In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp erneut über Vitamine. Diesmal haben sie sich Vitamin B6, Nicotinamid und Biotin vorgenommen.
Reaktion von NAD⁺ zu NADH + H+: Anlagerung eines Hydrid-Ions (rot) an das Nicotinamid-Ring-System gemäß den roten Pfeilen. Das Proton (blau) liegt danach als freies H+ vor. Die Reaktion ist reversibel, wobei insgesamt zwei Wasserstoffatome (grün) umgesetzt werden; Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Bei Vitamin B6 gehen sie zunächst auf den Begriff der Bioäquivalenz ein. Das Vitamin kommt chemisch sowohl als Alkohol, Aldehyd als auch als Amin vor und wird während der unterschiedlichen Biosynthesereaktionen, an denen es beteiligt ist, von einer Form in die andere überführt. Hans-Dieter und Bernd betrachten den Mechanismus der Bildung biogener Amine im Detail und erklären auch den Unterschied zwischen Aldiminen und Ketiminen.
Bei Nicotinamid erklären sie den Aufbau von NAD⁺ und besprechen insbesondere die Reaktion von NAD⁺ zu NADH + H⁺ als zentrale Funktion für die Rolle von Nicotinamid im Stoffwechsel.
Abschließend besprechen sie die Struktur von Biotin und erläutern seine Funktion als CO₂-Träger („Scavenger“) im Körper. Dabei fängt Biotin freigesetztes CO₂ ein, das anschließend in zahlreichen biochemischen Reaktionen verwendet werden kann.
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.
In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über die komplexen Mechanismen zur Steuerung der Blutgerinnung.
Hans-Dieter erläutert die zentralen Wirkprinzipien der Thrombozytenaggregationshemmer, darunter die Hemmung der Cyclooxygenase-1 (COX-1), ADP-Rezeptor-Antagonisten und die Blockade des Glykoprotein-2b/3a-Komplexes.
Struktur des Thrombin (weiß) Hirudin (gelb) Komplex. Rote Bereiche = negative Ladungen, blaue Bereiche = positive Ladungen; Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Bei den Antikoagulantien werden sowohl indirekte Mechanismen wie die Hemmung der Vitamin-K-Epoxid-Reduktase durch Cumarinderivate wie Warfarin und Phenprocoumon als auch direkte Mechanismen vorgestellt. Letztere umfassen die Hemmung von Thrombin durch Hirudin, ein natürliches Peptid aus dem Speichel von Blutegeln. Zudem wird erklärt, wie aus natürlichen Peptiden wie Hirudin (65 Aminosäuren) und Bivalirudin (20 Aminosäuren) durch gezieltes Design kleine Moleküle wie Melagatran entwickelt werden. Diese Peptidmimetika ahmen die für die Thrombin-Interaktion essenziellen Aminosäuren nach und ermöglichen eine präzise Hemmung.
In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über Tranquilizer und Schlafmittel. Neben den derzeit wichtigsten Wirkstoffklassen wie Benzodiazepine oder Nonbenzodiazepine werden auch neuere Entwicklungen wie Orexin-Rezeptor-Antagonisten angesprochen.
Struktur von Melatonin; der blaue Kreis markiert die Metoxygruppe des Methylethers, der rote Kreis markiert das Acetamid des acetylierten Stickstoffs; Quelle: Hans-Dieter Höltje.
Wie immer besprechen Hans-Dieter und Bernd die chemischen Eigenheiten der jeweiligen Wirkstoffklassen und wie diese sich auf die Pharmakologie der Wirkstoffe auswirken.
Auch das körpereigene Melatonin wird als Wirkstoff eingesetzt. Hans-Dieter beschreibt, wie im Körper aus Serotonin Melatonin erzeugt wird und wie in der Wirkstoffentwicklung das Melatonin künstlich verändert wurde, um es als Schlafmittel einsetzen zu können. Neben den altbekannten Wirkstoffklassen gehen Hans-Dieter und Bernd auch auf neue Entwicklungen wie Orexin-Rezeptor-Antagonisten ein. Für einige Wirkstoffe dieser Gruppe wurden 2022 Zulassungen in Europa beantragt und erste Vertreter haben die Zulassung mittlerweile erhalten.
Abschließend spricht Bernd noch eine Hörer:Innen Frage zur Episode mit Carsten Watzl an.
In dieser Episode nehmen sich Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp Betablocker und Calciumkanalblocker als Antihypertonika vor, blicken aber zuerst zurück auf das Jahr 2021 und sprechen über einige Pläne für 2022.
Die Struktur der Dihydropyridine in der Darstellung analog zu einem Stuhl; Quelle: Vorlesung Prof. Dr. Dr. Hans-Dieter Höltje
Hans-Dieter beschreibt den Sympathikus und den Parasympathikus als Steuersysteme im Körper; wie die Neurotransmitter Noradrenalin und Acetylcholin die jeweiligen Systeme anregen und wie die Betablocker auf die Regulation des Blutdrucks wirken. Des Weiteren gehen Hans-Dieter und Bernd auf die Struktur der Betablocker ein,
diese kann aus dem Neurotransmitter Noradrenalin abgeleitet werden. Wie das geht, was das mit der Aminosäure Tyrosin zu tun hat, und wo die Struktur verändert werden muss, wird ausführlich am Beispiel des Betablockers Propranolol besprochen.
Bei den Calciumkanalblockern besprechen Hans-Dieter und Bernd die Dihydropyridine und deren strukturelle Eigenheiten.
Wie die letzten Male sind Hans-Dieter und Bernd wieder sehr chemisch unterwegs und freuen sich auf Feedback zu der Episode.
