In dieser Bachelorarbeit wird die Neuropharmakologie des Curare-Giftes untersucht und in dem Zusammenhang die Frage beantwortet, welche Auswirkungen das Curare-Gift auf das menschliche Nervensystem hat. Im Laufe der Arbeit wird unter anderem dargestellt, wie die toxische Wirkung des Giftes neutralisiert wird. Außerdem wird der Frage nachgegangen, inwiefern das Gift angewendet wird und welchen Beitrag es in der Anästhesie geleistet hat. Als Ausgangspunkt für die Arbeit werden zuvor die neurobiologischen und physiologischen Grundlagen der Signalweiterleitung und Muskelkontraktion veranschaulicht.
Die neuropharmakologische Wirkung des Curare-Giftes hat eine zentrale Bedeutung für die Anästhesiologie. Curare bindet als kompetitiver Antagonist an die nikotinischen Acetylcholin-Rezeptoren an. Diese Rezeptoren befinden sich an der motorischen Endplatte der Skelettmuskulatur. Das Toxin hemmt die Muskelkontraktion der Skelettmuskulatur, indem es mit dem natürlichen Liganden Acetylcholin konkurriert. Durch die inhibierende Wirkung wird die neuromuskuläre Übertragung zwischen Motorneuron und Muskelfaser verhindert. Folglich kommt es in den Myofibrillen nicht zur elektromechanischen Kopplung und nachfolgend auch nicht zum Querbrückenzyklus in den Sarkomeren. Grund hierfür ist, dass ohne die Acetylcholin-Wirkung deshalb kein Endplattenpotenzial und auch kein Muskel-Aktionspotenzial entstehen, da der Natrium-Kanal (den die nikotinischen Acetylcholin-Rezeptoren bilden) geschlossen bleibt. Ohne diese grundlegenden Prozesse wird die Skelettmuskulatur gelähmt.
Genau diese lähmende Wirkung des Toxins wurde zugunsten der Narkose genutzt. Die Entdeckung der Curare-Wirkung hat nämlich die Anästhesie erleichtert. Aufgrund der Tatsache, dass das Curare seine Wirkung nur im peripheren und somatischen Nervensystem entfaltet, ist das Zentralnervensystem deshalb nicht betroffen, da das Gift die Bluthirnschranke nicht passieren kann. Die Anästhesisten können damit gezielt für die Narkose die Skelettmuskulatur lähmen, während der Patient noch bei Bewusstsein ist. Bei hoher Curare-Dosis muss der Patient jedoch künstlich beatmet werden, da auch die Atemmuskeln betroffen sind. Zusätzlich treten schon bereits bei kleiner Dosis Nebenwirkungen auf, die zum Beispiel den Blutdruck senken. Diese Nebenwirkungen werden hervorgerufen durch die Freisetzung von Histamin und durch die Hemmung anderer Acetylcholin-Rezeptoren.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Nervensystem
2.1 Struktur und Funktion
2.2 Informationsverarbeitung
3 Nervenzelle
4 Zellmembran
4.1 Aufbau
4.2 Funktion
5 Membranpotenzial
5.1 Ruhepotenzial
5.2 Natrium-Kalium-Pumpe
5.3 Aktionspotenzial
5.4 Fortleitung des Aktionspotenzials
5.4.1 Kontinuierliche Erregungsweiterleitung
5.4.2 Saltatorische Erregungsweiterleitung
6 Synaptische Erregungsübertragung
6.1 Acetylcholin
6.2 Ionotrope Rezeptoren
6.3 Muskarinische und nikotinische Rezeptoren
6.4 Agonisten
6.5 Antagonisten
7 Muskelgewebe
7.1 Skelettmuskulatur
7.2 Muskelzelle
7.3 Sarkomer
7.4 Myofilamente
7.4.1 Aktinfilamente
7.4.2 Myosinfilamente
7.5 Muskelkontraktion
7.5.1 Neuromuskuläre Übertragung an der motorischen Endplatte
7.5.2 Querbrückenzyklus (Cross-Bridge-Cycle)
8 Curare
8.1 Arten
8.2 Geschichte und Herkunft
8.3 Pharmakodynamik
8.4 Pharmakokinetik
8.5 Einteilung als nichtdepolarisierendes Muskelrelaxans
8.6 Gegenmittel
8.7 Anwendung
9 Fazit
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Bachelorarbeit ist die wissenschaftliche Untersuchung der neuropharmakologischen Wirkungsweise von Curare auf das menschliche Nervensystem, um daraus das Potenzial und die historische Bedeutung des Giftes für die moderne Anästhesiologie abzuleiten.
- Neurobiologische Grundlagen der Signalweiterleitung und Muskelkontraktion
- Pharmakodynamik und Pharmakokinetik von Curare-Alkaloiden
- Die inhibitorische Wirkung von Curare an motorischen Endplatten
- Klinische Anwendung von Muskelrelaxanzien und deren Antagonisierung
Auszug aus dem Buch
8.3 Pharmakodynamik
Curare-Alkaloide sind kompetitive Antagonisten, da sie mit dem Neurotransmitter ACh konkurrieren. Beide Liganden konkurrieren um die Bindungsstellen der ionotropen nACh-Rezeptoren der motorischen Endplatte der Skelettmuskulatur (s. Abb. 21). Curare blockiert die ionotropen nACh-Rezeptoren, wodurch ACh nicht mehr an den Rezeptor binden kann (Schmidt et al., 2005: S. 97). Die Inhibierung erfolgt durch feste Bindung an die Rezeptor-Bindungsstellen und hemmt dadurch die natürliche Wirkung von ACh (Bear et al., 2018: S. 139-140). Bereits bei Besetzung von nur einer Proteinuntereinheit-Bindungsstelle des Antagonisten reicht es aus, um die Wirkung von ACh zu hemmen. Diese hohe Affinität zur Rezeptor-Bindungsstelle entsteht durch den quartären Stickstoff von Curare. Durch die ACh-Inhibierung wird das EPP in der postsynaptischen Membran verkleinert und der Schwellenwert wird nicht erreicht, wodurch kein Muskel-AP ausgelöst wird (Aktories & Forth, 2013: S. 137-138). Der Muskel kontrahiert nicht und wird gelähmt. Ist die Dosis von Curare so hoch, dass alle Muskeln der Skelettmuskulatur relaxiert sind, muss der Betroffene beatmet werden, da auch die Atemmuskeln nicht mehr kontrahieren (Schmidt et al., 2005: S. 97).
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Einleitung führt in die historische Bedeutung und die pharmakologische Relevanz von Curare für die Anästhesie ein und skizziert die wissenschaftliche Fragestellung der Arbeit.
2 Nervensystem: Dieses Kapitel erläutert die anatomischen und funktionellen Grundlagen des Nervensystems inklusive einer Differenzierung in ZNS, PNS sowie somatisches und vegetatives Nervensystem.
3 Nervenzelle: Hier wird der Aufbau und die funktionelle Rolle des Neurons als Grundeinheit des Nervensystems, insbesondere bezüglich Myelinisierung und Impulsleitung, detailliert beschrieben.
4 Zellmembran: Das Kapitel befasst sich mit der Struktur der Lipid-Doppelschicht und deren essentieller Funktion als Diffusionsbarriere und Rezeptorträger.
5 Membranpotenzial: Der Fokus liegt auf der Entstehung des Ruhepotenzials durch Ionenverteilung und der aktiven Rolle der Natrium-Kalium-Pumpe bei der Stabilisierung des Membranzustands.
6 Synaptische Erregungsübertragung: Hier wird der Prozess der chemischen Reizübertragung mittels Acetylcholin und die Rolle von Rezeptordifferenzierungen analysiert.
7 Muskelgewebe: Dies umfasst die Organisation von Skelettmuskulatur, Sarkomeren und die molekularen Schritte der Muskelkontraktion wie den Querbrückenzyklus.
8 Curare: Das Kernkapitel erläutert die Herkunft, Einteilung der Arten sowie die detaillierte Pharmakodynamik und klinische Antagonisierung des Wirkstoffs.
9 Fazit: Das Fazit fasst die Erkenntnisse zusammen und resümiert die Bedeutung der Entdeckung von Curare für den Fortschritt in der modernen Anästhesie.
Schlüsselwörter
Curare, Anästhesiologie, Neuropharmakologie, Muskelrelaxanz, Acetylcholin, Nikotinischer Rezeptor, Aktionspotenzial, motorische Endplatte, Skelettmuskulatur, Pharmakodynamik, Synapse, Antagonist, neuromuskuläre Übertragung, Myofilamente
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die neuropharmakologische Wirkung des Pfeilgiftes Curare und dessen historische sowie medizinische Bedeutung für die Anästhesiologie.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die neurobiologischen Grundlagen der Signalübertragung, die Physiologie der Skelettmuskulatur und die pharmakologische Wirkungsweise von Muskelrelaxanzien.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, wie Curare als kompetitiver Antagonist an den Rezeptoren der motorischen Endplatte wirkt, um eine Muskelentspannung bei operativen Eingriffen zu erreichen.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es handelt sich um eine theoretische Bachelorarbeit, die auf einer umfassenden Analyse neurobiologischer und pharmakologischer Fachliteratur sowie anatomischer Grundlagen basiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert schrittweise das Nervensystem, die Entstehung von Potenzialen, die synaptische Übertragung, den Aufbau von Muskelgewebe und die spezifische Pharmakologie des Curare-Giftes.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den wichtigsten Begriffen zählen neben Curare vor allem Muskelrelaxanzien, Acetylcholin, die motorische Endplatte, Pharmakokinetik und Pharmakodynamik.
Warum ist Curare für die Anästhesie historisch so bedeutsam?
Curare revolutionierte die Narkose, da es Anästhesisten ermöglichte, die Skelettmuskulatur gezielt zu lähmen, was die Durchführung komplexer Operationen bei geringerer Narkosetiefe erlaubte.
Was passiert bei der sogenannten Decurarisierung?
Bei der Decurarisierung werden Acetylcholinesterase-Hemmer, wie etwa Eserin oder Neostigmin, verabreicht, um die Konzentration von Acetylcholin im synaptischen Spalt zu erhöhen und so die Lähmung durch Verdrängung des Curare-Giftes aufzuheben.
- Arbeit zitieren
- Ismail Badran (Autor:in), 2021, Die Neuropharmakologie von Curare. Welche Auswirkungen hat das Curare-Gift auf das menschliche Nervensystem?, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1243452
