Opiate sind faszinierende Moleküle mit zwei Gesichtern: Als hochwirksame Schmerzmittel retten sie Leben und schenken in der Medizin unzähligen Menschen Erleichterung, wo andere Mittel versagen. Doch ihr gewaltiges Suchtpotenzial, die Gefahr von Missbrauch und oft katastrophale Folgen für Betroffene und Gesellschaft fordern einen respektvollen, informierten und verantwortungsvollen Umgang.
Was sind Opiate und Opioide? Eine Definition
Der Begriff "Opiate" leitet sich vom Opium ab, dem getrockneten Milchsaft des Schlafmohns (Papaver somniferum). Opiate sind Substanzen, die direkt aus diesem Milchsaft gewonnen werden. Zu den bekanntesten Opiaten zählen Morphin, Codein und Thebain.
Im Gegensatz dazu stehen die "Opioide". Dies ist der Überbegriff für alle Substanzen, die an Opioidrezeptoren wirken, aber nicht zwingend aus Opium gewonnen werden. Opioide können halbsynthetisch (z.B. Heroin) oder vollsynthetisch (z.B. Methadon, Fentanyl, Tilidin, Tramadol) hergestellt werden.
Merke: Opiate sind natürliche Substanzen aus dem Schlafmohn, Opioide ist der Oberbegriff für alle Substanzen mit ähnlicher Wirkung, unabhängig von ihrer Herkunft.
Historischer Hintergrund: Vom Heilmittel zur Krise
Schon vor Tausenden von Jahren wussten die Menschen um die Wirkung des Mohns. In Babylon, Ägypten und Griechenland galt Opium als Traumbringer, Heilmittel und magische Substanz. Im 19. Jahrhundert veränderten Opiate Medizin, Literatur und Politik: Von Goethes Zeitgenossen, die Laudanum (Opiumtinktur) tranken, über die Morphiumwellen in Kriegen, bis hin zur Opiumkrise im China des 19. Jahrhunderts und der heutigen Opioidkrise in den USA reichen die Spuren dieser Substanzen.
Lesen Sie auch: Nervenschmerzen lindern mit Morphium
Die Wirkung von Opiaten an der Synapse: Ein molekularer Mechanismus
Um zu verstehen, wie Opiate wirken, ist es wichtig, die Funktion der chemischen Synapse zu kennen. Die chemische Synapse ist ein wichtiges Element der neuronalen Informationsübertragung im menschlichen Nervensystem. Über sie erfolgt die Weiterleitung von Erregungen zwischen Nervenzellen oder zwischen Nervenzellen und anderen Zielzellen, etwa Muskel- oder Drüsenzellen. Ihre besondere Struktur und Wirkweise ermöglicht nicht nur eine präzise Signalübertragung, sondern auch eine feine Modulation der neuronalen Kommunikation, was sie grundlegend für höhere Hirnfunktionen wie Lernen, Gedächtnis oder Wahrnehmung macht.
Die chemische Synapse: Aufbau und Funktion
Chemische Synapsen sind spezialisierte Kontaktstellen, an denen eine elektrische Erregung einer Nervenzelle in ein chemisches Signal umgewandelt und an eine benachbarte Zelle weitergegeben wird. Strukturell besteht eine chemische Synapse aus drei Hauptkomponenten:
- Präsynaptische Endigung: Enthält Vesikel mit Neurotransmittern.
- Synaptischer Spalt: Der Raum zwischen den Zellen.
- Postsynaptische Membran: Besitzt Rezeptoren für Neurotransmitter.
Die Signalübertragung an der Synapse
Die physiologischen Abläufe an einer chemischen Synapse sind hochkomplex und in mehreren aufeinander abgestimmten Schritten organisiert:
- Aktionspotenzial erreicht die Präsynapse: Ein Aktionspotenzial erreicht das präsynaptische Endknöpfchen.
- Calcium-Einstrom: Die Depolarisation führt zur Öffnung spannungsabhängiger Calciumkanäle. Calciumionen strömen ins Zellinnere.
- Neurotransmitter-Freisetzung: Calcium bindet an Synaptotagmin und löst die Verschmelzung der Vesikelmembran mit der präsynaptischen Membran aus. Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt.
- Bindung an Rezeptoren: Die Neurotransmitter diffundieren über den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran. Es gibt ionotrope (ligandengesteuerte Ionenkanäle) und metabotrope Rezeptoren.
- Ionenfluss und Potenzialänderung: Ionotrope Rezeptoren öffnen sich bei Bindung des Transmitters und lassen Ionen durch. Dies verändert das Membranpotenzial (EPSP oder IPSP).
- Inaktivierung der Transmitter: Die Transmitter werden inaktiviert, um die Signalwirkung zu beenden. Dies geschieht durch enzymatischen Abbau, Wiederaufnahme (Reuptake) oder Aufnahme in Gliazellen.
Opiate und ihre Wirkung auf die synaptische Übertragung
Opiate wie Morphin binden an Opioidrezeptoren, die sich hauptsächlich in der präsynaptischen Membran von Nervenzellen im Gehirn und Rückenmark befinden. Diese Rezeptoren gehören zu den sogenannten µ-, δ- und κ-Rezeptoren.
Die wichtigsten Effekte der Opiatbindung sind:
- Hemmung der Schmerzweiterleitung: Opiate blockieren die Weiterleitung von Schmerzsignalen.
- Beeinflussung des Belohnungssystems: Opiate steigern die Ausschüttung von Dopamin im Gehirn, was zu einem Gefühl von Euphorie und Wohlbefinden führt.
Der Einfluss von Morphin auf die Adenylatcyclase und cAMP
Experimente haben gezeigt, dass Morphin die Aktivität des Enzyms Adenylatcyclase beeinflusst und somit die Menge an cAMP (cyclisches Adenosinmonophosphat) in der Zelle reduziert. cAMP ist ein wichtiger second messenger, der an der Signalübertragung in der Zelle beteiligt ist.
Lesen Sie auch: Wirkung von Morphium bei Migräne
Konkret bedeutet das:
- Normalzustand: Ist kein Heroin vorhanden wird an den Rezeptoren cAMP hergestellt, ein physiologisch günstiger Zustand.
- Morphin-Wirkung: Morphin setzt sich an die Rezeptoren, blockiert somit die Bildung von cAMP. Dies führt zu chaotischen physiologischen Verhältnissen, Rauschzustand.
Toleranzentwicklung und Abhängigkeit
Bei länger andauernder Morphingabe stellt sich bei den Konsumenten bald eine Toleranz gegenüber dem Medikament ein. Das bedeutet, dass bei gleicher Morphindosis zunehmend weniger schmerzunterdrückende Wirkung erreicht wird. Um trotzdem eine Wirkung zu erreichen, muss die Dosis erhöht werden, was zur Abhängigkeit von Morphin führen kann.
Mechanismen der Toleranzentwicklung
Die Toleranzentwicklung bei Opiaten ist ein komplexer Prozess, an dem verschiedene Mechanismen beteiligt sind:
- Rezeptor-Desensibilisierung: Die Opioidrezeptoren werden weniger empfindlich gegenüber dem Wirkstoff. Enzyme sorgen dafür, dass Phosphatgruppen an Bereiche des Rezeptormoleküls gebunden werden, die im Zellinneren liegen. Im Vergleich zu Morphin bewirken synthetische Opioide eine höhere Enzymaktivität und eine schnellere Desensibilisierung der Rezeptoren.
- Rezeptor-Internalisierung: Die Anzahl der Opioidrezeptoren in der postsynaptischen Membran wird erhöht mit dem Ziel die cAMP-Konzentration in der Zelle konstant zu halten. Die Opiatrezeptoren müssen erhöht werden, um den Effekt der Droge aufrecht erhalten zu können.
- Veränderungen in der Genexpression: Langfristige Opiatausschüttung führt zu Gegenreaktionen der Zelle. Die Anzahl der Rezeptoren in der postsynaptischen Membran wird erhöht mit dem Ziel die cAMP-Konzentration in der Zelle konstant zu halten.
Entzugserscheinungen
Diese Abhängigkeit macht sich besonders dann bemerkbar, wenn Morphin abrupt abgesetzt wird. Dabei treten Entzugserscheinungen auf, wie z. B. das Empfinden starker Schmerzen ohne entsprechend starke Schmerzreize.
Die Ursache für die Entzugserscheinungen liegt in der Überreaktion des Körpers:
- Erhöhte cAMP-Produktion: Absetzen Heroin: alle Rezeptoren produzieren die Freisetzung von cAMP: Überreaktion mit Erbrechen, Schüttelfrost, Schmerzen
- Langsame Anpassung: Entwöhnung von Heroin erfolgt, indem Körper Rezeptoren langsam abbaut…Erst durch langsames zurückregulieren der Rezeptoranzahl in der postsynaptischen Membran verschwinden die Suchteffekte.
Therapie und Gegenmaßnahmen
Naloxon als Antidot bei Morphinvergiftung
Bei einer Schmerzbehandlung kann es zu einer Überdosierung und damit zu einer Vergiftung durch Morphin kommen. Hierbei kommt es zu starken Nebenwirkungen, die lebensbedrohlich werden können. Der Betroffene fällt in tiefe Bewusstlosigkeit, der Blutdruck sinkt und es kommt zum tödlichen Atemstillstand. Mithilfe des Medikaments Naloxon kann einer Morphinvergiftung entgegengewirkt werden.
Naloxon ist ein Opioid-Antagonist, der die Wirkung von Morphin aufhebt, indem er an die Opioidrezeptoren bindet und diese blockiert. Da Naloxon eine kürzere Wirkdauer als Morphin hat, muss es bei einer Vergiftung mehrmals verabreicht werden.
Lesen Sie auch: Schmerzlinderung bei MS mit Morphium
Alternative Schmerztherapien
Ja, insbesondere bei leichteren oder mittelstarken Schmerzen stehen viele andere Medikamente zur Verfügung, zum Beispiel Nicht-Opioid-Schmerzmittel wie Ibuprofen oder Paracetamol. Außerdem können Physiotherapie, psychologische Betreuung oder Entspannungsverfahren helfen, Schmerzen zu lindern und Opiate zu vermeiden. Wichtig: Für schwere Schmerzen (z. B.
Gentechnische Herstellung von Morphin-Vorstufen
Die Gewinnung von Morphin aus dem Milchsaft des Schlafmohns ist sehr aufwändig. Deshalb versucht man seit langem Vorstufen des Morphins gentechnisch zu erzeugen. Wissenschaftlern ist es vor wenigen Jahren gelungen, E. coli-Bakterien gentechnisch so zu verändern, dass sie eine Vorstufe des Morphins, das Reticulin, synthetisieren. Um die fremden Gene in die Bakterienzellen einzufügen, haben sie rekombinante Plasmide hergestellt, die eine DNA-Sequenz mit den Genen enthält, welche für notwendige Enzyme der Biosynthese von Reticulin codieren.
Um eine Selektion der rekombinanten Bakterien zu ermöglichen, muss das rekombinante Plasmid ein Selektionsmarker-Gen enthalten, z.B. ein Gen für Antibiotikaresistenz. Nur Bakterien, die das Plasmid aufgenommen haben, können dann auf einem Medium mit dem entsprechenden Antibiotikum überleben.
Aktuelle Forschung: Toleranz und Abhängigkeit verstehen
Magdeburger Pharmakologen um Dr. Thomas Koch haben untersucht, wie und warum Opioide bei chronischer Gabe zu einer Opiattoleranz führen und ob sich das verhindern lässt. Sie fanden heraus, dass unterschiedliche Opioidsubstanzen in unterschiedlicher Art und Weise an ein und demselben Rezeptortyp wirken können: Bei einigen Opioiden, so auch bei Morphin, werden die Rezeptoren während einer Langzeitbehandlung ausgeschaltet und bleiben auf Dauer inaktiv - eine erhöhte Toleranz ist die Folge. Bei anderen Substanzen werden die Rezeptoren internalisiert, in reaktiviertem Zustand wieder in die Membran eingebaut ("recycelt") und stehen wieder neu zur Verfügung - dieser Mechanismus wirkt einer Toleranz entgegen.
Die Forscher konnten an Zellkulturen nachweisen, dass neben den Endorphinen auch andere, in der Klinik eingesetzte Opioide, wie das Fentanyl, Methadon, Piritramid und Sufentanil eine Rezeptorendozytose auslösen können. Sie stellten fest, dass Opioide mit einer hohen endozytotischen Potenz zu einer verzögerten Tolerenzentwicklung im Zellmodell führten.
Suchtverhalten: Was unterscheidet kontrollierten Konsum von Abhängigkeit?
Ein Forschungsteam aus der Schweiz hat möglicherweise einen wichtigen Mechanismus im Gehirn von Mäusen entdeckt, der erklären könnte, warum manche Menschen Drogen kontrolliert konsumieren können, während andere eine Abhängigkeit entwickeln.
Die Forscherinnen und Forscher der Universität Genf haben mit einer speziellen Technik gearbeitet, um das Dopaminsystem bei gentechnisch veränderten Mäusen manipulieren zu können. Mittels Laserlicht, das über eine Glasfaser in das Gehirn der Mäuse gelangte, konnte das Team direkt die Aktivität von Dopaminneuronen beeinflussen und so das Belohnungsempfinden auslösen.
Es zeigte sich, dass eine synaptische Verbindung zwischen einer wichtigen Instanz für die Entscheidungsfindung, dem orbitofrontalen Kortex, und dem so genannten dorsalen Striatum besonders aktiv war. Das Team konnte nun beobachten, dass die Aktivität dieser neuronalen Verbindung kurz vor dem Hebeldrücken und der Inkaufnahme eines elektrischen Schocks zunahm. Wurde die Verbindung künstlich gehemmt, stellten auch die zuvor ausdauernd hebeldrückenden Tiere ihre Aktivität ein.
Die Identifikation einer neuronalen Verbindung, der süchtigem Verhalten zugrunde liegt, würden sich möglicherweise neue Behandlungsmöglichkeit ergeben, sei es durch Medikamente oder durch die gezielte Stimulation von Hirnregionen.
Die Opioidkrise in den USA: Ein warnendes Beispiel
Mehr als zwei Drittel der über 70.000 Drogentoten des Jahres 2017 in den USA starben an einer Überdosis Opioiden. Der rasant gestiegene Missbrauch der starken Schmerzmittel in den vergangenen 20 Jahren wird sogar als Opioid-Krise bezeichnet.
Die Opioidkrise in den USA zeigt auf drastische Weise die Gefahren des unkontrollierten Einsatzes von Opioiden. Es ist daher unerlässlich, dass Ärzte, Patienten und die Gesellschaft insgesamt ein Bewusstsein für die Risiken dieser Medikamente entwickeln und einen verantwortungsvollen Umgang damit pflegen.
tags: #morphium #wirkung #synapse #reihenfolge