Medizin

8.1

Genetik

Eine grundlegende Entdeckung des 20. Jahrhunderts betraf den Weg, auf dem erbliche Merkmale weitergegeben werden. Ein entscheidender Schritt dazu gelang Oswald Theodore Avery und seinen Kollegen in den vierziger Jahren am Rockefeller Institute: Wie sie damals zeigen konnten, lassen sich erbliche Eigenschaften in Form einer Verbindung namens Desoxyribonucleinsäure (DNA) von einer Bakterienzelle zur anderen übertragen. 1953 beschrieben der englische Physiker Francis Harry Compton Crick und der amerikanische Biologe James Dewey Watson ein Strukturmodell der DNA, mit dem sich auf elegante Weise erklären ließ, wie diese Substanz die genetische Information speichert. In den sechziger Jahren klärte der amerikanische Biochemiker Marshall Warren Nirenberg wichtige Einzelheiten dieses Mechanismus auf, und 1970 synthetisierte der in Indien geborene amerikanische Biochemiker Har Gobind Khorana auf der Grundlage dieser Erkenntnisse zum ersten Mal ein Gen. In der zweiten Hälfte der siebziger Jahre entwickelte man Methoden zur gezielten Veränderung von Genen, und seit Mitte der achtziger Jahre finden einige dieser Methoden auch medizinische Anwendung. Mit den gleichen Verfahren, die man zusammenfassend als Gentechnik oder Genklonierung bezeichnet, kann man auch Produkte des menschlichen Organismus wie Hormone oder Interferon in großen Mengen und in reiner Form herstellen.

8.2

Chirurgie

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts konnte man Operationen vornehmen, die früher als unmöglich galten. 1962 wurde erstmals ein an der Schulter abgetrennter Arm wieder angenäht. Weniger Aufsehen erregend waren häufigere Eingriffe wie das Annähen von Fingern oder Zehen, die durch Unfälle abgerissen waren. Solche Eingriffe wurden möglich, weil man nun das Mikroskop bei Operationen zu Hilfe nahm. Damit kann der Chirurg die winzigen Nerven und Blutgefäße erkennen, die er zusammenfügen muss, um das angesetzte Körperteil wieder funktionsfähig zu machen. Ein weiterer Fortschritt waren Entwicklungen wie das künstliche Hüftgelenk, das Patienten mit Arthritis Bewegungen erleichterte, und die batteriebetriebene Armprothese. Nierenversagen, das früher zum Tod führte, behandelt man heute routinemäßig mit einer Transplantation oder mit der Langzeittherapie an einer künstlichen Niere. Wie sich 1975 in einer groß angelegten Studie herausstellte, kann man Diabetikern, bei denen Blutgefäße in den Augen geschädigt sind, die Sehfähigkeit häufig mit einer Laserbehandlung erhalten. Manche Formen der schweren Epilepsie heilt man, indem man die fehlerhafte Stelle im Gehirn aufspürt und mit einer Sonde zerstört, die mit flüssigem Stickstoff gekühlt wird.

8.3

Infektionskrankheiten

Viele Infektionskrankheiten konnte man im 20. Jahrhundert durch bessere hygienische Verhältnisse, Antibiotika und Impfstoffe eindämmen. Die gezielte medikamentöse Therapie von Infektionskrankheiten begann, als der deutsche Arzt Paul Ehrlich das Arsphenamin entdeckte, eine arsenhaltige Verbindung, mit der man Syphilis behandeln konnte. 1932 veröffentlichte der deutsche Wissenschaftler Gerhard Domagk die Beobachtung, dass die Verbindung Prontosil gegen Streptokokkeninfektionen wirkt. Nachdem man das Sulfanilamid entdeckt hatte, den aktiven Bestandteil des Prontosils, konnte man die ersten Sulfonamid-Antibiotika entwickeln. Die britischen Biochemiker Howard Florey und Ernst Chain legten 1938 eine Reinform des Penicillins vor. Es war zehn Jahre zuvor von Alexander Fleming entdeckt worden, der die Bakterien tötende Wirkung des Pilzes Penicillium bemerkt hatte. Der Ausbruch des 2. Weltkrieges führte dazu, dass Penicillin sofort in großem Maßstab hergestellt wurde: Die Folge war ein erheblicher Rückgang der Todesfälle.

Auch gegen die Tuberkulose fand man ein wirksames Medikament: das Streptomycin. Als Bakterien dagegen resistent wurden, entwickelte man ein Kombinationspräparat aus Rifampicin und Isoniazid – das bis heute wichtigste Mittel gegen diese Krankheit. Lepra lässt sich mit den Medikamenten einer anderen Gruppe, den Sulfonen, wirksam behandeln. Und gegen Malaria verabreicht man Derivate des Wirkstoffes Chinin, der ursprünglich aus der Rinde des Chinabaumes gewonnen wurde (heute stellt man ihn synthetisch her). Gegen Viren helfen Antibiotika jedoch nicht, und deshalb wurde bei Viruskrankheiten die vorbeugende Impfung zur wichtigsten Form der Bekämpfung. Die ersten Impfungen wurden gegen folgende Krankheiten entwickelt: Pocken (Impfstoff entdeckt von Edward Jenner 1796); Typhus (Impfstoff entwickelt von dem englischen Bakteriologen Almroth Wright 1897); Diphtherie (1923); und Tetanus seit den dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts.

Einen wichtigen Fortschritt in der Herstellung von Impfstoffen gegen Viren brachten die dreißiger Jahre. Damals entwickelten die amerikanischen Mikrobiologen John Franklin Enders und Frederick Chapman Robbins Methoden, mit denen man Viren in Gewebekulturen züchten konnte. Das führte bald darauf zu Impfstoffen gegen Gelbfieber, Kinderlähmung, Masern, Mumps und Röteln. Mit gentechnischen Methoden stellte man Anfang der achtziger Jahre Impfstoffe gegen Hepatitis B, echte Grippe (Influenza), Herpes simplex und Windpocken her; auch ein Impfstoff gegen Malaria wurde erprobt.

Gegen Ende des 20. Jahrhunderts wurde der Kampf gegen die Infektionskrankheiten schwieriger: Einerseits wurden die Erreger gegen Antibiotika resistent, und andererseits entdeckte man auch neue Krankheiten, so z. B. die Legionärskrankheit und AIDS.

8.4

Die Funktion des Gehirns

Das Gehirn gehört zu den Körperteilen, die erst sehr spät wissenschaftlich untersucht wurden. Im 19. Jahrhundert unterschied der spanische Neuroanatom Santiago Ramón y Cajal mit Hilfe chemischer Farbstoffe zwischen verschiedenen Gehirnbereichen, aber um diesen Feldern bestimmte Funktionen zuzuordnen, bedurfte es der raffinierteren Hilfsmittel des 20. Jahrhunderts. Zunächst regte der amerikanische Neurochirurg Wilder Graves Penfield bei Operationen verschiedene Punkte im Gehirn der Patienten an und konnte auf diese Weise zeigen, dass die einzelnen Muskel- und Gefühlsfunktionen durch unterschiedliche Stellen gesteuert werden. Bei der Untersuchung von Personen, deren rechte und linke Gehirnhälfte durch einen chirurgischen Eingriff getrennt worden waren, stellte sich heraus, dass jede der beiden Hemisphären andere Aufgabenschwerpunkte hat. Nachdem man an den National Institutes of Health in den USA in den siebziger Jahren neue, verbesserte Bildgebungsverfahren entwickelt hatte, konnte man zeigen, welche Gehirnbereiche für die Steuerung von Hören, Sprechen und Bewegung zuständig sind.

Ebenso wichtig war die Aufklärung der Nervenfunktion. Nach der im 20. Jahrhundert entwickelten Neurotransmittertheorie werden die Impulse durch das Zusammenwirken elektrischer und chemischer Signale von einem Nerv zum anderen übertragen. Eine weitere bedeutende physiologische Entdeckung machte man in den siebziger Jahren: Das Gehirn steuert manche Körperfunktionen durch die Ausschüttung von Hormonen. Diese werden im Hypothalamus (einem Teil des Gehirns) gebildet und beeinflussen die Hypophyse, die gewissermaßen als Kontrolldrüse die anderen Hormondrüsen reguliert. Diese Arbeiten der amerikanischen Endokrinologen Roger Guillemin und Andrew Victor Schally stellten eine Verbindung zwischen Gefühlen und Biochemie her. Für die Medizin ergaben sich daraus zum ersten Mal Behandlungsmöglichkeiten für Nervenleiden wie Epilepsie und Parkinson-Krankheit.

8.5

Das Immunsystem

Bis ins 20. Jahrhundert hinein wusste man über das Immunsystem nur wenig. Bekannt war vor allem, dass es nach Infektionen oder Impfungen Antikörper produziert. In den dreißiger Jahren wies der deutsche Immunologe Karl Landsteiner nach, wie verblüffend spezifisch die Antikörperreaktionen sind. Außerdem entdeckten andere Wissenschaftler, dass es mehrere Typen von Antikörpern gibt; Antikörper sind Eiweiße, die mit einem in den Organismus eindringenden Antigen reagieren. Insbesondere stellte sich heraus, dass einer dieser Typen, das Immunglobulin E, mit Allergien zu tun hat, und in den fünfziger Jahren wurde die genaue Struktur eines Immunglobulintyps aufgeklärt.

Wie man nun feststellte, ist das Immunsystem die Ursache einer durch den Rhesusfaktor bedingten Erkrankung sowie der Abstoßungsreaktionen nach Organverpflanzungen. Nach Transplantationen der Nieren und anderer Organe verabreicht man heute Medikamente, die das Immunsystem vorübergehend schwächen. Wie man ebenfalls bemerkte, sind Antikörper auch die Ursache mehrerer tödlicher Erkrankungen, die nach Bluttransfusionen auftreten können. Durch die Blutgruppenbestimmung nach immunologischen Gesichtspunkten wurde die Übertragung von Spenderblut zu einer ungefährlichen medizinischen Standardmethode.

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts entdeckte man einen weiteren Teil des Immunsystems; die Träger dieser so genannten zellulären Immunität sind die Lymphozyten (bestimmte weiße Blutkörperchen). Nachdem man die zelluläre Immunität kannte, konnte man sich die Entstehung vieler Krankheiten erklären, die auf Defekte in bestimmten Untergruppen der Lymphozyten zurückgehen. Die Versuche, solche Fehler zu beheben, konzentrieren sich derzeit darauf, dem Patienten Zellen aus dem Knochenmark eines gesunden nahen Verwandten zu injizieren. Andere Forschungsarbeiten beschäftigen sich mit den Hormonen, welche die unreifen Lymphozyten des Embryos zur funktionsfähigen Form heranwachsen lassen.