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Kompetitive Hemmung
Um die Agonisten von ihren Rezeptoren zu verdrängen und damit den hemmenden Effekt auszuüben, müssen Antagonisten entsprechend dem Massenwirkungsgesetz eine …
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Grundprinzip
Die kompetitive Hemmung ist in Biochemie und Pharmakologie eine Form der Enzymhemmung, bei der ein Agonist und ein Antagonist um die Besetzung desselben Rezeptors konkurrieren. Der Agonist löst nach seiner Bindung eine biochemische Wirkung aus. Der Antagonist bindet ebenfalls an den Rezeptor, besitzt aber keine eigene biochemische Wirkung und verhindert dadurch die Wirkung des Agonisten. Solche hemmenden Stoffe heißen kompetitive Antagonisten.
Bindung an den Rezeptor
Agonisten besetzen Rezeptoren und bilden mit ihnen Komplexe, die eine bestimmte Wirkung im Körper hervorrufen. Ein Rezeptor ist eine reizaufnehmende Stelle, deren Struktur nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip an bestimmte Substanzen angepasst ist. Die Fähigkeit eines Stoffes, über diesen Mechanismus eine Wirkung auszulösen, wird intrinsische Aktivität genannt.
Antagonisten ähneln den jeweiligen Agonisten chemisch und können deshalb dieselben spezifischen Rezeptoren besetzen. Der dabei entstehende Antagonist-Rezeptor-Komplex hat jedoch keine Wirkung. Solange der Rezeptor durch den Antagonisten blockiert ist, kann der Agonist dort nicht wirken.
Konzentration, Affinität und Wirkstärke
Die Stärke des Bindungsbestrebens zwischen einem Stoff und einem Rezeptor heißt Affinität. Damit ein kompetitiver Antagonist den Agonisten vom Rezeptor verdrängt und eine Hemmung bewirkt, muss er nach dem Massenwirkungsgesetz entweder eine größere Affinität besitzen oder in einer höheren Konzentration vorliegen.
Die Hemmung ist überwindbar: Wird die Konzentration des Agonisten ausreichend erhöht, kann dieser den kompetitiven Antagonisten wieder verdrängen. Darin unterscheiden sich kompetitive von nichtkompetitiven Antagonisten. Die Wirkstärke eines kompetitiven Antagonisten wird durch den pA₂-Wert beschrieben und kann mithilfe eines Schild-Plots bestimmt werden.
Beispiel Histamin
In der Pharmazie sind Agonisten häufig physiologische, also körpereigene Stoffe, etwa Enzyme und Mediatoren. Ihre Antagonisten können als Arzneimittel eingesetzt werden.
Histamin ist ein entzündungsvermittelndes Gewebshormon und wirkt als physiologischer Agonist. Es besetzt seinen spezifischen Histamin-Rezeptor und löst im Gewebe typische Entzündungsmerkmale wie Rötung, Schwellung und Schmerz aus. H₁-Antihistaminika sind Histamin chemisch sehr ähnlich und verdrängen es vom Rezeptor. Da sie keine Eigenwirkung besitzen, vermindern oder verhindern sie die Weiterleitung der Entzündungsreaktion.
Weitere medizinische Anwendungen
Auch synthetisch oder, seltener, biotechnologisch hergestellte Agonisten werden als Arzneimittel oder psychotrope Substanzen verwendet. Opioide binden als Agonisten an einen oder mehrere Subtypen der Opioidrezeptoren. Sie werden als Analgetika gegen Schmerzen, als Antitussiva gegen Husten, als Antidiarrhoika gegen Durchfall oder als Rauschdrogen eingesetzt.
Adrenorezeptoragonisten wie Clonidin dienen zur Behandlung der arteriellen Hypertonie, zur Unterstützung während Narkosen und zur Dämpfung von Entzugserscheinungen. 5-HT2A-Agonisten wie LSD, Dimethyltryptamin und Meskalin sind klassische Halluzinogene. Bei Überdosierungen von als Rauschdrogen verwendeten Substanzen können kompetitive Antagonisten notfallmedizinisch wichtig sein. Ein Beispiel ist Naloxon als Opioid-Antagonist.
Hemmung bei Bakterien
Kompetitive Hemmung kann auch zur Bekämpfung pathogener Bakterien genutzt werden. Diese bauen p-Aminobenzoesäure in lebenswichtige Substanzen ein. Chemisch ähnliche Sulfonamide können diesen Vorgang verhindern, indem sie als kompetitive Inhibitoren der Tetrahydrofolat-Reduktase wirken.