Antimetabolite
Medizinische Expertise: Dr. med. NonnenmacherQualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 10. September 2026Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.
Sie sind hier: Startseite Wirkstoffe Antimetabolite
Antimetabolite bezeichnen chemische Verbindungen, welche eine Hemmung des Stoffwechsels der natürlichen Metabolite bewirken. Sie haben aufgrund ähnlicher chemischer Strukturen vielfältige Auswirkungen auf zahlreiche physiologische Prozesse, indem bestimmte Enzyme geblockt werden. Antimetabolite werden zum Beispiel als Zytostatika in der Krebstherapie und als Immunsuppressiva zur Dämpfung des Immunsystems eingesetzt.
Was sind Antimetabolite?
© onot – stock.adobe.com
Antimetabolite ähneln in ihrer chemischen Aufbauweise sehr stark den natürlichen Metaboliten. Diese Ähnlichkeit führt dazu, dass die Enzyme des Stoffwechsels die Antimetabolite an Stelle der körpereigenen Metaboliten annehmen. Deren Aufgaben können die untergeschobenen Bausteine jedoch gerade nicht erfüllen; sie verdrängen die natürlichen Metaboliten und bringen die Reaktionskette zum Stillstand. Dies bewirkt ein Blockieren von lebenswichtigen Stoffwechselvorgängen in den Körperzellen und führt letztlich zu deren Absterben.
Mittlerweile kommen meist sogenannte Folsäure-Antagonisten wie Methotrexat sowie Pyrimidinanaloga wie Fluorouracil oder Cytarabin zum Einsatz. Die dritte Untergruppe bilden die Purinanaloga, zu denen Mercaptopurin und Fludarabin zählen. In der Krebstherapie bei Brust-, Magen-, Darm-, Knochen- und Bauchspeicheldrüsenkrebs sowie bei Leukämie werden Antimetabolite auch zur Palliativversorgung eingesetzt.
Da Antimetabolite allerdings ebenso gesunde Körperzellen schädigen, kommt es im Verlauf der Behandlung fast immer zu heftigen Nebenwirkungen. Diese Nebenwirkungen bedürfen dann einer weiteren Behandlung, um die Patienten nicht zu sehr zu schwächen.
Pharmakologische Wirkung auf Körper & Organe
Die unterschiedlichen Medikationen, welche in der Chemotherapie zum Einsatz kommen, werden als sogenannte Zytostatika bezeichnet; ihnen allen ist gemeinsam, dass sie die Teilung von Zellen hemmen. Die Antimetabolite bilden eine ihrer Untergruppen und bewirken auf ihrem eigenen Weg, dass das Wachstum der bösartigen Krebszellen gehemmt wird. Dadurch wird dann eine Remission der Tumore erreicht, das heißt, sie bilden sich zurück.
Im Normalfall unterliegt das Wachstum der Zellen strengen Regeln. Gesunde Körperzellen teilen sich grundsätzlich nur so oft, wie es für die Gewebefunktion und dessen Erhalt erforderlich ist. Bei bösartigen Tumorzellen ist dieser Mechanismus im Zellzyklus außer Kraft gesetzt und die entarteten Zellen teilen sich unkontrolliert und ohne Behinderung. Auf diese Weise entsteht ein Tumor.
Antimetabolite wirken genau hier, an den sich teilenden Zellen. Weil Krebszellen sich besonders häufig teilen, werden sie vorzugsweise getroffen. Somit werden unterschiedliche Vorgänge beeinflusst, welche für die Teilung der Zellen von Bedeutung sind. Der Zellteilungsprozess wird gestört und das weitere Wachstum der Krebszellen behindert.
Dass ausgerechnet die Ähnlichkeit den Schaden anrichtet, ist der Kern des Prinzips. Die Enzyme des Stoffwechsels erkennen ihre Bausteine an der Form, nicht an der Herkunft; ein Antimetabolit passt deshalb in dieselbe Bindungstasche, trägt an entscheidender Stelle aber eine andere chemische Gruppe. Verarbeitet die Zelle ihn anstelle des echten Bausteins, bricht die Kette genau dort ab, wo der nächste Schritt eine Verknüpfung bräuchte, die dieser Baustein nicht anbietet. Manche Vertreter blockieren dabei allein ein Enzym, andere gelangen bis in die Erbsubstanz und werden dort eingebaut. Mercaptopurin, ein Purinanalogon, ist zunächst sogar völlig unwirksam: Es muss von der Zelle aufgenommen und in ihrem Inneren erst zu den eigentlich wirksamen Nukleotiden umgebaut werden, die anschließend die Neubildung der Purine hemmen und sich zusätzlich in die Nukleinsäuren einfügen. Weil diese Angriffspunkte überwiegend an der Verdopplung der Erbinformation liegen, trifft die Behandlung eine Zelle vor allem in einem bestimmten Abschnitt ihres Zyklus – und Gewebe, die sich selten teilen, kaum.
Medizinische Anwendung & Verwendung zur Behandlung & Vorbeugung
Viele Antimetaboliten setzen sich bei der Vermehrung der DNA der Krebszellen wie ein falscher Baustein dort ein. Auf diese Weise gelingt es, die Erbinformationen in den relevanten Regionen zu zerstören. Die bösartigen Zellen können sich somit nicht mehr teilen. Andere, allen voran die Folsäureantagonisten wie Methotrexat, werden selbst gar nicht eingebaut, sondern blockieren ein Enzym, das für den Nachschub der Bausteine benötigt wird. Auch dann fehlt der Zelle das Material, das sie zur Teilung braucht.
Die sogenannten Folsäureantagonisten gehören zu den Zytostatika, ebenso wie die Purin- und die Pyrimidinanaloga. Diese Medikamente werden den Patienten meist als Spritze in die Vene verabreicht oder als Infusion, welche über einen längeren Zeitraum in Tropfenform abgegeben wird. Auf diese Weise werden die Antimetabolite meist zusammen mit gewöhnlichem Kochsalz zugeführt. Mittlerweile ist es auch üblich, spezielle Medikationen in Form von Tabletten zu verabreichen.
Viele dieser Antimetabolite sind hochtoxisch, somit müssen bei der Gabe die unterschiedlichsten Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden. Dazu zählt zum Beispiel die Verwendung von Mundschutz und Handschuhen. Antimetabolite werden allerdings nicht nur gegen Krebs eingesetzt. Methotrexat ist in sehr viel niedrigerer Dosierung als in der Krebstherapie das am häufigsten verordnete Basismedikament bei rheumatoider Arthritis und wird ebenso bei Schuppenflechte und bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen verordnet. Azathioprin und Mycophenolat unterdrücken als Antimetabolite die Abstoßungsreaktion nach einer Organverpflanzung. In diesen Anwendungen ist nicht die Abtötung von Tumorzellen das Ziel, sondern die Dämpfung eines überschießenden Immunsystems.
Verabreichung & Dosierung
Bei der Verabreichung und Dosierung von Antimetaboliten sind mehrere wichtige Aspekte zu berücksichtigen. Antimetaboliten sind chemotherapeutische Substanzen, die den Stoffwechsel von Zellen stören, indem sie als falsche Bausteine eingebaut werden oder das Enzym blockieren, das die richtigen Bausteine bereitstellt. Dazu gehören Medikamente wie Methotrexat, 5-Fluorouracil und Mercaptopurin.
Zunächst muss die genaue Dosierung individuell angepasst werden. Dies hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter das Körpergewicht, die Körperoberfläche, die Nieren- und Leberfunktion des Patienten sowie der allgemeine Gesundheitszustand. Besonders wichtig ist die regelmäßige Überwachung der Blutwerte, da Antimetaboliten die Blutzellproduktion im Knochenmark beeinträchtigen können, was zu schwerwiegenden Komplikationen wie Neutropenie, Thrombozytopenie und Anämie führen kann.
Bei einigen Antimetaboliten wird vor Behandlungsbeginn zusätzlich geprüft, ob der Körper den Wirkstoff überhaupt normal abbauen kann. Für Fluorouracil sowie die verwandten Wirkstoffe Capecitabin und Tegafur hat die Europäische Arzneimittel-Agentur 2020 festgelegt, dass zuvor auf einen Mangel des abbauenden Enzyms Dihydropyrimidin-Dehydrogenase zu testen ist: Fehlt dieses Enzym ganz oder teilweise, reichert sich der Wirkstoff im Blut an und löst schwere, mitunter lebensbedrohliche Nebenwirkungen aus. Bei Mercaptopurin gilt Entsprechendes für die Erbanlagen zweier abbauender Enzyme, der Thiopurinmethyltransferase und der Nudix-Hydrolase 15; wer bestimmte Varianten dieser Gene trägt, entwickelt schon unter üblichen Mengen rasch eine schwere Schädigung des Knochenmarks. Solche Tests machen die Blutbildkontrollen allerdings nicht überflüssig, denn sie erfassen nicht jeden gefährdeten Patienten.
Die Verabreichung sollte unter strenger medizinischer Aufsicht erfolgen. Intravenöse Infusionen müssen langsam und kontrolliert verabreicht werden, um toxische Reaktionen zu minimieren. Bei oralen Formen ist sicherzustellen, dass die Medikamente zu den richtigen Zeiten und in den richtigen Mengen eingenommen werden, um die Wirksamkeit zu maximieren und Nebenwirkungen zu minimieren.
Außerdem ist die regelmäßige Überwachung der Nieren- und Leberfunktion essentiell, da Antimetaboliten nephro- und hepatotoxisch sein können. Die Patienten sollten ausreichend Flüssigkeit zu sich nehmen, um die Ausscheidung der Medikamente zu fördern und das Risiko von Nierenschäden zu verringern.
Patienten müssen auch über mögliche Nebenwirkungen wie Übelkeit, Erbrechen, Durchfall und Schleimhautentzündungen informiert und entsprechend betreut werden. Bei Anzeichen von schwerwiegenden Nebenwirkungen oder toxischen Reaktionen muss die Behandlung sofort angepasst oder unterbrochen werden.
Risiken & Nebenwirkungen
Die meisten Antimetabolite weisen die gleichen Nebenwirkungen auf, da sie wie alle Zytostatika unnatürlich wuchernde, bösartige Körperzellen an ihrem Wachstum hindern. Leider wirkt sich dies auch auf die gesunden Zellen aus. Da die sogenannten entarteten Zellen ihren Ursprung in gesunden Zellen haben, kann die Therapie grundsätzlich nicht gezielt stattfinden. Von den Auswirkungen der Behandlung sind dann auch alle Zellen betroffen, die auf natürliche Weise wachsen. Dabei handelt es sich hauptsächlich um jene, die für die Blutbildung zuständig sind. Aber auch Haarwachstum und Schleimhäute werden angegriffen.
Weiterhin kommt es unter der Behandlung mit Antimetaboliten oft zu Erbrechen und Übelkeit sowie einem allgemeinen Krankheitsgefühl. Beim Blut sind in erster Linie die Leukozyten und Thrombozyten betroffen. Nach Ablauf von etwa zwei Wochen ist die Anzahl dieser Blutkörperchen dann so weit gesunken, dass das Immunsystem nur noch eingeschränkt funktioniert. Der Patient ist dadurch sehr anfällig für Infektionen aller Art.
Dass dieser Abfall erst mit Verzögerung eintritt, hat einen einfachen Grund: Getroffen werden die teilungsfähigen Vorläuferzellen im Knochenmark, nicht die bereits fertigen Zellen im Blut. Bemerkbar macht sich der Ausfall daher erst, wenn der vorhandene Bestand aufgebraucht ist – und der reicht bei den weißen Blutkörperchen nur Stunden bis Tage, bei den Blutplättchen etwa eine Woche, bei den roten Blutkörperchen dagegen Monate. Deshalb sinken Leukozyten und Thrombozyten zuerst, während sich eine Blutarmut erst später zeigt.
Möglich ist auch eine Beeinträchtigung der Organfunktionen unter der Behandlung mit Antimetaboliten. Diese Nebenwirkungen können allerdings in großem Maße von der Art der Medikamente abhängen.
Kontraindikationen
Bei der Verwendung von Antimetaboliten gibt es mehrere typische Kontraindikationen, die berücksichtigt werden müssen, um das Risiko schwerwiegender Nebenwirkungen und Komplikationen zu minimieren. Eine der häufigsten Kontraindikationen ist eine bestehende Schwangerschaft oder Stillzeit, da Antimetaboliten teratogen wirken können und die Entwicklung des Fötus schädigen können. Frauen im gebärfähigen Alter sollten vor Beginn der Therapie einen Schwangerschaftstest durchführen und während der Behandlung eine zuverlässige Verhütungsmethode anwenden.
Bei Patienten mit schwerwiegenden Leber- oder Nierenerkrankungen ist die Gabe ebenfalls kontraindiziert, da diese Organe entscheidend für den Metabolismus und die Ausscheidung der Medikamente sind. Eine eingeschränkte Funktion könnte zu einer Akkumulation und erhöhten Toxizität führen. Daher sind regelmäßige Überwachungen der Organfunktionen und gegebenenfalls Dosisanpassungen notwendig.
Auch bei Patienten mit schwerwiegenden Infektionen oder stark eingeschränktem Immunsystem sollten Antimetaboliten vorsichtig eingesetzt werden. Diese Medikamente können die Immunabwehr weiter schwächen und das Risiko von lebensbedrohlichen Infektionen erhöhen. Eine bestehende Knochenmarkssuppression oder eine ausgeprägte Blutbildveränderung stellen ebenfalls eine Kontraindikation dar, da Antimetaboliten das Knochenmark zusätzlich schädigen können.
Eine weitere Kontraindikation ist eine Überempfindlichkeit oder Allergie gegen einen der Wirkstoffe oder Hilfsstoffe des Medikaments. Patienten, die in der Vergangenheit schwere allergische Reaktionen auf ähnliche Substanzen gezeigt haben, sollten alternative Therapien in Betracht ziehen.
Bei Patienten mit gastrointestinalen Erkrankungen wie Colitis ulcerosa oder schwerem Durchfall ist Vorsicht geboten, da Antimetaboliten die Schleimhäute des Magen-Darm-Trakts weiter schädigen können.
Interaktionen mit anderen Medikamenten
Bei der Verwendung von Antimetaboliten bestehen mehrere wichtige Interaktionen mit anderen Medikamenten, die berücksichtigt werden müssen, um unerwünschte Nebenwirkungen zu vermeiden und die Wirksamkeit der Behandlung zu gewährleisten.
Eine der wesentlichen Interaktionen betrifft nichtsteroidale Antirheumatika (NSAR) wie Ibuprofen und Aspirin. Diese Medikamente können die Ausscheidung von Antimetaboliten wie Methotrexat über die Nieren hemmen, was zu einer erhöhten Toxizität und Nebenwirkungen wie Myelosuppression und Nierenschäden führen kann.
Antibiotika, insbesondere Penicilline und Sulfonamide, können ebenfalls die Clearance von Antimetaboliten beeinträchtigen und deren Konzentration im Blut erhöhen. Dies gilt auch für Probenecid, ein Medikament, das zur Behandlung von Gicht eingesetzt wird, da es die renale Ausscheidung von Antimetaboliten verringert.
Weitere relevante Interaktionen bestehen mit Folsäure und folsäurehaltigen Präparaten. Antimetaboliten wie Methotrexat wirken, indem sie den Folsäuremetabolismus stören. Die Einnahme von Folsäure kann daher die Wirksamkeit dieser Medikamente reduzieren. In einigen Fällen kann jedoch eine Supplementierung mit Folsäure notwendig sein, um die Nebenwirkungen zu verringern, was eine sorgfältige Abwägung und Überwachung durch den Arzt erfordert.
Die gleichzeitige Anwendung von Phenytoin, einem Antiepileptikum, kann durch die Enzyminduktion den Metabolismus von Antimetaboliten beeinflussen und deren Wirksamkeit verringern. Umgekehrt kann die Wirkung von Phenytoin durch Antimetaboliten verstärkt werden, was zu erhöhten Nebenwirkungen führen kann.
Kortikosteroide, wie Prednison, können ebenfalls mit Antimetaboliten interagieren. Diese Kombination kann das Risiko für Immunsuppression und Infektionen erhöhen. Zudem kann die gleichzeitige Anwendung von Impfstoffen problematisch sein, da Antimetaboliten die Immunantwort schwächen und damit die Wirksamkeit von Impfungen vermindern können. Lebendimpfstoffe dürfen unter einer solchen Behandlung wegen der Gefahr einer Impfinfektion in aller Regel gar nicht gegeben werden.
Alternative Behandlungsmethoden
Wenn Antimetaboliten nicht vertragen werden, stehen verschiedene alternative Behandlungsmethoden und Wirkstoffe zur Verfügung, die abhängig von der jeweiligen Krebserkrankung und dem individuellen Gesundheitszustand des Patienten ausgewählt werden können. Eine häufige Alternative sind Alkylanzien, wie Cyclophosphamid und Ifosfamid. Diese Medikamente wirken, indem sie DNA-Stränge kreuzvernetzen und so die Zellteilung verhindern, was besonders bei lymphatischen und myeloischen Leukämien sowie bei soliden Tumoren wirksam ist.
Ein weiterer Ansatz sind Topoisomerase-Inhibitoren, wie Irinotecan und Etoposid, die die Enzyme Topoisomerase I und II hemmen. Diese Enzyme sind für die Entwindung der DNA während der Zellteilung notwendig, und ihre Hemmung führt zu DNA-Schäden und dem Tod der Krebszellen. Diese Wirkstoffe werden häufig bei verschiedenen soliden Tumoren und bestimmten Leukämien eingesetzt.
Taxane, wie Paclitaxel und Docetaxel, stellen eine weitere Alternative dar. Sie stabilisieren die Mikrotubuli und verhindern deren Abbau, was die Zellteilung stoppt und zum Zelltod führt. Taxane werden oft bei Brustkrebs, Lungenkrebs und Eierstockkrebs eingesetzt.
Monoklonale Antikörper, wie Rituximab und Trastuzumab, bieten eine zielgerichtete Therapie, indem sie spezifische Proteine auf der Oberfläche von Krebszellen erkennen und binden. Dies kann das Immunsystem des Körpers dazu anregen, die Krebszellen zu zerstören, oder die Signale blockieren, die das Wachstum der Krebszellen fördern.
Zudem können Tyrosinkinase-Inhibitoren, wie Imatinib und Erlotinib, bei bestimmten Krebsarten eingesetzt werden. Diese Medikamente blockieren spezifische Enzyme, die für das Wachstum und die Vermehrung von Krebszellen notwendig sind, und sind besonders bei chronischer myeloischer Leukämie und nicht-kleinzelligem Lungenkrebs wirksam.
Hormontherapien, wie Tamoxifen für Brustkrebs oder Flutamid für Prostatakrebs, bieten eine weitere Möglichkeit, indem sie hormonabhängige Wachstumswege der Krebszellen blockieren. Diese Alternativen können je nach spezifischer Indikation und Verträglichkeit des Patienten eine wirksame Option darstellen.
Quellen
- Aktories, K., Flockerzi, V., Förstermann, U., Hofmann, F. (Hrsg.): Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie.
ISBN: 9783437426223
- Geisslinger, G., Gudermann, T., Hinz, B., et al.: Mutschler Arzneimittelwirkungen.
ISBN: 9783804746541
- Berger, D. P., Engelhardt, M., Duyster, J.: Das rote Buch: Hämatologie und Internistische Onkologie.
ISBN: 9783609512235
- Engelhardt, M., Mertelsmann, R., Duyster, J. (Hrsg.): Das Blaue Buch: Chemotherapie-Manual Hämatologie und Onkologie.
ISBN: 9783662677483
- Distler, J. H. W. (Hrsg.): Therapie-Handbuch Rheumatologie und Immunologie.
ISBN: 9783437238840