Pharmakologie von Naturstoffen

Die Pharmakologie von Naturstoffen ist die Untersuchung, wie aus Pflanzen, Pilzen, Mikroorganismen und anderen biologischen Quellen gewonnene Verbindungen auf lebende Systeme wirken. An der Schnittstelle von Pharmakognosie und Pharmakologie fragt sie, wie eine Naturstoffverbindung absorbiert, verteilt, metabolisiert und eliminiert wird (ihre Pharmakokinetik) und was sie im Körper bewirkt, sobald sie vorhanden ist (ihre Pharmakodynamik), einschließlich der molekularen Ziele, die sie anspricht, und der Wechselwirkungen, die sie mit konventionellen Medikamenten hat.

Definition

Die Pharmakologie von Naturstoffen ist der Zweig der Pharmakologie, der sich mit der Absorption, Verteilung, dem Metabolismus, der Ausscheidung, den Wirkmechanismen und den Wechselwirkungen von chemisch definierten oder teilweise definierten Substanzen befasst, die aus natürlichen Quellen gewonnen werden.

Scope

Dieser Bereich führt den Leser in das pharmakologische Verhalten von Naturstoffen als Klasse ein. Er rahmt die darunter liegenden Themenknoten ein – die Pharmakokinetik pflanzlicher Verbindungen, die Pharmakodynamik von Pflanzenmetaboliten, Arzneimittel-Rezeptor-Interaktionen, pflanzliche Arzneimittelwechselwirkungen sowie Bioverfügbarkeit und Metabolismus. Er behandelt Naturstoffe als Objekte pharmakologischer Untersuchung und Methode, nicht als empfohlene Therapien, und gibt keine Dosierungs- oder individualisierten Behandlungsempfehlungen.

Sub-topics

• Bioverfügbarkeit und Metabolismus
• Arzneimittel-Rezeptor-Interaktionen
• Wechselwirkungen zwischen pflanzlichen Arzneimitteln
• Pharmakodynamik von Pflanzenmetaboliten
• Pharmakokinetik pflanzlicher Verbindungen

Core questions

• Wie beeinflussen die physikochemischen Eigenschaften von Naturstoffen deren Absorption, Verteilung, Metabolismus und Elimination?
• Durch welche molekularen Ziele und Mechanismen entfalten Pflanzen- und mikrobielle Metaboliten ihre Wirkungen?
• Warum zeigen viele Naturstoffe eine geringe orale Bioverfügbarkeit, und was steuert diese?
• Wie interagieren die Bestandteile eines Multikomponentenextrakts miteinander und mit gleichzeitig verabreichten Medikamenten?

Key concepts

• Pharmakokinetik und Pharmakodynamik von Naturstoffen
• Geringe und variable orale Bioverfügbarkeit
• Phase-I- und Phase-II-Metabolismus von Pflanzenbestandteilen
• Modulation von arzneimittelmetabolisierenden Enzymen und Transportern
• Multikomponenten-Synergie und Polypharmakologie
• Wechselwirkungen zwischen pflanzlichen Arzneimitteln
• Struktur-Wirkungs-Beziehungen und Überlegungen zur Arzneimittelähnlichkeit

Mechanisms

Naturstoffe umfassen einen ungewöhnlich breiten chemischen Raum, von kleinen lipophilen Terpenoiden bis hin zu großen, polaren Glykosiden und Polyphenolen. Diese Vielfalt bestimmt ihr pharmakologisches Verhalten: Viele binden an definierte Rezeptoren, Enzyme, Ionenkanäle oder Transporter, während andere gleichzeitig auf mehrere Ziele wirken, eine Eigenschaft, die durch Netzwerk- und Polypharmakologie-Ansätze (Hopkins, 2008) erfasst wird. Da Pflanzenmaterialien typischerweise als Mischungen verabreicht werden, können die Bestandteile additiv, synergistisch oder antagonistisch wirken, und geringfügige Verbindungen können die Absorption oder den Metabolismus der Hauptverbindungen verändern (Williamson, 2001). Dieselben Stoffwechsel- und Transportsysteme, die konventionelle Medikamente verarbeiten, verarbeiten auch Naturstoffe, weshalb dieser Bereich Pharmakokinetik, Pharmakodynamik und Interaktionsphänomene in einem Rahmen verbindet.

Clinical relevance

Naturstoffe und ihre Derivate machen einen erheblichen Anteil der zugelassenen Arzneimittel aus, und pflanzliche Präparate werden häufig zusammen mit konventionellen Medikamenten verwendet (Newman & Cragg, 2016; Atanasov et al., 2021). Das Verständnis ihrer Pharmakologie untermauert die Bewertung von Evidenz, die Vorwegnahme von Wechselwirkungen zwischen pflanzlichen Arzneimitteln und die Interpretation von Wirksamkeits- und Sicherheitssignalen. Dieser Eintrag beschreibt, wie solche Evidenz generiert und begründet wird; er ist Referenzmaterial und keine Grundlage für individuelle diagnostische oder Behandlungsentscheidungen.

History

Die Pharmakologie von Naturstoffen entwickelte sich aus der klassischen Pharmakognosie, die Heilpflanzen und ihre Bestandteile katalogisierte, und reifte, als die analytische Chemie und die molekulare Pharmakologie die Isolierung einzelner Verbindungen und die Charakterisierung ihrer Wirkungen ermöglichten. Übersichten über neue Arzneimittelzulassungen haben wiederholt gezeigt, dass Naturstoffe und ihre strukturellen Derivate eine wichtige Quelle therapeutischer Wirkstoffe bleiben (Newman & Cragg, 2016), und zeitgenössische Übersichten rahmen das Feld um moderne Zielidentifizierung, Multikomponentenanalyse und ein erneutes Interesse nach einer Phase des Rückgangs (Atanasov et al., 2021).

Key figures

• David J. Newman
• Gordon M. Cragg
• Elizabeth M. Williamson
• Andrew L. Hopkins
• Atanas G. Atanasov

Seminal works

• newman-cragg-2016
• atanasov-2021
• williamson-2001
• hopkins-2008

Frequently asked questions

Wie unterscheidet sich die Pharmakologie von Naturstoffen von der konventionellen Pharmakologie?

Sie wendet dieselben pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Prinzipien an, jedoch auf Substanzen aus natürlichen Quellen, die oft als komplexe Mischungen verabreicht werden, häufig eine geringe oder variable Bioverfügbarkeit aufweisen und gleichzeitig auf mehrere Ziele wirken können.

Sind Naturstoffe eine bedeutsame Quelle für Medikamente?

Ja. Übersichten über zugelassene Medikamente zeigen, dass Naturstoffe und ihre Derivate einen großen Anteil der therapeutischen Wirkstoffe ausmachen, insbesondere bei Antiinfektiva und Krebsmedikamenten.