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150 Jahre PZ

Fortschritt jagt Fortschritt

31.03.2006
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Pharmazie- und Medizingeschichte

Fortschritt jagt Fortschritt

von Conny Becker, Berlin, Kerstin A. Gräfe und Christina Hohmann, Eschborn

 

Als 1856 die erste Ausgabe der Pharmazeutischen Zeitung erschien, operierten Ärzte noch mit bloßen Händen, Bakterien und Viren waren unbekannt und synthetisch erzeugte Arzneimittel existierten nicht. Seither haben zahlreiche wissenschaftliche Entdeckungen die Medizin und Pharmazie revolutioniert.

 

Eine der bahnbrechenden Erkenntnisse des 19. Jahrhunderts ist die Zelltheorie, die der Histologie und Mikrobiologie den Weg bereitete. 1858 veröffentlichte der deutsche Arzt und Politiker Rudolf Virchow seine berühmte Arbeit »Cellularpathologie«. Sie besagt, dass Krankheiten auf Störungen von Zellen oder ihrer Funktion beruhen. Virchow hatte erkannt, dass der menschliche Körper zellulär organisiert ist und dass Zellen immer nur aus Zellen und nicht aus ungeformter Materie hervorgehen können. »Omnis cellula e cellula« lautet daher einer seiner Kernsätze. Mit dieser Theorie gab Virchow der Krankheitslehre ein neues, im Wesentlichen bis heute gültiges Fundament, das die Humoraltheorie oder Viersäftelehre endgültig ablöste. Er begründete auch die Histopathologie, die bis heute die Basis der Diagnose ist. In einem Bereich zeigte sich Virchow allerdings vorerst nicht so fortschrittlich: Obwohl er als Hygieniker arbeitete und die deutsche Regierung in Seuchenfragen beriet, lehnte er lange Zeit die Theorie ab, dass Bakterien Überträger von Krankheiten seien.

 

Kampf gegen Kindbettfieber

 

Mitte des 19. Jahrhunderts war die Tatsache, dass Mikroorganismen Krankheiten auslösen können, noch unbekannt. Chirurgen operierten mit bloßen Händen und wischten sich die Finger nur kurz an einem Lappen ab, wenn sie von der Obduktion zur Entbindung wechselten. Hunderttausende Frauen starben deshalb in den Krankenhäusern am Kindbettfieber. Frauen, die mit Hilfe von Hebammen zu Hause gebaren, erlagen selten dieser Krankheit. Die Situation war so schlimm, dass Frauen bettelten, ihr Kind auf der Straße entbinden zu können.

 

Die meisten Mediziner dieser Zeit hielten das Kindbettfieber für unvermeidbar. Doch der ungarische Arzt Ignaz Philipp Semmelweis, Leiter einer Geburtsklinik in Wien, wollte sich damit nicht zufrieden geben. Bei seinen Untersuchungen fiel ihm auf, dass die Sterblichkeitsrate der entbindenden Frauen in der Station, die von Ärzten und Medizinstudenten betreut wurde, bei etwa 30 Prozent lag. In der von Hebammen geführten Station betrug sie dagegen nur etwa 3 Prozent. Daraus folgerte er, dass die Ärzte auf ihrem Weg vom Sektionsraum in den Kreissaal die Krankheit mitschleppen mussten. 1847 befahl er allen Ärzten, Studenten und Hebammen der Klinik, sich vor jeder Untersuchung oder Entbindung die Hände mit chloriertem Wasser zu waschen. Die Sterblichkeitsrate durch Kindbettfieber in seinem Krankenhaus sank auf 1 Prozent.

 

Doch die Ärzte lehnten diese »würdelose« Prozedur ab und widersetzten sich seinen Anordnungen. Er verlor seinen Posten und wurde in vielen wissenschaftlichen Veröffentlichungen kritisiert und verhöhnt. Nach jahrelangen erfolglosen Versuchen, andere Mediziner für seine Ideen zu gewinnen, erlitt er einen mentalen Zusammenbruch, wurde in eine Heilanstalt eingeliefert und starb dort. Erst Jahrzehnte später wurden seine Leistungen anerkannt und gewürdigt.

 

Bakterien als Übeltäter

 

Erst die Arbeiten von Louis Pasteur und die von ihm aufgestellte »Keimtheorie« verbesserten endlich die hygienischen Verhältnisse in Kliniken. Der französische Physiker und Chemiker arbeitete für die französische Regierung an den Gärungsprozessen bei der Wein- und Bierherstellung. 1857 erkannte er, dass die Fermentation auf die Lebensprozesse winziger Zellen zurückgeht. Als er entdeckte, dass diese Mikroorganismen nicht hitzebeständig sind, entwickelte er eine Methode zur Konservierung von Lebensmitteln. Beim so genannten Pasteurisieren werden Keime durch Erhitzen abgetötet.

 

Im Laufe seiner Forschung kam er zu der Erkenntnis, dass Mikroorganismen auch Krankheiten bei Menschen und Tieren auslösen können. Seine »Keimtheorie« veröffentlichte er 1859. Pasteur nannte die Lebewesen »Spaltpilze«, später wurden sie in »Bakterien« umbenannt.

Der erste, der ein Bakterium eindeutig als Erreger einer Krankheit identifizierte, war allerdings ein anderer. Der deutsche Mediziner Robert Koch, eines von 13 Kindern einer Bergmannsfamilie, wies 1876 nach, dass Bacillus anthracis Milzbrand verursacht. Von diesem Zeitpunkt an wurden innerhalb kurzer Zeit die Erreger verschiedener Infektionskrankheiten isoliert. So entdeckte Albert Neisser 1879 den Erreger der Gonorrhö, Karl Josef Eberth 1880 Salmonella typhi und Alphonse Laveran im selben Jahr das Malaria-Plasmodium.

 

Robert Koch isolierte außerdem den Erreger der Cholera und 1882 das für Tuberkulose verantwortliche Bakterium Mycobacterium tuberculosis. Dadurch gelangte er zu Weltruhm, denn die Lungenerkrankung war eine der Haupttodesursachen dieser Zeit. 1890 stellte Koch das Tuberkulin, einen Extrakt aus Mycobacterium-Kulturen, als Therapeutikum vor. Ein Sturm von Ärzten und Patienten auf das vermeintliche Wundermittel setzte ein. Es erwies sich allerdings als wirkungslos und verschlimmerte in manchen Fällen die Krankheit sogar. Trotz dieser Niederlage erhielt Koch 1905 den Medizin-Nobelpreis für seine Arbeiten zur Tuberkulose.

Einer seiner größten Verdienste ist, eine Methode entwickelt zu haben, mit der man reine Bakterienkulturen gewinnen und auf festen Nährböden züchten kann. Koch ärgerte sich damals über die Nachteile der Anzucht von Mikroorganismen in Flüssigkeiten: Die Bakterien verschiedener Arten vermischten sich und es war schwierig, reine Kulturen zu erhalten. Beim Aufstreichen einer Bakterienkultur auf ein festes Medium müsste dies viel einfacher sein und aus einzelnen Kolonien ließen sich dann reine Arten gewinnen, so seine Theorie. Der Mediziner testete daher verschiedene feste Alternativen. Als erstes experimentierte er mit sterilisierten Kartoffelscheiben, später verwendete er Gelatine und schließlich Agar-Agar. Den Nährboden goss Koch zuerst auf eine Glasscheibe aus. Sein Assistent Julius Richard Petri verwendete stattdessen eine flache Glasschale mit Deckel und erfand somit die Petrischale, die noch heute in keinem mikrobiologischen Labor fehlen darf.

 

Siegeszug der Vakzine

 

Die wohl wichtigste Folge der Keimtheorie war die Entwicklung von Impfstoffen. Endlich konnten die Menschen den Seuchen, denen sie Jahrhunderte lang hilflos ausgeliefert waren, etwas entgegensetzen. Louis Pasteur fand bei seinen Experimenten einen Weg, Krankheitserreger durch Erhitzen abzuschwächen. Diese attenuierten Bakterien sollten gesunde Personen vor einer Erkrankung schützen. Ein erstes Experiment führte Pasteur 1881 mit Schafen durch. Einige Tiere impfte er mit attenuierten Milzbrand-Erregern, die anderen nicht. Dann infizierte er alle Schafe bewusst mit Milzbrand und konnte beobachten, dass die geimpften Tiere überlebten, während die ungeschützten starben. Im Jahr 1885 führte Pasteur einen Impfstoff gegen Tollwut ein. Wenige Jahre später entwickelten Forscher Vakzinen gegen andere Infektionskrankheiten wie Pest und Typhus.

Aber die aktive Impfung war nur ein Teil des Erfolgs. Einige Krankheiten wurden nicht durch die Erreger, sondern durch deren Toxine hervorgerufen. Gegen solche Giftstoffe entwickelten Emil von Behring und Shibasaburo Kitasato, die zusammen in Berlin arbeiteten, das erste wirksame Gegenmittel. Die beiden Forscher entdeckten im Sommer 1890 die Grundlagen für die Serumtherapie. Sie injizierten Tieren eine nicht tödliche Dosis Tetanus-Erreger und gewannen anschließend aus diesen Tieren ein Serum, dass das Tetanustoxin spezifisch neutralisieren konnte. Mit dieser passiven Immunisierung schützten sie gesunde Tiere vor einer Infektion. Auf dieselbe Weise entwickelten die beiden Forscher auch ein Antitoxin gegen Diphtherie. Behring erhielt 1901 den ersten Nobelpreis für Medizin. Es dauerte aber noch bis in die 1920er-Jahre, bis die passive Immunisierung einsetzbar war.

 

Einen enormen Fortschritt in der Herstellung von Impfstoffen brachten die 1930er-Jahre. Damals entwickelten die amerikanischen Mikrobiologen John Franklin Enders und Frederick Chapman Robbins Methoden, mit denen man Viren in Gewebekulturen züchten konnte. Das führte bald darauf zu Impfstoffen gegen Gelbfieber, Kinderlähmung, Masern, Mumps und Röteln. Mit gentechnischen Methoden stellten Wissenschaftler Anfang der 1980er-Jahre Impfstoffe gegen Hepatitis B, Influenza, Herpes simplex und Windpocken her.

 

Erste Versuche in den 1970er-Jahren, einen Impfstoff gegen Malaria zu entwickeln, schlugen trotz einiger anfänglicher Erfolge bisher fehl. Das größte Problem ist hier die hohe Variabilität der Malaria-Antigene. Ein neuer viel versprechender Ansatz sind entschärfte lebende Erreger, denen das Gen UIS3 eliminiert wurde. Diese Sporozoiten wurden Mäusen gespritzt, wobei keinerlei Plasmodienformen entstanden, die von dem symptomlosen Stadium in der Leber in die roten Blutkörperchen wechseln konnten. Das Ergebnis der Immunreaktion ist bislang eindrucksvoll: Keine einzige geimpfte Maus steckte sich nach einer Infektion mit normalen Plasmodien an, während in der Kontrollgruppe alle erkrankten.

Anfänge der Antisepsis

 

Neben der Entwicklung von Impfstoffen hatte Pasteurs Keimtheorie noch weitere bedeutende Auswirkungen vor allem auf die Chirurgie. Der britische Chirurg und Biologe Joseph Lister beschäftigte sich schon lange mit Wundinfektionen und bezweifelte die gängige Meinung, dass diese durch Zersetzung auf Grund des Luftsauerstoffs entstehen. Als er in der Veröffentlichung von Pasteur las, dass Mikroorganismen Krankheiten hervorrufen können, erkannte er den Zusammenhang zur Wundinfektion. Er vermutete, dass Mikroben aus der Luft in Wunden gelangen und diese infizieren. Daher begann er 1867, Wunden mit Karbolsäure-getränkten Verbänden zu behandeln. Damit führte er die antiseptische Chirurgie ein. Später wurden andere wirkungsvollere Substanzen für diesen Zweck verwendet.

 

Der deutsche Chirurg Ernst von Bergmann entwickelte diesen Gedanken weiter und erkannte, dass die präventive Sterilisation der Instrumente von entscheidender Bedeutung war. Er erfand unter anderem 1880 den Autoklaven. Die Chirurgen gingen in dieser Zeit dazu über, Gummihandschuhe und Gesichtsmasken während der Eingriffe zu tragen, was die Sepsisrate ebenfalls deutlich senkte.

 

Physiologische Geheimnisse gelüftet

 

Parallel zu den Fortschritten in der Mikrobiologie und Chemie kam auch die physiologische Forschung im 19. Jahrhundert stark voran. In diese Zeit fallen einige bedeutende Entdeckungen zu intrazellulären Funktionen wie Zellatmung und extrazellulären Funktionen wie Stoffwechsel, Hormonlehre oder Immunologie. Herausragende Figur dieser Zeit war der Franzose Claude Bernard, der unter anderem die Funktion von Bauchspeicheldrüse und Leber bei Verdauungsvorgängen entdeckte. Er isolierte Glykogen und erkannte die vasomotorischen Funktionen des Nervensystems. Als erster stellte Bernard die Theorie vom »milieu interieur« auf, nach der das Innere des Organismus trotz variabler Außenbedingungen konstant bleibt.

 

1855 machte Bernard zum Geburtsjahr der Endokrinologie, indem er den Begriff »innere Sekretion« prägte. Er beschrieb, dass die Leber mit dem Gallenfluss eine äußere und zudem eine innere Sekretion besitzt. 1894 zeigten zwei deutsche Forscher, dass ein Extrakt des Nebennierenmarks den Blutdruck erhöht. Der japanische Chemiker Jokichi Takamine gewann die hierfür verantwortliche Substanz, das Adrenalin, 1901 in kristalliner Form. Es ist das erste Hormon, das rein dargestellt wurde.

 

Ein Jahr später entdeckten die beiden englischen Physiologen Ernest Henry Starling und William Maddock Bayliss, dass die Bauchspeicheldrüse auch nach Durchschneiden aller zuführenden Nerven immer noch funktionsfähig ist und isolierten das Sekretin. 1905 schlug Starling die Bezeichnung »Hormon« für alle Substanzen vor, die durch »endokrine Drüsen« ins Blut gelangen, und andere Organe »zur Aktivität anregen«. Das Hormonkonzept erwies sich als äußerst erfolgreich: In kurzer Folge wurde ein Reihe weiterer Botenstoffe wie Thyroxin oder die Corticosteroide identifiziert.

 

Der wohl spektakulärste Erfolg der Hormonforschung war allerdings die Entdeckung des Insulins. Bis zu Beginn des 20. Jahrhunderts war die Stoffwechselstörung Diabetes mellitus tödlich. Schon früh war bekannt, dass die Bauchspeicheldrüse mit der Erkrankung zusammenhängt. Nach Einführung des Hormonbegriffs wurde auch klar, dass das Organ einen Botenstoff produzieren musste, der den Zuckergehalt im Blut regulierte. Doch alle Versuche, dieses Hormon zu isolieren, schlugen fehl, denn die Verdauungssäfte der Bauchspeicheldrüse zersetzten das Eiweißmolekül während des Isolierungsprozesses. Erst dem kanadischen Arzt Frederick Grant Banting gelang es 1921 mit einem Trick, Insulin zu gewinnen. Er klemmte bei einem lebenden Hund den Kanal der Bauchspeicheldrüse ab, so dass der Fermente produzierende Teil des Organs mit der Zeit verkümmerte. Diese Drüse entnahm der Mediziner und stellte aus ihr einen Extrakt her, aus dem er schließlich das lang gesuchte Hormon isolierte. Für die Entdeckung des Insulins, das Millionen von Diabetikern das Leben rettete, erhielt Banting 1923 den Medizin-Nobelpreis.

 

Im Gegensatz zu den »versteckten« Hormonen, war die lebenswichtige Bedeutung des Blutes schon früh bekannt. Doch was zu tun war, wenn der Lebenssaft versickerte, blieb lange ein Rätsel. Erst die Kenntnis der Blutgruppen hat die Bluttransfusion als medizinisches Routineverfahren ermöglicht, das heute aus der Unfallmedizin und der Chirurgie nicht mehr wegzudenken ist. Diese lebensrettende Entdeckung machte der österreichische Immunologe Karl Landsteiner im Jahr 1901. Er erkannte, dass die Bluttransfusion zwischen Personen der gleichen Gruppe nicht zur Zerstörung der Blutzellen führte, wohl aber zwischen Personen verschiedener Blutgruppen. 1909 gelang es ihm dann, das menschliche Blut in die vier Hauptgruppen A, B, AB und 0 einzuteilen. Im Jahr 1937 entdeckte er mit Alexander Solomon Wiener den Rhesusfaktor.

 

Pappmodell einer Doppelhelix

 

Die heutige Genetik nahm ihren Ursprung bei dem Augustinermönch Johann Gregor Mendel. Der auch als »Vater der Genetik« bezeichnete Mendel untersuchte die Vererbung von Merkmalen bei Erbsen. Dabei entdeckte er die Regeln der Vererbung, die er 1870 als »Mendelsche Gesetze« veröffentlichte. Obwohl sie heute die Grundlagen der klassischen Genetik bilden, fanden sie seinerzeit keine Beachtung. Erst 30 Jahre später entdeckten sie Hugo de Vries, Carl Correns und Erich Tschermak unabhängig voneinander wieder. Fast zeitgleich mit Mendels Entdeckung der Vererbungslehre spürte der schweizerische Mediziner Friedrich Miescher den Träger der Erbinformation auf: Aus Forellen isolierte er eine phosphorhaltige Säure, die erst später als Desoxyribonukleinsäure (DNS) bekannt wurde. Weder Mendel noch Miescher erkannten die Brisanz ihrer Entdeckungen.

 

Erst der Amerikaner Oswald Avery fand heraus, dass die DNS, die sich in jeder Zelle in jedem Lebewesen befindet, die Erbinformation darstellt. Wie diese aufgebaut ist und wie die Vererbung abläuft, war ihm aber nicht klar. Um 1950 machte sich dann der amerikanische Biologe James Watson an die Aufklärung ihrer Struktur. Seit kurzem war eine neue Proteinstruktur bekannt, die a-Helix, die der amerikanische Biologe Linus Pauling mittels Röntgenstrukturanalyse entdeckt hatte. Watson freundete sich mit dem englischen Physiker Francis Crick an, ebenfalls ein Fachmann für Röntgenstrukturanalyse, der auf der Suche nach dem Ursprung des Lebens war.

 

Watson und Crick entwarfen verschiedene Modelle der DNS, die sie jedoch experimentell nicht bestätigen konnten. Aus London erhielten sie aber bald die Forschungsergebnisse von Maurice Wilkins und Rosalind Franklin. Sie postulierten zunächst eine Dreifachhelix als Strukturmodell der DNS, was sich allerdings als Irrtum erwies. Schließlich versuchten sie, mit Hilfe von Pappmodellen der Bausteine die räumliche Struktur zu ermitteln. Watson und Crick ordneten ihre Pappmodelle unter Beachtung der chemischen Brückenbindungen räumlich an und erhielten die Struktur einer Doppelhelix.

 

Mit einer Veröffentlichung im Fachmagazin »Nature« informierten die beiden Wissenschaftler die Fachwelt über ihre Theorie. James Watson, Francis Crick und Maurice Wilkins erhielten 1962 für die Aufklärung der Struktur der DNS den Nobelpreis für Medizin.

 

Aufbauend auf diesen Erkenntnissen synthetisierte der in Indien geborene amerikanische Biochemiker Har Gobind Khorana 1970 erstmals ein Gen. In der zweiten Hälfte der siebziger Jahre entwickelten Forscher Methoden zur gezielten Veränderung von Genen. Seit Mitte der 1980er-Jahre wenden auch Mediziner die Gentechnik an, etwa bei der Herstellung von Insulin oder Interferonen.

 

Farben und Fieber

 

Heute erscheint es selbstverständlich, dass eine Erkrankung medikamentös behandelt werden kann. Doch dieser Durchbruch ist gerade einmal 100 Jahre her. Bis Mitte des 19. Jahrhunderts standen Medizinern zur Behandlung ihrer Patienten nur wenige Mittel wie Aderlass und einige Tinkturen, Tees oder Suppen zur Verfügung. Beliebt waren zum Beispiel quecksilberhaltige Lösungen, die zum Teil zu starken Vergiftungen führten wie bei Abraham Lincoln. Die Arzneimittelherstellung konzentrierte sich auf die Herstellung alkoholischer Extrakte aus Pflanzen und deren Weiterverarbeitung sowie auf die Verarbeitung von Tierprodukten wie Fett oder Knochen oder sogar pulverisierten Perlen.

 

Aus einigen überlieferten Heilpflanzen konnten im späten 19. Jahrhundert tatsächlich wirksame Substanzen gewonnen werden. 1860 isoliert Albert Neumann erstmals Cocain aus Cocablättern. Salicylsäure wurde seit 1874 großtechnisch aus Weidenrinde gewonnen und als Schmerzmittel eingesetzt. Es hatte aber starke Nebenwirkungen wie Magenbeschwerden und einen sehr bitteren Geschmack, weshalb es wenig beliebt war.

Medizin ohne Gewissen

Bei allen Highlights der deutschen Medizingeschichte darf die unrühmliche Seite der medizinischen Forschung im Nationalsozialismus nicht unerwähnt bleiben. Damals entstand eine ganz eigene makabere Medizinethik, in der der Wert des Einzelnen nur an seinem Nutzen für das deutsche Volk gemessen wurde. Die Gesundheit des Individuums stand nicht länger im Mittelpunkt ärztlichen Handelns.

 

Als »Gesundheitsführer« sollten Mediziner gemäß der NS-Ideologie die Volksgesundheit und damit vor allem die Leistungssteigerung heben. Dies hatte auf der einen Seite eine Stärkung des Präventionsgedankens und der Arbeitsmedizin zur Folge. Die Zahl der Betriebsärzte nahm von 1939 bis 1944 von 500 auf 8000 zu, die freie Arztwahl nahm allerdings dementsprechend ab. Auf der anderen Seite waren die Mediziner aber auch mit der »Erb- und Rassenpflege« beauftragt – was ebenfalls dem Erhalt der Arbeitskraft sowie der arischen Rasse dienen sollte. Menschen, die an »angeborenem Schwachsinn«, Schizophrenie, manisch-depressiven Störungen, erblicher Fallsucht, Chorea Huntington, erblicher Blind- oder Taubheit, schweren körperlichen Missbildungen oder schwerem Alkoholismus litten, konnten auch gegen ihren Willen sterilisiert werden. Das Grundrecht auf körperliche Unversehrtheit war dabei zu Gunsten der »Volksgesundheit« aufgehoben, was durch das »Gesetz zur Verhütung erbkranken Nachwuchses« legitimiert worden war. Auf dessen Konto gingen rund 400 000 Sterilisationen, bei denen Tausende Patienten verstarben. Gesteigert wurde dies schließlich mit dem Euthanasiebefehl Hitlers im Jahr 1939. Nun wurde vermutlich mehr als 200.000 Menschen von ihren Psychiatern ihr »lebensunwertes Leben« genommen – etwa mittels zentral organisierten CO-Vergasungen oder aber per Nahrungsentzug oder Überdosierung von Medikamenten in den Heilanstalten selbst.

 

Die dunkelste Seite der Medizin im Nationalsozialismus bildeten jedoch die Experimente an Menschen, die zumeist in Konzentrationslagern stattfanden. Hier testeten Mediziner für den Luftkrieg, wie der menschliche Körper in großen Höhen, sprich in einer Unterdruckkammer reagiert. Des Weiteren infizierten sie Häftlinge etwa mit Fleckfieber, Diphtherie, Typhus oder Cholera, um Impfstoffe gegen die Infektionskrankheiten zu finden. Auch in den Zwillingsstudien von Josef Mengele in Auschwitz dienten Menschen nur als Mittel zum Zweck.

 

Die neuen Erkenntnisse zur Vererbungslehre, ebenso die zu Arzneimittelwirkungen, haben einen mehr als bitteren Beigeschmack.

In den 1880er-Jahren entdeckte der deutsche Chemiker Ludwig Knorr das erste synthetische Antipyretikum und Analgetikum Antipyrin®. Den heute als Phenazon bekannten Wirkstoff, der Fieber in einem bislang nicht gekanntem Maß senkte, meldete er 1883 zum Patent an. Die Höchster Farbwerke produzierten und vertrieben das Präparat in einer fertig dosierten und abgepackten Form.

 

Auf der Suche nach einem nebenwirkungsärmeren Salicylsäurederivat stieß eine Arbeitsgruppe der Farbenwerke Bayer um Felix Hoffmann und Arthur Eichengrün auf Acetylsalicylsäure. Sie synthetisierten die Substanz 1897 zum ersten Mal in reiner Form. Im Jahr 1900 kam sie unter dem Handelsnamen Aspirin auf den Markt. Sie stieg schnell zum Universalhausmittel auf und ist bis heute eines der am häufigsten verwendeten synthetischen Arzneimittel.

 

Die Arzneimittelforschung war mit der Forschung an Farbstoffen eng verwoben, seitdem der Engländer William Henry Perkin bei einem missglückten Versuch, Chinin herzustellen, auf den ersten synthetischen organischen Farbstoff, das Mauvein, gestoßen war. Diese Entdeckung führte nicht nur zur Entwicklung von weiteren Farbstoffen, sondern auch von Arzneistoffen. So war das Antipyretikum Acetanilid (Antifebrin®), das 1886 auf den Markt kam, von Anilin abgeleitet.

Mit der Entwicklung der ersten synthetischen Arzneimittel wie Antipyrin oder Aspirin begann das moderne pharmazeutische Zeitalter. Das erste Chemotherapeutikum der Medizingeschichte, »Salvarsan«, war eine Entdeckung des deutschen Arztes Paul Ehrlich. Er hatte 1907 bei Tausenden von Versuchen in Frankfurt am Main entdeckt, dass seine »magischen Kugeln« gegen Syphilis wirksam waren. Salvarsan® verdrängte das bis dahin gebräuchliche Quecksilber in der Syphilis-Therapie und wurde seinerseits von der Entdeckung der Antibiotika überflügelt. Das Syphilis-Mittel ist nicht Ehrlichs einzige Lebensleistung. Er entwickelte auch Färbemethoden, mit denen Ärzte erstmals Blutbilder anfertigen konnten. Für seine immunologischen Arbeiten erhielt Paul Ehrlich 1908 den Nobelpreis.

 

1932 veröffentlichte der deutsche Wissenschaftler Gerhard J. P. Domagk die Beobachtung, dass die Verbindung Prontosil gegen Streptokokkeninfektionen wirkt. Nachdem man Sulfanilamid, den aktiven Metaboliten des Prontosils, entdeckt hatte, konnten die ersten Sulfonamid-Antibiotika entwickelt werden. Domagk erhielt für seine Entdeckung 1939 den Nobelpreis für Medizin, den er auf Grund eines von Hitler erlassenen generellen Verbotes zunächst nicht annehmen konnte. Da Domagk sich dennoch für die Auszeichnung bedankte, wurde er für kurze Zeit inhaftiert. Erst 1947 konnte ihm der schwedische König den Preis aushändigen, allerdings ohne die damit verbundene Geldsumme, da diese innerhalb eines Jahres verfällt.

 

Die britischen Biochemiker Howard Florey und Ernst Chain legten 1938 eine Reinform des Penicillins vor. Es war zehn Jahre zuvor von dem schottischen Bakteriologen Alexander Fleming entdeckt worden, der die bakterizide Wirkung des Schimmelpilzes Penicillium notatum bemerkt hatte. Der Ausbruch des 2. Weltkrieges führte dazu, dass Penicillin sofort in großem Maßstab hergestellt wurde. Die Folge war ein erheblicher Rückgang der Todesfälle.

 

Auch gegen die Tuberkulose fand man ein wirksames Medikament: das Streptomycin. Als Bakterien dagegen resistent wurden, entwickelten Forscher ein Kombinationspräparat aus Rifampicin und Isoniazid. In Deutschland wird heute als Standardtherapie die Einnahme einer Vierfach-Kombination von Isoniazid, Rifampicin, Pyrazinamid und Ethambutol über zwei Monate und anschließend einer Zweierkombination von Isoniazid und Rifampicin für mindestens vier weitere Monate empfohlen.

 

Wie Tbc gilt heute auch Lepra als heilbar. Bereits im Jahr 1873 entdeckte der norwegische Arzt Gerhard Armauer Hansen den Erreger, das Bakterium Mycobacterium leprae, und ebnete so den Weg für die spätere Therapie. Erste, allerdings wenig erfolgreiche Ansätze gab es schon in den 1920er-Jahren. Der Durchbruch gelang aber erst in den 1940er-Jahren mit der Sulfonamidtherapie. 1947 führte Archie Cochrane das bis heute für die Lepratherapie bedeutsamste Sulfonamid Dapson (DDS) in die Therapie ein.

Schon seit dem 17. Jahrhundert wird dagegen die Chinarinde und das später daraus gewonnene Chinin zur Therapie der Malaria verwendet. Die Legende besagt, dass britische Kolonialisten daher regelmäßig stark chininhaltiges Tonic Water tranken und um den sehr bitteren Geschmack zu verbessern, dieses oft mit Gin mischten und so den Gin Tonic erfanden. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts hat sich die Anzahl der Therapiemöglichkeiten vervielfacht und es besteht die Möglichkeit der medikamentösen Prophylaxe mit Chloroquin, Mefloquin, Atovaquon-Proguanil oder Doxycyclin.

 

Gegen Ende des 20. Jahrhunderts wurde der Kampf gegen die Infektionskrankheiten schwieriger. Einerseits wurden bakterielle Erreger gegen Antibiotika resistent, andererseits entdeckte man auch neue, viralbedingte Krankheiten wie Aids (Acquired Immune Deficiency Syndrome). Da das HI-Virus gegen einzelne Medikamente schnell Resistenzen entwickelt, hat sich die Therapie mit mehreren Medikamenten gleichzeitig durchgesetzt (Highly Active Antiretroviral Treatment, HAART). Eine HAART kann das Leben HIV-Infizierter deutlich verlängern, eine vollständige Eradikation aller Viren und damit eine Heilung sind bislang jedoch nicht möglich. Zurzeit werden drei Wirkstoffklassen angewendet: Nukleosid- und Nukleotidanaloga (NRTI), nicht nukleosidische Reverse Transkriptaseinhibitoren (NNRTI) und Proteaseinhibitoren (PI). Seit kurzem gibt es mit Enfuvirtid eine vierte Wirkstoffklasse der Fusionsinhibitoren.

 

Anders als Infektionskrankheiten waren Geisteskrankheiten zu Beginn des 20. Jahrhunderts ein Tabuthema. Zu den ersten Versuchen, Fehlfunktionen des Geistes und der Seele zu verstehen, gehörten die Theorien von Sigmund Freud. Aber die von ihm entwickelten und von seinen Nachfolgern abgewandelten Methoden der Psychoanalyse erwiesen sich bei manchen schweren geistigen Störungen als unwirksam. Zwei frühe Versuche zur Behandlung von Psychosen waren die Leukotomie (1935), das auch Lobotomie genannte Durchtrennen bestimmter Nervenbahnen, und die Elektroschocktherapie (1938).

 

Einen wichtigen Fortschritt in der Behandlung dieser Krankheiten bildeten die Psychopharmaka. Phenothiazine dienten Anfang der 1950er-Jahre zur Behandlung der Schizophrenie. Bis dahin verbrachten schizophrene Menschen in ihrem Leben insgesamt etwa sieben Jahre in Krankenhausbehandlung, da Mediziner den psychischen Erkrankungen, vor allem den Psychosen, mehr oder weniger hilflos gegenüberstanden. Durch den Einsatz von Psychopharmaka konnte die Zeit für stationäre Behandlungen auf etwa sieben Monate verringert werden.

 

Motor der sexuellen Revolution

 

Ab den 1950er-Jahren interessierten sich die Menschen plötzlich für Sexualität und Verhütung und redeten über Themen, die bislang tabu waren. Was viele als »sexuelle Revolution« feierten, ließ andere den Untergang des Abendlandes befürchten: Die Einführung des ersten oralen Empfängnisverhütungsmittels, der Pille.

 

Carl Djerassi, der sich in seiner Autobiographie als »Mutter der Pille« bezeichnet, gelang es Anfang der 1950er-Jahre, das Schwangerschaftshormon Gestagen künstlich herzustellen. Gregory Pincus und John Rock entwickelten 1951 die erste Antibabypille. 1961 bringt die Berliner Schering AG mit Anovlar® die erste Pille in Deutschland auf den Markt.

 

Die Pille war im Nachkriegsdeutschland umstritten und kollidierte mit den damaligen Moralvorstellungen. Schering führte daher die Antibabypille als »Mittel zur Behebung von Menstruationsstörungen« ein. Sie wurde zunächst nur verheirateten Frauen verschrieben. Ursprünglich waren Kontrazeptiva hochdosierte »Hormon-Bomben«. Heute versprechen niedriger dosierte Pillen (Mikropille) die gleiche Sicherheit und weisen geringere Nebenwirkungen auf. Weiterhin gibt es die Minipille, die kein Estrogen enthält und im Gegensatz zur Mikropille nicht den Follikelsprung verhindert, sondern ausschließlich den Schleim verdickt, der den Gebärmuttermund verschließt.

 

Katheterisierung im Selbstversuch

 

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind in den Industrieländern nach wie vor die häufigste Todesursache. Bei Diagnose und Therapie gibt es aber große Fortschritte. Die Diagnosemöglichkeiten wurden durch die Methode der Herzkatheterisierung verbessert, die der deutsche Mediziner Werner Forßmann 1929 im Selbstversuch entwickelte. Er schob sich von der Armvene ausgehend einen Gummischlauch bis zur rechten Herzkammer und dokumentierte dies mit einer Röntgenaufnahme.

 

Die eigentliche Sensation seiner Veröffentlichung erkannte zunächst lediglich eine Berliner Tageszeitung. Die Fachwelt beschuldigte Forßmann des Betrugs, sodass er seine eben angetretene Stelle als Volontärassistent an der Chirurgischen Klinik der Berliner Charité wieder verlor. Der damalige Klinikchef Ferdinand Sauerbruch soll zu seinem Versuch gesagt haben: »Mit solchen Kunststücken habilitiert man sich in einem Zirkus und nicht an einer anständigen deutschen Klinik.« Nach einem Vortrag im Jahr 1931 bot er ihm jedoch die Rückkehr an. Unter den vielen neuen Medikamenten auf diesem Gebiet sind vor allem die Betablocker, Nitrate und Calcium-Antagonisten zu erwähnen.

 

Nach den Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind bösartige Tumoren die zweithäufigste Todesursache in den industrialisierten Ländern. Krebs gibt es seit Menschengedenken. Tumoren finden sich bei ägyptischen Mumien, wurden von Hippokrates ausführlich beschrieben und von mittelalterlichen Ärzten an Brust oder Enddarm ihrer Patienten ertastet. Damals kannte man als Mittel nur das »Rausschneiden«. Heutzutage basiert die Tumortherapie auf drei wesentlichen Säulen: der Operation, Strahlenbehandlung und medikamentösen Therapie.

 

Kampf dem Krebs

 

Ihren Ursprung genommen hat die Zytostatikaentwicklung ironischerweise im Krieg. Bei der Autopsie von Gefallenen stellten Mediziner im Ersten Weltkrieg fest, dass das als Kampfgas eingesetzte Senfgas (Schwefel-Lost) wachstumshemmend wirkt: Sie fanden Schädigungen aller stark proliferierenden Gewebe, vor allem des Knochenmarks. Einige Jahre später entwickelten Wissenschaftler das weniger toxische Stickstoff-Lost, aus dem sich das später häufig eingesetzte Cyclophosphamid ableitet. Zur Gruppe der Alkylantien zählen ferner auch Platinderivate wie Cisplatin, die ebenfalls eher zufällig gefunden wurden. Ebenfalls bei soliden Tumoren wirken Zytostatika pflanzlichen Ursprungs wie Vinca-Alkaloide aus dem Tropischen Immergrün oder Paclitaxel aus der pazifischen Eibe, deren gemeinsamer Wirkmechanismus die Mitosehemmung ist.

Revolution der Diagnostik

Kaum ein medizinisches Gebiet hat sich in den letzten Jahrzehnten so dramatisch fortentwickelt wie die bildgebende Diagnostik. Den Grundstein hierfür legte der deutsche Physiker Wilhelm Conrad Röntgen. Als Professor an der Universität Würzburg machte er 1895 bei Experimenten mit Entladungsröhren eine erstaunliche Beobachtung: Er sah, dass von einer Kathodenstrahlröhre eine unbekannte Fluoreszenz ausging, die auch dann noch zu sehen war, wenn die Röhre mit dicker schwarzer Pappe abgedeckt war. Die von ihm entdeckten X-Strahlen stellte er noch im selben Jahr in seiner Veröffentlichung »Über eine neue Art von Strahlen« vor. In kürzester Zeit verbreitete sich die Nachricht über die gesamte Welt. Vor allem, weil ein Bild in seiner Veröffentlichung die Menschen begeisterte: Die Aufnahme von Knochen einer menschlichen Hand. Auch für Laien war direkt verständlich, welche Bedeutung die Röntgenstrahlen für die Medizin hatten. Für seine Entdeckung, die die Diagnostik revolutionierte, erhielt er 1901 den ersten Nobelpreis für Physik.

 

Das Verfahren wurde in den kommenden Jahrzehnten verfeinert und verbessert. Die wohl wichtigste Weiterentwicklung stammt von dem Briten Godfrey Hounsfield, der 1971 den Computertomographen erfand. Monatelang hatte er versucht, große Unternehmen für seine Technologie zu begeistern, allerdings erfolglos. Schließlich sprach er bei der Schallplattenfirma EMI vor, die sich überraschenderweise interessiert zeigte und die Technologie für das computergestützte schichtweise Röntgen auf den Markt brachte.

 

Zuerst konnte das als »Schädel-Scanner« bezeichnete Gerät nur den Kopf abbilden, die Ganzkörper-CT brachte dann den Durchbruch, und eine große Erfolgsgeschichte begann. Hounsfield erhielt 1979 einen Nobelpreis für seine Arbeit.

 

Zwei Jahre nach der Einführung der Computertomographie gab es 1973 einen weiteren großen Fortschritt. Der Amerikaner Paul Lauterbur entwickelte die Kernspintomographie. Das auch als Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) bezeichnete Verfahren hat den Vorteil, dass es keine ionisierenden Strahlen, sondern Magnetfelder verwendet. Im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren kann die MRT viele Organe besser darstellen.

 

Breiten Einzug in die Diagnostik hat mittlerweile auch eine weitere Methode, die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) gehalten. Sie macht Stoffwechselabläufe im Körper sichtbar. Grundlage der PET ist, dass radioaktiv markierte Substanzen im Körper verfolgt und deren Verteilung abgebildet werden können. Sie zählt zu den effizientesten, aber auch zu den teuersten Methoden.

Die Verabreichung von Zytostatika in Kombinationen und Zyklen bildet die Grundlage für die bisherigen Erfolge in der Chemotherapie – etwa in der Leukämiebehandlung: Kam die Diagnose noch vor 30 Jahren einem Todesurteil gleich, können heute drei von vier Kindern dauerhaft geheilt werden. Einen Fortschritt bei häufig hormonabhängigen Tumoren wie dem Prostata- oder Mammakarzinom hat zudem die Behandlung mit Hormonen und Hormonantagonisten gebracht. So kann bei hormonrezeptorpositiven Patientinnen der Estrogenrezeptor-Antagonist Tamoxifen die Wahrscheinlichkeit eines Rezidivs oder der Sterblichkeit deutlich senken.

 

Eine neue Strategie im Kampf gegen Tumoren haben Wissenschaftler erst vor wenigen Jahren eingeschlagen. Nachdem sie entdeckten, dass einige Krebszellen bestimmte Oberflächenproteine bilden, die sie von anderen Körperzellen unterscheiden, entwickelten sie gezielt Antikörper gegen diese Strukturen. Als erster Kandidat erhielt Rituximab 1998 die Zulassung und ist mittlerweile in der Behandlung von Lymphdrüsenkrebs ebenso unentbehrlich wie Trastuzumab beim Mammakarzinom. Die auch »Biologicals« genannten Antikörper sind derzeit ebenso wie die »Small molecules« – per computerbasiertem Drugdesign hergestellte Hemmer tumorspezifischer Enzyme – eine große Hoffnung bei der Behandlung von Krebs. Wann und ob Mediziner diese uralte Krankheit besiegen werden, steht aber auf einem anderen Blatt.

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