Prodrug – Wirkstoffradio

WSR090 Einführung in die Vitamine, B1 Thiamin und B2 Riboflavin

In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über Vitamine.
Nach einer kurzen Einführung zu den besonderen Aufgaben der Vitamine und ihrer Einteilung in wasser- bzw. fettlösliche Vitamine konzentrieren sie sich in dieser Episode auf den Vitamin-B-Komplex, insbesondere auf die Vitamine B₁ und B₂.

Umlagerung des TPP zum Carbanion. Es wird ein Proton vom Pyrimidinring auf das Glutamat-59 (Glu59) der Pyruvatdehydrogenase übertragen. Dadurch wird das mesomere System im Pyrimidinring umgelagert (rote Pfeile). Übertragung eines Protons vom Thiazolring auf den Pyrimidinring (grüner Pfeil). Auf diese Weise entsteht das Carbanion am Thiazolkohlenstoff, während das Pyrimidinsystem von der chinoiden Imin-Form wieder in die aromatische Form übergeht. Quelle: Hans-Dieter Höltje.

Zunächst besprechen sie Vitamin B₁, auch bekannt als Thiamin. Dabei erklärt Hans-Dieter Höltje ausführlich den Pyruvatdehydrogenase-Komplex und beschreibt detailliert die drei Schritte dieses Enzyms sowie die Rolle des Thiamins im aktiven Zentrum. Er zeigt, wie der aus Pyruvat entstehende Hydroxyethylrest zunächst in einen Acetylrest umgewandelt wird, der anschließend auf eine Liponsäure und schließlich auf Coenzym A übertragen wird.
Im zweiten Teil sprechen Hans-Dieter und Bernd über Vitamin B₂, also Riboflavin, und seine Funktion im Körper als Bestandteil von FAD bzw. FADH₂. Dabei erläutern sie, wie sich das mesomere System in einem Teil des Moleküls während der Reduktionsreaktion verändert.

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Bernd Rupp

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Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje

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WSR085 Lipidsenker: Statine, Ezetimib und Fibrate

In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über Wirkstoffe zur Senkung des Cholesterinspiegels und der Triglyceridkonzentration im Blut.

Zu Beginn erläutern sie die verschiedenen Transportformen von Lipiden im Blut sowie die Biosynthese von Cholesterin in Zellen, insbesondere in der Leber. Dabei gehen sie auf zentrale Zwischenprodukte und deren strukturelle Besonderheiten ein, um daraus die Angriffspunkte der wichtigsten Wirkstoffgruppen zur Lipidsenkung herzuleiten.

Vergleich der räumlichen Strukturen der aktiven Form von Lovastatin (grün) und HMG-CoA (grau). Sauerstoffatome sind rot, Stickstoffatome blau, Phosphoratome orange und explizit dargestellte Wasserstoffatome cyanfarben hervorgehoben. Quelle: Hans-Dieter Höltje.

Im Fokus stehen insbesondere die Statine und Fibrate. Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp beleuchten ihre historische Entwicklung und chemischen Strukturen. Anhand eines detaillierten Strukturvergleichs von Lovastatin und HMG-CoA zeigt Hans-Dieter, welche Molekülteile für die selektive Bindung an die HMG-CoA-Reduktase entscheidend sind und wie strukturelle Variationen die Bindungsaffinität beeinflussen können.

Zum Abschluss kündigt Bernd das Live-Podcasting-Event zur Langen Nacht der Wissenschaften 2025 in Berlin an. Dort werden sie gemeinsam mit Sigrid Milles und Ralf Schülein spannende wissenschaftliche Themen besprechen – etwa intrinsisch unstrukturierte Proteine und aktuelle Ansätze in der Therapie von Depressionen. Wir freuen uns auf euren Besuch!

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Bernd Rupp

Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje

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WSR084 Koronartherapeutika: Von Herzglycosiden, Phosphodiesterase-Hemmern und NO-Pharmaka

In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über Wirkstoffe zur Behandlung von Herzkrankheiten wie Herzinsuffizienz und Angina Pectoris.

Struktur von Digoxin. OH-Gruppe in Position 12 unterscheidet Digoxin von Digitoxin; Quelle: Hans-Dieter Höltje.

Zunächst befassen sie sich mit den herzwirksamen Glykosiden und den Phosphodiesterase-Hemmern. Diese Substanzen erhöhen die Kalziumionenkonzentration in den Herzmuskelzellen, was zu einer verbesserten Kontraktionskraft führt. Besonders bei den Cardenoliden wird nicht nur deren chemische Struktur, sondern auch ihr natürliches Vorkommen beleuchtet. Zudem erklären sie, warum Digitoxin im Vergleich zu Digoxin eine deutlich unterschiedliche therapeutische Breite aufweist.

Im zweiten Teil der Episode stehen die sogenannten NO-Pharmaka im Fokus – Substanzen, die nach der Einnahme leicht Stickstoffmonoxid (NO) freisetzen. Hans-Dieter geht dabei auf Alkylnitrate und Sydnone ein, während Bernd die Alkynitrite bespricht, die heutzutage jedoch nicht mehr in der Therapie eingesetzt werden.

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Bernd Rupp

Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje

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WSR077 Prostanoide, Leukotriene und Kinine

In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über Prostanoide und Leukotriene, die von Fettsäuren abgeleitet werden, sowie über die peptidischen Kinine.

Obwohl es nicht viele Wirkstoffe gibt, die diese Substanzgruppen direkt ansprechen, ist es dennoch wichtig, sie zu kennen, da viele Körperfunktionen durch diese Mediatoren gesteuert werden. Besonders relevant sind hierbei einige pathophysiologische Effekte, die im Verlauf verschiedener Krankheiten auftreten können.

Struktur von Montelukast überlager von der Struktur des Leukotrein E4 (rot). — Struktur von Montelukast überlagert von der Struktur des Leukotrien E4 (rot); Quelle Hans-Dieter Höltje.

Sowohl Prostanoide als auch Leukotriene werden im Körper aus Arachidonsäure gebildet. Daher sprechen Hans-Dieter und Bernd zunächst über die Herkunft und die Biosynthese der Arachidonsäure, bevor sie detailliert die Bildung der Eicosanoide erklären. Dabei legen sie besonderen Wert auf die Unterschiede in der räumlichen Struktur der verschiedenen Eicosanoide, die zwar oft unscheinbar wirken, aber erhebliche Auswirkungen auf deren Erkennung durch Rezeptoren haben.

Am Ende der Episode werden die Kinine besprochen, die im Gegensatz zu den Eicosanoiden Peptide sind. Neben der Sequenz und den daraus resultierenden chemischen Eigenschaften dieser Peptide wird gezeigt, wie wichtig das Wissen über diese Mechanismen ist, da sich dadurch auch wichtige Nebenwirkungen erklären lassen. Beispielsweise verlangsamen ACE-Hemmer den Abbau von Bradykinin und können dadurch zu trockenem Husten führen, was häufig eine Änderung der Therapie erforderlich macht.

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Bernd Rupp

Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje

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WSR067 Opioid-Analgetika: Von Morphin, Oxycodon und Fentanyl bis Ziconotid und Flupirtin

In der zweiten Episode über Analgetika diskutieren Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp Schmerzmittel aus der Gruppe der Opioide, die früher auch als „starke Analgetika“ bekannt waren.

Zu Beginn der Episode erklärt Hans-Dieter die Lebertoxizität von Paracetamol und wie sie entsteht.

Überlagerung des Morphins (schwarz) mit dem Tyrosin (rot) aus den Enkephalinen; Quelle: Hans-Dieter Höltje.

Anschließend beschreibt Hans-Dieter die wichtigsten strukturellen Elemente der Morphinstruktur und ihre räumliche Verbindung zueinander. Nach der Entdeckung der Enkephaline als endogene Opioide konnten die strukturellen Segmente identifiziert werden, die für die Wirkung entscheidend sind.

Nach der Darstellung von Morphin und seinen Derivaten wie Heroin, Codein und Oxycodon gehen Hans-Dieter und Bernd auch auf Analgetika der Morphinane und Benzomorphane ein, sowie auf vollsynthetische Vertreter wie Pethidin und Methadon. Sie diskutieren, wie diese Substanzen auch ohne die strukturelle Rigidisierung von Morphin ihre Wirkung an den Opioidrezeptoren entfalten können.

Abschließend besprechen Hans-Dieter und Bernd die Wirkungsmechanismen von Ziconotid und Flupirtin, die sich grundlegend von den klassischen Opioid-Analgetika unterscheiden.

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Bernd Rupp

Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje

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