Quantenpharmakologie: Sauerstoffradikale und Radikalfänger

Reaktive Sauerstoffspezies

Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) enthalten ein freies, ungepaartes Elektron, das "einen Partner sucht" bzw. danach strebt, eine chemische Bindung einzugehen. ROS werden im Organismus sowohl durch exogene Quellen wie UV-Licht, radioaktive Strahlung oder Zigarettenrauch als auch endogen durch physiologische Prozesse wie Energiegewinnung in den Mitochondrien oder Entzündungsprozesse verursacht.

Die bei weitem reaktionsfreudigste ROS ist das Hydroxylradikal, das bei physiologischem pH-Wert (ca. 7,2 bis 7,4) eine extrem kurze Lebensdauer von ca. 10^-8 s hat. Seine Lebensdauer und Konzentration steigen bei sinkendem pH-Wert, also z. B. bei Entzündungsprozessen; da bei Entzündungsprozessen weitere Hydroxylradikale gebildet werden, nimmt deren Konzentration in kurzer Zeit sehr schnell zu. Auch die Peroxidation von Lipiden durch Hydroxylradikale bringt in einer Art Kettenreaktion neue Hydroxylradikale hervor, ist also ein Prozesse, der sich selbst steigert.

Hauptangriffspunkte der ROS sind

• DNA bzw. deren Bausteine,
• Proteine (wie z.B. Enzyme),
• Lipide und
• die daraus zusammengesetzten Strukturen wie Zellmembranen.

So reagiert das Hydroxylradikal mit Guanin zu 8-OH-Guanin, das sich dann bei der DNA-Synthese nicht mehr mit Cytosin, sondern mit Adenin "falsch" paart. In diesem Fall stören ROS die Biosynthese, in anderen Fällen zerstören sie physiologisch wichtige Moleküle oder sogar ganze Zellen. (Letzteres ist erwünscht bei infektiösen Bakterien oder Krebszellen, hier liegt der Sinn der körpereigenen Produktion von ROS.)

Radikalfänger

ROS können durch Radikalfänger gezielt außer Gefecht gesetzt werden. Hier sind zwei Reaktionsschemata zu unterschieden:

• Bei der primär katalytischen Reaktion bleibt der Radikalfänger erhalten (z.B. Dexamethason, Abb. 1).
• Bei der verbrauchenden Reaktion wird der Radikalfänger dagegen abgebaut (z. B. Selenige Säure, Abb. 2).

Mithilfe der Quantenmechanik - und dies war die Kernaussage des Referenten - ist es z. B. möglich, das Radikalfänger-Potenzial von Arzneistoffen zu bestimmen und mit einander zu vergleichen, also äquivalente Dosen unterschiedlicher Arzneistoffe zu berechnen (s. Kasten).

So hat Dr. Mack berechnet, welche Dosis Natriumselenat eine therapeutische Dosis Dexamethason ersetzen könnte. Solche Berechnungen sind sowohl von therapeutischem als auch von finanziellem Interesse. Die Quantenpharmakologie kann nach Meinung des Referenten dazu beitragen, nebenwirkungsreiche, teure Arzneistoffe durch nebenwirkungsarme, preiswerte Arzneistoffe zu ersetzen.

Na-Selenat zur Nahrungsergänzung und Therapie

Pharmareferent Dr. Manfred Müsse, Fellbach, ergänzte die theoretischen Ausführungen von Dr. Mack mit einigen Anmerkungen zur Praxis, insbesondere zur Anwendung von Seleniger Säure bzw. Natriumselenat. Per os soll Natriumselenat am besten morgens auf nüchternen Magen mit viel Wasser genommen werden, denn wenn es mit Proteinen von Nahrungsmitteln reagiert, wird es nicht resorbiert und unnütz wieder ausgeschieden.

Eine Tagesdosis von 50 Mikrogramm ist verschreibungsfrei und eignet sich zur allgemeinen Supplementation, die das Immunsystem stärkt und den Hormonhaushalt entlastet. (Deutschland ist ein Selenmangelgebiet; unser Getreide enthält nur ein Siebtel der Selenmenge wie das Getreide in Kanada.) Therapeutische Dosen bei akuten Entzündungen liegen bei bis zu 3 mg, bei chronischen Entzündungen wie Asthma sehr viel niedriger, abhängig vom jeweiligen Befinden. Eine Zulassung für diese Indikationen mit den entsprechenden Dosierungen steht allerdings noch aus, obwohl anorganische Selenverbindungen in dieser Menge als untoxisch anzusehen sind. Hochtoxisch seien nur organische Selenverbindungen, die bei dem skizzierten Abbau der Selenigen Säure im Organismus jedoch nicht entstehen. Müsse sprach sich gerade unter dem Aspekt der Behandlungskosten dafür aus, teure Corticosteroide wie Dexamethason durch preiswerte Radikalfänger wie Natriumselenat zu ersetzen und die arzneimittelrechtlichen Voraussetzungen dafür zu schaffen.