AbituraufgabenGifte an der Synapse

Vor der Injektion beträgt die Muskelkraft 100 %. Innerhalb der ersten Woche fällt sie auf 45 %, nach zwei Wochen erreicht sie mit etwa 30 % ihren Tiefpunkt und bleibt bis zur vierten Woche ungefähr auf diesem Niveau. Danach steigt sie langsam und gleichmäßig wieder an: auf etwa 52 % nach 8 Wochen, 78 % nach 12 Wochen und 95 % nach 16 Wochen. Nach etwa vier Monaten ist die Ausgangskraft fast wieder erreicht.

Ein AP erreicht wie gewohnt die Axonendigung, spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen, Ca²⁺ strömt ein. Weil Botulinumtoxin ein für die Verschmelzung nötiges Protein gespalten hat, können die Vesikel ihre Membran nicht mit der präsynaptischen Membran verschmelzen; die Exocytose unterbleibt, und es wird kein bzw. kaum ACh in den synaptischen Spalt abgegeben. Die ACh-Rezeptoren sind zwar intakt, werden aber nicht aktiviert: Es entsteht kein oder nur ein sehr kleines, unterschwelliges Endplattenpotenzial und damit kein Muskel-AP. Die betroffenen Muskelfasern kontrahieren nicht mehr, der Muskel ist schlaff gelähmt; seine Kraft sinkt stark.

Das Toxin wirkt an den vorhandenen Endigungen lange. Die Kraft kehrt zurück, weil neue Nervenendigungen aussprossen und neue Kontakte zu den Muskelfasern bilden, deren Vesikel wieder ACh freisetzen können; die Fasern werden wieder erregt. Später übernimmt die ursprüngliche Endplatte, deren gespaltenes Protein inzwischen neu gebildet wurde, wieder die Übertragung. Weil diese Neubildung und das Aussprossen Wochen dauern und nach und nach immer mehr Muskelfasern wieder erregt werden, steigt die Kraft ab der vierten Woche langsam und schrittweise an und erreicht nach etwa vier Monaten fast wieder den Ausgangswert.

Quelle A stammt von einem Anbieter, der Behandlungen verkaufen will (Rabatt, Terminbuchung); ihr Zweck ist Werbung. Sie nennt keine Belege, und ihre Aussage „hält ewig“ widerspricht M1, nach dem die Wirkung nach etwa vier Monaten nachlässt; „völlig ungefährlich“ verschweigt, dass es sich um ein starkes Gift handelt. Quelle C ist anonym, alt, ohne Belege und fachlich falsch: Die Nerven werden nicht dauerhaft zerstört, wie M1 und M2 (3) zeigen. Quelle B stammt von einer ärztlichen Fachgesellschaft, ist aktuell, nennt Literatur, will informieren und nennt auch Nebenwirkungen; ihre Aussagen zu Wirkort und Wirkdauer stimmen mit M1 und M2 überein. Für das Referat ist deshalb Quelle B zu wählen.

Ohne Neostigmin bleibt die Zuckungskraft bis zu einer Curare-Konzentration von 1 µmol/L nahezu bei 100 % (98 %). Danach fällt sie steil ab: auf 85 % bei 1,5 µmol/L, 50 % bei 2 µmol/L, 20 % bei 2,5 µmol/L und fast 0 % ab 3,5 µmol/L. Mit Neostigmin hat die Kurve dieselbe Form, ist aber nach rechts zu höheren Curare-Konzentrationen verschoben: Die Kraft bleibt bis 1,5 µmol/L bei 100 %, sinkt erst bei höheren Konzentrationen ab (55 % bei 3 µmol/L) und liegt auch bei 4 µmol/L noch bei 10 %.

Nach M5 sind bei 1 µmol/L Curare schon 70 % der ACh-Rezeptoren blockiert, die Kraft ist aber fast unverändert. Das liegt am Sicherheitsfaktor der Endplatte: Normalerweise ist das EPP mehrfach so groß wie für ein Muskel-AP nötig. Auch wenn nur 30 % der Rezeptoren frei sind, bleibt es in fast allen Fasern überschwellig, und jede Faser antwortet nach dem Alles-oder-Nichts-Prinzip mit einem vollständigen AP und einer vollständigen Zuckung. Erst oberhalb von etwa 75–80 % Blockade wird das EPP in immer mehr Fasern unterschwellig; diese Fasern fallen ganz aus. Weil der Sicherheitsfaktor der einzelnen Fasern etwas unterschiedlich ist, fallen sie über einen kleinen Konzentrationsbereich nacheinander aus — die Kraft sinkt dort steil. Bei 93 % Blockade sind fast alle Fasern ausgefallen.

Neostigmin hemmt die Acetylcholinesterase; ACh wird langsamer gespalten, seine Konzentration im Spalt ist höher und bleibt länger erhalten. Curare und ACh konkurrieren um dieselbe Bindestelle des Rezeptors: Je mehr ACh vorhanden ist, desto mehr Rezeptoren besetzt ACh statt Curare. Deshalb braucht man mit Neostigmin eine höhere Curare-Konzentration für dieselbe Lähmung — die Kurve verschiebt sich nach rechts, ohne ihre Form zu ändern. Genau das erwartet man bei einer kompetitiven Hemmung; die Verschiebung belegt also, dass Curare ein kompetitiver Antagonist am ACh-Rezeptor ist.

Das Vorgehen ist fachlich sinnvoll. Neostigmin erhöht die ACh-Konzentration im Spalt und verdrängt das Muskelrelaxans kompetitiv von den Rezeptoren der Endplatte; die Muskeln — auch die Atemmuskeln — arbeiten schneller wieder, der Patient kann früher selbst atmen. Da Neostigmin die Acetylcholinesterase überall hemmt, verstärkt es auch die ACh-Wirkung an muskarinischen Synapsen, was zu langsamem Herzschlag, Speichelfluss und Bronchialverengung führt. Atropin blockiert genau diese muskarinischen Rezeptoren, wirkt an der Endplatte aber nicht; es verhindert also die Nebenwirkungen, ohne die erwünschte Wirkung an den Skelettmuskeln aufzuheben. Einschränkend gilt: Neostigmin wirkt nur bei kompetitiven Relaxanzien und nur, solange nicht fast alle Rezeptoren blockiert sind; zu viel Neostigmin könnte selbst zu Dauerdepolarisation führen. Die Dosis muss daher genau bemessen und die Atmung weiter überwacht werden. Insgesamt ist die Kombination eine gut begründete Maßnahme.