Proteinbindung

Inhaltsverzeichnis:

1 Einführung

2 Definition

3 Hintergrund

4 Bindungsarten

5 Synthese

6 Einteilung

7 Pharmakologie

8 Pharmakokinetik

9 Charakteristik der Pharmakokinetik

9.1 renale Ausscheidung

9.2 hepatische Ausscheidung

10 Wirkintensität und Wirkdauer

1) Einführung

Zur Aufgabe der Plasmaproteine gehört die Bindung organischer Substanzen und auch deren Aufnahme,Transport und Weiterleitung an den Wirkort. Hierzu ist eine Plasmaproteinbindung erforderlich.

2) Definition:

Als Plasmaproteinbindung (PPB) oder Plasmaeiweißbindung (PEB) genannt, wird die reversible Bindung von Stoffen an Eiweißbestandteile des Blutes (Plasmaproteine, Erythrozytenproteine) oder der Körpergewebe bezeichnet. An dieser Proteinbindung können verschiedene Formen chemischer Bindungen beteiligt sein, namentlich ionische Bindungen, Wasserstoffbrückenbindungen, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen sowie hydrophobe Wechselwirkungen. Die Proteinbindung hat zur Folge, dass die gebundenen Stoffe, unter anderem Arzneimittel und verschiedene körpereigene Substanzen, ihre normale Wirkung nicht oder nur vermindert ausüben können, da sie nicht wie sonst mit der Umgebung reagieren können. Der durch Proteine gebundene Anteil eines Stoffes ist somit pharmakologisch inaktiv. Kleine Moleküle erlangen durch die Bindung eine stark verlängerte Halbwertszeit, werden also nur sehr verlangsamt über die Niere ausgeschieden. Zu den Substanzen, die zu einem großen Teil im Plasma an Proteine gebunden sind, gehören beispielsweise die Arzneistoffe Sulfonamide, Sulfonylharnstoffe, Acetylsalicylsäure, Phenylbutazon, Cumarine sowie die körpereigenen Stoffe Bilirubin und Calcium. Die Gesamtmenge eines Stoffes, die gebunden werden kann, ist durch die Kapazität der Proteine begrenzt. Durch kompetitive Verdrängung aus der Plasmaproteinbindung der gebundenen Stoffe können Substanzen wechselseitig ihre effektiv wirksamen Konzentration im Blut vermindern,aufgrund einer Substratverdrängung. Eine Bindungssteigerung kann durch mehrere gleichsinnige Plasmaproteine an einem Wirkort erfolgen (Synergismus). Aus diesem Grund verstärken Sulfonamide den Neugeborenenikterus durch Verdrängung des Bilirubins vom Albumin und sind daher bei Neugeborenen kontraindiziert, Sie hängen zudem von der jeweiligen Plasmaeiweißkonzentration ab. Bei Gabe verschiedener Arzneistoffe können auf diesem Prinzip basierende Arzneimittelwechselwirkungen zum Auftreten von unerwünschten Arzneimittelwirkungen (Nebenwirkungen) führen.

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3) Hintergrund:

Verantwortlich für die Plasmaproteinbindung ist das Vorhandensein unterschiedlichster Plasmaproteine. Plasmaproteine sind im Blutplasma enthaltene Proteine.

Im Blutplasma kommen ca. 100 verschiedene Proteine (und Glykoproteine) vor. Ihr Gewichtsanteil liegt bei 6-8 g/100 ml.

Der häufig als Synonym verwendete Begriff Serumprotein umfasst alle Plasmaproteine abzüglich des Fibrinogens.

Unter Plasmaproteinen versteht man ein komplexes Gemisch vorwiegend zusammengesetzter Proteine des Blutplasmas der Wirbeltiere.

Als typische Plasmaproteine bezeichnet man Albumin, Lipoproteine, Glykoproteine, sowie alpha-, beta- und gamma-Globuline.

4) Bindungsarten:

Die Proteinbindung kann durch Ionenbindungen, Wasserstoffbrückenbindungen,

Dipol-Dipol-Wechselwirkungen oder hydrophobe Wechselwirkungen erfolgen.

5) Synthese:

Die Biosynthese der Plasmaproteine erfolgt überwiegend in der Leber und in den lymphatischen Organen.Sie unterliegen einem ständigen Synthese und Abbauprozeß..

Die Syntese von Glycoproteinen erfolgt nach der Translation durch die sogenannte posttranslationale Modifikation. Dabei werden Glycosylreste, die an Nucleosid-diphosphat gebunden sind (sog. aktivierte Form) mittels Glycosyltransferasen an Proteine geknüpft.

6) Einteilung:

Durch die Serumelektrophorese lassen sich die Plasmaproteine in Banden auftrennen. Dabei lassen sich im Groben fünf Fraktionen unterscheiden. Folgend sind die 5 Fraktionen und für jede Fraktion einige Beispielsubstanzen genannt:

• Albumine
• Alpha-1-Globuline
  • Saures Alpha-1-Glykoprotein
  • Thyroxinbindendes Globulin (TBG)
  • Transcortin
  • HDL
• Alpha-2-Globuline
  • Coeruloplasmin
  • Pseudocholinesterase
  • Alpha-2-Antiplasmin
  • Alpha-2-Makroglobulin
  • Haptoglobin
• Beta-Globuline
  • Beta2-Mikroglobulin
  • Transferrin
  • C-reaktives Protein
  • Fibrinogen
• Gamma-Globuline (Immunglobuline)
  • Immunglobulin A
  • Immunglobulin G
  • Immunglobulin M

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7) Pharmakologie:

Die Plasmaproteinbindung hat eine große pharmakologische Bedeutung, da der an Proteine gebundene Anteil eines Arzneistoffes meist pharmakologisch inaktiv ist. Das heißt: Je kleiner die Plasmaproteinbindung einer Substanz ist, desto mehr Substanzmenge steht den Zielgeweben zur Verfügung. Arzneistoffe mit hoher Plasmaproteinbindung stehen also nur zu einem kleinen Teil als aktiver Wirkstoff zur Verfügung. Durch Erhöhung der zugeführten Dosis kann die Plasmaproteinbindung allerdings gesättigt und der Anteil freier Wirksubstanzen erhöht werden. Zu den Arzneistoffen mit hoher Plasmaproteinbindung gehören z.B. Sulfonamide, Sulfonylharnstoffe, Acetylsalicylsäure, Phenylbutazon und Cumarine. Entscheidend ist die spezifische Bindungsstärke, ohne die normalerweise kein Transport möglich ist. So benötigt man bei nur 10% Plasmabindung bereits die 90 - fache Menge der Wirkkonzentration gegenüber einer nahezu vollständiger Plasmabindung von 99%.

8) Pharmakokinetik:

Die Plasmaproteinbindung beeinflusst die Halbwertszeit eines Arzneistoffs, da er im gebundenen Zustand weder verstoffwechselt, noch renal ausgeschieden werden kann. Sie ist auch für die Wechselwirkung von Arzneistoffen relevant, da sich Substanzen gegenseitig aus der Plasmaproteinbindung verdrängen können und dadurch die effektiv wirksame Konzentration eines Arzneistoffs plötzlich ansteigen kann.

Die Pharmakokinetik beschreibt den Einfluss des Organismus auf die Arzneistoffe. Es geht im Wesentlichen um diejenigen Vorgänge, die

nach der Gabe eines Medikamentes in den Verteilungsräumen des Körpers (z.B. Gewebe, Blut) ablaufen.

9) Charakteristische Kriterien der Pharmakokinetik:

• die Resorption

• die Verteilung

• die Metabolisierung (Biotransformation)

• die Ausscheidung

9.1 ) Renale Ausscheidung

Über die Niere werden überwiegend wasserlösliche, also hydrophile Substanzen ausgeschieden. Fettlösliche Stoffe werden zwar auch in den Nierenkörperchen (Glomeruli) filtriert, jedoch gelangen sie über die Rückresorption in den Nierentubuli wieder zurück in den Blutkreislauf. Ferner können einige Substanzen starke Bindungen zu Albumin, einem Blutprotein, eingehen.

9.2) Hepatische Ausscheidung

Vor allem lipophile Stoffe fallen in diesen Ausscheidungstyp. Diese werden zum größten Teil bei der ersten Leberpassage (First-Pass-Effekt) von der Leber abgebaut und über die Gallenflüssigkeit in den Darmtrakt ausgeschieden. Nicht von den Darmzellen (Darmmucosa) resorbierte (aufgenommene) und in der Gallenflüssigkeit gebundene Stoffe verlassen als Kot den Körper.

Durch Modifikation von renal anfänglich nur schwer eliminierbaren Stoffen, in der Leber, die nicht direkt verstoffwechselt werden, können diese dann meist später doch noch renal

oder über den Darm ausgeschieden werden. z.b durch Umwandlung von unkonjugiertem in konjugiertes Bilirubin.

10) Wirkintensität und Wirkdauer:

Die Wirkintensität hängt überwiegend ab:

- von der Art der Effektorzelle oder Aufnahmezelle

- der Biotransformationsart und des Umfangs der Verstoffwechselung

- der Ausscheidung im Darm oder über die renale Elimination

- mögliche Verweildauer im enterohepatischen Kreislauf

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