Pharmakologie und Toxikologie - Cheatsheet

Molekulare Strukturen von Ionenkanälen

Definition:

Ionenkanäle sind Proteine, die den Fluss von Ionen durch Zellmembranen ermöglichen.

Details:

• Sind aus Proteinuntereinheiten aufgebaut
• Selektivität für bestimmte Ionen (z.B. Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-)
• Bestätigen durch Spannung, Liganden oder mechanische Reize aktiviert
• Regulieren Membranpotential und Ionenkonzentrationsgradienten

Regulationsmechanismen durch biochemische Signale

Definition:

Regulation von Zellfunktionen durch chemische Botenstoffe.

Details:

• Signaltransduktion: Empfangen und Umleiten von Signalen.
• Second Messenger: cAMP, IP₃, DAG.
• Rezeptorbindung: GPCRs, Tyrosinkinasen.
• Posttranslationale Modifikation: Phosphorylierung, Ubiquitinierung.
• Genexpression: Aktivierung/Inaktivierung von Transkriptionsfaktoren.

Einfluss von Medikamenten auf Ionenkanäle

Definition:

Medikamente können die Aktivität von Ionenkanälen modulieren, indem sie diese blockieren oder aktivieren.

Details:

• Blockieren: Verhindern den Ionenfluss.
• Aktivieren: Erhöhen die Wahrscheinlichkeit der Kanalöffnung.
• Wichtige Medikamente: Lokalanästhetika, Antiarrhythmika, Antiepileptika.
• Beispiele: Lidocain blockiert Na\textsuperscript{+}-Kanäle, Verapamil blockiert Ca\textsuperscript{2+}-Kanäle.
• Therapeutischer Nutzen: Kontrolle über neuronale Erregbarkeit, Herzrhythmus, Muskelkontraktionen.
• Risiken: Überdosierung kann zu unerwünschten Nebenwirkungen führen, wie Arrhythmien oder Muskelkrämpfen.

Struktur und Funktion von HCN-Kanälen

Definition:

HCN-Kanäle sind hyperpolarisationsaktivierte, zyklisch nukleotid-gesteuerte Kanäle, die zur Regulierung der Herz- und neuronalen Erregung beitragen.

Details:

• HCN-Kanäle sind in Herz- und Nervenzellen exprimiert.
• Öffnen bei Hyperpolarisation des Membranpotentials.
• Leiten Kationen (\text{Na}^+, \text{K}^+), tragen zum Funny-Strom (\text{I_f}) bei.
• Wichtig für automatische Impulsgebung im Herzen (Pace-Maker-Funktion).
• Vier Untereinheiten formen einen funktionellen Kanal.
• Durch zyklische Nukleotide (z.B. cAMP) moduliert, welche die Öffnungsschwelle beeinflussen.
• Struktur: tetramerische Anordnung, jedes Untereinheit besitzt ein S1-S6-Segment mit einem P-Segment zur Porenbildung.
• Pathophysiologische Relevanz: Dysfunktion kann zu Herzrhythmusstörungen und neurologischen Erkrankungen führen.

Rolle von HCN-Kanälen im zentralen Nervensystem

Definition:

Hyperpolarisationsaktivierte, zyklische Nukleotid-gesteuerte (HCN) Kanäle regulieren neuronale Erregbarkeit und Rhythmizität im zentralen Nervensystem.

Details:

• HCN-Kanäle aus vier Isoformen (HCN1-4) zusammengesetzt
• Aktiviert durch Hyperpolarisation und moduliert durch cAMP
• Beteiligt an der Regulation des Herzrhythmus, Schlaf-Wach-Zyklus und Atmung
• HCN-Kanäle erzeugen If-Strom, der für Schrittmacherfunktionen verantwortlich ist
• Wichtig für synaptische Plastizität und neuronale Synchronisation
• Therapeutische Zielstruktur bei Epilepsie und neuropathischen Schmerzen

Strukturelle Eigenschaften von CNG-Kanälen

Definition:

CNG-Kanäle (cyclic nucleotide-gated Kanäle) sind ionenselektive Membranproteine, die durch cyclische Nukleotide (cAMP, cGMP) aktiviert werden. Sie spielen eine entscheidende Rolle in den Sinneszellen.

Details:

• Bestehen aus vier Untereinheiten (Tetramere)
• Selektiv für Na\textsuperscript{+} und K\textsuperscript{+}
• Für die Öffnung ist Bindung von cAMP oder cGMP notwendig
• Spannungsunabhängig
• Vorkommen: Photorezeptoren (Retina), Riechzellen
• Struktur: Transmembranregionen, Pore, zytoplasmatische Domänen

Rolle in der phototransduktion der Retina

Definition:

Verantwortlich für Umwandlung von Lichtsignalen in elektrische Signale in der Netzhaut.

Details:

• Licht aktiviert Rhodopsin in Fotorezeptoren (Stäbchen und Zapfen).
• Aktiviertes Rhodopsin aktiviert Transducin (G-Protein).
• Transducin aktiviert Phosphodiesterase (PDE).
• Reduktion von cGMP-Konzentration.
• Schließen von cGMP-abhängigen Ionenkanälen.
• Hyperpolarisation der Fotorezeptorzelle.
• Umwandlung des Lichtreizes in chemisches Signal führt zur Weiterleitung des visuellen Signals an Bipolarzellen.

Gentherapeutische Ansätze zur Behandlung von Augenkrankheiten

Definition:

Gentherapie zur Behandlung von Augenkrankheiten nutzt genetische Modifikationen zur Korrektur defekter Gene oder zur Bereitstellung neuer therapeutischer Gene.

Details:

• Gezielte Behandlung genetisch bedingter Augenkrankheiten wie Retinitis pigmentosa und Lebersche kongenitale Amaurose
• Virusbasierte Vektoren (z.B. Adeno-assoziierte Viren) zur Genabgabe
• Techniken: CRISPR-Cas9, RNA-Interferenz, antisense Oligonukleotide
• Clusters/Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)
• Vorteile: punktgenaue Korrektur, mögliche dauerhafte Heilung
• Risiken: unerwünschte Immunreaktionen, Off-Target-Effekte
• Klinische Studien und zugelassene Therapien (z.B. Luxturna für RPE65-Mutationen)