Heparin 1916 – Die Blutgerinnung verhindern

Die Blutgerinnung kann für unseren Körper lebenswichtig sein. Läuft sie jedoch unkontrolliert ab, kann sie tödliche Folgen haben. Hier kommen gerinnungshemmende Mittel wie Heparin ins Spiel. In diesem Artikel befassen wir uns mit der medizinischen Bedeutung, der Geschichte und den verschiedenen Einsatzgebieten von Heparin.

Heparin: Die Blutgerinnung kontrollieren

Heparin ist ein starkes Antikoagulans, also ein Medikament, das die Blutgerinnung verhindert. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Vorbeugung von Gerinnseln während Operationen am offenen Herzen, Organtransplantationen, Nierendialysen und Bluttransfusionen. Manchmal wird es auch auf den Oberflächen medizinischer Geräte verwendet, die mit Blut in Berührung kommen können. Nützlich ist es außerdem zur Behandlung einer Thrombose, eines tödlichen Zustands, bei dem der Blutfluss zur Lunge blockiert wird (Bildung eines Blutgerinnsels innerhalb eines Blutgefäßes).

Die Herkunft von Heparin: Von der Natur ins Labor

Heparin kann aus Geweben wie Schweinedärmen oder Rinderlungen gewonnen werden. Interessanterweise kommt es im Tierreich sogar bei Tieren wie Hummern und Miesmuscheln vor, die kein Blutgerinnungssystem besitzen. Dieser Befund lässt vermuten, dass Heparin bei Lebewesen unterschiedliche Aufgaben erfüllt.

Die mangelnde Nachhaltigkeit der Gewinnung von Heparin aus tierischen Geweben wie Schweinedärmen oder Rinderlungen und mögliche Verunreinigungsrisiken machten die Erforschung alternativer Herstellungsverfahren erforderlich. An dieser Stelle kommt die Biotechnologie ins Spiel.

Mikrobielle Herstellung: Effizient und sicher

Biotechnologische Verfahren produzieren Heparin meist mithilfe von Mikroorganismen oder Zellkulturen. Genetisch veränderte Bakterien oder Hefezellen können beispielsweise die für die Heparinproduktion benötigten Enzyme und Bausteine bereitstellen. Dieses Verfahren ermöglicht eine schnellere, effizientere und sicherere Herstellung von Heparin.

Enzymkatalysierte Synthese: Präzise und anpassbar

Ein weiteres biotechnologisches Verfahren ist die enzymkatalysierte Synthese. Dabei werden die spezifischen Kohlenhydratbausteine, aus denen das Heparinmolekül besteht, mithilfe bestimmter Enzyme zusammengefügt. Dadurch lässt sich die Struktur des Heparinmoleküls wesentlich genauer steuern.

Der Wirkmechanismus von Heparin

Heparin ist ein von bestimmten weißen Blutkörperchen natürlich gebildetes Kohlenhydratpolymer (ein langes Molekül aus sich wiederholenden Struktureinheiten). Heparin löst bestehende Gerinnsel nicht auf, verhindert aber ihr Wachstum und die Bildung neuer Gerinnsel. Einer der Wirkwege von Heparin besteht darin:

• durch Bindung an Antithrombin III ein kleines Protein zu inaktivieren und
• die Funktion von Thrombin, einem Gerinnungsprotein im Blutkreislauf, zu hemmen.

Die Geschichte von Heparin: Von der ersten Entdeckung bis heute

Heparin gehört zu den ältesten noch häufig eingesetzten Medikamenten. Die Erforschung seiner Wirkung begann 1916, als die amerikanischen Forscher Jay McLean und William Howell gerinnungshemmende Verbindungen in Hundelebern untersuchten. Zwischen 1933 und 1936 entwickelten der kanadische Forscher Charles Best und seine Kollegen ein Verfahren zur Herstellung von Heparin, das für Menschen sicher war.

Heute findet Heparin vielfältige Anwendungen, von örtlich angewendeten Gelen bei Sportverletzungen (die durch Hemmung von Histamin Entzündungen verringern) über die Beschichtung von Kathetern (dünnen Kunststoffschläuchen) bis zu Bauteilen von Herz-Lungen-Maschinen. Zu den anderen heute verwendeten Antikoagulanzien zählen Cumarine, die die Funktion von Vitamin K hemmen (beispielsweise Warfarin, das auch als Rodentizid eingesetzt wird). 

Ein bekannter Anwender von Warfarin war US-Präsident Dwight Eisenhower, der 1955 einen Herzinfarkt erlitt. Einige Historiker vermuten außerdem, dass hoch dosiertes Warfarin verwendet wurde, um 1953 den sowjetischen Führer Joseph Stalin zu töten.

Niedermolekulare Heparine

Niedermolekulare Heparine (LMWH) haben gegenüber Standardheparin eine kleinere Molekülstruktur und bieten dadurch eine besser vorhersehbare gerinnungshemmende Wirkung. Clexane (Enoxaparin) ist eines der bekanntesten Beispiele. Es wird besonders häufig bei tiefer Venenthrombose, Lungenembolie und akutem Koronarsyndrom eingesetzt. Auch vor und nach operativen Eingriffen wird es zur Vorbeugung von Gerinnseln bevorzugt. Dieses breite Anwendungsspektrum macht niedermolekulare Heparine zu einer sehr verbreiteten Option in der gerinnungshemmenden Behandlung.

Im Artikel genannte historische Personen: William Henry Howell (1860–1945), Jay McLean (1890–1957), Charles Herbert Best (1899–1978)

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