Arzneistoffe

Direkte Sympathomimetika

Direkte Sympathomimetika aktivieren Adrenozeptoren als Agonisten. Im Kern geht es darum, wie das Phenylethylamin-Gerüst über Catechol, β-Hydroxygruppe, α-Methylgruppe und N-Substituent Selektivität und Kinetik bestimmt und wie sich daraus Wirkprofil, UAW und Wechselwirkungen ableiten.

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  • Einteilung: Direkte Sympathomimetika sind Agonisten an Adrenozeptoren, indirekte setzen Noradrenalin frei oder hemmen seine Wiederaufnahme, gemischte wie Ephedrin tun beides.
  • Struktur: Grundgerüst ist das Phenylethylamin; Catechol, β-Hydroxygruppe, α-Methylgruppe und N-Substituent bestimmen Selektivität und Kinetik, Imidazoline bilden eine eigene α-selektive Strukturklasse.
  • Selektivität: Je größer der N-Substituent, desto mehr β-Wirkung; tert-Butyl oder Arylalkyl ergeben β₂-Selektivität, nur 3-OH ergibt α₁-Betonung.
  • Kinetik: Catecholamine sind COMT-Substrate, oral unwirksam und wirken Minuten; Nicht-Catecholamine sind COMT-resistent und oral wirksam, α-Methyl und Imidazolin schützen vor MAO.
  • Wirkprofil: α₁ verengt Gefäße, α₂ senkt zentral den Sympathikotonus, β₁ steigert Frequenz und Kontraktilität, β₂ relaxiert Bronchien und Uterus.
  • UAW und WW: Tachykardie, Angina, Hypertonie, Tremor und Hypokaliämie folgen aus α- und β-Stimulation; Trizyklika und MAO-Hemmer verstärken, Sympatholytika antagonisieren.

Überblick

Direkte Sympathomimetika binden als Agonisten an Adrenozeptoren und lösen dieselben Signale aus wie Noradrenalin und Adrenalin, unabhängig davon, ob Transmitter freigesetzt wird. Das trennt sie von den indirekten Sympathomimetika, die Noradrenalin freisetzen oder seine Wiederaufnahme hemmen. Gemischt wirkende Stoffe wie Ephedrin tun beides. Welche Rezeptoren ein direktes Sympathomimetikum erreicht, entscheidet seine Struktur. Die Rezeptor-Subtypen beschreibt Adrenerges und dopaminerges System.

  • Nichtselektiv (α und β): die Katecholamine Adrenalin und Noradrenalin, eingesetzt in Notfall- und Intensivmedizin.
  • α-selektiv: Alpha-Sympathomimetika wie Phenylephrin und die Imidazoline. Zentral α₂-agonistische Imidazoline wie Clonidin zählen zu den Antisympathotonika.
  • β-selektiv: Dobutamin (β₁, synthetisches Catecholamin) und die Beta-Sympathomimetika mit β₂-Selektivität bei Asthma und COPD.

Typischer Vertreter ist Adrenalin: endogen, nichtselektiv und mit allen Catecholamin-Eigenschaften, an denen sich die übrigen Vertreter messen.

Strukturformel von Adrenalin
Adrenalin
Direkte Sympathomimetika · Leitsubstanz
  • Prinzip: Agonist an α₁, α₂, β₁ und β₂; nur das (R)-Enantiomer ist voll wirksam.
  • Kinetik: oral unwirksam (COMT, MAO, Sulfatierung), daher parenteral oder inhalativ; Wirkung nur Minuten, kaum ZNS-gängig.
  • Einsatz: Anaphylaxie, Reanimation, Vasokonstriktor-Zusatz zu Lokalanästhetika.
  • Besonderheit: dosisabhängiges Profil: niedrig überwiegt β (β₂-Vasodilatation), hoch α₁ (Vasokonstriktion).

Vertreter

Fast alle Vertreter leiten sich vom Phenylethylamin ab, die übrigen sind Imidazoline. Man unterscheidet sie nach Rezeptorselektivität und danach, ob sie ein Catechol tragen, denn das entscheidet über Applikation und Wirkdauer. Indikationen, UAW und KI der einzelnen Stoffe stehen auf den Seiten der Unterklassen.

Wirkstoffe
Strukturformel von Adrenalin
Catecholamine Adrenalin α und β
Strukturformel von Noradrenalin
Catecholamine Noradrenalin α, β₁
Strukturformel von Dobutamin
Catecholamine Dobutamin β₁-betont
Strukturformel von Salbutamol
β₂-selektive Nicht-Catecholamine Salbutamol Saligenin
Strukturformel von Fenoterol
β₂-selektive Nicht-Catecholamine Fenoterol Resorcin
Strukturformel von Phenylephrin
α₁-selektives Nicht-Catecholamin Phenylephrin nur 3-OH
Strukturformel von Xylometazolin
Imidazoline Xylometazolin α₁/α₂, lokal
Strukturformel von Clonidin
Imidazoline Clonidin α₂, zentral

Wirkmechanismus

Direkte Sympathomimetika aktivieren G-Protein-gekoppelte Adrenozeptoren (β über Gs, α₁ über Gq, α₂ über Gi); die Signalwege erklärt Adrenerges und dopaminerges System. Grundgerüst der meisten Vertreter ist das Phenylethylamin: Benzolring, Ethylkette, Aminogruppe. Jede Abwandlung verschiebt Affinität, Selektivität und Kinetik:

Strukturformel des Phenylethylamins mit beschrifteten Positionen für Catechol-Hydroxygruppen, β-Hydroxygruppe, α-Methylgruppe und N-Substituent

Struktur-Wirkungs-Beziehung der Phenylethylamine: jede Position verändert Wirkstärke, Selektivität oder Abbau.
  • Catechol (3,4-Dihydroxy): maximale direkte Wirkung an α und β, aber COMT-Substrat und polar. Resorcin (3,5-Dihydroxy, Fenoterol) oder Saligenin (3-Hydroxymethyl, Salbutamol) erhalten den β₂-Agonismus und sind COMT-resistent; nur 3-OH (Phenylephrin) ergibt α₁-Betonung.
  • β-Hydroxygruppe: bindet im Rezeptor und steigert die direkte Wirkung, (R)-Konfiguration nötig (Chiralität); senkt die Lipophilie. Fehlen β-OH und Ring-OH, überwiegt indirekte Wirkung (Amphetamin).
  • α-Methylgruppe: schützt vor MAO, verlängert die Wirkung, schwächt aber die direkte und fördert die indirekte Komponente (Ephedrin).
  • N-Substituent: je größer, desto mehr β und weniger α; große lipophile Reste (tert-Butyl, Arylalkyl) ergeben β₂-Selektivität.
  • Imidazoline: eigene Strukturklasse ohne Phenylethylamin (Imidazolinring, Methylenbrücke, substituierter Aromat); α-selektiv, MAO- und COMT-resistent.
💡 Merke

Je größer der Rest am Stickstoff, desto mehr β: H (Noradrenalin, α/β₁) → Methyl (Adrenalin, α/β) → Isopropyl (Isoprenalin, nur β) → tert-Butyl (Salbutamol, β₂).

Wirkungen und Anwendung

Das Wirkprofil folgt direkt aus dem Rezeptormuster: α₁ verengt Gefäße und erweitert die Pupille, α₂ senkt zentral den Sympathikotonus, β₁ steigert Frequenz und Kontraktilität, β₂ relaxiert Bronchien, Uterus und Gefäße der Skelettmuskulatur.

Schematischer Körper mit Zuordnung der Wirkungen von α₁, α₂, β₁ und β₂ zu Gefäßen, Auge, Herz, Bronchien, Uterus und ZNS

Organwirkungen der Adrenozeptor-Subtypen als Grundlage des Wirkprofils.
Vertreter α₁ α₂ β₁ β₂ Anwendung
Adrenalin ++ ++ +++ +++ Anaphylaxie, Reanimation
Noradrenalin +++ ++ ++ (+) Vasopressor im Schock
Dobutamin + 0 +++ + kardiogener Schock
Salbutamol, Fenoterol 0 0 + +++ Asthma, COPD
Phenylephrin +++ (+) 0 0 Mydriatikum, Hypotonie
Xylometazolin ++ ++ 0 0 abschwellendes Rhinologikum
Clonidin (+) +++ 0 0 Hypertonie, Entzug

Selektivität ist relativ: Mit steigender systemischer Konzentration erreichen auch selektive Agonisten die übrigen Subtypen.

Pharmakokinetik

Über Bioverfügbarkeit und Wirkdauer entscheidet vor allem, ob ein Catechol vorliegt.

📖 Definition: Catecholamin vs. Nicht-Catecholamin

Catecholamine tragen am Phenylethylamin zwei benachbarte phenolische OH-Gruppen (3,4-Dihydroxyphenyl). Nicht-Catecholaminen fehlt dieses Motiv, sie entgehen dadurch der COMT.

  • Catecholamine: COMT, MAO und Sulfatierung in Darmwand und Leber → oral unwirksam, Wirkdauer Minuten, daher i. v. per Perfusor, s. c., i. m. oder inhalativ.
  • Nicht-Catecholamine: COMT-resistent → oral wirksam, Wirkdauer Stunden.
  • MAO-Resistenz: α-Methylgruppe oder Imidazolinstruktur → lange Wirkung.
  • ZNS-Gängigkeit: polare Catecholamine kaum; lipophile Stoffe ohne Ring-OH (Ephedrin) und Clonidin passieren die Blut-Hirn-Schranke.
  • Lokale Applikation: inhalativ, nasal oder am Auge hohe Wirkkonzentration bei geringer systemischer Belastung.

Unerwünschte Wirkungen

Die UAW sind Klasseneffekte der jeweils stimulierten Rezeptoren; je selektiver und lokaler die Anwendung, desto enger das Spektrum. Kardial wirken α und β in dieselbe Richtung: α₁ erhöht die Nachlast, β₁ Frequenz und Sauerstoffbedarf.

UAW warum
Herz
Tachykardie, Arrhythmien, Palpitationen β₁ direkt (Ca²⁺-Einstrom ↑); unter β₂-Agonisten zusätzlich reflektorisch über Vasodilatation
Herz
Angina pectoris O₂-Bedarf ↑ (β₁), Nachlast ↑ (α₁)
Gefäße
Hypertonie, Reflexbradykardie α₁-Vasokonstriktion, Barorezeptorreflex
Muskel
Tremor, Unruhe β₂ an der Skelettmuskulatur; ZNS bei lipophilen Vertretern
Niere
Hypokaliämie β₂ aktiviert die Na⁺/K⁺-ATPase → K⁺-Verschiebung in die Zellen
Stoffwechsel
Hyperglykämie Glykogenolyse (β₂), Insulinsekretion ↓ (α₂)
Blase · Auge
Harnverhalt, Mydriasis α₁ am Blasenhals und am M. dilatator pupillae

Kontraindikationen und Wechselwirkungen

Kontraindiziert sind direkte Sympathomimetika, wo α- oder β-Stimulation eine Grunderkrankung verschlechtert; im Notfall (Anaphylaxie, Reanimation) tritt das zurück.

  • Tachykarde Rhythmusstörungen, schwere KHK: β₁ steigert Frequenz und O₂-Bedarf.
  • Hypertonie, Phäochromozytom: α₁ treibt den Blutdruck weiter.
  • Hyperthyreose: mehr β-Rezeptoren am Herzen → Arrhythmien.
  • Engwinkelglaukom: α₁-Mydriasis verlegt den Kammerwinkel.
  • Prostatahyperplasie mit Restharn: α₁ kontrahiert den Blasenhals.

Wechselwirkungen:

  • Trizyklika: hemmen die neuronale Wiederaufnahme (NET) → Noradrenalin und Adrenalin wirken stärker, auch als Zusatz zu Lokalanästhetika.
  • MAO-Hemmer: verstärken MAO-Substrate wie Phenylephrin und vor allem indirekte Sympathomimetika → hypertensive Krise.
  • Sympatholytika: Alpha-Blocker und Betablocker antagonisieren kompetitiv, etwa die β₂-Bronchodilatation unter nichtselektiven Betablockern.
⚠️ Achtung: Adrenalin unter nichtselektivem Betablocker

Bei β-Blockade bleibt nur die α₁-Wirkung: Blutdruckanstieg mit Reflexbradykardie. In der Anaphylaxie spricht Adrenalin zudem schlechter an.

Unterschiede innerhalb der Klasse

Zwei Strukturmerkmale ordnen die Klasse: Das Catechol bestimmt Kinetik und Applikation, Ringsubstitution und N-Substituent die Selektivität.

Reihe von Strukturformeln direkter Sympathomimetika mit hervorgehobenen N-Substituenten und Ringsubstituenten

Vom Noradrenalin zum Salbutamol: größerer N-Substituent, mehr β; kein Catechol, kein COMT-Abbau.
Strukturtyp Beispiel Selektivität Kinetik Anwendung
Catecholamin Adrenalin, Noradrenalin, Dobutamin nach N-Substituent oral unwirksam, Minuten Notfall, Intensivmedizin
Resorcin/Saligenin Fenoterol, Salbutamol β₂ COMT-resistent, Stunden inhalativ, oral
3-Hydroxyphenyl Phenylephrin α₁ COMT-resistent, MAO-Substrat Auge, Hypotonie
Imidazolin Xylometazolin, Clonidin α₁/α₂ bzw. α₂ MAO- und COMT-resistent, lang nasal; zentral
Prüferinnenfrage
Warum gibt man oral ein Nicht-Catecholamin und kein Catecholamin?
Antwort anzeigen

Catecholamine werden in Darmwand und Leber durch COMT, MAO und Sulfatierung praktisch vollständig abgebaut, die Bioverfügbarkeit ist minimal. Ersetzt man das Catechol durch Saligenin oder Resorcin, entgeht der Stoff der COMT, bleibt oral wirksam und wirkt Stunden statt Minuten. Der große N-Substituent liefert dabei die β₂-Selektivität gleich mit.

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wie in der mündlichen Prüfung iBei „Prüferin fragt“ antwortest du erst selbst, laut oder im Kopf, deckst dann die Antwort auf und hakst ab, welche Kernpunkte du genannt hast. Danach kommen Nachfragen wie in der echten Prüfung. Die übrigen Karten (Zuordnen, Reihenfolge, Warum, Richtig oder falsch) prüfen das Wissen, das du dafür brauchst.

Aussage 1

Trizyklische Antidepressiva verstärken die Wirkung von Noradrenalin, weil sie dessen neuronale Wiederaufnahme hemmen.

Trizyklika blockieren den Noradrenalintransporter (NET), sodass Noradrenalin und Adrenalin länger am Rezeptor wirken.

Warum?

Aussage 3

Imidazoline wie Xylometazolin leiten sich vom Phenylethylamin-Grundgerüst ab.

Imidazoline sind eine eigene Strukturklasse mit Imidazolinring, Methylenbrücke und substituiertem Aromaten; sie wirken α-selektiv.

Aussage 4

Die Hypokaliämie unter β₂-Sympathomimetika entsteht durch vermehrte renale Kaliumausscheidung.

Ursache ist eine Verschiebung von K⁺ in die Zellen, weil β₂-Stimulation die Na⁺/K⁺-ATPase aktiviert.

Aussage 5

Je größer der Substituent am Stickstoff des Phenylethylamins, desto stärker die β-Wirkung.

Ein großer N-Substituent erhöht die β-Affinität und senkt die α-Affinität; tert-Butyl oder Arylalkyl führen zur β₂-Selektivität.

Aussage 6

Catecholamine sind wegen ihrer Polarität kaum ZNS-gängig.

Die beiden phenolischen OH-Gruppen machen Catecholamine polar; lipophile Stoffe ohne Ring-OH wie Ephedrin gelangen dagegen ins ZNS.

Zuordnen

Aussage 8

Die α-Methylgruppe in der Seitenkette schützt vor dem Abbau durch COMT.

Die α-Methylgruppe schützt vor MAO. Vor COMT schützt das Fehlen des Catechols, etwa durch Saligenin oder Resorcin.

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