Antibiotika - Biologie.

« Auch bei der Einteilung der Antibiotika sind sie nützlich, denn viele dieser Substanzen wirken entweder nur gegen grampositive oder gramnegative Bakterien. Antibiotika lassen sich unterteilen in Mittel mit Schmal- und Breitspektrumwirkung, auch Breitbandantibiotika genannt.

Schmalspektrum-Penicilline bekämpfen vielegrampositive Bakterien.

Aminoglycoside, ebenfalls mit schmalem Wirkungsspektrum, wirken gegen gramnegative Erreger.

Tetracycline und Chloramphenicole zählen beidezu den Breitspektrum-Antibiotika.

Sie können sowohl gegen grampositive als auch gegen gramnegative Bakterien eingesetzt werden. 5 WIRKMECHANISMEN Die Wirkungsweise von Antibiotika ist je nach Mittel unterschiedlich.

Manche Substanzen wie das Antimykotikum Amphotericin wirken an der Oberfläche der Erreger, indem sie selektiv die Zellmembran ( siehe Zelle) der Bakterien oder Pilze zerstören; sie verhindern so einerseits, dass die Krankheitserreger lebensnotwendige Nährstoffe aufnehmen können und machen die Zellhülle andererseits für Giftstoffe durchlässig oder bewirken, dass der Zellinhalt ausfließt.

Eine andere Wirkungsweise beruht dagegenauf der Hemmung der Proteinsynthese ( siehe Genetik: Transkription und Zelle: Kern), sie greift also direkt in den Stoffwechsel ein. Die meisten Antibiotika wirken, indem sie die Bildung verschiedener Zellbestandteile hemmen.

Einige wichtige, klinisch nützliche Arzneimittel stören die Bildung vonPeptidoglycan, dem wichtigsten Bestandteil der bakteriellen Zellwand ( siehe Bakterien).

Zu diesen Medikamenten zählen die Antibiotika mit einer so genannten β-Lactam- Ringstruktur, zu denen Penicilline, Chephalosporine und Carbapeneme gehören.

Dieser β-Lactam-Ring bewirkt, dass bei der Zellwandbildung die Anbindung von Peptiden andie Seitenketten verhindert wird, wodurch die Synthese von Peptidoglykan und damit die Zellwandbildung gestört ist.

Der ständige Materialaufbau im Zellinneren übtwachsenden Druck auf die Zellmembran aus, die nicht mehr ausreichend durch Peptidoglykan gestützt wird.

Die Membran lässt nach, der Zellinhalt fließt aus, und somitstirbt das Bakterium ab.

Diese Antibiotika gewährleisten eine sichere Anwendung beim Menschen, da dessen Zellen kein derartiges Zellwandmaterial besitzen. Viele Antibiotika wirken, indem sie die Bildung verschiedener intrazellulärer Bakterienmoleküle hemmen (z.

B.

der Desoxy- und der Ribonucleinsäure oder von Proteinen).Synthetische Sulfonamide stören z.

B.

die Proteinsynthese.

Die Nucleinsäureproduktion kann durch Antibiotika gestoppt werden, die auf jene Enzyme wirken, die für dasZusammenfügen der entsprechenden Polymere verantwortlich sind, wie der DNA-Polymerase oder RNA-Polymerase.

Actinomycin, Rifamicin und Rifampicin zählen zu dieserArt von Antibiotika.

Die beiden letztgenannten eignen sich besonders zur Behandlung von Tuberkulose.

Deutsche und israelische Wissenschaftler berichteten 2001 in Nature, sie hätten die Bindungsstellen von Antibiotikamolekülen an einem bakteriellen Ribosom identifiziert. Chinolon-Antibiotika hemmen die Bildung von Enzymen, die die Spiralisierung und Entspiralisierung der Chromosomen kontrollieren, ein Vorgang, der zur DNA-Verdopplungund Transkription in die so genannte Messenger-RNA (m-RNA) unerlässlich ist.

Einige Antibiotika wirken auf die m-RNA, indem sie deren genetische Information verändern.Wenn diese fehlerhaften Erbinformationen umgesetzt werden, sind die dabei entstehenden Proteine funktionsunfähig. Es gibt noch zahlreiche weitere Wirkmechanismen: Tetracycline etwa konkurrieren mit den Molekülen der Transfer-RNA (t-RNA, siehe Genetik: Translation) und werden versehentlich an ihrer Stelle verwendet.

Aminoglycoside sorgen dafür, dass die genetische Information falsch gelesen und dadurch ein fehlerhaftes Protein gebildet wird.Chloramphenicol verhindert die Verbindung von Aminosäuren zu Proteinen, und Puromycin verursacht einen vorzeitigen Abbruch der sich bildenden Proteinkette, so dass einunvollständiges Protein entsteht. Offenbar sind Antibiotika auch – aus bislang ungeklärten Gründen – bei Herzkrankheiten wirksam.

Dies zeigen 1997 veröffentlichte Ergebnisse einer argentinischen Studie.Patienten, die einen Herzinfarkt gehabt hatten oder unter Angina pectoris litten, wurden mit dem Antibiotikum Roxithromycin behandelt, das gegen Chlamydien wirkt.

Nurbei einem Prozent dieser Patienten traten erneut schwere Störungen der Herzfunktion auf, dagegen bei neun Prozent der Vergleichsgruppe, die nicht mit Roxithromycinbehandelt worden war.

Ein möglicher Zusammenhang besteht darin, dass bei Patienten, die unter Arteriosklerose leiden, Chlamydien in den gefäßveränderndenAblagerungen ( siehe Herz) gefunden wurden.

Möglicherweise ist der Erfolg der Therapie aber auch auf einen entzündungshemmenden Effekt des Antibiotikums zurückzuführen. 6 VERNICHTUNG UND WACHSTUMSHEMMUNG In der Wirkungsweise können bakterizide (bakterientötende) und bakteriostatische (wirken hemmend auf Bakterienwachstum- und vermehrung) Antibiotika unterschiedenwerden.

Bakterizide Präparate wirken direkt und sofort, bakteriostatische Mittel sind wirksam, weil die Bakterien, deren Wachstum verhindert wird, nach einiger Zeitabsterben oder vom Abwehrmechanismus ihres Wirtes vernichtet werden.

Tetracycline und Sulfonamide zählen zu den Bakteriostatika.

Antibiotika, die die Bakterien-Zellmembran schädigen, sorgen dafür, dass die Stoffwechselprodukte der Zelle auslaufen und diese schließlich abstirbt.

Solche Verbindungen, zu denen auch Penicilline undCephalosporine gehören, werden daher als bakterizid eingestuft. 7 ANTIBIOTIKAGRUPPEN Die wichtigsten Gruppen von Antibiotika, eingeteilt nach ihrem chemischen Aufbau, werden im folgenden näher erläutert.

Neben diesen existieren noch weitere Gruppen wiedie Chinol-Antibiotika sowie solche wie das Griseofulvin, die keiner der bisher bestehenden Gruppen zugeordnet werden können. 7.1 Penicilline Penicilline bilden die älteste Antibiotikagruppe und noch immer eine der sichersten.

Sie wirken bakterizid, indem sie die Bildung der Zellwand hemmen (siehe oben:Wirkmechanismen).

Es gibt vier Penicillinarten: Benzylpenicillin (Penicillin G) und dessen Derivate mit schmalem Wirkungsspektrum; Ampicillin und verwandte Stoffe wieAmoxicillin; penicillinasefeste und pseudomonadenwirksame Penicilline. Penicillin G wirkt gegen grampositive Streptokokken-, Staphylokokken-, Enterokokken- und Meningokokkenstämme und wird u.

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zur Behandlung von Syphilis, Gonorrhö,Meningitis, Milzbrand und Frambösie (subtropische Infektionskrankheit der Haut) eingesetzt.

Das verwandte Penicillin V (Phenoxymethylpenicillin) wird beiAtemwegsinfektionen angewendet. Ampicillin und Amoxicillin weisen ein ähnliches, wenn auch etwas breiteres Wirkungsspektrum wie Penicillin G auf.

Sie wirken zudem gegen gramnegative Bakterien.Ampicillin und seine Verwandten können gegen Typhus, Bronchitis, Harnwegsinfektionen, Lungenentzündung, Meningitis und Bakteriämie zum Einsatz kommen. Penicillinasefeste Penicilline sind in der Lage, solche Erreger zu bekämpfen, die eine Resistenz gegen Penicillin G gebildet haben, die auf dem Vorhandensein despenicillinspaltenden Enzyms Penicillase beruht.

Pseudomonadenwirksame Penicilline werden gegen Infektionen mit gramnegativen Bakterien der Gattung Pseudomonas angewandt.

Dies sind Erreger, die besonders in Krankenhäusern ein häufiges Problem darstellen.

Pseudomonadenwirksame Penicilline werden daher vorbeugend Patientenmit geschwächtem Immunsystem verabreicht, bei denen die Gefahr einer Infektion mit gramnegativen Erregern besteht.

Britische Wissenschaftler berichteten 1998 in derZeitschrift New Scientist, man habe einen Stamm des Bakteriums Pseudomonas aeruginosa gefunden, der „gegen alles” resistent sei. Nebenwirkungen treten bei Penicillin relativ selten auf.

Dabei kann es zu sofortigen oder zeitversetzt eintretenden Überempfindlichkeitsreaktionen kommen, insbesondere zuHautausschlägen, Fieber und anaphylaktischem Schock (einer akuten allergischen Reaktion auf das Medikament).

Ampicillin ruft stärkere Nebenwirkungen hervor alsPenicillin, z.

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Übelkeit, Erbrechen und Durchfall.

Die Anwendung von Amoxicillin ist mit weniger unerwünschten Reaktionen verbunden. 7.2 Cephalosporine. »