Einführung
Es mag überraschen, aber viele Medikamente werden aus Substanzen gewonnen, die in der Natur als tödliche Gifte bekannt sind. Ein Paradebeispiel für die segensreiche Wirkung eines starken Gifts in der Medizin ist das Bakteriengift Botulinumtoxin. Dieses Toxin hat in den letzten 40 Jahren in der Medizin eine bemerkenswerte Karriere gemacht und die Therapie vieler neurologischer Erkrankungen revolutioniert. In der Öffentlichkeit ist es oft unter dem Namen "Botox" bekannt.
Botulinumtoxin: Vom Gift zum Medikament
Botulinumtoxin wirkt dosisabhängig, indem es Muskeln schwächt oder lähmt. Es blockiert die Übertragung des Botenstoffs Acetylcholin, der normalerweise Nervenimpulse an die Muskeln weiterleitet und diese zur Kontraktion anregt. Bei einer Vergiftung gelangt das Toxin in den Blutkreislauf und kann zu einer Lähmung aller Muskeln führen.
Das Toxin kann aber noch mehr: Es unterbricht auch die Ausschüttung von Sekreten in verschiedenen Drüsen, wie Schweiß-, Speichel- oder Tränendrüsen, und trocknet diese somit aus.
Historischer Hintergrund
Bereits im frühen 19. Jahrhundert beobachtete der schwäbische Arzt und Dichter Dr. Justinus Kerner tödliche Vergiftungen, die mit Muskellähmungen und einem trockenen Mund einhergingen. Er erkannte, dass das Gift vor allem in nicht ausreichend geräuchertem Schinken oder zu kurz gekochten Würsten entsteht. Kerner spekulierte bereits 1822, dass man das Gift in kleinen Mengen möglicherweise therapeutisch nutzen könnte, sobald man es genauer kennen würde.
Einige Jahrzehnte später, Ende des 19. Jahrhunderts, erlebte die Bakterienforschung in Europa einen Aufschwung. Auslöser war ein Leichenschmaus in der belgischen Stadt Ellezelles, bei dem fast alle Mitglieder der 34-köpfigen Blaskapelle, die zur Beerdigung eines Einwohners gespielt hatte, innerhalb weniger Tage schwer erkrankten und drei sogar starben. Der renommierte belgische Mikrobiologe Emile Pierre van Ermengem wurde hinzugezogen, um die Lebensmittelvergiftung aufzuklären. Er fand bei der Obduktion ein Bakterium sowohl in den Organen der Verstorbenen als auch im verzehrten Schinken.
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Medizinische Anwendungen
Während das Tetanusbakterium (Clostridium tetani) mit seinem Gift Muskelkrämpfe verursacht, bewirkt Botulinumtoxin genau das Gegenteil: Es schwächt und entkrampft Muskeln und ist damit das stärkste bekannte Gift.
Nach dem Zweiten Weltkrieg gaben Forscher aus den USA und England kleine Mengen Botulinumtoxin an Forscher weiter, die es zur Schwächung krankhaft überaktiver Muskeln einsetzen wollten. Dies funktionierte zwar, war aber nicht von Dauer. Operationen am Augenmuskel erwiesen sich als nachhaltiger. Später wurden auch krankhafte Verkrampfungen im Gesicht und Nacken erfolgreich behandelt.
Deutsche Neurologen waren weltweit führend bei der Entwicklung der Behandlung mit Botulinumtoxin. Seit fast 30 Jahren sorgt der "Arbeitskreis Botulinumtoxin" der "Deutschen Gesellschaft für Neurologie" mit über 600 Mitgliedern für die Ausbildung von Neurologen in dieser Therapie.
Bis heute sind immer neue Einsatzgebiete und Zulassungen durch die Arzneibehörden hinzugekommen. Neben der Spastik werden auch die Speicheldrüsen bei übermäßigem Speichelfluss, z. B. bei der Parkinson-Erkrankung, mit Botulinumtoxin-Injektionen behandelt. Die Wirkung einer solchen Injektion setzt nach einigen Tagen ein und hält etwa 3 Monate an, bevor die unterbrochene Verbindung zwischen Nerv und Muskel ihre Funktion wieder aufnimmt.
Kosmetische Anwendung
Durch Zufall entdeckte ein kanadisches Ehepaar bei Augenbehandlungen, dass die Falten um die Augen durch die Muskelentspannung nach den Spritzen verschwanden. Dies war der Startschuss für die Anwendung in der Kosmetik als Faltenmittel.
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Aktuelle Forschung
Inzwischen gibt es viele Ideen, wie man das Molekül des Botulinumtoxins maßschneidern kann, um entweder eine kürzere oder eine längere Wirkung zu erzielen. Die schwere Kette des Toxins dient als eine Art Pfadfinder, um das eigentliche Toxin - die leichte Kette - in die Nervenzellen einzuschleusen. Man kann das Toxin mit einem anderen Pfadfinder verbinden und es in andere Zellen einschleusen oder an den Pfadfinder der langen Kette andere Moleküle als das Toxin anheften, um diese in die Nervenzellen einzuschleusen.
Nikotin: Ein Nervengift mit hohem Suchtpotenzial
Nikotin ist eine stickstoffhaltige Verbindung, die vor allem in Pflanzen, insbesondere in Tabakpflanzen, vorkommt. Es wirkt als Nervengift, mit dem sich die Pflanzen vor Fressfeinden schützen. Obwohl Nikotin toxisch ist, rauchen viele Menschen nikotinhaltige Zigaretten.
Auswirkungen auf den Körper
Beim Rauchen gelangt Nikotin über die Atemwege in die Blutbahn und innerhalb weniger Sekunden ins Gehirn. Dort aktiviert es die Rezeptoren des Botenstoffs Acetylcholin, was kurzfristig zu folgenden Auswirkungen führt:
- Erhöhte Herzfrequenz
- Zunahme der Atemfrequenz
- Zusammenziehen der Blutgefäße, erhöhter Blutdruck
- Sinkender Hautwiderstand und Temperatur
- Erhöhte Darmtätigkeit
- Verminderte Urinproduktion
Auf psychischer Ebene erleben Raucher eine widersprüchliche Wirkung: Nikotin beruhigt und fördert gleichzeitig Konzentration und Leistungsfähigkeit. Es mildert Gefühle von Stress, Angst und Müdigkeit. Zudem kann Nikotin den Appetit unterdrücken und den Energieverbrauch im Ruhezustand leicht erhöhen.
Suchtpotenzial
Nikotin hat ein sehr hohes Abhängigkeitspotenzial. Es bindet an Acetylcholin-Rezeptoren im Gehirn und führt zur Ausschüttung von Dopamin, Serotonin und Adrenalin. Dies erzeugt ein aktiviertes und entspanntes Gefühl und schaltet das Belohnungszentrum im Gehirn ein. Durch wiederholtes Rauchen gewöhnen sich die Rezeptoren an Nikotin, sodass der Körper eine ständige Nikotinzufuhr benötigt, um den normalen Zustand aufrechtzuerhalten.
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Abhängige Raucher greifen also zur Zigarette, um Entzugserscheinungen zu vermeiden und ein normales Niveau an Entspannung und Konzentration zu erreichen. Das Gehirn verknüpft das Rauchen mit angenehmen Situationen, was die psychische Abhängigkeit verstärkt.
Negative Auswirkungen
Langfristig hat Nikotin zahlreiche schädigende Auswirkungen auf den Körper. Es greift in neurochemische Funktionen ein, beeinflusst die Funktion der Körperzellen und deren Fähigkeit zur Vermehrung. Nikotin beschleunigt die Alterung der Gefäße, fördert die Entstehung von Plaques (Atherosklerose), erhöht das Risiko für Diabetes Typ 2 und stört das Immunsystem.
Tabakrauch enthält über 4.800 verschiedene Bestandteile, von denen mindestens 250 giftig sind und 90 als krebserregend gelten. Rauchen erhöht das Risiko für:
- Krebserkrankungen (Lungenkrebs, Mundhöhlenkrebs, Speiseröhrenkrebs, Bauchspeicheldrüsenkrebs, Harnblasenkrebs, etc.)
- Herz-Kreislauf-Erkrankungen (Arteriosklerose, koronare Herzerkrankung, Herzinfarkt, Schlaganfall)
- Atemwegserkrankungen (COPD, Bronchitis, Lungenentzündung, Asthma, Lungenfibrose)
- Stoffwechselerkrankungen (Diabetes Typ 2)
- Wundheilungsstörungen
- Schneller alternde Haut
- Entzündung des Zahnbetts (Parodontitis)
- Erektionsstörungen bei Männern, Unfruchtbarkeit, Schwangerschaftskomplikationen und Gebärmutterhalskrebs bei Frauen
- Osteoporose (Knochenschwund) nach der Menopause
Nikotin in der Schwangerschaft, bei Kindern und Jugendlichen
Ungeborene Kinder, die im Mutterleib passiv rauchen, können in ihrer Lungenentwicklung beeinträchtigt sein. Nikotin kann zu einem niedrigeren Geburtsgewicht und einem erhöhten Risiko für Lippen-Kiefer-Gaumenspalten führen. Diese Kinder sind häufiger von Lernstörungen und ADHS betroffen.
Nikotinvergiftung
Eine Nikotinvergiftung kann auftreten, wenn Kleinkinder Zigarettenstummel oder Nikotinkaugummis verschlucken. Mögliche Symptome sind Krampfanfälle, Blutdruckabfall und Atemstillstand. In solchen Fällen sollte sofort der Notruf 112 gewählt werden.
Nikotinentzug
Der Nikotinentzug ist oft hartnäckig und geht mit unangenehmen Entzugserscheinungen einher, wie Reizbarkeit, Antriebslosigkeit, innerer Unruhe und Angst. Es ist hilfreich, sich Unterstützung zu suchen, z. B. in Form eines Ausstiegsprogramms, einer Selbsthilfegruppe oder einer Suchtberatungsstelle. Nikotinersatzprodukte wie Nikotinpflaster oder -kaugummis können helfen, den Entzug zu erleichtern.
Ecstasy (MDMA): Ein cerebraler Aufputscher mit neurotoxischem Potenzial
Ecstasy ist ein synthetischer Stimmungsaufheller, der wach und glücklich macht, meist ohne Halluzinationen oder Paranoia. Seit den 1980er Jahren erforschen Wissenschaftler die möglichen neurotoxischen Schäden durch Ecstasy.
Neurotoxische Wirkung
Studien haben gezeigt, dass MDMA zu einer Entleerung der präsynaptischen Vesikel führt, in denen Serotonin gespeichert wird. Tierversuche haben dauerhafte Schäden an serotonergen Nerven gezeigt. Allerdings gab es auch Studien mit Fehlern, wie die von George Ricaurte, der fälschlicherweise Methamphetamin anstelle von Ecstasy verwendete.
Ein Kernproblem der Forschung ist der Mischkonsum. Es ist schwierig, die Folgen ausschließlich auf Ecstasy zurückzuführen, da Konsumenten oft auch Alkohol und andere Drogen konsumieren, was unkalkulierbare Risiken birgt.
Meta-Studien
Eine Meta-Studie von Gabriel Rogers und seinem Team analysierte zahlreiche Einzelstudien zum Thema Ecstasy. Nur eine Studie, die Netherlands XTC Toxicity (NeXT), erfüllte die höchsten wissenschaftlichen Standards. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Ecstasy Hirnzellen schädigen kann, insbesondere das verbale Gedächtnis. Allerdings ist das Ausmaß des neurotoxischen Potenzials eher gering, und die Unterschiede zwischen Konsumenten und abstinenten Personen liegen noch im normalen Bereich.
Euphrosyne Gouzoulis-Mayfrank und Jörg Daumann kommen zu ähnlichen Einschätzungen. Ecstasy wirkt selektiv neurotoxisch auf serotonerge Axone, d.h. es schädigt vor allem die Nervenzellen, die Serotonin als Botenstoff haben, an den Nervenendigungen.
Eine japanische Studie zeigte, dass Ecstasy das Wachstum von Axonen unterdrückt, was vor allem in der Reifungsphase des Gehirns langfristige Konsequenzen haben kann.
Aktuelle Forschung
Eine aktuelle Studie des Kölner Forschungsteams um Professorin Gouzoulis-Mayfrank untersuchte Personen, die ihre ersten Erfahrungen mit Ecstasy gemacht hatten. Bereits bei einem moderaten Konsum von etwa 15-20 Pillen pro Jahr wurden signifikante Lerndefizite festgestellt. Die Ergebnisse deuten auf eine Dosis-Wirkungs-Beziehung hin: Je mehr Ecstasy konsumiert wurde, desto stärker waren die kognitiven Einbußen.
Mit Hilfe von bildgebenden Verfahren konnte Jörg Daumann und sein Team zeigen, dass bei Personen mit mehr als 100 Ecstasypillen Konsumerfahrung die graue Substanz in bestimmten Hirnbereichen abgenommen hat. Ein niederländisches Forschungsteam um Bjønar den Hollander fand bei Ecstasykonsumenten ein um 11 Prozent geringeres Hippocampus-Volumen, was auf eine Schädigung der für das Lernen wichtigen Hirnregion hindeutet.
Fazit
Die Frage der Neurotoxizität von Ecstasy ist weitgehend unumstritten, aber das Ausmaß und die konkrete Bedeutung für die kognitive Leistungsfähigkeit sind noch nicht eindeutig geklärt. Der Mischkonsum erschwert den eindeutigen Nachweis von Hirnleistungsverminderungen, die ausschließlich durch Ecstasy verursacht werden. Dennoch sollte sich jeder Konsument fragen, ob er oder sie bereit ist, dieses Risiko einzugehen.
Zucker: Süße Gefahr für das Gehirn
Zum "World Brain Day" am 22. Juli rücken die Prävention von neurologischen Erkrankungen in den Vordergrund. Zucker wird als "neurotoxische" Substanz betrachtet, die in hohen Dosen schädlich für das Gehirn sein kann.
Auswirkungen von Zucker auf das Gehirn
Hohe Blutzuckerspiegel schädigen die Hirngefäße, führen zu Ablagerungen an den Gefäßwänden und drosseln die Versorgung der Gehirnzellen mit Nährstoffen. Dies kann zu verschiedenen Einschränkungen führen und sogar eine vaskuläre Demenz verursachen. Komplexe Zuckermoleküle im Gehirn, sogenannte Glykosaminoglykane, können auch direkt die Kognition einschränken, indem sie die Funktion der Synapsen beeinträchtigen.
Eine fett- und zuckerreiche Kost stört die neuronale Plastizität und beeinträchtigt langfristig die Funktion des Hippocampus. Zudem erhöht ein hoher Zuckerkonsum das Risiko für Diabetes mellitus, was wiederum das Demenzrisiko erhöht.
Suchtpotenzial von Zucker
Schon nach einer kleinen Dosis Zucker sendet der Darm Signale an das Gehirn, um ein starkes Verlangen nach weiterem Zuckerkonsum auszulösen. Bei Zuckerkonsum wird im Gehirn Dopamin ausgeschüttet, was dazu führt, dass man immer mehr davon haben möchte.
Empfehlungen
Die Deutsche Gesellschaft für Ernährung empfiehlt, dass maximal zehn Prozent der Energie aus Zucker stammen sollte, was bei 2.000 Kilokalorien 50 Gramm pro Tag entspricht. Es ist sinnvoll, durch weitgehenden Verzicht auf Zucker diesem Teufelskreis zu entgehen.
Alkohol: Ein Nervengift mit weitreichenden Folgen
Alkohol ist ein Nervengift, das die Gehirnfunktion beeinträchtigt und die Gesundheit des Körpers insgesamt schädigt. Regelmäßiger und übermäßiger Alkoholkonsum kann zu Leberschäden, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs und einem geschwächten Immunsystem führen. Auch die Psyche wird durch Alkohol beeinflusst, was zu Stimmungsschwankungen, Angstzuständen, Depressionen und einem erhöhten Suizidrisiko führen kann.
Auswirkungen auf das Nervensystem
Alkohol wirkt als Beruhigungsmittel auf das Nervensystem und verlangsamt die Aktivität der Neuronen. Dies führt zu Koordinationsproblemen, Gedächtnisverlust und vermindertem Urteilsvermögen. Langfristig kann Alkoholkonsum Schäden an den Neuronen und Veränderungen in der Struktur des Gehirns verursachen.
Alkohol beeinträchtigt die Kommunikation zwischen den Nervenzellen, indem er die Rezeptoren für den Neurotransmitter GABA aktiviert und gleichzeitig die Rezeptoren für Glutamat blockiert. Auch das Belohnungssystem im Gehirn wird beeinflusst, was zu einer Gewöhnung und dem Bedarf nach immer höheren Dosen führt.
Langzeitfolgen
Langfristiger Alkoholkonsum kann zu schweren Schäden im Nervensystem führen, wie Gedächtnisverlust oder Demenz. Auch andere Organe wie die Leber, Bauchspeicheldrüse und der Magen-Darm-Trakt können Schaden nehmen.
Auswirkungen auf junge Menschen
Studien zeigen, dass bereits kleine Mengen Alkohol Spuren im Gehirn hinterlassen. Ein ungesunder Lebensstil in jungen Jahren kann die Entwicklung der weißen Gehirnmasse beeinträchtigen und das Gedächtnis negativ beeinflussen.
Vorzeitiges Altern des Gehirns
Regelmäßiger Alkoholkonsum lässt die graue und weiße Substanz im Gehirn schrumpfen. Je mehr man trinkt, desto schneller schrumpft das Gehirn. Dies führt zu einem geschwächten Erinnerungsvermögen und beeinträchtigt andere kognitive Fähigkeiten wie Aufmerksamkeit, Orientierung und die Geschwindigkeit der Informationsverarbeitung.
Erhöhtes Demenzrisiko
Regelmäßiger Konsum hoher Alkoholmengen erhöht das Risiko einer Demenzerkrankung. Personen ab 45 Jahren, die mehr als 24 Gramm reinen Alkohol am Tag trinken, sind besonders gefährdet.
Wechselwirkungen mit Medikamenten
Alkohol kann in Wechselwirkung mit anderen Medikamenten treten. Diese Wechselwirkungen können sehr gefährlich sein und sollten vermieden werden. Schwangere Frauen sollten während ihrer Schwangerschaft auf Alkohol verzichten, da Alkoholkonsum ein erhebliches Risiko für die Gesundheit des ungeborenen Kindes darstellt.
Behandlung von alkoholbedingten Nervenschäden
Es gibt Behandlungsmöglichkeiten, um alkoholbedingte Nervenschäden zu lindern oder zu heilen. Dazu gehören die Einnahme von Vitamin B-Komplexen und physiotherapeutische Übungen.
Fazit
Es ist wichtig, sich der Gefahren von Alkohol bewusst zu sein und verantwortungsvoll damit umzugehen. Eine bewusste Entscheidung gegen den Konsum von Alkohol kann dazu beitragen, die eigene Gesundheit zu erhalten und das Risiko für gesundheitliche Probleme zu minimieren.
Cannabis: Auswirkungen auf das Gehirn
Ein langjähriger und hochdosierter Konsum von Cannabis könnte Auswirkungen auf den Teil des Gehirns haben, der für kognitives und rationales Verhalten zuständig ist.
Studienlage
Die Ergebnisse der Hirnforschung zum Cannabiskonsum sind nicht eindeutig. Einige Untersuchungen konnten Veränderungen nachweisen, in anderen nicht.
Ergebnisse einer Studie
Francesca Filbey vom Center for BrainHealth der Universität von Texas in Dallas untersuchte eine Gruppe von 75 Probanden, die seit zehn Jahren regelmäßig Cannabis konsumiert hatten. Im Vergleich zu einer Kontrollgruppe ohne Drogenerfahrungen wiesen die Cannabiskonsumenten eine Volumenabnahme der grauen Hirnsubstanz im orbitofrontalen Cortex auf, der für kognitive Leistungen und Entscheidungsprozesse zuständig ist.
Die "Konnektivität" des Gehirns war allerdings nicht vermindert, sondern verstärkt, was Filbey als eine kompensatorische Steigerung der Hirnfunktion deutet, um die Defizite in der grauen Hirnsubstanz auszugleichen. Die Diffusions-Tensor-Bildgebung ergab, dass die Nervenfasern nur in den ersten Jahren des Konsums zunehmen, es später aber zu einem Abfall kommt.
Fazit
Ein früh einsetzender und hochdosierter Cannabiskonsum könnte das Gehirn schädigen. Es bleibt jedoch möglich, dass die Hirnveränderungen nicht Folge, sondern Auslöser des Konsums waren.
Geistige Anstrengung: Giftstoffe im Gehirn
Bei starker geistiger Anstrengung entstehen im präfrontalen Kortex des Gehirns Giftstoffe, unter anderem Glutamate.