Botulinumtoxin - eine Übersicht
Was ist Botulinumtoxin aka Botox?
Botulinumtoxin, besser bekannt als Botox, ist ein Neurotoxin, das vom Bakterium Clostridium botulinum produziert wird. Es zählt zu den stärksten bekannten Giften und kann potenziell bereits in geringen Dosierungen tödlich wirken. Aufgrund seiner muskelentspannenden Eigenschaften wird es seit den 1980er Jahren erfolgreich in der Medizin und ästhetischen Medizin eingesetzt.
Molekularbiologische Funktionsweise von Botox
Botox wirkt, indem es die Signalübertragung zwischen Nerv und Muskulatur hemmt und somit den Muskel lähmt. Das passiert, indem Botox die Freisetzung von Acetylcholin, einem Neurotransmitter, an den sog. Motorischen Endplatten blockiert. Molekularbiologisch ist Botulinumtoxin ein zweikettiges Polypeptid, bestehend aus einer leichten Kette (L-Kette) und einer schweren Kette (H-Kette), die über eine Disulfidbrücke miteinander verbunden sind. Mithilfe der H-Kette wird das Medikament in die Nervenzelle geschleust, wo die L-Kette ihre proteolytische Aktivität entfalten kann, das heißt, sie kann andere Proteine spalten. In dem Fall spaltet sie Proteine, die für die Freisetzung von Acetylcholin notwendig sind und das Fehlen von Acetylcholin im synaptischen Spalt wiederum bedingt das Ausbleiben der Muskelkontraktion. Die L-Kette bleibt für Wochen im Zytosol in der Zelle aktiv.
Die Schritte der molekularen Wirkung:
Bindung: Botox bindet spezifisch an Rezeptoren der präsynaptischen Nervenzellen.
Endozytose: Nach der Bindung wird Botox in die Nervenzelle aufgenommen.
Translokation: Ein Teil des Botulinumtoxin wird freigesetzt und durch eine Pore in die Nervenzelle transportiert.
Proteolyse: Der andere Teil spaltet Proteine, die für Freisetzung von Acetylcholin notwendig sind.
Hemmung der Neurotransmitterfreisetzung: Die Freisetzung von Acetylcholin wird verhindert, wodurch die Muskelkontraktion ausbleibt.
Ende der Wirkdauer
Die Wirkung von Botox ist immer begrenzt. Das hat den Vorteil, dass unerwünschte Effekte sich immer wieder zurückbilden und den Nachteil, dass, um gewünschte Effekte wieder hervorzurufen, eine erneute Injektion erfolgen muss.
Das Ende der Wirkung ist dadurch bedingt, dass die Zellen neue Verbindungen schaffen und dass die L-Kette des Botox, die die Ausschüttung von Acetylcholin verhindert, irgendwann abgebaut wird und dadurch die Signalübertragung wieder normalisiert wird.
Medizinische und kosmetische Anwendungen von Botulinumtoxin
In der Medizin wird Botulinumtoxin zur Behandlung verschiedener Erkrankungen eingesetzt, darunter chronische Migräne, Muskelspasmen und Blasenfunktionsstörungen. In der Kosmetik wird Botox vor allem verwendet, um Falten zu reduzieren.
Fazit
Botulinumtoxin ist ein beeindruckendes Beispiel dafür, wie ein potenziell tödliches Gift durch wissenschaftliche Forschung und medizinische Innovation zu einem wertvollen therapeutischen Werkzeug werden kann. Seine Entdeckung und Entwicklung spiegeln den Fortschritt der Medizin wider, Risiken zu managen und Nutzen zu maximieren.
Quellen:
Brin, M. F. (1997). Botulinum toxin: Chemistry, pharmacology, toxicity, and immunology. Muscle & Nerve, 20(S6), 146–168. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4598(1997)6+<146::AID-MUS10>3.0.CO;2-4
Dressler, D., & Adib Saberi, F. (2005). Botulinum Toxin: Mechanisms of Action. European Neurology, 53(1), 3–9. https://doi.org/10.1159/000083259
Huang, W., Foster, J. A., & Rogachefsky, A. S. (2000). Pharmacology of botulinum toxin. Journal of the American Academy of Dermatology, 43(2), 249–259. https://doi.org/10.1067/mjd.2000.105567
