R. Hansel J. Holzi (Hrsg.) Lehrbuch der pharmazeutischen Biologie

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1 R. Hansel J. Holzi (Hrsg.) Lehrbuch der pharmazeutischen Biologie

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3 Rudolf Hansel. Josef Holzl (Hrsg.) Lehrbuch der pharmazeutischen Biologie Ein Lehrbuch fur Studenten der Pharmazie im zweiten Ausbildungsabschnitt Beitrage von: W. Ax, Th. Dingermann, R. Fescharek, E. Graf, H. Haberlein, E. Teuscher Mit 159 Abbildungen und 28 Tabellen Springer

4 Dr. rer. nat. RudolfHiinsel Universitlitsprofessor, emeritiert, friiher Institut fur Pharmakognosie und Phytochemie der Freien Universitlit Berlin Professor Dr. rer. nat. Josef Holzl Philipps-Universitlit MarburglLahn Institut fiir Pharmazeutische Biologie Deutschhausstra6e 17 1/ Marburg ISBN-13: Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Lehrbuch der pharmazeutischen Biologie : ein Lehrbuch ftir Studenten der Pharmazie im zweiten Ausbildungsabschnitt ; mit 28 Tabellen / Rudolf Hilnsel ; Josef Holzl (Hrsg.). Beitr. von: W. Ax... - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Budapest; Hongkong ; London; Mailand ; Paris; Santa Clara ; Singapur; Tokio: Springer 1996 ISBN-13: e-isbn-j3: DOI:IO.I007/ NE: Hansel, Rudolf [Hrsg.]: Ax, Wolfgang Das Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der "Obersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfaltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung', vorbehalten. Eine Vervielfiiltigung dieses Werkes oder von Tellen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrecbtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jewells geltenden Fassung zulassig. Sie ist grundaatzlicb vergiitungspflicbtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1996 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 1996 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berecbtigt aucb ohne besondere Kennzeichnung nicbt zu der Annahme, dab solche Namen int Sinne der Warenzeicben- und Markenscbutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Produkthaftung: Fiir Angaben iiber Dosierungsanweisungen und Applikationsformen kann vom Verlag keine Gewahr iibernommen werden. Derartige Angaben miissen vom jeweiligen Anwender int Einzelfall anhand anderer stellen auf ihre Ricbtigkeit iiberpriift werden. Herstellung: PRODUserv Springer Produktions-Gesellschaft, Berlin Satz: Fotosatz-Service Kohler OHG, Wiirzburg SPIN: /3020/ Gedruckt auf saurefreiem Papier

5 Vorwort Die Approbationsordnung fur Apotheker von 1989 sieht eine Ausbildung im Fach Pharmazeutische Biologie vor. Der Priifungsstoff des Zweiten Abschnittes der Pharmazeutischen Priifung umfabt: Herkunft, Anbau, Ziichtung, Gewinnung, Stabilisierung und Standardisierung der gebrauchlichen Arzneipflanzen und Drogen sowie deren Erkennung, Reinheits- und Qualitatspriifung; makroskopische, mikroskopische, chromatographische, chemische, chemisch-physikalische und biologische Verfahren zur Untersuchung von gebrauchlichen Drogen, Inhaltsstoffe pflanzlicher und tierischer Drogen einschlieblich der Farbstoffe und Aromen sowie die Isolierung und pharmazeutische Verwendung; Grundziige der Biosynthese von Naturstoffen; Chemotaxonomie, Arzneimittel, Wirkstoffe und Hilfsstoffe soweit sie aus oder mit Hilfe von lebenden Organismen gewonnen werden; Gewinnung von Arzneimitteln aus und durch biotechnologische Verfahren und entsprechende Produkte; Umwandlung von Stoffen; Wirkung von Antibiotika; Resistenzprobleme. Kenntnis iiber Arzneimittel der besonderen Therapierichtungen, Phytopharmaka und Naturheilmittel; Grundziige der Immunbiologie; Immunsera und Impfstoffe; Blutbestandteile; Blut-, Plasma-, Serumkonserven; Blutersatzmittel. Diese Lehrinhalte bilden kein zusammenhangendes, logisch oder methodisch einheitliches Wissensgebiet. Die Pharmazeutische Biologie ist eine Querschnittswissenschaft mit Saugwurzeln in zahlreiche naturwissenschaftliche, medizinische und technologische Teildisziplinen. Diese Heterogenitat der Lehrinhalte bringt es mit sich, dab wohl an keiner Universitat der gesamte Priifungsstoff in gleicher Breite gelehrt wird, vielmehr haben sich an den einzelnen Universitaten unterschiedliche Unterrichtsschwerpunkte herausgebildet. An zahlreichen Universitaten besteht der Schwerpunkt darin, Herkunft und chemische Zusammensetzung pflanzlicher Arzneidrogen zu beschreiben sowie Basiswissen zur Untersuchung von Drogen zu vermitteln. Diesem Lehrziel hat sich das bisher in 5 Auflagen erschienene Lehrbuch der Pharmakognosie von Steinegger und Hansel verschrieben. In stark gekiirzter Fassung und neu iiberarbeitet wurde diese klassische Drogenkunde in das vorliegende Lehrbuch iibernommen. Neu dabei ist: Das Gerippe dieses Abschnitts ist in Form von "Kasten" herausgehoben und soh die Priifungsvorbereitung erleichtern. Das Kernziel des vorliegenden neuen Lehrbuches aber ist es, moglichst ahe in' der Approbationsordnung aufgezahlten Wissensgebiete abzuhandeln. Da wir der Auffassung sind, dab eine gute Lehre eine gute Forschungsarbeit voraussetzt, haben wir als Verfasser fiir die Abschnitte "Sondergebiete" Autoren gewonnen, die auf dem betreffenden Gebiet iiber Forschungserfahrung verfugen. Erstmalig in einem Lehrbuch der Pharmazeutischen Biologie werden die Besonderen Therapierichtungen Homoopathie, Anthroposophie und Phytotherapie ausfiihrlich dargesteht. Neu sind alle Abschnitte des Teiles

6 VI Vorwort "Sondergebiete": Allgemeines iiber Arzneipflanzen und Drogen inklusive iiber Anbau und Ziichtung von Arzneipflanzen, Antibiotika, Immunsystem, Impfstoffe, Blut- und Plasmaprodukte, Gentechnologie sowie die bereits erwiihnten Abschnitte iiber die Besonderen Therapierichtungen. Wir mochten uns an dieser Stelle bei allen Autoren fiir ihre Sorgfalt und Miihe bedanken: bei den Herren Professoren W. Ax., Th. Dingermann, R. Fescharek, E. Graf, H. Haberlein und E. Teuscher. Die Pharmazeutische Biologie, die hiermit vorgelegt wird, ist ein "Mehrmannerbuch", das die Vielfalt des Faches, wie es sich nun einmal in Deutschland historisch entwickelt hat, widerspiegelt. Das Buch versucht, jedem etwas zu bringen; dem Student soli die Moglichkeit geboten werden, sich ortsspezifisch das jeweils passende Priifungspensum zusammenzustellen. Das Buch enthlilt 125 farbige Abbildungen von Arzneipflanzen als Standortaufnahme oder in Form eines Teilausschnittes. Diese Abbildungen beanspruchen selbstverstandlich nicht, eine wissenschaftliche Arzneipflanzenkunde zu ersetzen. Sich die Namen von Stammpflanzen einzupragen, gleicht nicht selten einem Vokabellernen; die Abbildungen, so hoff en wir, erleichtern assoziativ die Verbindung zu den Objekten des ersten Priifungsabschnittes. Vielleicht auch wirken die Illustrationen einladend, das Buch mit ein wenig mehr Freude zur Hand zu nehmen. Ein Teil der Abbildungen stammt von Herrn A. Scherfer, Wetzlar und yom Institut fur Pharmazeutische Biologie der Universitat Marburg. Ansonsten sind wir fur die Beschaffung gerade seltener Abbildungen der Firma Dr. Willmar Schwabe, Karlsruhe, insbesondere Herrn F. Stempfle, jetzt Deutsche Homoopathie-Union, zu grobtem Dank verbunden, nicht zuletzt Herrn Herbert E. Maas, von dem einige der technisch schonsten Aufnahmen stammen. Kritik und Verbesserungsvorschlage fur kiinftige Auflagen nehmen wir dankbar entgegen. Miinchen, Marburg Oktober 1995 R. Hansel, J. Holzl

7 Autorenverzeichnis Prof. Dr. rer. nat. Wolfgang Ax Am Kornacker Marburg Prof. Dr. Theo Dingermann Johann Wolfgang Goethe-Universitat Fachbereich Biochemie, Pharmazie und Lebensmittelchemie Institut fur Pharmazeutische Biologie Biozentrum Marie-Curie-StraBe Frankfurt/Main Dr. med. Reinhard Fescharek Behringwerke AG Arzneimittelsicherheit Postfach Marburg Prof. Dr. Engelbert Graf Philosophenweg Tiibingen Dr. Hanns Hiiberlein Philipps-Universitat MarburglLahn Institut fur Pharmazeutische Biologie DeutschhausstraBe 17 1/ Marburg Prof. Dr. rer. nat. RudolfHiinsel WestpreuBenstraBe Munchen Prof. Dr. Josef Holzi Philipps-Universitat Marburg/Lahn Institut fur Pharmazeutische Biologie DeutschhausstraBe 17 1/ Marburg Prof. Dr. Eberhard Teuscher Ernst-Moritz-Arndt-Universitat Greifswald Institut fur Pharmazeutische Biologie JahnstraBe 15a Greifswald

8 Inhalt Teill 1 Triacylglyceride, Wachse, Phosphoglyceride Triacylglyceride ~ttduren Triacylglyceride mit essentiellen Fettsauren Kokosfett Palmkernfett ErdnuBol Leinol (Lini oleum) Olivenol RizinuBol Kakaobutter Mandelol FischOle und Fischleberole Wachse Carnaubawachs Jojobawachs Wollwachs Bienenwachs Phosphoglyceride (Phosphatidsaurederivate) Pflanzenlezithin (essentielle Phospholipide) Sojalezithin Kohlenhydrate Zucker Glucose (Dextrose) Fruchtzucker (D-Fructose) Gereinigter Honig Sorbitol Mannitol Lactose und Lactoseumwandlungsprodukte Rohrzucker (Saccharose) Polysaccharide Starke und Starkemehl Zellulose Islandisches Moos 32

9 X Inhalt Agar Gummi arabicum (Acacia-Gummi) Tragant (Astragalus-Gummi) Bockshornsamen Eibischwurzel Flohsamen Huflattichblatter Lindenbliiten Blasentang Hibiskus Hagebutten Sonnenhut 2.3 Inulin: Wegwarte Isoprenoide Terminologie, die Isoprenregel, Einteilung, Vorkommen Iridoide und Secoiridoide Terminologie, Unterteilung Spitzwegerich Baldrian und Valepotriate Enzian Tausendgiildenkraut Sesquiterpene Artemisinin Guajazulen Helenalin Valerensaure Schafgarbenkraut Wermutkraut (Absinth) Lowenzahn Arnika.... Diterpene.... Triterpene einschlieblich Steroide Herzwirksame Glykoside Wolliger Fingerhut und Lanataglykoside Roter Fingerhut und Purpureaglykoside Strophanthus MaiglOckchenkraut Meerzwiebel Adoniskraut Oleanderblatter Saponine (Saponoside) Primelwurzel Senegawurzel

10 Inhalt XI SiiBholzwurzel Ginsengwurzel RoBkastaniensamen und daraus hergestellte Praparate Anhang: Myrrhe Atherische Ole 4.1 Atherische Ole und Drogen mit iiberwiegend Monoterpenen Pfefferminze und Pfefferminzol Minzol Krauseminzol Melissenblatter Rosmarinblatter und Rosmarinol Salbeiblatter und SalbeiOl Thymian Wacholderbeeren Fichtennadelol Terpentinol Pomeranzenschale Korianderfriichte Kiimmel und Kiimmelol Kampfer (Campher) Eukalyptusblatter, Eukalyptusol und Cineol Anhang: Pyrethrum Atherische Ole und Drogen mit iiberwiegend Sesquiterpenen Kamillenbliiten Kamillenol, Bisabolol und Guajazulen.... Romische Kamille Javanische Gelbwurz (Curcumae xanthorrizae rhizoma) Kurkumawurzelstock Atherische Ole und Drogen mit iiberwiegend Phenylpropanen Anis und Anisol Fenchel und Fenchelol Zimtrinde Nelkenol und Eugenol Ingwer Phenolische Verbindungen 5-1 Cumarine (Kumarine) Steinklee Ammi-visnaga-Friichte Methoxsalen 5-2 Lignane Podophyllin

11 XII Inhalt 5.3 Arbutin und Barentraubenblatter 5.4 Flavone und Flavonoide 541 Bauprinzip, Einteilung WeiBdorn Ginkgo-biloba-Blatter Mariendistelfriichte Birkenblatter Schachtelhalmkraut Orthosiphonblatter Hauhechelwurzel Echtes Goldrutenkraut Holunderbliiten Passionsblumenkraut Ringelblumenbliiten 5.5 Hopfenzapfen 5.6 Kawarhizom 5.7 Gerbstoffe Hydrolysierbare Gerbstoffe (Gallotannine) Proanthocyanidine Eichenrinde Hamamelisblatter und -rinde Ratanhiawurzel Tormentillwurzelstock 5.8 Anthranoide und Emodindrogen Einleitung, Begriffe Metabolisierung Wirkungen Aloe Cascararinde Faulbaumrinde Rhabarberwurzel Sennesblatter und Sennesfriichte Johanniskraut (Hyperici herba) 6 N-haltige Verbindungen auber Alkaloide 6.1 Ephedrakraut 6.2 Cayennepfeffer Pfeffer Cyanogene Glykoside 6.5 Glucosinolate Senfsamen 6.6 Knoblauch und Knoblauchpraparate 6.7 Lektine Allgemeine Eigenschaften

12 Inhalt XIII Mistelkraut 6.8 Verdauungsenzyme Papain Bromelaine Pilzenzyme 6.9 Tierische Strukturproteine Steriles Catgut Gelatine Seidenfaden Alkaloide Einleitung, Allgemeines 7.2 Alkaloide mit biogenetischer Beziehung zum Ornithin Kokain (Cocain) und verwandte Alkaloide Tropanalkaloide der Solanazeen Pyrrolizidinalkaloide Tabak und Nicotin Spartein und Besenginsterkraut Vom Dihydroxyphenylalanin abgeleitete Alkaloide 7.P Opium SchOllkraut Tubocurarin Colchicin Ipecacuanhawurzel Kanadische Gelbwurzel 7.6 Vom Tryptophan abgeleitete Alkaloide Mutterkorn Rauwolfiawurzel Antineoplastische Indolkalkaloide (Vinblastin und Vincristin) Vincamin Strychnin und Brucin C-Toxiferin und Calebassen-Curare Chinarinde und Cinchona-Alkaloide 7.7 Vom Histidin abgeleitete Alkaloide Jaborandiblatter und Pilocarpin Anhang: Physostigmin 7.8 Purindrogen KolanuB Guarana Kaffee Schwarzer und Griiner Tee

13 XIV Inhalt Mate Kakaobohnen, Kakaoschalen 7.9 Diterpenoide Alkaloide Aconitin Taxol Steroidalkaloide BittersuBstengel Teil2 8 Arzneipfianzen und Drogen 8.1 Arzneipflanzen Arznei- und Gewiirzpflanzen als Nutzpflanzen Intraspezifische Schwankungen des Wirkstoffgehalts von Arzneipflanzen Zuchtung von Arzneipflanzen Sammeln und Anbau von Arzneipflanzen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln Ernte von Arzneipflanzen Drogen Drogen als Arzneistoffe oder Arzneimittel Verarbeitung von Arzneipflanzen zu Drogen Chemische Verunreinigung von Drogen Mikrobielle Verunreinigungen von Drogen Lagerung von Drogen Standardisierung und Normierung von Drogen Risiken beim Umgang mit Drogen Antibiotika Einleitung und Definitionen Antibiotikascreening und Testsysteme Biogenetische Herkunft wichtiger Antibiotika In die DNA- bzw. RNA-Biosynthese eingreifende Antibiotika Hemmstoffe der Purin- bzw. Pyrimidinbiosynthese Hemmung der Transkription bzw. der RNA-Biosynthese durch Interkalation Hemmung der Replikation durch DNA-strangbruchinduzierende Wirkstoffe Hemmstoffe der RNA-Polymerase bzw. Inhibitoren der RNA-Biosynthese Hemmstoffe der ribosomalen Proteinbiosynthese (Translation) Tetracycline

14 Inhalt XV Aminoglykoside Streptomycin Neomycin Kanamycin Gentamycin Lincosamide Chloramphenicol Erythromycin Puromycin 9.6 Hemmstoffe der Biosynthese von Zellwandbausteinen Aufbau und Biosynthese der Bakterienzellwand Bacitracin Penicilline Cephalosporine D-Cycloserin. 9.7 Destabilisatoren der Zytoplasmamembran bei Bakterien 9.].1 Tyrothricin Polymyxin B, Colistine Destabilisatoren der Zytoplasmamembran bei Pilzen Nystatin, Amphotericin B Hemmstoffe des Wachstums von Dermatophyten Griseofulvin Persistenz und Antibiotikaresistenz von Mikroorganismen Persistenz Resistenz Kreuzresistenz Biochemische Resistenzmechanismen 10 Immunsystem 10.1 Einfiihrung - Grundbegriffe 10.2 Zellen des Immunsystems Lymphozyten Mononukleare Phagozyten Dentritische Zellen Funktionelle Anatomie des Immunsystems 10.p Immunreaktion Immundefekte B-Lymphozytenstimulation T -Lymphozytenstimulation Zytokine 10.4 Komplementsystem 10.5 Autoantigene

15 XVI Inhalt 11 Impfstoffe und Allergenextrakte ad usum humanum 11.1 Impfstoffe Klassifikation Herstellung Qualitatspriifungen Lagerung Beispiele 11.2 Allergenextrakte Herstellung Allergoide Tuberkuline Weiterfiihrende Blut und Plasma Zusammensetzung Vollblut und Praparate zur Substitution zellularer Blutbestandteile Praparate aus Plasmaproteinen Gerinnungsfaktoren Blutgerinnungsfaktor I (Fibrinogen) Blutgerinnungsfaktoren VIII und IX (antihiimophile Globuline) Konzentrat der Faktoren II, VII, IX, X (sog. Prothrombinkomplex, PPSB) Immunglobuline Anwendungsbereiche von homologen und heterologen Standard- und Hyperimmunglobulinen Herstellungsverfahren der verschiedenen Immunglobulinpraparationen Albumine Sonstige Plasmaderivate C l-i-indikator Antithrombin III Serumcholinesterase Fibrinkleber Virussicherheit Fibrinolyse, Defibrinierung und Antikoagulation Fibrinolyse Defibrinierung Antikoagulation Weiterfiihrende Gentechnologie 13.1 Einleitung

16 Inhalt XVII Grundbegriffe, Definitionen Genomgro6en Funktionelle Unterteilung der Genome Das allgemeine Prinzip der Gentechnologie Zielorganismen fur neukombinierte genetische Informationseinheiten Einsatz der Gentechnologie ftir die Gewinnung von Arzneimitteln Zugelassene gentechnologisch hergestellte Arzneimittel In der fortgeschrittenen Entwicklung befindliche gentechnologisch hergestellte Arzneimittel Das experimentelle Konzept der Gentechnologie Nukleinsaurestoffwechsel im Reagenzglas Klonieren = Amplifikation rekombinierter DNA in Bakterien Transformation Infektion Charakterisierung klonierter DNA-Fragmente Hybridisierung Physikalische Kartierung mit Hilfe von Restriktionsendonukleasen Sequenzanalyse Indirekte Nachweismethoden klonierter DNA Einsatz gentechnischer Methoden in der Pflanzenztichtung Antisense Mutagenese Transformation von Pflanzen "Schrotflinten" ftir DNA-Transfer Arzneibuchanforderungen Homoopathie und Anthroposophie 14.1 Homoopathie und Arzneimittelrecht 14.2 Hahnemann-Homoopathie Samuel Hahnemann Simileprinzip Aufnahme des Krankheitsbildes Arzneimittelbild Konstitutionsmittel Homoopathische Arzneiformen Isopathie, Nosodentherapie Komplexhomoopathie Wirksamkeitsnachweise Erklarungsversuche Anthroposophische Medizin Das anthroposophische Welt - und Menschenbild

17 XVIII Inhalt Heilmittel der Firma Weleda Heilmittel der Firma Wala 14.4 Spagyrik Homotoxinlehre Apotheker und Homoopathie 15 Phytotherapie 15.1 Geschichtliche Einleitung Besondere Therapierichtungen 15.3 Phytotherapeutische Therapierichtung und Stoffgruppe 15.4 Pflanzliche Arzneimittel Begriffsbestimmungen Zubereitungs- und Darreichungsform von Drogen 15.5 Qualitat, Wirksamkeit und Unbedenklichkeit Allgemeine Einfiihrung Vergleichbarkeit von Phytopharmaka Bioverfiigbarkeit Xquivalenz von Phytopharmaka Dosierung Wirksamkeit Unbedenklichkeit Losungsmittelriickstande 15.6 Pflanzliche "Nichtheilmittel" Sachwortverzeichnis Farbabbildungen jeweils am Ende des betreffenden Beitrages