Als Antibiotikum (v. griech. „anstelle, gegen“ und „Leben“; Mehrzahl Antibiotika) wird ein Medikament bezeichnet, mit dem Infektionskrankheiten behandelt werden. Antibiotika werden in der Medizin gegen bakterielle Infektionen oder Infektionen durch Protozoen eingesetzt.
Antibiotika können
Arzneimittel gegen Virusinfektionen heißen Virostatika, solche gegen Pilzinfektionen heißen Antimykotika und Mittel gegen Wurminfektionen nennt man Antihelminthika.
Als erstes wirksames Antiinfektivum wurde das Sulfonamid entwickelt. Sulfonamide sind keine Antibiotika im eigentlichen Sinne, sondern Wachstumsfaktoranaloga. Sie werden nicht von Mikroorganismen erzeugt, sondern durch chemische Synthese gewonnen. Das Wort Wachstumsfaktoranaloga bezeichnet eine Substanz welche einem Wachstumsfaktor ähnlich ist, aber in der Zelle nicht dieselbe Funktion ausüben kann. Die Sulfonamide greifen beispielsweise in den Folsäurestoffwechsel der Bakterien ein, indem sie an Enzyme binden, die für die Folsäuresynthese wichtig sind, diese damit blockieren und einen weiteren Syntheseschritt verhindern. Sulfonamide werden heute meist in Kombinationen (Cotrimoxazol) eingesetzt.
Das zweite medizinisch anwendbare Antibiotikum nach den Sulfonamiden war Penicillin. Die Erfolge des Penicillins führten zur Suche und Entdeckung weiterer Antibiotika: Streptomycin, Chloramphenicol, Aureomycin, Tetracyclin u. v. a. m.
Der bekannteste "Produzent" von Antibiotika ist der Schimmelpilz Penicillium chrysogenum (früher P. notatum). Sein Produkt, das Penicillin, ist ein Synonym für Antibiotikum. Tatsächlich jedoch werden heute die meisten medizinisch verwendeten Antibiotika biotechnologisch von Bakterien wie den Streptomyceten produziert.
Heute zählen Antibiotika zu den weltweit am häufigsten verschriebenen Medikamenten, mit dreizehn Prozent Marktanteil bilden sie den größten Einzelbereich im gesamten Arzneimittelverbrauch. Von den heute etwa 8.000 bekannten antibiotischen Substanzen werden nur etwa 80 therapeutisch angewendet. In Deutschland sind 2005 laut BfArM insgesamt 2775 Antibiotika-Präparate zugelassen. 1987 hatten 10 bis 15 dieser Präparate einen Marktanteil von etwa vier Fünftel des Gesamtumsatzes. Im Jahr 1997 betrug der Anteil des Penicillins 9 %.
In den 70ern und 80ern wurde verstärkt auf dem Gebiet der Antibiotika geforscht. Moderne Arzneistoff-Forschung widmet sich mehr Therapien von Volkskrankheiten, also Tumoren, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Alzheimer und Osteoporose.
Man unterscheidet: ß-Lactame (Monobactame, Penicilline, Cephalosporine, Clavulansäure und Carbapeneme), Glycopeptide, Tetracycline,
Makrolide, Polypeptide, Chinolone und Sulfonamide.
Diese Gruppen der AB (Antibiotika) besitzen unterschiedliche Angriffsorte und Wirkungsweisen:
ß-Lactame binden an das PBP (Penicillin-Binde-Protein). Dieses Protein ist zuständig für das Entstehen der Peptidbindungen in der Zellwand. Durch das inaktive PBPs entstehen beim Bakterienwachstum Löcher in der Zellwand und dies ist die Ursache für das Eindringen von Wasser. Nach gewisser Zeit platzt die Bakterienzelle. ß-Lactame wirken bakterizid.
Glycopeptide Ihr Angriffsort ist auch die Zellwand, aber sie fügen sich direkt in die Struktur der Zellwand ein. Dadurch entstehen wieder Löcher und Wasser kann eindringen. Sind gegeignet für den Einsatz gegen gram-positive Bakterien. Ihre Wirkungsweise ist bakterizid.
Tetracycline Wirken gegen gram-positive und gram-negative Bakterien. Tetracycline lagern sich an die 70s Ribosomen an und verhindern damit die Anlagerung der t- RNA. Dadurch können keine Proteine gebildet werden. Die Wirkungsweise ist bakteristatisch. Der große Nachteil dieser AB, sie binden sich an Calciumionen, die sehr wichtig für Knochenaufbau bei Kindern und auch zuständig für die Festigkeit der Zähne sind. Wenn das Calciumion an das AB gebunden ist, kann es nicht mehr weiter vom Körper verwendet werden . Darum sollte man bei Einnahme des AB keine Milch trinken.
Aminoglycosid-AB Diese lagern sich auch an die 70s Ribosomen an, aber dabei findet die Proteinbiosynthese noch statt. Es entstehen Nonsensproteine. Diese sind für das Bakterium nicht nützlich und diese schädigen sogar den Aufbau der Zellwand. --> bakteriostatisch
Makrolid-AB Sie binden sich an die 50s Ribosomenuntereinheiten an. Die Anlagerung der m-RNA kann nicht mehr erfolgen. Daraus folgt: die Proteinbiosynthese kann nicht mehr statt finden! Darum nennt mann sie auch Translationshemmer. --> bakteriostatisch
Polypeptid-AB Ihr Angriffsort ist das Cytoplasma-membran. Die Kontrollmechanismen sind gestört, dadurch können unerwünschte/ schädliche Stoffe eindringen.
Chinolone Sind im Grunde genommen keine AB nach der alten Definition. Sie werden 100% synthetisch hergestellt, darum sind sie auch nicht biologisch abbaubar. Sie werden auch Girasehemmer genannt. Das Enzym DNA-Girase ist für das Zusammenballen der DNA- Straenge zuständig. Durch die Vergabe des AB ist dieses Enzym nicht mehr aktiv. Wenn die DNA-Stränge sich nicht zusammen ballen können, ist ein Platzmangel vorprogrammiert und die Bakterienzelle platzt.
Sulfonamide Werden auch als Wachstumsfaktoranaloga bezeichnet. Dies liegt an ihrer Wirkungsweise. Sie stören die Folsäuresynthese. Folsäure ist sehr wichtig für die Nucleinsäuresynthese. Durch die Störung ist der Vermehrung der Bakterienzelle gestört.
Bei manchen Infektionen wie z. B. der Lues können Antibiotika eine sog. Herxheimer Reaktion auslösen, bei der der Organismus mit Giftstoffen aus abgetöteten Bakterien überschwemmt wird.
Sogenannte Problemkeime sind dabei vor allem der Methicillin-resistente Staphylococcus aureus (MRSA), Pseudomonas und Escherichia coli. Schätzungen des Centers for Disease Control and Prevention gehen für die USA von zwei Millionen im Krankenhaus erworbenen Infektionen für das Jahr 2004 aus, mit etwa 90.000 Todesfällen.
Für andere Industrienationen gelten im Moment niedrigere Zahlen. In England und Wales verstarben 1992 51 Patienten an Infekten mit resistenten Mikroben, im Jahre 2002 waren es 800. In Schweden, Norwegen, den Niederlanden und Dänemark fallen die Resistenzquoten wesentlich besser aus, weil hier weniger großzügig verschrieben wird.
Besonders anfällig sind Patienten mit Immunschwächen wie Schwerkranke oder mit HIV infizierte Personen. Auch bei Transplantationen liegt eine Gefährdung vor, weil diese Patienten Immunsuppressiva einnehmen, um der Gefahr entgegenzuwirken, dass das Immunsystem des Körpers das Transplantat abstößt.
Beunruhigend sind Resistenzen gegen Vancomycin, das bei manchen Infektionen als letztes Mittel (last resort antibiotica) und wirksame Waffe auch gegen hartnäckige Krankenhaus-Keime gilt. 1986 wurde das erste Vancomycin-resistente Darmbakterium entdeckt, 1997 trat dann der erste teilweise resistente Stamm von S. aureus auf, der ernste Wund- und Operationsinfektionen verursacht. In den USA wurde erstmals 2002 über den ersten vollständig Vancomycin-resistenten S. aureus-Stamm berichtet. Mittlerweile gibt es S. aureus-Stämme (MRSA), die gegen nahezu alle Antibiotika resistent sind. Fachleute warnen davor, dass diese Situation zu einer weltweiten Krise bei der Behandlung von Infektionskrankheiten eskalieren könnte (Nature, Vol 431, S. 892, 2004).
Auch durch unterdosierte Antibiotika können Bakterien Resistenzen ausbilden und Resistenzgene untereinander austauschen. Dieser Gen-Austausch findet insbesondere in Krankenhäusern statt, wo unterschiedliche Bakterienstämme in Kontakt miteinander kommen können und von Bett zu Bett getragen werden. So wird die Bildung von Resistenzen gefördert und auch die Verbreitung resistenter Keime (infektiöser Hospitalismus).
Eine weitere wichtige Ursache für die immer schnellere Verbreitung von Resistenzen ist die Verwendung von Antibiotika zum prophylaktischen Einsatz und als Wachstumsförderer in der landwirtschaftlichen Tierzucht. Mehrere europäische Länder haben diese Praktik deshalb in der Massentierhaltung zur Nahrungsmittelerzeugung seit Mitte der 90er Jahre untersagt. In Folge konnte die Resistenzrate zwar reduziert werden, dennoch bleibt die Ausbreitung der Resistenzen besorgniserregend (Wegner, H. C. Cur. Opin. Microbiol. 6, 439-445, 2003). Ab 2006 sind sogenannte Leistungsverstärker oder Mastbeschleuniger EU-weit verboten. Infektionen am Vieh dürfen weiterhin mit Antibiotika behandelt werden. Trifft es ein Geflügel, darf die gesamte Herde gleichzeitig behandelt werden. Die Schlachtung darf jedoch erst nach einer gewissen Zeit erfolgen, in der das Tier die Medikamente abgebaut hat. Besonders über den Genuss roher Eier und ungenügend gebratenen Fleischs kommt es zur Infektion von Menschen. Vereinzelt kam es auch zu Übertragungen über Nutzpflanzen, welche mit der Gülle von mit Medikamenten behandelten Tieren gedüngt wurden.
Gegen manche Antibiotika bilden sich schneller Resistenzen als gegen andere. So bilden sich z. B. gegen Makrolide schnell Resistenzen, weil sie nur ein bestimmtes Enzym (die Translokase) hemmen (Einschritt-Resistenzmuster). Ist die Translokase mutiert, wirken sie u. U. nicht mehr. Deshalb gibt es gegen Makrolide bereits zunehmend Resistenzen, obwohl sie erst in den 90er Jahren entwickelt wurden. Dagegen greift Penicillin an sechs verschiedenen sog. Penicillin-binding-Proteins an. Es wird heute noch für viele Indikationen verwendet, obwohl es schon seit Jahrzehnten existiert.
Bisweilen setzt man Kombinationen von Antibiotika ein, um die Entwicklung von Resistenzen unwahrscheinlicher zu machen und die Wirkung zu verstärken. Dabei gilt als Faustregel, dass bakterizide Antibiotika nicht mit nur bakteriostatischen Antibiotika kombiniert werden sollen, weil diese durch langsameres Bakterienwachstum die bakterizide Wirkung schwächen würden. Dagegen ist es sinnvoll, denselben Stoffwechselweg an unterschiedlichen Stellen zu hemmen. Deshalb kombiniert man Sulfonamide mit anderen Folsäureantagonisten.
Auch die Langzeitfolgen des Antibiotikaeinsatzes wurden bisher kaum untersucht. Die Endosymbiontentheorie der amerikanischen Biologin Lynn Margulis weist darauf hin, dass die menschlichen Zellorganellen evolutionsbiologisch aus einer Kooperation verschiedener Bakterienarten entstanden sein könnten. Antibiotika können -nicht nur deswegen- auch menschliche Zellen schädigen. Einzige Ausnahme sind die Penicilline, die wegen ihres Wirkungmechanismus fast nur Bakterien ins Visier nehmen (Eukaryonten und Endosymbionten bilden kein Murein) und im Allgemeinen -von allergischen Reaktionen abgesehen- sehr gut verträglich sind und teilweise auch in der Schwangerschaft angewendet werden können.
Bei einigen leichteren Infektionen, beispielsweise der akuten Mittelohrentzündung, ist ein Nutzen der Antibiose auch nicht erwiesen. Weiterhin sind einige Erkrankungen, beispielsweise obere Atemwegsinfekte, oft viral bedingt und Antibiotika bei dieser Pathogenese unwirksam (Ausnahme: Eine bakterielle Superinfektion soll verhindert werden).
Aus diesen und weiteren Gründen sollte die Indikation für eine Antibiotikatherapie kritisch (zurückhaltend) gestellt werden.
Antibiotika können auch durch Impfungen (Pneumokokken, HiB, Influenza) eingespart werden.
Es wird befürchtet, dass sich durch das Vorhandensein von Arzneimitteln bzw. deren Rückstände in der Umwelt leichter Resistenzen insbesondere bei Bakterien gegen Antibiotika ausbilden können.
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