Die Zielstruktur ist ein Molekül mit einer Bindungsstelle für das Arzneimittel. Dieses Molekül kann Membranproteine enthalten, die Hormone oder Neurotransmitter erkennen (Rezeptoren), sowie Ionenkanäle, Nukleinsäuren, Transportmoleküle oder Enzyme. Nicht alle Arzneimittel wirken jedoch auf Rezeptoren.
Die meisten Arzneimittel müssen sich mit der molekularen Zielstruktur verbinden, um eine Wirkung zu entfalten, aber es gibt auch Ausnahmen. Bereits in den ersten Untersuchungen der Arzneimittelwirkungen an Tiergeweben Ende des 19. Jahrhunderts wurde klar, dass die meisten Arzneimittel eine spezifische Wirkung in bestimmten Geweben entfalten:
- Ein Arzneimittel, das auf einen Gewebetyp Wirkung zeigt, muss nicht auf einen anderen Einfluss haben;
- Ein Arzneimittel kann völlig unterschiedliche Wirkungen auf verschiedene Gewebe ausüben.
Zum Beispiel bewirkt der Alkaloid Pilocarpin, wie der Neurotransmitter Acetylcholin, eine Kontraktion der glatten Darmmuskulatur und eine Verlangsamung der Herzfrequenz. Basierend auf diesen Phänomenen nahm Samuel Langley 1878 an, dass „es gewisse Rezeptorsubstanzen gibt… mit denen beide [Pilocarpin und Atropin] Verbindungen eingehen können“. Später entdeckte er 1905, dass Nikotin an bestimmten kleinen Muskelabschnitten Kontraktionen auslöst, während Curare die Wechselwirkung von Nikotin mit dem Rezeptor blockiert.
Paul Ehrlich entwickelte unabhängig die Rezeptortheorie, als er beobachtete, wie viele organische Farbstoffe selektiv spezifische Zellkomponenten anfärben. 1885 vermutete er, dass Zellen „Seitenketten“ oder „Rezeptoren“ besitzen, an die Arzneimittel oder Toxine binden können, um ihre Wirkung zu entfalten. Bis heute ist Ehrlich für seine Idee des „magischen Geschosses“ – einer chemischen Verbindung, die selektiv toxisch gegen einen Infektionserreger ist – bekannt.
Die neuesten Erkenntnisse der Molekularbiologie enthüllen die Natur der Arzneimittel-Rezeptor-Bindung auf molekularer Ebene. Heute versteht man unter einem Rezeptor eine spezifische molekulare Struktur, die als molekulare Zielstruktur für eine Gruppe entsprechender Arzneimittel dient (früher wurde der bindende Bereich nicht separat von der molekularen Zielstruktur betrachtet, sondern der gesamte Komplex als Rezeptor angesehen).
Klassifizierung der Arzneimittel-Rezeptoren
Es gibt verschiedene Klassen von Rezeptoren, an die Arzneimittel binden können:
- G-Protein-gekoppelte Rezeptoren
- Rezeptoren, die mit zyklischen Nukleotiden gekoppelt sind
- Diacylglycerol- und Inositol-1,4,5-trisphosphat-gekoppelte Rezeptoren
- DNA-gebundene Rezeptoren
- Rezeptoren mit Tyrosinkinase-Aktivität (Tyrosinkinase-Rezeptoren)
- Rezeptor-gekoppelte Ionenkanäle
Andere zelluläre Moleküle als Zielstrukturen für Arzneimittel
Neben Rezeptoren können auch andere zelluläre Strukturen Zielstrukturen für Arzneimittel sein, wie:
- Spannungsabhängige Ionenkanäle
- Transporter, Symporter, Antiporter und Pumpen
- Enzyme
- Nukleinsäuren
- Strukturelle Makromoleküle
Arzneimittel können auch auf Moleküle außerhalb der Zelle, wie Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten, abzielen.
Wirkmechanismen von Arzneimitteln auf Rezeptoren, Ionenkanäle, Transporter und Enzyme
Die Arzneimittel können auf verschiedene Arten mit ihren Zielstrukturen interagieren und so ihre Wirkung entfalten: als Agonisten, Antagonisten, partielle Agonisten oder inverse Agonisten. Das führt dann zu unterschiedlichen zellulären und geweblichen Reaktionen.
Häufig gestellte Fragen
Was sind molekulare Zielstrukturen für Arzneimittel?
Molekulare Zielstrukturen sind spezifische Moleküle, mit denen Arzneimittel interagieren, um ihre Wirkung zu entfalten. Dazu gehören Rezeptoren, Ionenkanäle, Transporter, Enzyme und andere zelluläre Strukturen.
Wie können Arzneimittel mit Rezeptoren interagieren?
Arzneimittel können als Agonisten, Antagonisten, partielle Agonisten oder inverse Agonisten an Rezeptoren binden und so unterschiedliche zelluläre Reaktionen auslösen.
Welche Arten von Rezeptoren gibt es als Zielstrukturen für Arzneimittel?
Zu den wichtigsten Rezeptorklassen gehören G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, Rezeptoren, die mit zyklischen Nukleotiden gekoppelt sind, Diacylglycerol- und Inositol-1,4,5-trisphosphat-gekoppelte Rezeptoren, DNA-gebundene Rezeptoren, Tyrosinkinase-Rezeptoren und Rezeptor-gekoppelte Ionenkanäle.
Welche anderen zellulären Strukturen können als Zielstrukturen für Arzneimittel dienen?
Neben Rezeptoren können auch Ionenkanäle, Transporter, Enzyme, Nukleinsäuren und strukturelle Makromoleküle Zielstrukturen für Arzneimittel sein. Darüber hinaus können auch extrazelluläre Moleküle wie Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten Ziele von Arzneimitteln sein.
Wie entfalten Arzneimittel ihre Wirkung auf molekularer Ebene?
Arzneimittel können ihre Wirkung über verschiedene Mechanismen entfalten, wie Bindung an Rezeptoren, Blockade von Ionenkanälen, Hemmung von Enzymen oder Interaktion mit Nukleinsäuren. Dies führt dann zu unterschiedlichen zellulären und geweblichen Reaktionen.