In dieser Episode besprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp das Peptidhormon Insulin und Antidiabetika, die Arzneimittel zur Behandlung von Diabetes mellitus.
Struktur eines Insulin Hexamers. Dargestellt ist das Protein Rückgrat in blau bzw. gelb. Die drei Monomere der jeweiligen Farbe sind verbunden zu einem Zink Atom (magenta). In rot ist das Proteinrückgrat markiert, das für die unterschiedlichen Hexamerformen ausschlaggebend ist. Hier ist die wasserlösliche (T) Form dargestellt; Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Insulin wird in den Betazellen der Bauchspeicheldrüse produziert und ist für die Regulierung des Blutzuckerspiegels verantwortlich. Zunächst erläutern Hans-Dieter und Bernd die Struktur und die verschiedenen Speicherformen von Insulin in den Langerhans-Zellen. Sie erklären den Mechanismus der Insulinausschüttung nach der Aufnahme von Kohlenhydraten aus der Nahrung und wie Insulin dafür sorgt, dass Glukose von den Zellen des Körpers aufgenommen wird.
Wenn die Produktion oder Freisetzung gestört ist, beschreibt Hans-Dieter die Möglichkeiten zur Behandlung des daraus resultierenden Diabetes mellitus Typ. Neben der Insulinersatztherapie werden verschiedene Substanzgruppen wie Sulfonylharnstoffe, GLP-Analoga, SGLT-2-Hemmer und andere gängige Wirkstoffklassen erläutert.
Portrait von Prof. Dr. K. Lenhard Rudolph; Quelle: Wirkstoffradio.
In der Episode erklärt Lenhard zuerst die Alternsforschung. Dabei wird erklärt, wie sich ein Organismus entwickelt und welche Mechanismen im Alter für Veränderungen verantwortlich sind. Es werden Prozesse wie Seneszenz, die Differenzierung von Stammzellen und epigenetische Prozesse anhand von Beispielen erklärt.
Lenhards Arbeitsgruppe fokussiert sich besonders auf Veränderungen im Stoffwechsel, die mit dem Alter auftreten, bedingt durch die nachlassende Teilungsfähigkeit von Stammzellen und die verminderte Stoffwechselkraft der Leber. Es wird untersucht, ob diese Prozesse durch diätetische Interventionen verlangsamt oder bereits vorhandene krankhafte Veränderungen behandelt werden können.
Die Diätintervention beinhaltet nicht nur eine Reduktion der Kalorienzufuhr, sondern es werden auch spezielle Diätprogramme entwickelt und erforscht, die den Körper gezielt bei der Regeneration unterstützen oder zumindest entlasten sollen. In der Episode wird der gesamte Entwicklungsprozess einer solchen Diätintervention beschrieben, beginnend bei der Aufklärung der molekularen Mechanismen in der Grundlagenforschung über Studien an Mäusen zur Bewertung in der Präklinik bis hin zur Planung klinischer Studien am Menschen.
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In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über eine weitere Klasse von Nukleohormonen, nämlich die Sexualhormone. Diese Hormone lassen sich in drei Gruppen unterteilen: Estrogene, Gestagene und Androgene.
Vergleich der Bindungskomplexe von Estradiol [A] bzw. Raloxifen [B] mit dem Estrogenrezeptor. Dabei ist die unterschiedliche Lage der Helix 12 (blauer Pfeil) in beiden Komplexen klar zu erkennen; Quelle: Hans-Dieter Höltje.Die Diskussion erstreckt sich nicht nur über die Strukturen der jeweiligen Hormone und die oral verfügbaren Wirkstoffe, sondern Hans-Dieter und Bernd gehen auch auf Wirkstoffe mit antihormonaler Wirkung ein. Dabei beschreiben sie die Interaktionen dieser Wirkstoffe mit den entsprechenden Rezeptoren. Durch gezielte Veränderung der Hormonstruktur bzw. der Hormonanaloga werden weitere Wechselwirkungen eingeführt, so dass die Antihormone besser und länger an den Rezeptor gebunden werden. Dadurch wird die Bindung des eigentlichen Hormons verhindert, sodass es seine Wirkung nicht entfalten kann.
Nachdem Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp in Episode WSR069 eine grundlegende Einführung in die Funktionsweise von Hormonen gegeben haben, widmen sie sich in dieser Episode eingehender den Nukleohormonen.
Struktur der Thyronine. Entspricht der Rest R einem Iod Atom (I) liegt Thyroxin (T4) vor, stellt der Rest R ein Wasserstoff Atom (H) dar entspricht die Struktur dem Triiodthyronin (T3); Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Nukleohormone sind Moleküle, die in Zellen die Synthese spezifischer Enzyme auslösen. Um ihre Wirkung zu entfalten, müssen diese Hormone aus den entsprechenden Drüsen freigesetzt, durch den Blutkreislauf zu den Zielzellen transportiert und schließlich bis in den Zellkern vordringen. Hans-Dieter und Bernd erläutern dabei sämtliche notwendigen Schritte – angefangen bei der durch die Hormone im Zellkern ausgelösten Transkription der DNA in die mRNA bis hin zur Translation der mRNA in das gewünschte Enzym.
Als eine wichtige Gruppe dieser Hormonklasse setzen sich Hans-Dieter und Bernd in dieser Episode besonders mit den Schilddrüsenhormonen auseinander. Sie erklären die Synthese und Funktion der Thyronine und gehen abschließend auch auf einige Wirkstoffe zur Behandlung einer Schilddrüsenüberfunktion ein.
Dr. Arnold in der Sammlung der getrockneten Pilz Proben; Quelle: Wirkstoffradio.
Zu Beginn der Episode sprechen Herr Arnold und Bernd über die Entwicklung der Pilze auf der Erde und wie diese sich biologisch einteilen lassen. Es wird erklärt, was der Unterschied zwischen saprophytischen und Mykorrhiza-Pilzen ist. Auch die Morphologie von Pilzen wird behandelt, sowie welche Rolle Pilze in der Wirkstoffforschung bei der Entdeckung neuer Antibiotika spielen. Das Spektrum der Wirkstoffe erstreckt sich dabei von Antihelminthika, Bakteriziden und Fungiziden über zytotoxische Substanzen, die in verschiedenen Therapieformen unentbehrlich für die Behandlung zahlreicher Krankheiten sind.
Dann beschreibt Herr Arnold seine Faszination für die Dermocyben und wie er bei Expeditionen in Chile und Argentinien, aber auch in seinem Labor in Halle vorgeht, um diese zu erforschen. Dabei steht nicht nur die Analyse, sondern auch die Archivierung und Dokumentation der gesammelten Proben im Fokus.
