2 Arzneistoffherkunft

2.1 Droge und Wirkstoff

2.1.1 Droge und Wirkstoff

Die bis zum Ende des 19. Jahrhunderts zur Behandlung von Krankheiten eingesetzten Arzneien waren Produkte der belebten und unbelebten Natur, meist getrocknete, aber auch frische Pflanzen oder Pflanzenteile. In diesen können Stoffe enthalten sein, die eine heilende (therapeutische) Wirkung entfalten, aber auch Stoffe, die eine Giftwirkung (toxische Wirkung) haben.

Um über medizinisch anwendbare Produkte aus dem Pflanzenreich ganzjährig und nicht nur zum Zeitpunkt ihrer Ernte verfügen zu können, wurden bereits im frühen Altertum Pflanzen durch Trocknen oder durch Einlegen in Pflanzenöle oder Alkohol haltbar gemacht. Bei der Trocknung einer Pflanze oder eines pflanzlichen oder tierischen Produktes entsteht eine Droge. Umgangssprachlich wird die Bezeichnung „Droge“ meist für Rauschgifte und Wirkstoffe mit hohem Abhängigkeits- und Missbrauchspotenzial benutzt, wissenschaftlich angewandt beinhaltet der Begriff Droge jedoch keine Information über die Qualität der Wirkung. Drogen sind die getrockneten Blätter der Pfefferminze oder getrocknete Lindenblüten genauso wie die getrockneten Blüten und Blätter der weiblichen Hanfpflanze (Marihuana) oder deren Harz (Haschisch) sowie der getrocknete Milchsaft der Mohnpflanze, der zuvor durch Anritzen von Samenkapseln gewonnen wurde (Rohopium).

Beim Einlegen von Pflanzen oder Pflanzenteilen in Alkohol (Ethanol) entstehen Tinkturen. Dabei werden pharmakologisch wirksame Bestandteile aus der Pflanze durch den Alkohol extrahiert. Tinkturen enthalten nicht das gesamte Spektrum der in der Pflanze oder Droge vorhandenen Stoffe, sondern nur diejenigen, die sich in Alkohol lösen. Im Falle der Opiumtinktur sind diese Inhaltsstoffe die Alkaloide (basische Pflanzeninhaltsstoffe): Morphin, Codein, Noscapin = Narkotin, Papaverin, Narcein und andere mehr.

Die Wahl eines Naturproduktes oder eines Extraktes zur Behandlung einer Erkrankung bedeutet also meist die Gabe einer ganzen Reihe möglicherweise sehr unterschiedlich wirksamer Stoffe. Dabei kann die Dosis eines Einzelstoffes in der angewandten Menge des Naturproduktes je nach dessen Herkunft (Pflanzenstandort), Gewinnung (Erntezeitpunkt) und Lagerung (Lagerdauer und -bedingungen) großen Schwankungen unterliegen. Aus den genannten Gründen kann auch das Verhältnis der Einzelsubstanzen zueinander stark variieren.

Beginnend mit der Reindarstellung von Morphin durch F. W. Sertürner (1783–1841) wurden in den pharmazeutischen Laboratorien die Wirkstoffe aus den Naturprodukten in chemisch reiner Form isoliert.

2.1.1.1 Ziele der Reindarstellung der Inhaltsstoffe sind:

1. Identifikation des oder der wirksamen Inhaltsstoffe

2. Analyse der biologischen Wirkung (Pharmakodynamik) der einzelnen Inhaltsstoffe; Analyse ihres „Schicksals“ im Körper (Pharmakokinetik)

3. Gewährleistung einer exakten und gleichbleibenden Dosis durch die Verwendung des isolierten Inhaltsstoffes für die Therapie

4. Möglichkeit der chemischen Synthese; diese bietet die Unabhängigkeit von einem beschränkten natürlichen Vorkommen, und sie schafft die Voraussetzung für die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Wirkung und chemischer Struktur. Am Ende derartiger Bemühungen kann die Synthese von Abwandlungsprodukten des ursprünglichen Inhaltsstoffes stehen, die sich durch günstigere pharmakologische Eigenschaften auszeichnen.

Durch Umwandlung der chemischen Struktur der Natursubstanzen sind häufig stärker wirksame Pharmaka entstanden. Als Beispiel mag hier Fentanyl genannt werden, das wie Morphin wirkt, aber eine 10- bis 20-fach geringere Dosierung erfordert als Morphin. Derivate des Fentanyl, z. B. Carfentanyl, sind sogar 5 000-fach wirksamer als Morphin (findet Verwendung in der Veterinärmedizin zur Betäubung von Großtieren).

2.2 Heimische Pflanzen als Quelle wirksamer Medikamente

2.2.1 Heimische Pflanzen als Quelle wirksamer Medikamente

Schon seit der grauen Vorzeit hat der Mensch versucht, Erkrankungen und Verletzungen durch die Anwendung von Pflanzenteilen oder pflanzlichen Zubereitungen zu lindern. Aus den antiken Kulturkreisen sind entsprechende Vorschriften überliefert. Im Mittelalter wurden in „Kräuterbüchlein“ zahlreiche Pflanzen als Heilmittel empfohlen. In der modernen Medizin, in der für jedes Arzneimittel ein objektiver Wirkungsnachweis gefordert wird, sind von den Hunderten von Pflanzenarten, denen eine Heilwirkung zugesprochen worden ist, nur sehr wenige als erwiesenermaßen wirksame Medikamente übrig geblieben. Wir möchten hier wenigstens vier Pflanzen aus der heimischen Flora vorstellen, die schon in der vorwissenschaftlichen Zeit angewandt wurden und deren Inhaltsstoffe heute als wichtige Wirkstoffe im Gebrauch sind.

1. Einer Reihe hiesiger Pflanzen, die seit dem Mittelalter gegen die „Wassersucht“ benutzt wurden, gehören der Fingerhut (Digitalis-Arten), das Maiglöckchen (Convallaria majalis), die Christrose (Helleborus niger) und der Pfaffenhut (Euonymus europaeus) an. Am Ende des 18. Jahrhunderts führte der schottische Arzt Withering Digitalis-Blätter als Tee in die Behandlung der „kardialen Wassersucht“ (Stauungsödeme) unter klinischen Bedingungen ein und beschrieb den Erfolg. Die Wirkstoffe in diesen Pflanzen sind jeweils ▶ Steroide, die mit einem oder mehreren Zuckermolekülen an C 3 verknüpft sind. Digoxin, das sich von allen verfügbaren Herzglykosiden medizinisch am besten bewährt hat, wird immer noch aus der Pflanze Digitalis purpurea bzw. lanata gewonnen, weil die Synthese zu schwierig und aufwändig ist.

2. Die in Mitteleuropa wachsende Tollkirsche (Atropa(1) belladonna, eine Solanaceae) enthält in allen Pflanzenteilen die Alkaloide Atropin und in geringerer Menge Scopolamin. Die Wirkung der Droge war in der Antike bereits bekannt, u. a. wurden Extrakte auch als Kosmetikum benutzt (Augentropfen, um die Attraktivität schöner Frauen durch eine Pupillenerweiterung zu erhöhen). Im 19. Jahrhundert wurden die Alkaloide isoliert, ihre chemische Struktur aufgeklärt und ihr spezifischer Wirkungsmechanismus erkannt. Atropin ist heute die Leitsubstanz der kompetitiven ▶ Antagonisten am Acetylcholin-Rezeptor vom Muskarin-Typ.

3. Die Korb- (Salix viminalis) oder Silberweide (Salix alba) enthält in ihrer Baumrinde Salicylsäure-Derivate. Zubereitungen aus der Weidenrinde wurden schon im Altertum angewendet. Im 19. Jahrhundert konnte die Salicylsäure als das wirksame Prinzip dieses Volksheilmittels isoliert werden. Diese einfache Säure wird heute noch als Externum (keratolytische Wirkung) benutzt, aber kaum noch oral eingenommen gegen Schmerzen, Fieber und entzündliche Reaktionen. Die Acetylierung der Salicylsäure (um 1900 eingeführt) zur Acetylsalicylsäure (Aspirin®) hat die orale Verträglichkeit verbessert.

4. Die Herbstzeitlose (Colchicum autumnale) gehört zu den Liliengewächsen und blüht im Spätsommer/Herbst auf Wiesen. Das Laub und die Samenkapseln erscheinen im nächsten Frühjahr. Alle Pflanzenteile enthalten ein Alkaloid, das Colchicin. Diese Substanz hemmt die Polymerisation von Tubulin zu Mikrotubuli, die für intrazelluläre Bewegungsvorgänge verantwortlich sind. So verlieren Makrophagen und Neutrophile unter dem Einfluss von Colchicin ihre Fähigkeit zum intrazellulären Transport von Zellorganellen. Auf dieser Wirkung beruht der günstige Effekt bei einem ▶ akuten Gichtanfall. Colchicin verhindert ferner die Mitosen, sie werden in der Metaphase arretiert (Spindelgift).

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