Pharmakodynamik

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 12. April 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die Pharmakodynamik ist ein Teilgebiet der Pharmakologie und beschäftigt sich in ihrer Lehre mit der biologischen Wirkung eines Arzneimittels auf den Organismus. Dazu gehört die Analyse von Wirkmechanismen, Nebenwirkungen, der Dosis und ihrer Wirkung, sowie der Toxikologie.

Was ist Pharmakodynamik?

Die Pharmakodynamik ist ein Teilgebiet der Pharmakologie und beschäftigt sich in ihrer Lehre mit der biologischen Wirkung eines Arzneimittels auf den Organismus.

Die Verabreichung eines Medikaments, Pharmakons, hat bestimmte Auswirkungen auf den körperlichen Organismus. Eine Arzneimittelsubstanz geht mit einem Rezeptor eine Verbindung ein, dadurch wird ein Effekt ausgelöst und eine Wirkung erzielt wird. Die Aufgabe der Pharmakodynamik ist es, diese Wirkmechanismen auf ihre biochemischen und physiologischen Effekte zu untersuchen.

Welche Organe werden beeinflusst, welche biologischen Funktionen sind betroffen? Zielorte einer Medikation sind Enzyme, Transportproteine, die in die Zellmembran eingebettet sind, Ionenkanäle und Rezeptoren. Bevorzugt werden synaptische Verbindungen, die zwischen dem Nervenfaserende und dem jeweiligen Organ liegen. Es gibt verschiedene Wirkmechanismen. Zu den drei wichtigsten zählen die Beeinträchtigung der Biosynthese in Mikroorganismen, die Hemmung oder Aktivierung von Enzymen, und die Beeinflussung von Zellmembranen zur Steuerung von Stoffwechselvorgängen.

Funktion, Wirkung & Ziele

Auch die räumliche Anordnung von Atomen im Molekül kann ein entscheidender Faktor sein. Bei den Rezeptoren handelt es sich um Zellstrukturen. Das sind biologisch aktive Punkte im Organismus, wie etwa bestimmte Moleküle oder Molekülteilchen an Zellmembranen. Die Basis fast aller Arzneimittelwirkungen beruht auf fünf Wirkmechanismen. Dazu gehört die Wechselwirkung mit Rezeptoren, die im Organismus entweder eine Stimulation oder eine Blockade auslösen können. Wird die Enzymaktivität beeinflusst, kann das sowohl eine Aktivierung, als auch eine Hemmung zur Folge haben. Enzyme fungieren als Regulatoren. Wird etwa das Enzym in der Cholesterin-Produktion gehemmt, sinkt das Cholesterin im Blut.

Bei der Öffnung oder Blockierung von Ionenkanälen lässt sich beispielsweise die Calciumkonzentration verringern, was die Herzlast senkt. Und bei der Einflussnahme von Wirkstoffen auf Transportsysteme, kann die Protonen-Kalium-Pumpe gedrosselt werden, so dass die Salzsäureproduktion im Magen unterdrückt wird. Die Hemmung von Biosynthesen in Mikroorganismen dient der Bekämpfung von Infektionen. Dadurch ist das Penicillin in der Lage, den Aufbau einer Zellwand aus Bakterien zu verhindern. Arzneimittelwirkstoffe gehen mit einem Rezeptor also eine wichtige Verbindung ein, um gezielt Krankheiten zu bekämpfen. Durch diese Fusion wird sowohl ein Effekt ausgelöst, als auch eine Wirkung erzielt. Dabei spielt die Dosis und ihre Wirkung auf den Zielort beim Einsatz eines Pharmakons eine bedeutende Rolle.

Wann zeigt sich welche Wirkung, wie lange dauert sie an, wann endet sie? Sobald eine bestimmte Dosis der Wirksubstanz einen Effekt zeigt, wird von einer sogenannten Schwellendosis gesprochen, einer Einstiegsdosis. Um einen rascheren Effekt und damit eine stärkere Wirkung zu erzeugen, wird die Dosis erhöht. Doch die Steigerung kann nicht beliebig erfolgen, ohne Nachteile zu generieren. Eine doppelte Gabe bedeutet keinesfalls eine doppelte Wirkung. Und ab einer bestimmten Menge ist die maximal erreichbare Reaktion durch den Arzneimittelwirkstoff eingetreten. Danach ist keine Steigerung mehr zu erwarten. Im Gegenteil können sich sogar negative Effekte einstellen. Darum ist es wichtig zu prüfen, bei welchen Dosierungen welche Effekte auftreten und wie stark die Effekte bei welcher Dosis sind, und wann sie eventuell toxisch wirken.

Die meisten Wirkstoffe sind spezifisch, entfalten also ihre Wirksamkeit an einem bestimmten Ort. Unspezifische Arzneimittel verteilen sich dagegen im gesamten Organismus. Daher ist für die Wirkung einer solchen Substanz das Gewicht eines Patienten entscheidend. Ein Patient mit 100 Kilo Gewicht benötigt eine höhere Dosierung, als ein Patient mit einem Gewicht von 80 Kilogramm. Bei spezifischen Wirkstoffen hingegen spielt das Gewicht eine untergeordnete Rolle, da die Substanz direkt am Zielort wirkt.

Die meisten Arzneimittelsubstanzen wirken spezifisch. Dadurch werden nur niedrige Dosierungen benötigt, die an genau definierten Zielorten agieren. Die wenigen unspezifischen Wirksubstanzen benötigen hohe Dosierungen, um einen Effekt zu erzielen. Mit sogenannten Wirkstoffdesigns können Eigenschaften einer Substanz gezielt angepasst werden. Daneben gibt es noch Wirkstoffe, die mehrere Effekte in sich vereinen. Das können sowohl Wirkungen, als auch Nebenwirkungen sein.

Besonderheiten

Dazu gehören die Dosierung des Wirkstoffs, Krankheit, Alter und Geschlecht des Patienten; Behandlungsdauer, Empfindlichkeit des Patienten. Die Nebenwirkungen können harmlos sein, aber auch schwerwiegende Folgen haben. Sie reichen von Appetitlosigkeit über Durchfall, Nierenschäden, Missbildungen bei Neugeborenen bis hin zur Beeinträchtigung der Verkehrstüchtigkeit oder Funktionsstörungen. Zytostatika wirken unspezifisch und haben daher breitgefächerte Nebenwirkungen wie Übelkeit, Erbrechen und Veränderungen im Knochenmark durch verminderte Blutbildung.

Problematisch wird es auch für Patienten, die mehrere Arzneimittel einnehmen müssen. Das führt häufig zu Wechselwirkungen, die eine Abschwächung, eine Verstärkung oder gar ein Aufheben der einzelnen Arzneimittel nach sich ziehen. Zudem ist der Wirkmechanismus vieler Arzneimittel noch nicht geklärt.

Quellen

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