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'''Prostaglandine''' sind chemische Verbindungen aus der Gruppe der [[Eicosanoide]]. Sie wirken im menschlichen und höheren tierischen Organismus als [[Gewebshormone]] und kommen mit verschiedener Struktur und Funktion überall im Organismus vor. Besonders reich sind sie im [[Sperma]] vertreten.
[[Datei:Prostanoic Acid.svg|mini|Strukturformel der Prostansäure]]
Das chemische Grundgerüst der Prostaglandine (PG) ist die Prostansäure. Drei mehrfach ungesättigte C20-[[Fettsäure]]n sind jeweils Ausgangsstoff für die Biosynthese der Prostaglandine.

Wegen ihrer vielfältigen physiologischen und pathophysiologischen Wirkungen ist der Einsatz von Prostaglandinen und ihrer synthetischen Strukturabkömmlinge von therapeutischem Interesse.

== Entdeckung ==
Der Name ''prostaglandin'' ist von englisch ''prostate gland'' ([[Prostata|Prostata-Drüse]]) abgeleitet. 1935 wurden Prostaglandine zum ersten Mal von dem schwedischen [[Physiologie|Physiologen]] [[Ulf von Euler]],<ref>{{cite journal |author=Von Euler US |date=1935 |title=Über die spezifische blutdrucksenkende Substanz des menschlichen Prostata- und Samenblasensekrets |journal=Wien Klin Wochenschr |volume=14 |issue=33 |pages=1182–3 |doi=10.1007/BF01778029 |language=de}}</ref> und davon unabhängig von [[Maurice Walter Goldblatt]],<ref>{{cite journal |author=Goldblatt MW |date=1935-05 |title=Properties of human seminal plasma |journal=[[J Physiol]] |volume=84 |issue=2 |pages=208–18 |pmid=16994667 |pmc=1394818 |language=en}}</ref> im menschlichen [[Sperma]] isoliert und beschrieben. Man glaubte damals, dass sie ein spezifischer Teil der Prostata[[sekretion]] seien, doch wurde später entdeckt, dass diese Stoffe an den unterschiedlichsten Körperstellen ausgeschüttet werden, unter anderem auch in der [[Bläschendrüse]]. Prostaglandine sind ferner im menstruellen Ausfluss, im Gehirn, in der Lunge, in den Nieren und in der Bauchspeicheldrüse vorhanden.

1962 isolierten die schwedischen Wissenschaftler [[Sune Bergström]] und [[Bengt Ingemar Samuelsson]] kristallisierbare [[Derivat (Chemie)|Derivate]], die ihrer Löslichkeit nach als PGE (Ether-löslich) bzw. PGF (Phosphat-löslich; schwedische Schreibweise) klassifiziert werden.<ref>Bergström and Samuelsson: [http://www.jbc.org/cgi/reprint/237/9/PC3005.pdf ''Isolation of prostaglandin E1 from human seminal plasma. Prostaglandins and related factors.''] (PDF; 744 kB) In: [[J. Biol. Chem.]] 1962(9); 237:3005-6; PMID 13867832 (freier Volltextzugriff).</ref> 1982 erhielten die beiden sowie der Brite [[John Robert Vane]] gemeinsam den [[Nobelpreis für Physiologie oder Medizin]] „für ihre bahnbrechenden Arbeiten über Prostaglandine und verwandte biologisch aktive Substanzen“.

Außerhalb höherer Organismen wurde das [[Prostaglandin A2|Prostaglandin A2]] (PGA2) in der karibischen [[Hornkoralle]] ''Plexaura homomalla'' gefunden.<ref>Donald J. Gerhart: Prostaglandin A2: an agent of chemical defense in the Caribbean gorgonian ''Plexaura homomalla''. Mar. Ecol. Prog. Ser., Vol. 19, 1984; S. 181–187.</ref>

== Biosynthese ==
[[Datei:Prostaglandin H2.png|mini|200px|Zweistufige Biosynthese des PGH2 aus Arachidonsäure]]
[[Datei:Prostaglandine.png|mini|350px|Biosynthese der wichtigsten Serie-II-Prostaglandine und Thromboxane aus PGH2 (nach<ref>Simmons DL, Botting RM and Hla T: [http://pharmrev.aspetjournals.org/cgi/reprint/56/3/387.pdf ''Cyclooxygenase Isoenzymes: The Biology of Prostaglandin Synthesis and Inhibition.''] (PDF; 2,0 MB) [[Pharmacological Reviews]] 2004;56(3):387-437; PMID 15317910.</ref>)]]
Die '''Prostaglandinsynthese''' und der [[Fettstoffwechsel]] sind eng miteinander verbunden. Aus dem Fettstoffwechsel stammen drei mehrfach ungesättigte C20-[[Fettsäure]]n, die Ausgangssubstanzen für die Prostaglandinbiosynthese darstellen:
* [[Dihomogammalinolensäure]] (DGLA), eine Eicosa''trien''säure aus der Gruppe der [[Omega-n-Fettsäuren#Omega-6-Fettsäuren|Omega-6-Fettsäuren]]
* [[Arachidonsäure]] (AA), eine Eicosa''tetraen''säure und ebenfalls Omega-6-Fettsäure
* [[Eicosapentaensäure]] (EPA), eine [[Omega-n-Fettsäuren#Omega-3-Fettsäuren|Omega-3-Fettsäure]]

Unter Beteiligung der [[Cyclooxygenasen]] ([[COX-1]] und [[COX-2]]) und von Prostaglandin-[[Synthase]]n entstehen daraus die Prostaglandine der Serien I, II und III. Entscheidend ist dabei die Einführung eines Sauerstoffmoleküls und anschließende Ringbildung mit fünf Kohlenstoffatomen.

Besteht eine Biosynthesestörung bei Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren, so können Serie-I- und Serie-III-Prostaglandine nicht gebildet werden. Serie-II-Prostaglandine sind nicht betroffen, da der Ausgangsstoff [[Arachidonsäure]] in jedem tierischen Fett vorkommt, und das Enzym [[Cyclooxygenasen|Cyclooxygenase]] auch immer präsent ist.

== Terminologie und Einteilung ==
Die Prostaglandine werden, je nach Ausgangspunkt der Biosynthese, in drei Hauptgruppen eingeteilt:<ref Name="teuscher">E. Teuscher: ''Biogene Arzneimittel.'' 5. Auflage, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, 1997, S. 411.</ref>
* Serie-I-Prostaglandine (aus der [[Dihomogammalinolensäure]]), erkennbar an der Indexzahl 1: Sie wirken unter anderem stark entzündungshemmend und mindern die Blutgerinnung. Beispiele für PG dieser Serie sind:
:* [[Prostaglandin A1|Prostaglandin A1]] (PGA1)
:* [[Prostaglandin E1|Prostaglandin E1]] (PGE1)

* Serie-II-Prostaglandine (aus der [[Arachidonsäure]]), tragen die Indexzahl 2: Ihre Wirkung ist der der Serie-I-Prostaglandine entgegengesetzt. Sie fördern Entzündungen, verengen die [[Blutgefäß]]e, verstärken die Blutgerinnung und verstärken die Schmerzwahrnehmung. Sie lösen im Körper die notwendigen Maßnahmen aus, um auf Wunden oder andere Verletzungen zu reagieren.

:Zu den Serie-II-Prostaglandinen gehören:
:* [[Prostaglandin D2|Prostaglandin D2]] (PGD2)
:* [[Prostaglandin E2|Prostaglandin E2]] (PGE2)
:* [[Prostaglandin F2α|Prostaglandin F2α]] (PGF2α) und Prostaglandin F2β (PGF2β) :
:* [[Prostaglandin G2|Prostaglandin G2]] (PGG2)
:* [[Prostaglandin H2|Prostaglandin H2]] (PGH2)
:* [[Prostacyclin|Prostaglandin I2]] (PGI2) oder auch [[Prostacyclin]] genannt.

* Serie-III-Prostaglandine (aus der [[Eicosapentaensäure]]), Indexzahl 3: Neben verschiedenen anderen Funktionen verringern sie die Entstehung der Serie-II-Prostaglandine und werden deshalb oft als entzündungshemmend beschrieben.
:* [[Prostaglandin E3|Prostaglandin E3]] (PGE3)

Die Indexzahlen bedeuten: 1 = Δ13''E'', 2 = Δ5''Z'',13''E'' und 3 = Δ5''Z'',13''E'',17''Z''

Die natürlich vorkommenden, biologisch aktiven PG besitzen eine 15(''S'')-Hydroxygruppe. Je nach Zahl und Stellung der Sauerstoffatome und der Lage der Doppelbindung im [[Cyclopentan]]ring werden die PG durch Buchstaben gekennzeichnet. Es bedeuten: A = 9-Oxo-10-dehydro-,
B = 9-Oxo-8(12)-dehydro-,
C = 9-Oxo-11-dehydro-,
D = 9-Oxo-10-dehydro-,
E = 9-Hydroxy-11-oxo-,
F = 9,10-dihydroxy-,
G und H = 9,11-peroxido-,
I = 6,9-Epoxy-11-hydroxy- und
J = 11-Oxo-8(9)-dehydro-<ref Name="teuscher" />

Strukturell verwandt mit den PG sind die [[Thromboxan]]e (TX), die aus PGH durch Integration eines O-Atoms am C-11 in den Cyclopentanring hervorgehen.

== Wirkungsmechanismus ==
Prostaglandine modulieren [[Second messenger|Second-Messenger]]-Systeme. Ihre Wirkung ist überaus divers, da sie zwischen den verschiedenen Prostaglandinen variiert und teilweise sogar für ein Prostaglandin durch unterschiedliche Rezeptoren unterschiedlich vermittelt wird.

Prostaglandinrezeptoren gehören zu der Gruppe der [[G-Protein-gekoppelter Rezeptor|G-Protein-gekoppelten Membranrezeptoren]]. Sie werden durch den Buchstaben „P“ und das Präfix „D“, „E“, „F“, „I“ oder „T“ bezeichnet, um eine Präferenz für die Prostaglandine D, E, F, I oder Thromboxane zu kennzeichnen. Bis 2004 wurden vier Subtypen des EP-Rezeptors identifiziert: EP1 bis EP4.

Darüber hinaus gibt es einige Prostaglandine (z. B. PGJ2), die Kernrezeptoren der PPAR-Klasse aktivieren können, welche IκB-Kinase hemmen und dadurch den [[NF-κB]]-Weg hemmen. Das vom PGF2α abgeleitete Bimatoprost wirkt durch seine [[Carbonsäureamide|Amidstruktur]] nicht an PG-Rezeptoren, sondern an [[Prostamid-Rezeptor]]en.

Die Wirkungen im Einzelnen sind in den Hauptartikeln zu den einzelnen Prostaglandinen dargestellt.

== Einflussnahme auf die Prostaglandinwirkung ==
[[Datei:Entstehungsphase einer Entzündung.webm|mini|Video: Prostaglandinwirkung in der Entstehungsphase einer Entzündung]]

Das Hauptaugenmerk in der Pharmaforschung liegt auf den Prostaglandinen aus der Arachidonsäure (Serie-II), da diese für [[Schmerz]], [[Blutgerinnung]], [[Entzündung]]en und andere physiologische und pathophysiologische Vorgänge verantwortlich sind. Verschiedene, speziell chronische, Krankheitsbilder wie [[Rheuma]], [[Asthma]], Schmerzzustände, Allergien und Bluthochdruck entstehen unter Beteiligung der Serie-II-Prostaglandine. Ziel ist die Wirkung der Serie-II-Prostaglandine zu hemmen. Typische Arzneistoffe, deren Wirkung hier ansetzt, sind die [[Nichtsteroidale Antiphlogistika|nichtsteroidalen Antiphlogistika]] (z. B. [[Acetylsalicylsäure]]). Solche Medikamente hemmen jedoch nicht nur die Serie-II-Prostaglandine, sondern auch deren natürliche Gegenspieler aus den Serien I und III.

Auch durch diätetische Maßnahmen wird versucht, die Ausprägung der Prostaglandine aller drei Serien zu beeinflussen.<ref>Hu et al.: ''Types of dietary fat and risk of coronary heart disease: a critical review'' J Am Coll Nutr. 2001 Feb; 20(1): 5–19. PMID 11293467</ref><ref>Cheng Z et al. ''Effect of dietary polyunsaturated fatty acids on uterine prostaglandin synthesis in the cow.'' J Endocrinol. 2001 Dec;171(3):463-73, PMID 11739012.</ref> Beschrieben sind:
# direkte Aufnahme der Substrate, nämlich DGLA (z. B. in [[Nachtkerzenöl]] vorkommend), EPA (z. B. in [[Fischöl]]) oder AA,<ref>[http://fett-falle.de/AATab.html ''Tabelle der Lebensmittel mit AA''].</ref>
# Beeinflussung der Syntheserate von AA durch [[α-Linolensäure|Linolensäure]] (im [[Leinöl]]), [[Ölsäure]]<ref>Rosenthal et al.: ''The effects of trans fatty acids on fatty acyl delta 5 desaturation by human skin fibroblasts.'' Lipids. 1984 Nov;19(11):869-74. PMID 6521610</ref><ref>margarine-institut.de: {{Webarchiv |url=http://www.margarine-institut.de/presse2/index.php3?rubrik=1&id=115 |wayback=20121103163917 |text=Stoffwechsel der ungesättigten Fettsäuren}}.</ref> (z. B. in [[Olivenöl]]) oder andere Stoffe, die das AA-bildende Enzym Delta-5-desaturase binden.

== Übersicht über medizinisch verwendete Prostaglandine und Analoga ==
[[Datei:Alprostadil Structural Formula V1.svg|mini|Strukturformel des PGE1 (Alprostadil)]]
[[Datei:Prostaglandin E2.svg|mini|Strukturformel des PGE2 (Dinoproston)]]

Von den natürlich vorkommenden Prostaglandinen (PG) werden das [[Prostaglandin E1|PGE1]] ([[Freiname]]: Alprostadil), PGE2 (Freiname: Dinoproston), PGF2α (Freiname: Dinoprost) und PGI2 ([[Prostacyclin]], Freiname: Epoprostenol) therapeutisch verwendet. Auch die spezifischen Wirkungen mehrerer synthetischer Abkömmlinge von Prostaglandinen werden in Anwendungsgebieten verschiedener medizinischer Fachrichtungen eingesetzt.

=== Kardiovaskuläre Wirkung ===
Die vasoaktive und [[thrombozytenaggregation]]shemmende Aktivität der PG wird in der [[Angiologie]] (Gefäßmedizin) zur Verbesserung der Durchblutung bei problematischen arteriellen Gefäßverschlüssen oder Gefäßverengungen genutzt, ferner gibt es Anwendungsgebiete in der Urologie, Kardiologie und Notfallmedizin. Die Wirkstoffe sind:
* [[Alprostadil]] zur intraarteriellen Behandlung der chronischen arteriellen Verschlusskrankheit (''Prostavasin''), intravenös zur zeitweiligen Aufrechterhaltung der Durchgängigkeit des [[Ductus arteriosus Botalli]] von Neugeborenen mit angeborenen Herzfehlern (''Minprog'') oder topisch zur Behandlung der [[Erektile Dysfunktion|erektilen Dysfunktion]] (''Caverject'', ''Muse'')
* [[Prostacyclin]] zur parenteralen Behandlung der [[Pulmonale Hypertonie|pulmonalen Hypertonie]] (''Veletri'')
* das synthetische Prostacyclin-Analogon [[Iloprost]] für die parenterale Behandlung der [[Thrombangiitis obliterans]] (''Ilomedin'') und zur inhalativen Behandlung der primären pulmonalen Hypertonie (''Ventavis'').
* [[Treprostinil]], ebenfalls ein Prostazyklin-Analogon, zur Behandlung pulmonal-arterieller Hypertonie (''Remodulin''); wird [[subkutan]] oder intravenös infundiert.

=== Wirkung auf Säure- und Schleimsekretion des Magens ===
In der [[Gastroenterologie]] wird das PGE1-Analogon
* [[Misoprostol]] zur Prävention von Magenschleimhautschäden bei Langzeiteinnahme nichtsteroidaler Antiphlogistika eingesetzt (''Cytotec'').

Es ist oral wirksam und kann auch in fixer Kombination mit [[Diclofenac]] verabreicht werden.

=== Wirkung auf Uterus und Zervix ===
In der [[Gynäkologie]] sind folgende Wirkstoffe aufgrund ihrer uteruskontrahierenden und zervixerweichenden Wirkung angezeigt:
* [[Dinoproston]] (''Minoprost E2''), vaginal angewendet, zur medizinisch indizierten [[Geburtseinleitung]] durch Auslösung von [[Wehe]]n bei Schwangeren mit unreifer [[Gebärmutterhals|Zervix]] oder zur Einleitung der Zervixreifung in der Spätschwangerschaft. [[Off-Label-Use|Off-label]] erfolgt der Einsatz zur Weheneinleitung als Unterstützung bei einem medikamentösen [[Schwangerschaftsabbruch]].
* [[Misoprostol]] zur oralen Behandlung von [[Peripartale Blutung|Blutungskomplikationen]], zur Weheneinleitung, zur Auslösung einer verhaltenen [[Fehlgeburt]] und zur Unterstützung des medikamentösen [[Schwangerschaftsabbruch]]s. Diese gynäkologischen bzw. geburtshilflichen Anwendungen erfolgen weitgehend im Off-Label-Gebrauch, da sie nur in wenigen Ländern zugelassen sind.
* Der PGE2-Abkömmling [[Sulproston]] intravenös verabreicht (''Nalador'') zur Einleitung eines [[Fehlgeburt|Abortes]] oder einer Geburt bei intrauterinem Fruchttod ([[Totgeburt]]), ferner zur Hemmung einer [[postpartal]]en atonischen Blutung.
* [[Gemeprost]], ein weiteres PGE2-Analogon, vaginal appliziert zur Zervixerweichung und -erweiterung als Vorbereitung auf eine Ausräumung des Uterus bei Nichtschwangeren und Schwangeren.

=== Wirkung auf den Gelbkörper ===
* PGF2α ([[Dinoprost]]) und
* seine Analoga [[Cloprostenol]] und [[Luprostiol]] haben stark [[Luteolyse|luteolytische]] Eigenschaften. Sie werden tiermedizinisch (z. B. bei Schweinen, Rindern, Pferden) intramuskulär zur Verlegung des Brunst- und Ovulationszeitpunktes sowie zum Trächtigkeitsabbruch und zur Geburtseinleitung gegeben.

=== Wirkung am Auge ===
Synthetische [[Prostaglandin F2α|PGF2α]]-Analoga senken den [[Augeninnendruck]] (IOD) durch Verbesserung des [[Kammerwasser#Weg des Kammerwassers|Kammerwasserabflusses]].<ref>G. Geisslinger et al.: ''Mutschler Arzneimittelwirkungen: Pharmakologie – Klinische Pharmakologie – Toxikologie'', 11. Auflage, 2019. S. 969 f.</ref> Sie werden daher in der [[Augenheilkunde]] eingesetzt zur Senkung des erhöhten Augeninnendrucks bei Patienten mit [[Offenwinkelglaukom]] (Grüner Star) und bei [[Okuläre Hypertension|okulärer Hypertension]]. Verwendet werden:
* [[Latanoprost]] (''Xalatan'')
* [[Travoprost]] (''Travatan'')
* [[Tafluprost]] (''Taflotan'')
* [[Bimatoprost]] (''Lumigan'')
Die Stoffe können auch als Kombinationspräparate mit dem Betablocker [[Timolol]] zur Anwendung kommen, wenn die Einzelstoffe nicht ausreichend wirksam sind. In den USA ist Bimatoprost ferner zur Therapie von Wimpernwachstumsstörungen zugelassen (''Latisse''). Eine wimpernwachstumsfördernde Wirkung soll auch Cloprostenol aufweisen, das kosmetisch genutzt wird ([[Wimpernserum|Wimpernwachstumsserum]]).

== Literatur ==
* {{Literatur |Autor=Peter Welzel |Titel=Prostaglandine |Sammelwerk=[[Chemie in unserer Zeit]] |Band=7 |Nummer=2 |Datum=1973 |Seiten=43–48 |DOI=10.1002/ciuz.19730070203 |Sprache=de}}
* Berg, Tymoczko, Stryer: ''Biochemie.'' 5. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2003, ISBN 3-8274-1303-6.
* Mutschler, Ernst: ''Mutschler Arzneimittelwirkungen. Pharmakologie, klinische Pharmakologie, Toxikologie.'' 10. Auflage. Stuttgart 2013.

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: Arachidonsäure-Stoffwechsel|Biosynthese der Prostaglandine und Leukotriene}}

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Cycloaliphat| Prostaglandine]]
[[Kategorie:Ungesättigte Kohlenstoffverbindung| Prostaglandine]]
[[Kategorie:Carbonsäure| Prostaglandine]]
[[Kategorie:Prostaglandin| ]]
[[Kategorie:Pränatalmedizin]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Prostaglandine - Versionsgeschichte

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