Molekulare Pharmakologie - Cheatsheet

Pharmakokinetik: Absorption und Bioverfügbarkeit

Definition:

Absorption beschreibt den Prozess der Aufnahme eines Arzneistoffs vom Applikationsort in den systemischen Kreislauf. Die Bioverfügbarkeit gibt den Anteil der Dosis an, der unverändert im systemischen Kreislauf erscheint.

Details:

• Absorptionswege: oral, intravenös, transdermal, inhalativ
• Faktoren, die die Absorption beeinflussen: pH-Wert, Lipophilie, Magen-Darm-Motilität, Nahrung
• First-Pass-Effekt: Metabolisierung in Leber und Darmwand vor Erreichen des systemischen Kreislaufs
• Bioverfügbarkeit (\textit{F}): Verhältnis der oral aufgenommenen Dosis zur intravenösen Dosis, mathematisch ausgedrückt als \( F = \frac{AUC_{oral}}{AUC_{iv}} \times \frac{Dose_{iv}}{Dose_{oral}} \)
• AUC (Area Under the Curve): Gesamtmenge des Wirkstoffes im Blutkreislauf über die Zeit

Pharmakodynamik: Dosis-Wirkungs-Beziehung

Definition:

Zusammenhang zwischen der Dosis eines Arzneimittels und der Größe seiner Wirkung.

Details:

• Je höher die Dosis, desto größer die Wirkung (bis zu einem Plateau)
• Emax: maximale Wirkung
• EC50: Dosis, bei der 50% der maximalen Wirkung erzielt wird
• Sigmoidale Kurve bei grafischer Darstellung
• Formel: \[ E = \frac{{E_{max} \times [D]}}{{EC_{50} + [D]}} \]

Arzneimittelmetabolisierung: Leberenzyme

Definition:

Arzneimittelmetabolisierung bezieht sich auf die biochemischen Prozesse, durch die Medikamente in aktive oder inaktivierte Formen umgewandelt werden. Leberenzyme spielen dabei eine entscheidende Rolle.

Details:

• Hauptphasen der Metabolisierung: Phase I (Einführung funktioneller Gruppen durch Oxidation, Reduktion, Hydrolyse), Phase II (Konjugationsreaktionen zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit).
• Wichtige Leberenzyme: Cytochrom P450 (CYP450) - primär für Phase I verantwortlich; Glucuronosyltransferasen (UGTs), Sulfotransferasen (SULTs), Glutathion-S-Transferasen (GSTs) - hauptsächlich für Phase II zuständig.
• Beispiele für CYP450-Isoformen: CYP3A4 (häufigste Isoform, metabolisiert ~50% aller Arzneimittel), CYP2D6 (genetisch variabel, wichtig für Psychopharmaka).
• Potentiale Probleme: Arzneimittelinteraktionen durch Enzyminduktion/-hemmung, genetische Polymorphismen beeinflussen Metabolisierungsrate (z.B. schnelle/langsame Metabolisierer).

Zelluläre Rezeptoren und Signaltransduktion: Agonisten und Antagonisten

Definition:

Zelluläre Rezeptoren sind Proteine, die Signale von außen empfangen und in die Zelle weiterleiten. Agonisten aktivieren Rezeptoren und lösen eine zelluläre Reaktion aus. Antagonisten blockieren Rezeptoren und verhindern die Bindung von Agonisten, hemmen somit die Reaktion.

Details:

• Signaltransduktion: Übertragung von Signalen mittels Rezeptoren in das Zellinnere
• Agonisten: Substanzen, die Rezeptoren aktivieren
• Antagonisten: Substanzen, die Rezeptoren blockieren
• Rezeptortypen: G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs), Enzym-gekoppelte Rezeptoren, Ionotrope und metabotrope Rezeptoren
• Wichtige Gleichungen: Bindung an Rezeptoren folgt der Gleichung \[ [LR] = \frac{[L][R]}{K_D} \] wobei \([LR]\) das Konzentrationsprodukt von Ligand und Rezeptor ist und \(K_D\) die Dissoziationskonstante.

Pharmakogenetik: Genetische Polymorphismen und Enzymaktivität

Definition:

Pharmakogenetik untersucht, wie genetische Polymorphismen die Enzymaktivität und damit die Pharmakokinetik und -dynamik von Medikamenten beeinflussen.

Details:

• Genetische Polymorphismen: Variationen in Genen, die Enzyme kodieren, welche für den Metabolismus von Medikamenten wichtig sind.
• Ziel: Optimierung der Medikamentenwahl und -dosierung basierend auf individueller genetischer Ausstattung.
• CYP450-Enzyme: Häufig untersuchte Enzyme mit vielen Polymorphismen, z.B. CYP2D6, CYP3A4.
• Beispiele: Ultrarapid metabolizer (UM), extensive metabolizer (EM), intermediate metabolizer (IM), poor metabolizer (PM).
• Einfluss auf Enzymaktivität: Polymorphismen können zu erhöhter, reduzierter oder fehlender Enzymaktivität führen.
• Klinische Relevanz: Vermeidung von Nebenwirkungen und Verbesserung der Medikamentenwirksamkeit.

Nebenwirkungen: Mechanismen der Medikamententoxizität

Definition:

Nebenwirkungen treten durch die toxischen Effekte von Medikamenten auf. Diese Toxizität kann durch verschiedene Mechanismen verursacht werden, wie unspezifische Wirkungen auf zelluläre Prozesse und Immunreaktionen.

Details:

• Direkte Toxizität: Schädigung der Zellstrukturen (Lipidperoxidation, DNA-Schädigung)
• Indirekte Toxizität: Stoffwechselprodukte (reaktive Metaboliten)
• Allergische Reaktionen: Immunvermittelte Effekte
• Off-target Wirkungen: Bindung an nicht zielgerichtete Proteine/Rezeptoren
• Idiosynkratische Reaktionen: Unvorhersehbare individuelle Reaktionen
• Interaktionen: Wechselwirkungen mit anderen Medikamenten

Second Messenger Systeme und signaltransduktive Kaskaden

Definition:

Signaltransduktion über intrazelluläre Moleküle, die als Antwort auf extrazelluläre Signale (z.B. Hormone, Neurotransmitter) aktiv werden.

Details:

• Haupttypen sekundärer Botenstoffe: cAMP, Ca²⁺, IP₃, DAG
• G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) oft beteiligt
• cAMP: aktiviert PKA (Proteinkinase A)
• IP₃: Freisetzung von Ca²⁺ aus dem ER
• DAG: aktiviert PKC (Proteinkinase C)
• Signalkaskaden führen zur Amplifikation des Signals und zellulären Reaktionen
• Beispiele: Adrenalin -> cAMP-Weg, Wachstumshormone -> MAPK/ERK-Weg

Personalisierte Medizin: Patientenspezifische Dosisanpassungen

Definition:

Anpassung der Medikamentendosis an individuelle Patientenmerkmale zur Optimierung der Therapiewirksamkeit und Minimierung von Nebenwirkungen

Details:

• Berücksichtigung von genetischen Profilen, Biomarkern und Pharmakokinetik/Pharmakodynamik (PK/PD)
• Verwendung von pharmakogenomischen Daten zur Vorhersage der Medikamentenreaktion
• Ziel: Maximierung des therapeutischen Nutzens und Minimierung der Toxizität
• Beispiel: Anpassung der Warfarin-Dosis basierend auf CYP2C9- und VKORC1-Genotypen