Die Opioidkrise mit jährlich tausenden Todesfällen hat die USA seit Jahrzehnten fest im Griff. Auch in Deutschland sehen Mediziner einen besorgniserregenden Trend bei Verbreitung und Missbrauch von Opioiden.

Beschreibe die Vorgänge an Synapsen nach Freisetzung von Opioiden.

Erläutere die verringerte Schmerzwahrnehmung und beruhigende Wirkung von Opioiden auf den Organismus.

Diskutiere den therapeutischen Einsatz exogener Opioide.

Beziehe in deiner Darstellung Sachverhalte aus der nachfolgenden Materialsammlung ein.

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Material 1

Als Opioide werden alle natürlichen und synthetischen Substanzen bezeichnet, die an Opioidrezeptoren binden. Die Opioidrezeptoren sind in unterschiedlichen Hirngebieten, im Rückenmark und in den Nervengeflechten des Darms und der Blase lokalisiert. An diese Rezeptoren binden sowohl die endogenen als auch die exogenen Opioide. Endogene Opioide, wie Enkephaline und Endorphine, werden vor allem in der Hypophyse und im Hypothalamus produziert und in Notfallsituationen ausgeschüttet. Exogene Opioide werden dem Körper von außen zugefügt und nach ihrer Herkunft unterteilt:

	natürliche Opioide (Opiate)	semisynthetische Opioide	synthetische Opioide
Herkunft	natürlich vorkommend (Mohn)	aus natürlichen Opioiden gewonnen	chemisch synthetisiert
Beispiele	Morphine	Heroin	Fentanyl

Einteilung exogener Opioide nach Herkunft

Nach: https://viamedici.thieme.de (07.11.2024)

Opioide werden bei starken Schmerzen in der Notfall- und Intensivmedizin eingesetzt. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Behandlung von Krebs- und Palliativpatienten, die teils unter unerträglichen Schmerzen leiden. Opioide sind auch Bestandteil von Narkosemitteln und dienen der Schmerzstillung während der Operation. Funktionseinschränkungen von Niere und Leber sind nicht zu erwarten.

Nach: https://flexikon.doccheck.com/de/Fentanyl (30.10.2024)

Material 2

Nicht-opioide Schmerzmittel, wie z. B. Paracetamol, Ibuprofen und Acetylsalicylsäure werden vor allem bei leichten bis mäßig starken Schmerzen eingesetzt. Sie unterscheiden sich von Opioiden hinsichtlich ihres Wirkmechanismus. So hemmt Ibuprofen bestimmte Enzyme im Körper, sodass weniger entzündungsvermittelnde Gewebshormone entstehen, die auch an der Entstehung von Fieber und Schmerzen beteiligt sind. Der Dauergebrauch kann zu schweren Nebenwirkungen wie Magen-Darm-Geschwüren und Funktionsstörungen von Leber oder Niere führen.

Nach: https://www.netdoktor.de/medikamente/ibuprofen/ (4.1.2025)

Nach: https://www.ginko-stiftung.de/landesfachstelle/Lexikon-Schmerzmittel/nachricht1848.aspx (4.1.2025)

Material 3

Abhängigkeit des Atemminutenvolumens von der Konzentration des synthetischen Opioids Fentanyl

Material 4

Pharmakologen des Universitätsklinikums Jena konnten durch genetische Veränderungen am Opioid-Rezeptor in Mäusen die Entwicklung einer Toleranz gegen Opioide fast komplett unterdrücken. Die schmerzmindernde Wirkung verbesserte sich sogar und hielt auch bei längerer Gabe an. Abhängigkeits- und Entzugssymptome blieben jedoch unverändert. Die jetzt in NATURE COMMUNICATIONS veröffentlichte Studie legt nahe, dass die Toleranzentwicklung von Opioiden durch Veränderungen des Opioid-Rezeptors vermittelt wird. Diese Erkenntnisse können zur Entwicklung verbesserter Opioide genutzt werden.

Nach: https://www.uniklinikum-jena.de (30.10.2024)

Material 5

Schematische Darstellung der Vorgänge an einer Synapse im Rückenmark

Material 6

Schematische Darstellung des Verlaufs der aufsteigenden schmerzvermittelnden Bahnen und der absteigenden schmerzhemmenden Bahnen

Material 7

Teil des zentralen Nervensystems	ausgewählte Reaktionen auf Schmerzsignale
sensorische Großhirnrinde	Wahrnehmung von Schmerz
Limbisches System (Amygdala)	Empfinden von Angst, unangenehme Empfindung
Zwischenhirn (Thalamus, Hypothalamus)	Auslösung Stressreaktion, Ausschüttung von Stresshormonen
Hirnstamm (Formatio reticularis, Medulla oblongata)	Erhöhung von Herzschlag, Atmung, Wachheit

Ausgewählte Reaktionen des zentralen Nervensystems auf Schmerzsignale

Nach: Herdegen, T.: Pharmako-logisch! Schmerz. Nichtsteroide Analgetika Opioide Schmerzspezifische Analgesie. Deutscher Apotheker Verlag, Stuttgart 2014, S. 50f.

Zelluläre Wirkmechanismen von Opioiden an der Synapse

Die neurobiologische Wirkung von Opioiden beruht auf ihrer Bindung an spezifische Opioidrezeptoren (OR), die im zentralen Nervensystem, insbesondere im Rückenmark und in verschiedenen Hirnregionen wie dem Thalamus oder dem limbischen System, lokalisiert sind. An diese Rezeptoren binden sowohl endogene Opioide wie Enkephaline als auch exogene Substanzen, die in natürliche Opiate (z. B. Morphine), semisynthetische (z. B. Heroin) und synthetische Opioide (z. B. Fentanyl) unterteilt werden.

Die schmerzhemmende Wirkung erfolgt durch eine gezielte Beeinflussung der synaptischen Erregungsleitung, wie sie schematisch in Material 5 dargestellt ist:

• Präsynaptische Hemmung: Durch die Bindung eines Opioids an den präsynaptischen Opioidrezeptor wird das Enzym Adenylatcyclase (Ac) gehemmt. Dies führt zu einer Verringerung der Konzentration des sekundären Botenstoffs cyclisches AMP (). Infolgedessen öffnen sich spannungsgesteuerte Calciumkanäle () seltener oder weniger lang, wodurch die Exozytose des erregenden Neurotransmitters Glutamat in den synaptischen Spalt drastisch reduziert wird. An der Postsynapse unterbleibt dadurch der Einstrom von Natrium-Ionen () über ligandengesteuerte Ionenkanäle, wodurch die Depolarisation ausbleibt.

• Postsynaptische Hemmung: Parallel binden Opioide an postsynaptische Rezeptoren. Über aktivierte G-Proteine wird die Öffnung von Kaliumkanälen () verstärkt und der Einstrom von Chlorid-Ionen () begünstigt. Der resultierende Ausstrom von und Influx von führt zu einer Hyperpolarisation der postsynaptischen Membran. Die Zelle wird dadurch unempfindlicher gegenüber weiteren Reizen, was die Weiterleitung des Schmerzsignals effektiv unterbricht.

Physiologische Wirkung: Schmerzreduktion und Beruhigung

Die systemische Wirkung der Opioide lässt sich durch die Verteilung der Rezeptoren in den aufsteigenden schmerzvermittelnden und absteigenden schmerzhemmenden Bahnen erklären (Material 6).

1. Verringerte Schmerzwahrnehmung: Schmerzsignale von peripheren Sensoren werden bereits im Rückenmark durch Opioide blockiert, sodass weniger Erregungen die sensorische Großhirnrinde erreichen, wo die bewusste Schmerzwahrnehmung stattfindet.

2. Beruhigende Wirkung: In Regionen des Zwischenhirns (Thalamus/Hypothalamus) und des Hirnstamms dämpfen Opioide die stressbedingten Reaktionen auf Schmerz. Dies führt zu einer Senkung der Herz- und Atemfrequenz sowie zu einer verminderten Ausschüttung von Stresshormonen.

3. Anxiolytische Wirkung: Durch die Hemmung von Erregungen im limbischen System, insbesondere der Amygdala, wird das mit Schmerz verbundene Angstempfinden und die unangenehme emotionale Bewertung des Reizes reduziert.

Diskussion des therapeutischen Einsatzes exogener Opioide

Der Einsatz von Opioiden in der Medizin ist aufgrund ihres hohen Wirkpotenzials, aber auch ihrer Risiken, ein zentrales Thema der modernen Pharmakologie.

Argumente für den therapeutischen Einsatz (Pro):

Opioide sind in der Notfall- und Intensivmedizin sowie in der Palliativversorgung unverzichtbar, um Patienten bei schweren Operationen oder terminalen Krebserkrankungen ein würdevolles, schmerzfreies Leben zu ermöglichen. Ein wesentlicher klinischer Vorteil gegenüber nicht-opioiden Schmerzmitteln wie Ibuprofen ist, dass Opioide bei sachgerechter Anwendung keine Organschäden an Leber oder Niere verursachen, während Ibuprofen bei Dauergebrauch zu Magen-Darm-Geschwüren und Funktionsstörungen dieser Organe führen kann (Material 1 & 2).

Argumente gegen den Einsatz bzw. Risiken (Contra):

Das größte Risiko liegt in der Toleranzentwicklung und dem hohen Abhängigkeitspotenzial. Wie Material 4 darlegt, vermitteln Veränderungen am Opioid-Rezeptor eine Toleranz, die Patienten zwingt, die Dosis stetig zu steigern, um die gleiche schmerzlindernde Wirkung zu erzielen. Während die Schmerzlinderung nachlässt, bleiben Abhängigkeits- und Entzugssymptome unvermindert bestehen. Eine lebensbedrohliche Nebenwirkung ist die Atemdepression. Das Diagramm in Material 3 verdeutlicht, dass mit steigender Konzentration von Fentanyl das Atemminutenvolumen drastisch sinkt und ab etwa Körpergewicht zum vollständigen Atemstillstand führt.

Fazit:

Der Einsatz exogener Opioide erfordert eine strikte medizinische Indikationsstellung und Überwachung. Während sie als hocheffektive Analgetika bei akuten und terminalen Schmerzstörungen alternativlos sind, birgt ihre Anwendung bei chronischen, nicht-malignen Schmerzen aufgrund der Suchtgefahr und der Gefahr einer letalen Überdosierung durch Atemdepression immense Risiken.