Stellt euch vor, ihr seid in einer Apotheke. Ihr steht vielleicht gerade an und wartet, bis ihr drankommt. Vor euch steht eine weitere Kundin oder ein Kunde am HV-Tisch – ja, so heißt der Verkaufstresen in Apotheken – und fragt nach einem Medikament. Vielleicht gegen eine Erkältung, gegen Halsschmerzen oder gegen Schlafstören, irgendwas. Aber ganz wichtig ist dabei: Es soll etwas natürliches sein, etwas pflanzliches. Dahinter steckt natürlich, was viele Leute zu wissen glauben: Natürliche Arzneimittel sind sanfter und ganzheitlicher als chemische, und vor allem haben sie weniger Nebenwirkungen. Anstatt dass sie den Körper durcheinander bringen und in sein Gleichgewicht eingreifen, bringen sie ihn ganz sanft wieder zurück ins Gleichgewicht. Natürlich halt.
Vergleicht doch nur mal den Magen-Darm-Tee, die Halstabletten mit Isländisch Moos oder die Lavendel-Tropfen zum Einschlafen mit so Sachen wie Antibiotika, die eure Darmflora zerstören, Opioide, die süchtig machen oder Herzmedikamente, die bei einer Überdosis zum Herzstillstand führen. Da ist doch offensichtlich, wie viel sanfter die natürlichen Alternativen sind.
Oder… euch ist schon der Fehler aufgefallen, den ich euch hier unterjubeln wollte. Mal ganz abgesehen davon, dass Magen-Darm-Tee, Isländisch Moos und Lavendel natürlich – no pun intended – keine Alternativen für Antibiotika, Schmerzmittel und Herzmedikamente sind. Der eigentlich Trick besteht darin, dass auch die natürlich sind, ich habe nur versucht es etwas weniger offensichtlich zu machen. Viele Antibiotika kommen in der Natur vor, zum Beispiel Penicillin, das ganz natürlich von Schimmelpilzen produziert wird. Das Opioid Morphin kommt ursprünglich aus dem Schlafmohn. Und die Herzmedikamente, von denen ich geredet habe, sind die Digitalis-Glykoside, die aus der sehr hübschen Pflanze Fingerhut stammen.
Aber wenn natürliche Medikamente nicht unbedingt sanfter sind als chemische, und das natürlich und chemisch sind hier in ganz dicken Anführungszeichen, was ist dann der Unterschied? Oder ist am Ende doch alles nur Chemie, um es mal mit dem genialen Lied von Mai-Thi Nguyen Kim zu halten.
Kommt mit auf eine kleine Reise und entdeckt, wie es war als die Menschen nichts anderes natürliche Medikamente hatten, als sie die Chemie hinter deren Wirkung entdeckt haben und als beschlossen haben, sie für sich zu nutzen. In dieser Folge Laborgeflüster beantworten wir nämlich die Frage, was der Unterschied zwischen natürlichen und chemischen Arzneimitteln ist.
Vor gar nicht allzu langer Zeit gab es als Medikamente vor allem natürlich vorkommende Dinge. Hauptsächlich Pflanzen, aber auch Mineralien, Pilze oder tierische Bestandteile. Wenn wir uns zum Beispiel Arzneimittel anschauen, die in einer Apotheke im Jahr 1895 zubereitet wurden, was finden wir dann da?
Bei Schmerzen gibt es Opiumtinktur, gemacht aus dem Schlafmohn. Bei Verdauungsbeschwerden gab es zum Beispiel Zubereitungen aus der Condurango-Pflanze. Zur Behandlung von Epilepsie wurde unter anderem Baldrian-Extrakt verwendet. Gegen verschiedene Herzbeschwerden wurden Aufgüsse aus Fingerhut benutzt, als Hustenlöser Brechwurzel oder Senegawurzel, bei Verstopfung Rhabarber und Enzian. Spannerderweise gab es auch damals schon isoliertes Morphin zur Behandlung von Tumorschmerzen, allerdings gemischt mit Kokain. Und gegen Hämatome lebende Blutegel.
Man muss schon zugeben, dass einiges davon auch heute immer noch benutzt wird, unter anderem auch die Blutegel. Trotzdem bin ich froh, dass es inzwischen für schwere Krankheiten wie Epilepsie besseres als Baldrian gibt, und Wurmerkrankungen nicht mehr mit giftigen Quecksilbersalzen behandelt werden.
Aber eigentlich will ich noch auf etwas anderes hinaus: Pflanzliche – oder auch pilzliche oder tierische Arzneimittel – sind nicht unbedingt so harmlos wie oft getan wird. Auch wenn wir mal so bekannte Drogen wie Opium beiseitelassen, gibt es Risiken. Kondurango, damals bei Verdauungsschmerzen benutzt, ist zum Beispiel bei falscher Anwendung ziemlich giftig. Oder wenn wir ein zeitgemäßes Beispiel haben wollen, können wir das Schöllkraut nehmen. Es wird auch bei Magen-Darm-Beschwerden benutzt und kann aber die Leber kaputt machen. Ich weiß nicht, ob ihr das mitbekommen habt, aber das ist der Grund warum Iberogast vor ein paar Jahren einen Warnhinweis wegen möglicher Leberschäden bekommen hat.
Und je nach Dosis gibt es bei den meisten Medikamenten solche Risiken. Aber bei pflanzlichen Arzneimitteln ist das mit der Dosis nicht immer ganz so einfach. Je nachdem, wie die Bedingungen sind, können die mal mehr oder mal weniger eines Inhaltsstoffes bilden. Dann ist die Wirkung von – zum Beispiel – 1 Gramm Pflanzenmaterial mal stärker und mal schwächer ,die Nebenwirkungen sind mal stärker und mal schwächer, oder beides gleichzeitig. Bei Inhaltsstoffen, die vielleicht eher Nebenwirkungen verursachen können oder toxisch sind, ist das dann natürlich genauso, auch da kann die Menge unterschiedlich sein. Da muss man bei natürlichen Rohstoffen immer darauf achten. Mit einem synthetisch hergestellten Reinstoff ist das deutlich einfacher. 1 Gramm reiner Wirkstoff ist immer und überall 1 Gramm Wirkstoff.
Im Prinzip machen es einem Naturprodukte immer schwerer, Wirkung und Nebenwirkungen richtig vorherzusagen, weil der Anteil an den aktiven Inhaltsstoffen und die Reinheit des Materials mehr schwankt. Das war natürlich ein noch größeres Problem, als man noch gar nicht wusste, was aktive Inhaltsstoffe überhaupt sind. Geschichtlich gesehen ist das noch gar nicht so lange her.
In unserer Beispielapotheke im Jahr 1895 war das schon bekannt, aber tatsächlich noch nicht so lange. Wenn es darum geht, wird oft Morphin als Beispiel benutzt. Ich habe kurz überlegt, einfach um anders zu sein einen anderen Stoff zu nehmen, aber es ist halt auch ein gutes Beispiel und wir haben es jetzt schon ein paar Mal angeschnitten.
Opium wird schon sehr lange zur Schmerzbehandlung und als Rauschmittel verwendet, mindestens seit der Antike. Aber erst 1804 hat Friedrich Sertürner entdeckt, welcher Stoff im Opium dafür verantwortlich ist. Er hat nämlich den Stoff Morphin aus dem Opium isoliert, erkannt, dass er für die Wirkung des Opium verantwortlich ist, und das auch gleich mal an ein paar Tieren ausprobiert. Auch wenn zwei andere Forscher schon vorher Morphin isoliert hatten, aber das erst später öffentlich gemacht haben. Aber zurück zu Sertürner: Es hat einige Jahre gedauert, aber die Isolierung von Morphin hat einen kleinen Hype um die Entdeckung von anderen Naturstoffen ausgelöst. Und Morphin wurde als einer der ersten Naturstoffe in größerem Maßstab industriell hergestellt und verkauft. Das hatte dann wie gesagt den Vorteil, dass der Gehalt an Morphin und die Reinheit viel vorhersagbarer waren als beim Opium.
Und als kleiner Side Fact: Die chemische Struktur des Morphins wurde erst über 100 Jahre später rausgefunden. Die ganze Zeit wusste man also gar nicht genau, mit was man es dabei zu tun, zumindest chemisch gesehen.
Aber man muss ja die Struktur eines Stoffs nicht kennen, um ihn verwenden zu können. Und die Entdeckung, dass es bestimmte Moleküle sind, die eine Wirkung haben, und nicht eine Pflanze an sich, hat die moderne Medizin überhaupt erst möglich gemacht. Nur so konnten wir die ganzen Arzneistoffe entwickeln, die uns heute helfen, wenn wir Infektionskrankheiten, Allergien, Bluthochdruck, psychische Erkrankungen, Schmerzen oder auch Krebs haben. Aber sind die ganzen „modernen Arzneistoffe“ jetzt alle chemisch, und haben damit ihre Verbindung zur Natur verloren?
Ich will euch jetzt mal ein paar Beispiele zeigen, wie Naturstoffe heute auch immer noch super wichtig sind, und zwar auf unterschiedliche Art und Weise. Und dann will ich dass ihr euch fragt, ob die Wirkstoffe dann synthetisch sind, oder natürlich, oder ob ihr da überhaupt eine Grenze zwischen den zwei finden könnt. Bereit? Dann fangen wir mit dem ersten Beispiel an:
Wenn wir einen neuen Wirkstoff entwickeln wollen, wo fängt man da am besten an? Am praktischsten ist es oft, wenn man schon etwas hat, woran man sich orientieren kann. Eine Leitstruktur nennt man das dann. So eine Leitstruktur kann selber überhaupt nicht als Arzneistoff geeignet sein. Vielleicht ist der Stoff giftig, oder kann vom Körper nicht aufgenommen werden, oder wird zu schnell wieder abgebaut. Aber wichtig ist, dass er einen Ausgangspunkt bietet, um mit der Entwicklung des richtigen Arzneistoffs anzufangen. Zum Beispiel, indem er schon an das Zielmolekül bindet, an dem der fertige Arzneistoff auch wirken soll. Dann kann die Leitstruktur so angepasst werden, dass sie die gebrauchten Eigenschaften hat. Und ganz oft sind Leitstrukturen halt Naturstoffe aus Pflanzen, Pilzen, Bakterien oder seltener auch mal Tieren.
Da können wir uns zum Beispiel ASS anschauen, also der Wirkstoff von Aspirin. Das ist vom Salicin abgeleitet, das in Weidenrinde vorkommt. Aber anstatt auf der Weidenrinde rumzukauen, oder das Salicin zu benutzen, wie es ist – das ist nämlich nicht so effektiv, – ist ASS eine chemisch veränderte Variante von Salicin. Ein Zuckermolekül ist entfernt und dafür an anderer Stelle eine andere chemische Gruppe angehängt. Das ganze wird dann aber komplett synthetisch hergestellt, dabei ist kein Salicin aus Weidenrinde beteiligt, zumindest heutzutage nicht mehr. Könnte man ASS trotzdem zu einem Teil natürlich nennen, weil es von einem Naturstoff abgeleitet ist? Vermutlich sagt ihr nein, aber vielleicht seht ihr das ja beim nächsten Beispiel anders.
Adrenalin ist ein Stresshormon das wir alle kennen, und ich denke wir sind uns einig, dass das Adrenalin in unserem Körper natürlich ist. Aber was ist mit dem Adrenalin in Adrenalin-Spritzen? Solchen Epi-Pens – der Name kommt übrigens von einem anderen Namen von Adrenalin, nämlich Epinephrin – die bei anaphylaktischen Schocks benutzt werden. Das wird nicht aus dem Blut von gestressten Menschen oder Tieren gewonnen, das wäre ja auch ganz schön weird. Wenn Adrenalin als Medikament benutzt wird, dann ist es synthetisch hergestellt. Chemisch sind die beiden, also natürlich vorkommendes und synthetisch hergestelltes Adrenalin, überhaupt nicht unterscheidbar. Wenn ich also ein kleines Häufchen von beiden vor euch liegen hättet, ihr könntet nicht erkennen, welches welches ist. Und euer Körper kann das auch nicht. Er reagiert auf das eigene und das von außen zugeführte Adrenalin genau gleich.
Der Genauigkeit halber muss ich jetzt noch kurz einschieben: Auch wenn man natürlich vorkommendes und synthetisches Adrenalin chemisch nicht unterscheiden kann, kann man sie physikalisch unterscheiden. Sie haben nämlich ein unterschiedliches Verhältnis der Kohlenstoff-Isotope, weil die Synthese von Bausteinen ausgeht, die aus Erdöl hergestellt werden. Aber was heißt das? Im Prinzip unterscheiden sich ein paar wenige der Kohlenstoff-Atome in den Molekülen ein bisschen im Gewicht. An den chemischen Eigenschaften ändert das nichts, aber man kann es, wenn man das will, halt messen. Nicht, dass mir hier jemand unterstellt, ich würde das verschweigen.
Trotzdem bleibt die Frage: Wenn das die gleichen Moleküle sind, und man sie chemisch nicht unterscheiden kann, heißt das, dass synthetisch hergestelltes Adrenalin auch irgendwie natürlich ist? Falls ihr darauf immer noch mit Nein antwortet, naja, dann wartet mal noch ab.
Bevor ich euch aber das nächste Beispiel zeige, bei dem die Grenze zwischen natürlich und chemisch mehr und mehr verschwimmt, möchte ich noch einen kleinen Exkurs machen. Und zwar ist die Natur nicht nur eine gute Inspirationsquelle für die Wirkstoffe, die wir herstellen, sondern auch dafür, wie wir sie herstellen können. Die Evolution hatte ja Millionen von Jahren mehr Zeit als wir, um ihre Synthesewege zu verbessern. Ein bekanntes Beispiel ist der Stoff Carpanon. Der kommt in manchen Bäumen vor und ist ein super Beispiel dafür, wie scheinbar einfach die Natur sehr komplexe Moleküle aufbauen kann. Die erste chemische Synthese des Stoffs hat sich das zu nutze gemacht und das komplexe Molekül mit einer one-pot Synthese inspiriert vom natürlichen Biosyntheseweg hergestellt. Und ja, eine one-pot Synthese ist genau das, wonach es sich anhört: Genau wie beim Eintopf wirft man alles zusammen und kocht es, bis das fertige Gericht, oder halt das fertige Molekül, dabei rauskommt.
Aber okay, ich kann total verstehen wenn ihr sagt: Ein Stoff, der natürlich vorkommt, aber synthetisch hergestellt wird, hat nicht wirklich was natürliches. Ab jetzt vermischen sich Natur und Synthese aber wirklich. Es gibt nämlich ganz viele Stoffe, die semisynthetisch hergestellt werden. Semisynthetisch heißt halb-synthetisch.
Ich nehme mal an, ihr kennt alle die Geschichte, wie Penicillin entdeckt wurde. Alexander Fleming hat bemerkt, dass Bakterien auf einer Agarplatte, auf die zufällig ein Schimmelpilz geraten ist, schlechter wachsen konnten. Das hat ihn neugierig gemacht und er hat deshalb das Antibiotikum Penicillin aus dem Schimmelpilz isoliert. Jetzt ist es aber so, dass in den über 90 Jahren seither auf Basis von Penicillin – da haben wir wieder die Leitstruktur – viele neue Antibiotika, zum Beispiel mit einem größeren Wirkspektrum, entwickelt wurden. Eins davon haben bestimmt viele von euch schon mal nehmen müssen, das Amoxicillin. Und wie wird das hergestellt? Naja, erst wird Penicillin biosynthetisch hergestellt, in Pilzen. Und dann wird das von lebenden Organismen hergestellte Penicillin genommen und synthetisch so verändert, dass daraus Amoxicillin wird. Was bedeutet das jetzt? Ist Amoxicillin jetzt ein chemischer Wirkstoff, obwohl ein Teil davon natürlich vorkommt und sogar von lebenden Pilzen hergestellt wird. Oder ist nur der Teil natürlich, während der Rest, der synthetisch installiert wird, chemisch ist?
Aber natürlich können wir unser kleines Gedankenexperiment hier noch weiter führen, zum Beispiel mit Insulin glargin. Insulin kennt ihr bestimmt auch alle. Es ist ein blutzuckersenkendes Hormon, das gerade bei Typ I Diabetes als Arzneimittel unverzichtbar ist. Insulin glargin ist ein klein bisschen verändert, so dass es länger wirken kann. Und es wird biotechnologisch hergestellt, nicht synthetisch. Bakterien werden gentechnisch so verändert, dass sie das Insulin glargin herstellen können. Heißt das, es ist natürlich? Aber es ist ja verändert und kommt so nicht in der Natur vor. Ist es also doch synthetisch? Aber ja trotzdem nicht durch chemische Synthese gemacht, sondern in echten Lebewesen, also doch wieder irgendwie natürlich.
Und wenn wir schon beim Insulin sind: Es gilt natürlich noch das ganz normale, unveränderte Insulin. Früher wurde das aus den Bauchspeicheldrüsen von Schweinen gewonnen, also wenn auch etwas eklig und doof für die Schweine auf jeden Fall natürlich. Heute wird es auch biotechnologisch hergestellt. Macht es das dann weniger natürlich? Aber es ist ja noch der gleiche Stoff, aus Lebewesen gewonnen. In die gleiche Kerbe schlägt auch sowas wie Paclitaxel. Das ist ein Wirkstoff gegen Krebs, der in Eiben vorkommt. Aber es kann auch biotechnologisch hergestellt werden, in Pilzzellen. Nur weil es jetzt nicht mehr aus dem Original-Baum, sondern aus Pilzen kommt, bleibt es doch sicher noch natürlich. Und, je nachdem, welche Nährstoffe die Bakterien oder Pilze bekommen, kann man die Produkte überhaupt nicht mehr von ihrem natürlich vorkommenden Pendant unterscheiden.
Das waren jetzt ganz schön viele Unterschiedliche Beispiele, wie sich die Grenze von natürlich und chemisch immer weiter verschieben lässt. Von der einfachen Inspiration durch Naturstoffe, bis zu Naturstoffen, die in lebenden Zellen hergestellt werden. Und immer habe ich euch die Frage gestellt, wo für euch chemisch aufhört und natürlich anfängt.
Aber ich habe euch ein bisschen hinters Licht geführt damit. Ich würde nämlich sagen, dass das eigentlich gar keine richtige Unterscheidung ist. Zellen sind komplexe chemische Reaktoren. Jeder Naturstoff wird chemisch aufgebaut, ob er jetzt aus Pflanzen stammt, aus Tieren, biotechnologisch gemacht wird, oder komplett chemisch-synthetisch. Chemie ist nämlich nichts weiter als die Lehre davon, was bei solchen Reaktionen passiert, egal wo sie stattfinden. Und die Moleküle juckt es nicht, wo sie herkommen.
Aber trotzdem gibt es einen Unterschied zwischen natürlich vorkommenden Stoffen und solchen, die als Arzneistoff hergestellt werden, egal ob komplett synthetisch oder komplett biotechnologisch, oder alles dazwischen. Naturstoffe gibt es ja nicht einfach zufällig. Die haben immer einen Zweck für den Organismus, der sich die Mühe macht, sie zu bilden. Und der Zweck ist nie „Kranke Menschen wieder gesund machen“. Der Zweck ist sowas wie die Verteidigung vor Fressfeinden oder Nahrungs-Konkurrenten, oder die Kommunikation mit den eigenen Zellen und Organen wie beim Insulin, oder die Kommunikation mit anderen Organismen. Die Eibe macht Paclitaxel, weil es ihr selber etwas bringt, nicht aus Mitleid mit uns Menschen. Wenn wir aber Wirkstoffe herstellen, dann immer mit dem Ziel, sie auch so zu benutzen.
Das ist vielleicht ein eher philosophischer Unterschied. Es macht am Ende auf jeden Fall keinen Unterschied bei der Wirkung, das ist ganz wichtig. Aber ich denke trotzdem, dass hier die wahre Unterscheidung zwischen natürlich und synthetisch liegt. Chemisch ist aber alles davon.
Falls euch die Folge gefallen hat, würde ich mich freuen, wenn ihr eine gute Bewertung da lasst oder LaborGeflüster abonniert. Und ganz besonders toll wäre es, wenn ihr den Podcast eurern Freund*innen, Kolleg*innen oder eurer Familie weiterempfehlt. Bis zum nächsten Mal!