben Opioide nicht nur Wirkung, sondern auch Nebenwirkungen:

Atemdepression: man atmet nicht mehr so tief / der Rhythmus verlangsamt sich. In niedriger Dosierung kann man dem aktiv und willentlich gegenwirken, indem man sich bemüht mehr zu atmen. In höherer Dosierung (höher als zur normalen Schmerzstillung nötig) kann es aber zu Atemstillstand kommen – an dem sterben diejenigen, die es missbrauchen.

Dämpfung des Hustenzentrums: Hustenmildernde Wirkung. Das war schon lange bekannt und man hat versucht die Wirkung zu isolieren. Gefunden hat man Codein (1833 auch aus Mohn extrahiert) und dann dessen Derivate: Dihydrocodein, Dextrometorphan … die meisten hustenstillenden Mittel heute sind Opiat-abkömmlinge. Man hat es leider nicht geschafft die Missbrauchs-Gefahr ganz zu eliminieren. Bei den neueren ist das allerdings besser, selektiv ist die hustenstillende Wirkung z.B. bei Noscapin.

Übelkeit, Erbrechen

sie machen Verstopfung  … und darum sind sie auch eigentlich gut gegen Durchfall. Eine Weiterentwicklung des Wirkstoffs nimmt die Rauschwirkung weg (und die Schmerzstillung), behält aber die Nebenwirkung – und schon hat man Loperamid – heute bekannt als *das* Mittel gegen Durchfall: Imodium.

Wegen dem Missbrauchspotential und der durch sie verursachten Abhängigkeit unterliegen Opioide dem Betäubungsmittelgesetz je nach Sucht- bzw. Missbrauchspotential entweder in allen Konzentrationen, ab einer bestimmten Konzentration (Codein, Tilidin mit Naloxon, Dextropropoxyphen) oder aber überhaupt nicht (Tramadol).

Potente Mittel – mit einem einfachen Anfang.