Pharmakologie

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

Letzte Aktualisierung am: 4. September 2026

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

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Die Fachrichtung Pharmakologie erforscht die Wirkung von Arzneimitteln, beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Medikamente und deren Anwendung und Auswirkung auf den menschlichen Organismus, die zuvor im Tierexperiment und in zugelassenen Fällen auch an menschlichen Probanden getestet werden. Sie ist damit das Dach über zwei Betrachtungsweisen, die einander ergänzen: über der Frage, was ein Wirkstoff im Körper bewirkt, und über der Frage, was der Körper mit dem Wirkstoff anstellt. Von der Pharmazie, die sich mit der Herstellung und Abgabe von Arzneimitteln befasst, und von der Pharmakotherapie, die deren Anwendung am einzelnen Kranken meint, ist die Pharmakologie als Wissenschaft vom Wirkstoff selbst zu unterscheiden.

Was ist die Pharmakologie?

Die Fachrichtung Pharmakologie erforscht die Wirkung von Arzneimitteln, beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Medikamente und deren Anwendung und Auswirkung auf den menschlichen Organismus.

Die Wortzusammensetzung geht zurück auf die griechische Sprache „pharmakon“ = Arznei, Medikament und „logos“ = Lehre. Dabei handelt es sich in den überwiegenden Fällen um chemische Fremdstoffe, auch körpereigene Pharmaka können jedoch Verwendung finden.

Sind die Testläufe abgeschlossen, beschäftigen sich Pharmakologen mit dem therapeutischen Nutzen und eventuellen Nebenwirkungen sowie der unterstützenden Vorsorge, Krankenbehandlung und Beratung im Bereich therapeutischer, substanzbasierter und diagnostischer Maßnahmen. Die Pharmakologie wird in drei Teilgebiete eingeteilt: Pharmakokinetik, Pharmakodynamik und Pharmakogenetik. In Fachkliniken und Instituten haben Mediziner die Möglichkeit, sich im Gebiet Pharmakologie weiterzubilden – entweder zum Facharzt für Klinische Pharmakologie oder zum Facharzt für Pharmakologie und Toxikologie. Die ärztliche Weiterbildungsordnung führt genau diese beiden Bezeichnungen im Gebiet Pharmakologie und sieht für jede eine Weiterbildungszeit von 60 Monaten vor. Bei der Klinischen Pharmakologie müssen davon 48 Monate in der Klinischen Pharmakologie selbst und zwölf Monate in Gebieten der unmittelbaren Patientenversorgung abgeleistet werden; beide Wege lassen sich zu einem begrenzten Teil – jeweils bis zu 18 Monate – gegenseitig anrechnen. Eine Facharztbezeichnung, die allein „Pharmakologie“ lautet, gibt es dagegen nicht. Neben diesen ärztlichen Wegen steht die Pharmakologie auch Naturwissenschaftlern offen, die nach einem Studium der Pharmazie, Biologie oder Chemie in Forschung, Zulassungswesen oder Arzneimittelsicherheit arbeiten.

Als eigenständiges Fach ist die Pharmakologie jünger als die Arzneimittelkunde, aus der sie hervorgegangen ist. Jahrhundertelang beschränkte sich das Wissen über Heilmittel auf überlieferte Erfahrung und auf Sammlungen von Rezepturen. Erst im 19. Jahrhundert wurde daraus eine experimentelle Wissenschaft: Rudolf Buchheim richtete in Dorpat das erste eigenständige pharmakologische Institut ein und verlangte, dass die Wirkung eines Mittels im Versuch nachgewiesen und nicht bloß behauptet werde. Sein Schüler Oswald Schmiedeberg baute das Fach in Straßburg aus und prägte eine Generation von Forschern, die den experimentellen Ansatz weitertrugen. Paul Ehrlich schließlich verband die Pharmakologie mit der Chemie und formulierte die Vorstellung, dass sich Stoffe finden lassen, die einen Krankheitserreger treffen und den Wirt verschonen – der Gedanke, aus dem die Chemotherapie hervorgegangen ist. Im 20. Jahrhundert kamen die Isolierung und großtechnische Herstellung von Hormonen, die Antibiotika und schließlich die gezielt am Molekül entworfenen Wirkstoffe hinzu, bis hin zu therapeutisch eingesetzten Antikörpern.

Innerhalb des Gebiets wird die Toxikologie als Lehre von den schädigenden Wirkungen abgegrenzt. Beide Seiten gehören eng zusammen, denn die Grenze zwischen Heilmittel und Gift verläuft nicht zwischen den Stoffen, sondern innerhalb eines Stoffes: Sie hängt von der Menge, vom Aufnahmeweg und von der Verfassung dessen ab, der ihn aufnimmt. Diese Einsicht ist seit der frühen Neuzeit als Grundsatz überliefert und bis heute der Kern des Fachs.

Für Ärztinnen und Ärzte ist die Pharmakologie zugleich ein Pflichtfach des Studiums, das im klinischen Abschnitt gelehrt und geprüft wird. Das Ziel ist dort weniger die Forschung als die Fähigkeit, ein Arzneimittel begründet auszuwählen, seine Grenzen zu kennen und unerwünschte Wirkungen zu erkennen. In Kliniken und Universitäten übernehmen pharmakologische Einrichtungen darüber hinaus die Beratung der behandelnden Ärzte, etwa wenn ein Patient viele Mittel gleichzeitig erhält oder wenn ein Verdacht auf eine unerwünschte Arzneimittelwirkung geklärt werden soll.

Schwerpunkte

Körpereigene Stoffe können gleichfalls als Pharmaka eingesetzt werden, wenn ihre Konzentration das reguläre physiologische Maß übersteigt. Von den ungefähr 30.000 bekannten Krankheiten lässt sich bislang nur ein Teil mit Arzneimitteln behandeln. Zur Behandlung dieser Krankheiten stehen Therapeutika, Diagnostika und Impfstoffe zur Verfügung. Bei der Forschung und der Herstellung von Wirkstoffen greifen Mediziner, Pharmazeuten, Biologen und Chemiker auf eine große Anzahl unterschiedlicher Methoden zurück. Diesem Fachbereich werden auch die naturwissenschaftlichen Disziplinen Biotechnologie, Genetik, Molekularbiologie sowie die Verhaltenspharmakologie zugerechnet.

Um die drei genannten Kerngebiete Pharmakokinetik, Pharmakodynamik und Pharmakogenetik haben sich weitere Arbeitsrichtungen gebildet. Die allgemeine Pharmakologie fragt nach den Gesetzmäßigkeiten, die für alle Wirkstoffe gelten; die spezielle Pharmakologie behandelt die einzelnen Stoffgruppen nach Organsystemen und Krankheitsbildern. Die klinische Pharmakologie arbeitet am Krankenbett und in der Studie: Sie prüft Arzneimittel am Menschen, berät bei schwierigen Behandlungsplänen und bewertet, ob ein Mittel für einen bestimmten Patienten geeignet ist. Die Pharmakoepidemiologie untersucht, wie Arzneimittel in der Bevölkerung tatsächlich angewendet werden und welche Folgen das hat – Fragen, die sich im begrenzten Rahmen einer Zulassungsstudie nicht beantworten lassen. Die Pharmakovigilanz überwacht die Sicherheit zugelassener Mittel im laufenden Gebrauch. Die Pharmakoökonomie stellt Nutzen und Kosten gegenüber. Hinzu kommen Arbeitsfelder, die sich nach dem Organsystem ordnen, etwa die Neuropharmakologie, die Immunpharmakologie oder die Herz-Kreislauf-Pharmakologie, sowie die Chronopharmakologie, die den Einfluss der Tageszeit auf Wirkung und Verträglichkeit betrachtet.

Die Pharmakodynamik beschreibt die Auswirkungen des verabreichten Arzneimittelstoffes auf den menschlichen Körper. Dieser Vorgang wird auch pharmakologischer Effekt genannt. Die Wirkprofile von Arzneimittelstoffen können giftig, therapeutisch oder tödlich sein. Die Toxizität steht für unerwünschte Nebenwirkungen auf den Organismus, die zu Beschwerden, Erkrankungen oder sogar zum Tod führen können. Therapeutisch wirkt ein Arzneimittel, wenn es eine Krankheit erfolgreich heilt oder einen Krankheitszustand zumindest verbessert.

Auch ein für gewöhnlich nicht giftiges Arzneimittel kann abhängig von der Dosis und Verwendung tödlich sein. Bekommt ein Herzpatient eine zu hohe Dosis Digitalis verabreicht, ist ein Exitus möglich. Die Verabreichung von Insulin kann tödliche Folgen für nicht zuckerkranke Patienten haben. Die Wirkmechanismen sind immer abhängig von den Substanzen, sie involvieren regelmäßig Rezeptoren und Effektoren. Die Pharmaka interagieren mit bestimmten Rezeptoren im Organismus und verursachen dadurch pharmakologische Effekte und bestimmte Veränderungen. Wie schnell und wie stark ein Arzneimittel wirkt, hängt außerdem davon ab, auf welchem Weg es in den Körper gelangt.

Das Medikament muss das erkrankte Gewebe oder Organ in der geeigneten Dosis erreichen. Arzneimittel können intravenös, oral oder rektal verabreicht werden. Ein weiterer Faktor, der sich auf die Arzneimittelwirkung auswirkt, ist die Verteilung des Medikaments im Organismus. Sie richtet sich nach Organgröße, Löslichkeit und Blutversorgung. Am Ende dieses Prozesses wird das Medikament metabolisiert. In manchen Fällen erhöht sich der toxische Gehalt der Substanz. Die Einwirkung von Pharmaka auf den menschlichen Körper ist von begrenzter Dauer. Diese ist abhängig von Dosis, Einnahmezeit, Alter und Krankheitsgeschichte. Je nachdem, wie schnell die Metabolisierung erfolgt, werden Pharmaka eliminiert und ausgeschieden. Verteilung, Verstoffwechselung und Ausscheidung selbst gehören zur Pharmakokinetik.

Ein weiterer Schwerpunkt der Pharmakologie ist der Weg, den ein Wirkstoff von der Idee bis zur Apotheke zurücklegt. Am Anfang steht die Suche nach einer geeigneten Substanz, häufig ausgehend von einem bekannten Angriffspunkt im Körper. Es folgt die vorklinische Prüfung an Zellen, Geweben und im Tierversuch, in der Wirkung, Verhalten im Organismus und mögliche Schäden am Erbgut, an der Frucht und über lange Zeiträume untersucht werden. Erst wenn diese Ergebnisse vorliegen, darf am Menschen geprüft werden, und auch das in genau geregelten Abschnitten: zunächst an wenigen gesunden Freiwilligen, um Verträglichkeit und Verhalten im Körper zu erfassen, dann an einer kleinen Zahl Erkrankter, um überhaupt eine Wirkung nachzuweisen und den geeigneten Bereich einzugrenzen, schließlich in großen vergleichenden Studien, die den Nutzen gegenüber einer Standardbehandlung oder einem wirkstofffreien Vergleichspräparat belegen sollen. Nach der Zulassung setzt sich die Beobachtung im Alltag fort, weil seltene unerwünschte Wirkungen erst auffallen, wenn sehr viele Menschen ein Mittel erhalten.

Über die Zulassung entscheiden in Deutschland das Bundesinstitut für Arzneimittel und Medizinprodukte sowie, für Impfstoffe und aus Blut oder lebenden Zellen gewonnene Arzneimittel, das Paul-Ehrlich-Institut; für zahlreiche Mittel läuft das Verfahren europaweit über die Europäische Arzneimittel-Agentur. Rechtsgrundlage ist in Deutschland das Arzneimittelgesetz, das unter anderem festlegt, welche Nachweise ein Hersteller erbringen muss und wer ein Mittel abgeben darf. Ärzte, Apotheker und Hersteller sind verpflichtet, beobachtete unerwünschte Wirkungen zu melden; aus diesen Meldungen können Warnhinweise, Anwendungsbeschränkungen oder der Widerruf einer Zulassung folgen. Für Kinder, für Schwangere und für sehr alte Menschen fehlen dabei häufig eigene Untersuchungen, weshalb Arzneimittel in diesen Gruppen nicht selten außerhalb der zugelassenen Anwendung eingesetzt werden müssen.

Methoden

Weitere Fachgebiete sind Biometrie, Biomathematik, Anwendungsforschung und Arzneimittel-Epidemiologie. Fachkenntnisse der Pharmako- und Toxikokinetik, Toxikodynamik relevanter Schad- und Wirkstoffe sowie Grundlagen der chemischen, biochemischen, mikrobiologischen, immunologischen, physikalischen, physiologischen und molekularbiologischen Nachweis- und Arbeitsmethoden runden das Profil der Pharmakologen ab. Sie müssen die rechtlichen Vorschriften für Entwicklung, Zulassungsverfahren und den Umgang mit Pharmaka kennen. Sie wissen, wie die Versuchsplanung und -durchführung sowie die Auswertung vorliegender Studien auszuführen sind.

Sie richten sich nach den ethischen Grundlagen zur Durchführung an Tier und Mensch. Die Ärzte analysieren und bewerten toxikologische Wirkungen auf den menschlichen Organismus einschließlich medizinischer Gifte und der passenden Antidote (Gegenmittel). Die Mediziner sind vertraut mit den theoretischen Grundlagen der experimentellen Forschung hinsichtlich erwünschter Wirkungen beziehungsweise unerwünschter Nebenwirkungen von Fremdstoffen und Arzneimitteln. In den Bereich der Pharmakologie gehören auch biologische Standardisierungs- und Testverfahren, sowie die regulären Messmethoden und Untersuchungsverfahren. Das Untergebiet der Toxikologie befasst sich mit chemisch-analytischen Verfahren molekular-, zell- und elektrophysiologischer Prozesse.

Sie erzeugt Krankheiten im experimentellen Bereich und erforscht anschließend ihr Verhalten unter Einfluss von Arzneimittelsubstanzen und Fremdstoffen. Anschließend wird dieser experimentelle Prozess bewertet und erfasst. Dies geschieht durch chemische, biochemische, immunologische, mikrobiologische, physikalische, molekularbiologische und physiologische Methoden. Pharmakologen untersuchen mit in-vitro-Methoden die Wirkung von Arzneisubstanzen und Fremdstoffen an isolierten Zellkulturen, Organen und subzellulären Reaktionssystemen. Sie kennen sich aus im Bereich der verhaltenspharmakologischen Untersuchungsverfahren und den Grundlagen histologischer und morphologischer Prozesse.

Die Pharmakologie verwendet gebräuchliche Analyse- und Isolationsmethoden zur Quantifizierung und Identifizierung von Arznei- und Fremdstoffen und deren Metaboliten in Umweltmedien und Körperflüssigkeiten. Pharmakologen wirken mit an experimentellen pharmakologisch-toxikologischen Studien, die Experimente im Bereich der molekularbiologischen, integrativ-physiologischen und biochemischen Methoden und Arzneimittelbewertungen zum Gegenstand haben. Sie werten Versuchs- und Analysedaten aus und beschäftigen sich mit den theoretischen Grundlagen der Biostatistik, Bioinformatik und Biometrie.

Die Methodenpalette des Fachs reicht dabei von der Zellkultur bis zur Rechnersimulation. In-vitro-Verfahren arbeiten an isolierten Zellen, Membranen oder einzelnen Eiweißen und erlauben es, einen Wirkmechanismus unter kontrollierten Bedingungen zu zerlegen; sie können jedoch nicht abbilden, wie sich ein Stoff im ganzen Organismus verhält. Dafür sind Untersuchungen am lebenden Tier weiterhin vorgeschrieben, an die der Gesetzgeber strenge Anforderungen stellt. Leitschnur ist der Grundsatz, Tierversuche wo möglich zu ersetzen, ihre Zahl zu verringern und die Belastung der Tiere zu mindern; jeder Versuch bedarf einer behördlichen Genehmigung. Rechnergestützte Verfahren treten ergänzend hinzu: Sie sagen anhand der Molekülstruktur voraus, wie gut ein Stoff an eine Zielstruktur passt, wie er sich im Körper verteilen dürfte und wo Verträglichkeitsprobleme zu erwarten sind, und verkleinern so die Zahl der Substanzen, die überhaupt geprüft werden müssen.

Für die Prüfung am Menschen gelten eigene, international abgestimmte Regeln. Die ethischen Grundsätze sind in der Deklaration von Helsinki niedergelegt, die Anforderungen an Planung, Durchführung und Auswertung in den Leitlinien zur guten klinischen Praxis. Vor Beginn muss eine Ethikkommission zustimmen, jeder Teilnehmer wird aufgeklärt und willigt schriftlich ein, und die Studie wird in einem öffentlichen Register angemeldet, damit nicht nur die günstig ausgegangenen Untersuchungen bekannt werden. Um Erwartungen von Prüfern und Teilnehmern herauszuhalten, wird die Zuteilung nach dem Zufall vorgenommen und die Behandlung nach Möglichkeit für beide Seiten verdeckt gehalten. Diese Vorkehrungen sind keine Formalien: Sie entscheiden darüber, ob ein Wirksamkeitsnachweis überhaupt belastbar ist.

Ein eigener Arbeitsbereich ist schließlich die Beurteilung von Vergiftungen. Die klinische Toxikologie bestimmt Stoffe in Blut, Urin und Mageninhalt, schätzt die Gefährdung ein und wählt das geeignete Gegenmittel aus; die Giftinformationszentren der Länder halten dieses Wissen rund um die Uhr für Ärzte und Laien bereit. Auch die Bewertung von Rückständen in Lebensmitteln, von Stoffen am Arbeitsplatz und in der Umwelt gehört in diesen Bereich. Damit reicht die Pharmakologie über das Arzneimittel hinaus und wird zu einer Wissenschaft von den Wirkungen körperfremder Stoffe überhaupt.

Quellen

• Aktories, K., Flockerzi, V., Förstermann, U., Hofmann, F. (Hrsg.): Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie.
  ISBN: 9783437426223

• Freissmuth, M., Offermanns, S., Böhm, S. (Hrsg.): Pharmakologie und Toxikologie.
  ISBN: 9783662684696

• Lüllmann, H., Mohr, K., Wehling, M., Hein, L.: Pharmakologie und Toxikologie.
  ISBN: 9783133685184

• Geisslinger, G., Gudermann, T., Hinz, B., et al.: Mutschler Arzneimittelwirkungen.
  ISBN: 9783804746541

• Herdegen, T. (Hrsg.): Kurzlehrbuch Pharmakologie und Toxikologie.
  ISBN: 9783132453470

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