In dieser Episode besprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp das Peptidhormon Insulin und Antidiabetika, die Arzneimittel zur Behandlung von Diabetes mellitus.

Insulin wird in den Betazellen der Bauchspeicheldrüse produziert und ist für die Regulierung des Blutzuckerspiegels verantwortlich. Zunächst erläutern Hans-Dieter und Bernd die Struktur und die verschiedenen Speicherformen von Insulin in den Langerhans-Zellen. Sie erklären den Mechanismus der Insulinausschüttung nach der Aufnahme von Kohlenhydraten aus der Nahrung  und wie Insulin dafür sorgt, dass Glukose von den Zellen des Körpers aufgenommen wird.

Wenn die Produktion oder Freisetzung gestört ist, beschreibt Hans-Dieter die Möglichkeiten zur Behandlung des daraus resultierenden Diabetes mellitus Typ. Neben der Insulinersatztherapie werden verschiedene Substanzgruppen wie Sulfonylharnstoffe, GLP-Analoga, SGLT-2-Hemmer und andere gängige Wirkstoffklassen erläutert.

(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)

Nachtrag vielen Dank an Herrn Dr. Norbert Arnold vom IPB in Halle für das Mitwirken in der Episode WSR070 Pilze: Von Goldschimmel, Hautköpfen und Scheinbuchen – Interview mit Dr. Norbert Arnold.

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In dieser Episode ist Bernd Rupp zu Gast am Leibniz-Institut für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI) und spricht mit dem Leiter der Gruppe Stammzell- und Metabolismus-Alterung Prof. Dr. Lenhard Rudolph.

In der Episode erklärt Lenhard zuerst die Alternsforschung. Dabei wird erklärt, wie sich ein Organismus entwickelt und welche Mechanismen im Alter für Veränderungen verantwortlich sind. Es werden Prozesse wie Seneszenz, die Differenzierung von Stammzellen und epigenetische Prozesse anhand von Beispielen erklärt.

Lenhards Arbeitsgruppe fokussiert sich besonders auf Veränderungen im Stoffwechsel, die mit dem Alter auftreten, bedingt durch die nachlassende Teilungsfähigkeit von Stammzellen und die verminderte Stoffwechselkraft der Leber. Es wird untersucht, ob diese Prozesse durch diätetische Interventionen verlangsamt oder bereits vorhandene krankhafte Veränderungen behandelt werden können.

(Im Podcast gibt es Kapitelmarken, die den Zwischenüberschriften hier im Text entsprechen, so dass es einfacher ist, bestimmte Teile erneut zu hören. Nicht jede Kapitelmarke hat eine Zwischenüberschrift, manchmal fassen wir mehrere Kapitel zusammen.)

Wir bedanken uns ganz herzlich bei  Herrn Prof. Dr. Lenhard Rudolph für die Zeit und seine Erläuterungen zu seinem Forschungsgebiet.

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In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über eine weitere Klasse von Nukleohormonen, nämlich die Sexualhormone. Diese Hormone lassen sich in drei Gruppen unterteilen: Estrogene, Gestagene und Androgene.

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Wir haben neue Sticker für das Wirkstoffradio, wenn Ihr auch welche abhaben wollt. Dann schreibt uns unter [email protected] eine Mail mit eurer Adresse.

Noch mehr Merch, auch mit dem neuen Design gibt es in unserem Fanshop unter: http://wirkstoffradio.de/shop.

Bernd bedankt sich bei allen Interview Partnern diese Jahres und natürlich auch bei Hans-Dieter, ohne deren Mithilfe das Wirkstoffradio nicht möglich wäre. Vielen Dank  an:

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Nachdem Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp in Episode WSR069 eine grundlegende Einführung in die Funktionsweise von Hormonen gegeben haben, widmen sie sich in dieser Episode eingehender den Nukleohormonen.

Nukleohormone sind Moleküle, die in Zellen die Synthese spezifischer Enzyme auslösen. Um ihre Wirkung zu entfalten, müssen diese Hormone aus den entsprechenden Drüsen freigesetzt, durch den Blutkreislauf zu den Zielzellen transportiert und schließlich bis in den Zellkern vordringen. Hans-Dieter und Bernd erläutern dabei sämtliche notwendigen Schritte – angefangen bei der durch die Hormone im Zellkern ausgelösten Transkription der DNA in die mRNA bis hin zur Translation der mRNA in das gewünschte Enzym.

Als eine wichtige Gruppe dieser Hormonklasse setzen sich Hans-Dieter und Bernd in dieser Episode besonders mit den Schilddrüsenhormonen auseinander. Sie erklären die Synthese und Funktion der Thyronine und gehen abschließend auch auf einige Wirkstoffe zur Behandlung einer Schilddrüsenüberfunktion ein.

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Bildung des Rezeptorkomplex im Cytosol. Erst dieser Komplex wird in den Zellkern eingeschleust.

Direkte Migration in den Zellkern, erst dort wird der Hormon-Rezeptorkomplex gebildet

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Der Entwickler der Podcast Suchmaschine Fyyd (Christian Bednarek) stellt für Podcasts und deren Hörer:innen unterschiedliche Dienste zur Verfügung. Darunter auch ein Fyydiverse. So können wir uns über das Spiel WorkAdventure in einem für das Wirkstoffradio gestalteten Raum treffen.

In dieser Episode ist Bernd Rupp wieder zu Gast am Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie in Halle und spricht mit dem Leiter der Gruppe Naturstoffe & Metabolomik Dr. Norbert Arnold.

Zu Beginn der Episode sprechen Herr Arnold und Bernd über die Entwicklung der Pilze auf der Erde und wie diese sich biologisch einteilen lassen. Es wird erklärt, was der Unterschied zwischen saprophytischen und Mykorrhiza-Pilzen ist. Auch die Morphologie von Pilzen wird behandelt, sowie welche Rolle Pilze in der Wirkstoffforschung bei der Entdeckung neuer Antibiotika spielen. Das Spektrum der Wirkstoffe erstreckt sich dabei von Antihelminthika, Bakteriziden und Fungiziden über zytotoxische Substanzen, die in verschiedenen Therapieformen unentbehrlich für die Behandlung zahlreicher Krankheiten sind.

Dann beschreibt Herr Arnold seine Faszination für die Dermocyben und wie er bei Expeditionen in Chile und Argentinien, aber auch in seinem Labor in Halle vorgeht, um diese zu erforschen. Dabei steht nicht nur die Analyse, sondern auch die Archivierung und Dokumentation der gesammelten Proben im Fokus.

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In dieser Episode sprechen Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp über Hormone, ihre strukturellen Eigenschaften und wie sie im Körper gesteuert werden, um spezifische Aufgaben zu erfüllen.

Zu Beginn konzentrieren sich Hans-Dieter und Bernd auf die Liberine und Statine des Hypothalamus und erklären die Funktionen dieser Proteohormone. Zum Abschluss erörtern sie die glandotropen und effektorischen Hormone der Hypophyse sowie einige therapeutisch verwendete Mimetika.

Mit dieser Episode feiert das Wirkstoffradio sein fünfjähriges Bestehen, da die Nullnummer WSR000 im September 2018 veröffentlicht wurde. Kurz darauf hatte Hans-Dieter Höltje seinen ersten Auftritt in diesem Podcast mit der ersten regulären Episode, WSR001: „Was sind Wirkstoffe?“.

Hans-Dieter und Bernd ermutigen Hörerinnen und Hörer dazu, sich mit Fragen oder Themenvorschlägen aktiv am Podcast zu beteiligen. Auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind eingeladen, ihr Forschungsgebiet im Rahmen des Wirkstoffradios vorzustellen, sofern es zum thematischen Schwerpunkt passt.

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Für diese Episode war Prof. Dr. Lea Ann Dailey zu Besuch in Berlin und hat Bernd erklärt, welche Rolle Nanopartikel in der Pharmazeutischen Technologie spielen. Lea Ann ist Leiterin der Gruppe „Nanomedicine and pharmaceutical biophysics“ an der Universität Wien.

Anfangs erörtern Lea Ann und Bernd Themen der Pharmazeutischen Technologie, der Biopharmazie sowie Eigenschaften und Anwendungen klassischer Arzneiformen. Sie diskutieren dabei auch die Überlegungen, die bei der Auswahl einer passenden Arzneiform während der Entwicklung eines Medikaments eine Rolle spielen. Lea Ann betont, wie sowohl die Merkmale des Wirkstoffs als auch die Charakteristika der zugrunde liegenden Erkrankung, aber auch die individuelle Bereitschaft von Patienten ein Medikament einzunehmen, die Wahl der Arzneiform beeinflussen.

Lea Ann und ihre Forschungsgruppe konzentrieren sich auf die Formulierung und Charakterisierung von Nanopartikeln in Medikamenten zur inhalativen Behandlung verschiedener Atemwegserkrankungen. Da Kunststoffnanopartikel in der pharmazeutischen Technologie eine neuartige Art von Hilfsstoffen darstellen, ist es erforderlich, vor ihrer Verwendung in Medikamenten ihre Verträglichkeit in der Lunge zu überprüfen. Zu diesem Zweck haben die Wissenschaftler:innen in Lea Anns Team Verfahren entwickelt, um Nanopartikel detailliert zu analysieren.

Angesichts der steigenden Belastung von Lebensräumen durch die Freisetzung von Mikro- und Nanoplastik infolge des Zerfalls von Kunststoffen in der Umwelt, sind die toxikologischen Auswirkungen dieser Partikel noch unklar. Lea Ann erkannte frühzeitig, dass die von Ihrer Gruppe entwickelten Verfahren nicht nur auf Nanopartikel in der Pharmazie, sondern auch in der Umweltanalytik anwendbar wären. Daher liegt ein weiterer Schwerpunkt von Lea Anns Arbeitsgruppe darin, die Analysemethoden auch auf Plastikpartikel in der Umwelt auszudehnen.

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In den Umweltwissenschaften gibt es seit langem Verfahren zur Messung von Luftverschmutzung. Für neuartige Verschmutzungen wie die diskutierten Nano- und Mikropartikel müssen jedoch geeignete Messmethoden entwickelt werden. Die Untersuchung von Lea Ann am Meer stellt daher eine Modellstudie dar, um festzustellen, ob die Methoden aus der Pharmazeutischen Technologie auch in der Umwelttechnologie anwendbar sind. Nach solchen Studien müssen diese neuen Methoden noch an die spezifischen Bedürfnisse der Umweltanalytik angepasst werden, bevor sie in das Standardrepertoire aufgenommen werden können.

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In der zweiten Episode über Analgetika diskutieren Hans-Dieter Höltje und Bernd Rupp Schmerzmittel aus der Gruppe der Opioide, die früher auch als „starke Analgetika“ bekannt waren.

Zu Beginn der Episode erklärt Hans-Dieter die Lebertoxizität von Paracetamol und wie sie entsteht.

Anschließend beschreibt Hans-Dieter die wichtigsten strukturellen Elemente der Morphinstruktur und ihre räumliche Verbindung zueinander. Nach der Entdeckung der Enkephaline als endogene Opioide konnten die strukturellen Segmente identifiziert werden, die für die Wirkung entscheidend sind.

Nach der Darstellung von Morphin und seinen Derivaten wie Heroin, Codein und Oxycodon gehen Hans-Dieter und Bernd auch auf Analgetika der Morphinane und Benzomorphane ein, sowie auf vollsynthetische Vertreter wie Pethidin und Methadon. Sie diskutieren, wie diese Substanzen auch ohne die strukturelle Rigidisierung von Morphin ihre Wirkung an den Opioidrezeptoren entfalten können.

Abschließend besprechen Hans-Dieter und Bernd die Wirkungsmechanismen von Ziconotid und Flupirtin, die sich grundlegend von den klassischen Opioid-Analgetika unterscheiden.

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Analgetische Potenz – Wikipedia Artikel

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In dieser Episode spricht Bernd Rupp mit Prof. Dr. Yvonne Mast, Leiterin der Abteilung Bioressourcen für Bioökonomie und Gesundheitsforschung am Leibniz-Institut DSMZ – Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH in Braunschweig.

Yvonnes Forschung konzentriert sich auf die Kultivierung von Aktinomyceten bzw. Streptomyzeten, einer großen Familie von Organismen, die als Quelle verschiedener Wirkstoffe bekannt sind. Die Gruppe um Yvonne untersucht insbesondere die Regulation sogenannter stiller Synthesegencluster und deren Aktivierung. Yvonne erklärt, dass bei der klassischen Kultivierung dieser Organismen oft nur 10% der aktuell bekannten Synthesegencluster aktiv sind, was auf ein immer noch großes unbekanntes Potential neuer faszinierender Wirkstoffe bei diesen Organismen hinweist.

Durch ihre Arbeiten konnte das Team um Yvonne diese bereits seit langem bekannten Organismen dazu anregen, neue spannende Substanzen zu produzieren. Dadurch rückt diese Gruppe von Organismen wieder stärker in den Fokus der Forschung zu neuen Antibiotika und anderen Substanzen.

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In dieser Episode ist Bernd Rupp zu Gast am Leibniz Institut DSMZ

Phagen sind Viren, die Bakterien infizieren können. Ihr Name „Bakteriophagen“ bedeutet übersetzt „Bakterienfresser“. Diese Eigenschaft macht Phagen zu einer vielversprechenden Alternative zu herkömmlichen Antibiotika. Aber Phagen sind auch für andere Anwendungen interessant, wie zum Beispiel bei der Lebensmittelkonservierung oder der Desinfektion von hitzeempfindlichen Produkten, die für Menschen oder Tiere bestimmt sind.

Die Suche und Testung von neuen Phagen stellt Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen vor neue Herausforderungen. Christine beschreibt anhand anschaulicher Beispiele, welche Herausforderungen es gibt, und welche Fortschritte ihre Kollegen und Kolleginnen bei der DSMZ bereits gemacht haben oder woran sie derzeit forschen.

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