Enzyme und ihre Substrate – Schwanger trotz Pille?

Diese Möglichkeit besteht tatsächlich und zwar nicht nur bei unsachgemäßer Einnahme der Pille. Schuld daran kann eine gleichzeitige Einnahme von Johanniskrautpräparaten sein. Diese beeinflussen CYP3A4, ein Enzym des Cytochrom-P450-Systems der Leber, welches eine wichtige Rolle bei der Biotransformation körpereigener und -fremder Stoffe spielt.

Sehr viele Medikamente werden durch diese Enzymfamilie aktiviert bzw. zur Ausscheidung vorbereitet. Zu den Substraten von CYP3A4 gehören u.a. auch Steroidhormone wie Östrogene und Progesteron. Einige Substanzen und Arzneimittel wie z.B. Johanniskraut interagieren mit CYP3A4 und induzieren bzw. hemmen so seine Aktivität. Eine Enzyminduktion führt zu einer beschleunigten Umsetzung und dadurch zu einem schnelleren Abbau des Substrates – das Medikament wirkt also weniger stark und weniger lang.

Wenn eine Patientin unter hormoneller Kontrazeption (z.B. “Pille”) gleichzeitig einen Enzyminduktor einnimmt, kann dieser die Wirkung des Kontrazeptivums abschwächen! Dies ist nur ein Beispiel einer Medikamenteninteraktion – es zeigt aber, wie wichtig es ist, die pharmakologischen Grundlagen zu beherrschen.

Wie gelangten eigentlich die Mitochondrien zu ihrer Doppelmembran?

Die Antwort darauf verbirgt sich hinter dem Begriff “Endosymbiontentheorie”. Die Mitochondrien waren einst freilebende Bakterien, die wohl von Vorläufern der heutigen Eukaryonten einverleibt (= endozytiert) wurden, ohne jedoch verdaut zu werden. Nach und nach entwickelte sich aus dem Zusammenleben der beiden Zellen ein symbiotisches Verhältnis: Aus den eingewanderten Bakterien entstanden für die Wirtszelle essentielle Energieproduzenten, die Teile ihres Genoms verloren und somit ebenfalls nicht mehr eigenständig überlebensfähig waren.

Durch die evolutionäre Herkunft der Mitochondrien als sog. Endosymbionten lassen sich einige Besonderheiten dieser Zellorganellen ableiten: Die mitochondriale DNA, die wie bei Prokaryonten ringförmig und ohne umhüllenden Zellkern organisiert ist, die 70S-Ribosomen und natürlich das Vorhandensein ihrer ganz speziellen Doppelmembran, die innen prokaryotisch und außen eukaryotisch aufgebaut ist.

Was schlapper Salat mit Diabetes zu tun hat

Bei beidem spielt Osmose eine Rolle, also das Diffusionsphänomen an einer semipermeablen Membran zwischen zwei Kompartimenten mit unterschiedlichen Stoffkonzentrationen. Zum Konzentrationsausgleich fließen Wassermoleküle vom Ort der niedrigeren Konzentration zum Ort der höheren Konzentration. Die hypertone Salatsoße bspw. enthält viel Salz, weshalb die Salatzellen Wasser abgeben und schlapp werden.

Was beim Salat nicht ganz so tragisch klingt, führt bei Diabetes mellitus zum typischen Symptom der Polyurie. Normalerweise wird Glucose in der Niere frei filtriert und im Tubulussystem wieder vollständig resorbiert, d.h. der Urin enthält keine Glucose. Wird allerdings bei erhöhtem Blutzucker sehr viel Glucose filtriert und dabei die Nierenschwelle überschritten, sind die Transporter für die Rückresorption überlastet. Es verbleibt also osmotisch aktive Glucose im Tubuluslumen, wodurch der osmotische Gradient zwischen Tubuluslumen und Interstitium reduziert wird. Aus diesem Grund wird weniger Wasser resorbiert: Es kommt zur Polyurie mit vermehrter Wasserausscheidung und entsprechend gesteigertem Durstgefühl.

Der Duft nach Keksen und Kindheit

Wir alle kennen das: Man riecht den Duft von Apfelstrudel, Tee und ausgeblasenen Kerzen und schon sitzen wir in Gedanken wieder im Wohnzimmer unserer Eltern und warten auf das Christkind. Dass der menschliche Geruchssinn mit dem Gedächtnis eng verknüpft ist, ist weitgehend bekannt. Woran das liegt, konnte die Wissenschaft allerdings noch nicht abschließend klären.

Man weiß jedoch bereits, dass der Geruchssinn eine besonders enge Verknüpfung mit dem Hippocampus hat, der „Schaltzentrale“ unseres Gedächtnisses. In wissenschaftlichen Studien wurde mithilfe von MRT-Untersuchungen herausgefunden, dass mit Gerüchen verknüpfte Erinnerungen zu einer verstärkten Aktivität des rechten vorderen Hippocampus führen.

Was lernen wir daraus? Immer schön im weihnachtlichen Wohnzimmer die AMBOSS-Kapitel lesen und bei der Prüfung bloß nicht die Zimtsterne vergessen! ;)

Ampelfarben im Taschentuch

Von grün über gelb bis rotfleckig können wir bei Schnupfen ein breites Farbspektrum in unseren Taschentüchern bewundern. Normalerweise dient das schleimige Sekret des respiratorischen Epithels der Nase der Befeuchtung und mechanischen Reinigung der Atemluft sowie der Aufbereitung von Duftstoffen und ist eine erste Barriere für Krankheitserreger.

Im Winter jedoch leidet die Schleimhaut durch trockene (Heizungs-)Luft und Kälte. Schmuggeln sich daraufhin Viren und Bakterien in die Nase, versucht das Epithel durch vermehrte Sekretion die Erreger auszuschwemmen (die Nase läuft) und die neutrophilen Granulozyten der unspezifischen Immunabwehr werden aktiv. Ihr Enzym Myeloperoxidase (MPO) greift die Erregerhülle mithilfe von Wasserstoffperoxid an. Die im MPO gebundenen Hämgruppen verleihen dem Sekret eine gelbliche bis grüne Farbe: je mehr Granulozyten, desto mehr MPO und desto dunkler und grüner das Sekret. Ob sich nun Bakterien oder Viren in der Nase aufhalten, lässt sich anhand der Farbe also nicht bestimmen. Grüner Schleim allein ist daher keine Indikation für ein Antibiotikum.

Rote Schlieren kommen meist von kleinen Blutungen oberflächlicher Gefäße (z.B. am Locus Kiesselbachii), die ebenfalls durch trockene Heizungsluft, Kälte sowie häufiges Schnäuzen schnell lädiert sind.

Berauschende Weihnachtszeit

Muskat sorgt für das besondere Etwas in Muttis Kartoffelbrei, weihnachtlichen Plätzchen und Glühwein – aber das Gewürz hat auch seine Tücken: In hohen Dosen kann es zu halluzinogenen Wirkungen sowie nicht zu unterschätzenden Vergiftungserscheinungen kommen (u.a. Übelkeit, Tachykardie, Kopfschmerzen und Angstzustände)!

Grund hierfür ist vermutlich das enthaltene Myristicin, das in seiner Struktur einer Vorstufe des im Ecstasy enthaltenen MDMA ähnelt und als schwacher Hemmer der Monoaminoxidase wirkt. Der Abbau ihrer Substrate, u.a. Adrenalin und Noradrenalin, ist folglich reduziert, sodass deren Effekte im Körper verstärkt auftreten können.

Um einen halluzinogen-toxischen Effekt zu erzielen, müssten allerdings sehr große Mengen Muskatnuss konsumiert werden, sodass ein “normaler” Konsum von Glühwein eher aus anderen Gründen berauscht…

Advent, Advent, es wird geschlemmt ;)

Bald schon stehen die Feiertage vor der Tür und bereits seit einigen Wochen locken die Regale der Supermärkte mit süßen Versuchungen aller Art. Wer kann da schon widerstehen?

Und so legt auch fast jeder über die Feiertage wenige hundert Gramm an Gewicht zu, was jedoch gesundheitlich meist völlig unbedenklich und nach dem nächsten Skiurlaub wieder verschwunden ist. Doch wenn man bereits mit den Kilos kämpft, können Weihnachtsgans und Co. durchaus zu einer gesundheitlichen Herausforderung werden.

Die repräsentative “Nationale Verzehrsstudie II” entlarvte mehr als 37% der deutschen Erwachsenen als (im engeren Sinne) übergewichtig und sogar 20% als adipös. Mit anderen Worten: Jeder zweite Deutsche ist (viel) zu dick! Übergewicht gilt als einer der Hauptrisikofaktoren bei der Entstehung der koronaren Herzkrankheit, der Todesursache Nummer eins in den Industrienationen. Nicht zu vergessen sind die zahlreichen weiteren Folgeerkrankungen, die Übergewicht mit sich bringt: Diabetes mellitus, Gelenkerkrankungen, Depressionen und Störungen der Fruchtbarkeit sind nur einige Beispiele einer langen Liste.

Es gilt aber natürlich auch in diesem Fall: Wer in Maßen schlemmt und ab und zu aktiv Kalorien verbrennt, kann ohne schlechtes Gewissen zum Süßigkeitenteller greifen.

Unser liebster Wachmacher: 1,3,7-Trimethylxanthin!

Es hilft gut gegen Morgenmuffelei, das postprandiale Tief am Mittag und liefert Anschubenergie für durchtanzte Nächte: Koffein! Doch warum steigern koffeinhaltige Getränke wie z.B. Kaffee merklich das Wachheitsgefühl und die Konzentration?

Die molekulare Ähnlichkeit durch ein Puringrundgerüst in Koffein und Adenosin liefert die Antwort. Adenosin ist Teil des Energieträgers ATP (Adenosintriphosphat) und entsteht u.a. bei dessen Abbau. Als Neuromodulator im ZNS bindet es an Adenosinrezeptoren. Dadurch hemmt es in hoher Konzentration die Ausschüttung von Noradrenalin, Dopamin sowie Acetylcholin und führt zur Freisetzung von GABA: Wir kommen in einen Erholungs- und Ruhemodus und werden folglich müder.

Koffein bindet als Antagonist an Adenosinrezeptoren und hemmt diese kompetitiv. Dadurch kann Adenosin kein “Ermüdungssignal” mehr senden und die Spiegel von Noradrenalin, Dopamin und Acetylcholin – und damit die Aufmerksamkeit – bleiben unverändert hoch bzw. erhöhen sich.

An apple a day keeps the Skorbut away

Ausfallende Zähne, ständige Infekte, langsame Wundheilung - alles typische Symptome von Skorbut, einer Hypovitaminose, die durch einen Mangel an Vitamin C ausgelöst wird. Skorbut war bei den alten Seefahrern eine häufige und oft lebensbedrohliche Erkrankung, da deren Nahrung an Bord oft mehrere Monate lang haltbar sein musste und daher kaum frisches Obst oder Gemüse beinhaltete.

In den heutigen Industrienationen glaubte man Skorbut quasi ausgerottet - denn schon eine halbe Paprika oder eine Apfelsine am Tag decken die von der Deutschen Gesellschaft für Ernährung (DGE) empfohlene Tagesdosis an Vitamin C von 95 mg für Frauen bzw. 110 mg für Männer. Umso erschreckender, dass eine Diabetologin in Australien vor kurzer Zeit bei einigen ihrer Patienten Skorbut diagnostiziert hat. Auf Nachfrage gaben diese an, kein oder nur völlig verkochtes Obst und Gemüse zu essen.

Eine Vitamin-C-Substitution empfiehlt die DGE übrigens nicht: Lediglich schwer körperlich arbeitende oder extremer Kälte ausgesetzte Personen würden davon profitieren. Da überschüssiges Vitamin C nicht gespeichert, sondern über die Nieren ausgeschieden wird, besteht die Wirkung von Vitamin-C-Präparaten also v.a. in der Ausscheidung von ziemlich teurem und saurem Urin ;-).

Winterschlaf is coming

Die Tage werden kürzer und dahin ist die ganze Energie, mit der man im Sommer morgens aus dem Bett gehüpft ist und auch eine Vorlesung um acht kein Problem war. Eines ist klar: Je weniger Sonne wir abbekommen, desto müder fühlen wir uns. Aber warum ist das so?

Mit dafür verantwortlich ist die Zirbeldrüse (Glandula pinealis), eine kleine Drüse im Gehirn. Sie bildet aus dem wichtigen Monoamin Serotonin das müde machende Hormon Melatonin. Diese Reaktion wird lichtabhängig gesteuert. Je weniger Licht auf den Sehnerv trifft, desto mehr Melatonin wird synthetisiert und ausgeschüttet. Die Folge: Wir fühlen uns müde und abgeschlagen.

Man geht außerdem davon aus, dass eine heruntergesetzte Aktivität serotonerger Neurone eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Depressionen spielt. Substanzen, die die Serotoninkonzentration im synaptischen Spalt erhöhen, gehören bei deren Behandlung sogar zu den Medikamenten der ersten Wahl.

Fragensession Männergesundheit – Because Men’s Health Matters

Seit dem Jahr 2000 soll jährlich am 03. November der sog. Weltmännertag das Gesundheitsbewusstsein unter Männern stärken (nicht zu verwechseln mit dem Internationalen Männertag am 19. November).

Schaden kann das nicht - so liegt die Lebenserwartung laut statistischem Bundesamt aktuell für in Deutschland geborene männliche Neugeborene nämlich fast 5 Jahre unter der von weiblichen Neugeborenen. Mögliche Gründe dafür sind neben genetischen Dispositionen ein ungesünderer Lebensstil und v.a. in den 1960ern und 1970ern ungünstigere Arbeitsbedingungen. Aber gute Nachrichten für die Männerwelt: der Unterschied gleicht sich langsam aber stetig an!

Unter Fragensession Männergesundheit könnt ihr in 10 Fragen euer Wissen über die männliche Anatomie und Physiologie testen!

Kennen wir uns?

Das Wintersemester hat begonnen – eine Zeit, die neben unseren “grauen Zellen” auch unsere Abwehr ganz schön herausfordert! Um Krankheitserreger und fehlerhafte Körperzellen von normalen zu unterscheiden und ggf. zu vernichten, muss das Immunsystem körpereigen von körperfremd unterscheiden. Aber wie signalisieren die Zellen noch gleich, ob bei ihnen alles in Ordnung ist?

Die Antwort darauf gibt’s im entsprechenden AMBOSS-Kapitel – und ab sofort auch zusätzlich in unserer brandneuen Animation zur Antigenpräsentation! Wir empfehlen: Zurücklehnen, anschauen, verstehen :-).

Übrigens, weitere neue Animationen findest du zu den Themen Funktionsweise von Gap Junctions, Funktionsweise chemischer Synapsen und Genregulation im Prokaryonten: Lac-Operon.

Wann beginnt (Mäuse-)Leben?

Laut Embryonenschutzgesetz beginnt das Leben mit der Verschmelzung des Erbguts von Eizelle und Spermium. Nur wann findet diese genau statt?

Forscher aus Heidelberg stellten jetzt mithilfe einer neuen mikroskopischen Methode an Mäuseembryonen fest, dass die väterlichen und mütterlichen Chromosomen entgegen bisheriger Annahmen während der ersten embryonalen Zellteilung noch separat vorliegen und jeweils durch einen eigenen Spindelapparat aufgetrennt werden. Erst nach Abschluss der ersten Teilung verschmilzt das Erbgut – also ein paar Stunden später als gedacht.

Warum das interessant ist? Einerseits könnte dies der Grund für die hohe Fehlerrate bei der ersten Zellteilung und somit ein Ansatzpunkt für die Reproduktionsmedizin sein. Andererseits könnte eine Gesetzesänderung zugunsten eines früheren Lebensbeginns folgen, um den Schutz von Embryonen vor missbräuchlicher Verwendung weiterhin zu garantieren.

Ob die Ergebnisse überhaupt auf den Menschen übertragen werden können, bleibt noch zu untersuchen. In der Zwischenzeit kannst du deine Kenntnisse zu den Grundlagen der Entstehung des Lebens in einer kurzen Fragensession testen.

Grundlagen der Embryologie (in AMBOSS)

Von der Befruchtung zur Implantation (in AMBOSS)

Lieber chillen als Pillen killen

Buntes Laub, Kastanien und kürzere Tage… es ist nicht mehr zu leugnen: Der Rekordsommer hat sich verabschiedet und die ersten kühlen Nächte haben bereits die Quälgeister Nr. 1 im Gepäck: Grippe- und Erkältungsviren! Viele Erkältungsgeplagte greifen gerne zu Kombipräparaten. Diese enthalten mindestens ein Analgetikum/Antipyretikum zur Fiebersenkung und Linderung der Kopf- und Gliederschmerzen sowie ein Mittel mit abschwellender Wirkung auf die Nasenschleimhaut (z.B. Pseudoephedrin).

Eine schlichte Erkältung äußert sich jedoch zum Glück häufig nicht mit all diesen Symptomen. Daher sind einige der enthaltenen Wirkstoffe überflüssig, zeigen aber natürlich trotzdem ihre (Neben-)Wirkungen. Pseudoephedrin zum Beispiel stimuliert den Sympathikus: das macht kurzfristig leistungsfähiger, allerdings mit der Gefahr der Überanstrengung und dem Hinauszögern oder Verschlimmern des grippalen Infekts - im Extremfall bis hin zu lebensbedrohlichen Erkrankungen (wie einer Herzmuskelentzündung). Deshalb sind wir mit “Abwarten und Tee trinken” und einem Tag auf dem Sofa am besten beraten, wenn es uns erwischt hat.

Einen guten und gesunden Start in die dunkle, kalte und gemütliche Jahreszeit wünscht euch die AMBOSS-Redaktion!

Nobelpreis, die Erste

Heute wurden die diesjährigen Nobelpreisträger in der Medizin bekannt gegeben. Auch von uns einen herzlichen Glückwunsch an James P. Allison und Tasuku Honjo, die "für ihre Entdeckungen in der Krebsbehandlung durch Inhibition der negativen Immunregulation" ausgezeichnet wurden. Wir wollen diese Preisverleihung zum Anlass nehmen, einmal in die Vergangenheit dieser bedeutsamen Auszeichnung zu blicken.

Gleich der erste Physik-Nobelpreis wurde im Jahr 1901 für eine bahnbrechende Entdeckung vergeben, die aus der heutigen Medizin nicht mehr wegzudenken ist: Die Röntgenstrahlung!

Man muss aber kein Streber mit lückenlosem Lebenslauf sein, um so viel zu erreichen. Denn auch Wilhelm Conrad Röntgens Leben ist nicht immer ganz nach Plan verlaufen. So flog er sogar ohne Abitur von der Schule – weil er fälschlicherweise für den Schöpfer einer Karikatur seines Lehrers gehalten wurde, den wahren Schuldigen aber nicht verpfeifen wollte. Ein ziemlich sympathischer Typ, der zum Wohle der Menschheit sogar auf eine Patentanmeldung seiner von ihm als “X-Strahlen” bezeichneten Entdeckung verzichtete und Preisgelder stets der Wissenschaft spendete.

Und für Jeden, den jetzt die Lust gepackt hat, mehr übers Röntgen zu erfahren, gibt’s hier die Links zu den entsprechenden Amboss-Kapiteln :-)

Ionisierende Strahlung (in AMBOSS)

Röntgen (in AMBOSS)

Wenn der Kopf Karussell fährt

Karussellfahrten und Alkohol – der Schwindel, der einem nach einem Übermaß an beidem ereilt, wird jeweils durch widersprüchliche Wahrnehmungen der Sinneszellen von Augen, Gleichgewichtsorgan und Tiefensensibilität verursacht.

Nach einer Karussellfahrt melden Augen und Tiefensensibilität zwar Ruhe, die Bogengänge schwanken jedoch weiter. Das liegt an der Trägheit der Endolymphe, die sich auch bei Stillstand zunächst weiter bewegt.

Alkohol hingegen “verdünnt” die Dichte der Cupulae, woraufhin sie nun minimale Lageänderungen registrieren und als “Drehbewegung” interpretiert. Dies widerspricht den anderen Sinneseindrücken des Körpers – die Folge ist ein Schwindelgefühl. Deswegen hilft es auch, bei alkoholbedingtem Schwindel die Augen zu schließen und aufrecht zu sitzen. Dadurch werden die Bogengänge nicht aktiviert und das Gehirn erhält weniger widersprüchliche Informationen.

Funktion des Vestibularorgans (in AMBOSS)

Endolymphe (in AMBOSS)

Die Welt der Nebenniere

Die Nebennieren spielen eine wichtige Rolle im Hormonhaushalt, z.B. bei der Antwort des Körpers auf Stress, in der Aufrechterhaltung des Gefäßtonus oder im Metabolismus der Kohlenhydrate, Proteine und Lipide.

Obwohl man anatomisch von einer einzigen Drüse spricht, handelt es sich bei Nebennierenrinde und Nebennierenmark gemäß ihrer unterschiedlichen embryonalen Herkunft eigentlich um zwei verschiedene funktionelle Einheiten.

Wie gut kennst du dich aus mit den lebenswichtigen Funktionen der Nebenniere? Wir haben eine kurze Fragensession zusammengestellt, in der du dein Wissen prüfen kannst. Viel Spaß!

Nebenniere (in AMBOSS)

Einfache Mittel bei großen Katastrophen

Erdbeben auf Lombok, Überschwemmungen in Kerala: Bei Naturkatastrophen und anderen Ereignissen, welche die Infrastruktur beschädigen, droht neben der unmittelbaren Gefahr oft der Ausbruch von Infektionskrankheiten. So kam es 2017 im Jemen infolge des Bürgerkriegs zur weltweit größten Cholera-Epidemie der Geschichte mit ca. 1 Million Fällen.

Das Bakterium Vibrio cholerae wird v.a. über fäkal kontaminiertes Wasser oder Nahrungsmittel übertragen. Sein Toxin aktiviert die Adenylatzyklase, wodurch cAMP ansteigt und Gs-Proteine aktiviert werden, was zur gesteigerten Chlorid- und Wassersekretion ins Darmlumen, und letztlich zu wässrigem Durchfall führt. Therapeutisch steht die prompte Rehydratation mit einer Trinklösung aus Glucose, Natriumchlorid und anderen Elektrolyten im Vordergrund.

Die ORT (Oral Rehydration Therapy) ist nicht nur kostengünstig und schnell verfügbar, sondern auch effektiv, da sie den Na+-Glucose-Symporter nutzt. Während andere Absorptionsmechanismen von Na+ (und damit der Aufbau des entscheidenden Gradienten für die Wasserresorption!) bei Cholera gestört sind, bleibt die Funktion des Na+-Glucose-Symporters nämlich erhalten.

Natürlich findest du in AMBOSS noch mehr zum Thema Wasser- und Elektrolythaushalt. Wenn du schon einen Blick in die Klinik wagen willst, kannst du dich im Kapitel Bakterielle Durchfallerkrankungen auch genauer über Cholera informieren.

WHO position paper on Oral Rehydration Salts to reduce mortality from cholera 

Ärzte Zeitung online: Cholera-Epidemie im Jemen verlangsamt sich

Electrolytes & Blood Pressure: Recent Advances of Oral Rehydration Therapy (ORT)

Wie schnell kann ein Enzym arbeiten?

Enzymkinetik - vielleicht nicht gerade dein Lieblingsthema, aber dennoch gerne vom IMPP im Physikum abgefragt. In unserer neuen Auditor-Folge erklären wir dir deshalb noch einmal alles Wichtige über die enzymatische Katalyse und veranschaulichen deren physiologische Bedeutung an einem Beispiel aus dem Kohlenhydratstoffwechsel.

Enzymkinetik (in AMBOSS)