Lexikon: Antibiotikum

 

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Das Antibiotikum (Mehrzahl Antibiotika, von griechische Sprache|griechisch αντιβιοτικό) heißt wörtlich "gegen etwas Lebendes". Antibiotika sind nach der gültigen Definition Stoffwechselprodukte von , die bekämpfen. Sie können

  • bakteriostatisch (Bakterien werden an der Vermehrung gehindert)
  • (Bakterien werden zwar getötet, sind aber weiterhin physisch vorhanden)
  • bakteriolytisch (Bakterien werden getötet und deren Zellwand aufgelöst)

wirken.

Die Entdeckung und die Anwendung der Antibiotika gehören zu den bedeutendsten Ereignissen der Medizingeschichte. Heute zählen sie zu den weltweit am häufigsten verschriebenen en, mit 13 % Marktanteil bilden sie den größten Einzelbereich im gesamten Arzneimittelverbrauch. Von den heute etwa 8.000 bekannten Antibiotika werden nur etwa 80 therapeutisch angewendet. 1987 hatten 10 bis 15 dieser Präparate einen Marktanteil etwa vier Fünftel des Gesamtumsatzes.
Der bekannteste Produzent von Antibiotika ist der Penicillium chrysogenum (früher P. notatum), sein Produkt, das Penicillin (Marktanteil 1997: 9 %) ist fast ein Synonym für Antibiotika. Tatsächlich jedoch werden heute die meisten medizinisch verwendeten Antibiotika von Bakterien wie den Streptomyceten produziert.
In den letzten 50 Jahren wurden insgesamt rund 1 Million Tonnen verschiedener Antibiotika in die Biosphäre freigesetzt. Diese Praxis erscheint bedenklich, wenn man sich genauer mit den Wirkungen und Nebenwirkungen dieser Stoffe beschäftigt.

Eine allgemeine Definition von Antibiotika lautet:
Antibiotika sind chemische Substanzen die gegen Bakterien, Viren und/oder eukaryotische Zellen wirken und, von Ausnahmen abgesehen, dem Sekundärstoffwechsel von Mikroorganismen entstammen.

Alle anderen gleichartig wirkenden Substanzen nennt man Chemotherapeutikum|Chemotherapeutika. Da vom Namen her auch e Antibiotika wären, verwenden viele Pharmakologie|Pharmakologen stattdessen den Begriff Antiinfektivum.

Antibiotika werden in der gegen bakterielle Infektionen oder Infektion durch Protozoen|Infektionen durch Protozoen eingesetzt. Arzneimittel gegen en heißen Virostatikum|Virostatika, solche gegen en heißen Antimykotikum|Antimykotika und Mittel gegen Wurminfektionen nennt man Antihelminthikum|Antihelminthika. Eine Sonderform sind Antibiotika, die nicht zur Bekämpfung von Infektionen, sondern als Zytostatikum|Zytostatika in der Krebs (Medizin)|Krebstherapie eingesetzt werden.

Ansatzpunkt für die gewünschte Wirkung ist immer eine Struktur oder ein Mechanismus, der in menschlichen Zellen so nicht vorkommt. So kann die Wirkung z. B. durch eine Hemmung der bakteriellen Zellwandsynthese, der am , der DNA-Replikation oder der synthese erfolgen. Denn menschliche Zellen haben keine Zellwand (nur eine Zellmembran), sie haben andere Ribosomen und andere Enzyme zur DNA-Replikation. Menschliche Zellen bilden auch keine Folsäure wie Bakterien, sondern nehmen sie fertig mit der auf. Nur so ist es möglich, dass Antibiotika für den Menschen vergleichsweise gut verträglich sind.

Das zweite medizinisch anwendbare Antibiotikum nach den Sulfonamiden war Penicillin. Die Erfolge des Penicillins führten zur Suche und Entdeckung weiterer Antibiotika: Streptomycin, Chloromytecin, Aureomycin, Tetracyclin, u. v. a. m.

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 sehr ähnlich ist, aber in der Zelle nicht dieselbe Funktion ausüben kann. Die Sulfonamide z.B.: greifen in den Folsäurestoffwechsel der Bakterien ein, indem sie an die für die Folsäuresynthese wichtigen Enzyme binden und diese damit blockieren und einen weiteren Syntheseschritt verhindern. Sulfonamide werden meist in Kombination mit Trimethoprimen eingesetzt.

In der Regel sind Antibiotika zunächst gut verträglich und haben eine große therapeutische Breite. Hauptnebenwirkungen sind n, Störungen der (Antibiotika-assoziierte Diarrhoe, selten pseudomembranöse Colitis). Die Beeinträchtigung der Darmflora kann man durch die Einnahme von weißem Yoghurt etwas verringern. Selten verursachen Antibiotika organtoxische Wirkungen, z. B. Gentamicin Nieren- und Hörschäden. Es gibt aber auch Antibiotika (Bacitracin, Neomycin), die starke Nebenwirkungen zeigen und deshalb nur örtlich angewendet werden. Man spricht in diesem Falle von Lokalantibiotikum|Lokalantibiotika.

Resistenz

Heute erkennt man, dass der Einsatz von Antibiotika zu einer von Bakterien führt. Deshalb sollen sie nur eingesetzt werden, wenn es unbedingt nötig ist. Wenn man sie einsetzt, dann sollte die Therapie nicht abgebrochen werden, bevor alle Erreger abgetötet sind. Durch wiederholte halbherzige Konfrontation mit Antibiotika gibt man Bakterien Gelegenheit, Resistenzen auszubilden und Resistenzgene sogar untereinander auszutauschen. Diese Gen-Austausche finden insbesondere in Krankenhaus|Krankenhäusern statt, wo viele unterschiedliche Stamm (Biologie)|Bakterienstämme in Kontakt miteinander kommen können. Zudem werden in Krankenhäusern Antibiotika besonders stark eingesetzt, was die Bildung von Resistenzen fördert und folglich auch die Verbreitung resistenter Keime. In den Vereinigte Staaten von Amerika|USA sind etwa 70 % der in Krankenhäusern erworbenen Infektion|infektiösen Keime resistent gegen mindestens ein Antibiotikum. Es kommt immer wieder vor, dass Patienten von Bakterienstämmen infiziert sind, die gegen mehrere Antibiotika resistent sind (Multiresistenz). Dabei treten besonders bestimmte Bakterien als sog. Problemkeime auf (Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus|MRSA, , Escherichia coli|E.coli). Schätzungen der Centers for Disease Control and Prevention|CDC gehen für die USA von zwei Millionen im Krankenhaus erworbenen Infektionen für das Jahr 2004 aus, etwa 90.000 dieser Patienten werden daran sterben. Für andere Industrienationen ist von einer vergleichbaren Situation auszugehen.

Weil Bakterien Resistenz-Gene untereinander austauschen, werden die in den Krankenhäusern "gehegten" antimikrobiellen Resistenzen, über Patienten, Pflegepersonal und Besucher, in die umliegenden Gemeinden verbreitet.

Eine weitere wichtige Ursache für die immer schnellere Verbreitung von Resistenzen ist die Verwendung von Antibiotika zum Prophylaxe|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).

Gegen manche Antibiotika bilden sich schneller Resistenzen als gegen andere. So bilden sich z.B. gegen Makrolide schnell Resistenzen, weil sie nur ein bestimmtes (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 en verwendet, obwohl es schon seit Jahrzehnten existiert.

Beunruhigend ist, dass in jüngster Zeit auch Resistenzen gegen Vancomycin auftreten, welches aufgrund seiner Zuverlässigkeit - aber auch der Nebenwirkungen - als letztes Mittel (last resort antibiotica) und ultimative Waffe auch gegen die hartnäckigsten Krankenhaus-Keime galt. 1986 wurde das erste Vancomycin-resistente Darmbakterium entdeckt, 1997 trat dann der erste teilweise resistente Stamm von Staphylococcus aureus|S. aureus auf, welches ernste Wund- und Operationsinfektionen verursacht. In den USA wurde dann erstmals 2002 über den ersten vollständig Vancomycin-resistenten S. aureus-Stamm berichtet. Mittlerweile gibt es S. aureus-Stämme, die gegen nahezu alle Antibiotika resistent sind und deren Ausbreitung als gewiss gilt. Das Auftauchen solcher Bakterienstämme macht Ärzte und Wissenschaftler pessimistisch, da es sich nun zeigt, dass Krankheitserreger in der Lage sind, Resistenzen gegen praktisch alle Typen von Antibiotika zu entwickeln, und dass sie dies im Laufe der Zeit auch unausweichlich tun werden. Die ultimative Folge: schwer behandelbare Formen längst besiegt geglaubter Krankheiten wie oder Cholera tauchen an vielen Orten der Welt in zunehmendem Maße wieder auf. Gleichzeitig liefert die Pharmaindustrie nicht genügend neuartige Antibiotika nach, mit denen diese Krankheiten erfolgreich bekämpft werden könnten, da sich damit (noch) zu wenig Profit erzielen lässt: von 506 en, die sich 2004 bei den 15 größten Pharmaunternehmen der Welt in späten klinischen Testphasen befanden, handelte es sich nur bei sechs um neue antibakterielle Medikamente - alles e von bekannten Antibiotika. Fachleute warnen davor, dass diese Situation zu einer weltweiten Krise bei der Behandlung von Infektionskrankheiten Eskalation|eskalieren könnte (Nature, Vol 431, S. 892, 2004).

Oft setzt man Kombinationen von Antibiotika ein, um die Entwicklung von Resistenzen unwahrscheinlicher zu machen und die Wirkung zu verstärken. Dabei gilt als , dass bakterizide Antibiotika meistens nicht mit nur bakteriostatischen Antibiotika kombiniert werden sollen, weil diese durch langsameres Bakterienwachstum die bakterizide Wirkung schwächen würden. Dagegen ist es geschickt, denselben Stoffwechselweg an unterschiedlichen Stellen zu hemmen. Deshalb kombiniert man Sulfonamide mit anderen Folsäureantagonisten.

Therapieablauf

Bei der sog. kalkulierten Therapie wählt der Antibiotika aus, die alle in Frage kommenden Bakterien abdecken. Ist genügend Zeit vorhanden, kann im Labor ein Antibiogramm erstellt werden (gezielte Therapie). In Notfall|Notfällen muß die Behandlung intravenös begonnen werden, z.B. bei Meningitis|Hirnhautentzündung oder Pyelonephritis|Nierenbeckenentzündung bei en. Im Normalfall reicht aber die Einnahme in nform. Die Therapie muß über einen gewissen Zeitraum fortgesetzt werden, um sicher alle Erreger abzutöten und Resistenzentwicklungen zu vermeiden. Die Kombinationstherapie gegen dauert sogar neun Monate, auch wenn die e viel früher nachlassen.

Bei überschießender Wirkung von Antibiotika kann es zur sog. Herxheimer-Reaktion kommen, bei der der mit Toxin|Giftstoffen aus abgetöteten Bakterien überschwemmt wird. So eine Reaktion ist immer ein Zeichen, dass ein Antibiotikum hervorragend wirkt. Eventuell muss dann aber mit der tiefer eingestiegen werden.

Andere Verwendungsgebiete

Antibiotika werden auch als Selektionsmittel in der verwendet. Beim Klonierung|Klonieren wird die Eigenschaft der Resistenz gegen ein bestimmtes Antibiotikum als Erkennungszeichen benutzt, ob ein Stamm ein bestimmtes trägt, das man dem Bakterium einbauen möchte.

Antibiotika: Systematik nach Wirkprinzip

  • Zellwandsynthesehemmer (β-Lactam-Antibiotikum|β-Lactam-Antibiotika):
    • Penicilline: Penicillin G (Benzylpenicillin), Penicillin V (Phenoxymethylpenicillin)
    • Isoxazolylpenicilline: Methicillin, Oxacillin, Flucloxacillin
    • Aminopenicilline: Ampicillin, Amoxicillin
    • Acylaminopenicilline: Piperacillin, Mezlocillin, Azlocillin
    • Cephalosporine
    • Carbapeneme: Imipenem, Meropenem, Ertapenem
    • Monobactame: Aztreonam
    • β-Lactamase-Hemmer: Clavulansäure, Sulbactam, Tazobactam
    • Glycopeptide: Vancomycin, Teicoplanin (keine β-Lactame)
    • Fosfomycin (kein β-Lactam)
  • Hemmer der am :
    • Tetracycline: Tetracyclin, Doxycyclin, Minocyclin
    • Makrolide: Erythromycin, Clarithromycin, Roxithromycin, Azithromycin
    • Ketolide: Telithromycin
    • Lincosamine: Clindamycin, Lincomycin
    • Streptogramine: Dalfopristin, Quinupristin
    • Aminoglykoside: Gentamicin, Tobramycin, Netilmicin, Amikacin
    • Chloramphenicol
    • Fusidinsäure
    • Oxazolidinone: Linezolid
  • Gyrase-Hemmer (Hemmer der DNA-Replikation im ):
    • Fluorchinolone:
      • Generation 1: Norfloxacin
      • Generation 2: Ciprofloxacin, Fleroxacin, Ofloxacin, Enoxacin
      • Generation 3: Levofloxacin, Sparfloxacin
      • Generation 4: Moxifloxacin, Trovafloxacin
    • Aminocumarine
  • Nitroimidazole: Metronidazol, Tinidazol, Nimorazol
  • Folsäureantagonisten:
    • Sulfonamide: Sulfacarbamid, Sulfamethoxazol, Sulfadiazin, Sulfadoxin, Sulfasalazin
    • Diaminopyrimidine: Trimethoprim, Tetroxoprimin, Pyrimethamin
  • Ansamycine (Hemmer der bakteriellen DNA-Polymerase): Rifampicin

Kritik

Der häufig unkritische und massenhafte Einsatz von Antibiotika zur Krankheitsbekämpfung wird in Deutschland von einigen Medizinern kontrovers diskutiert. Die kurzfristige Wirksamkeit von Antibiotika steht außer Frage und ist in vielen Fällen lebenserhaltend. Doch neben dem relativ gut untersuchten oben beschriebenen gravierenden Problem der Resistenzbildung stellen auch die Nebenwirkungen ein nicht zu vernachlässigendes Problem dar: Antibiotika vernichten nicht nur die krankmachenden Keime, sondern auch von den über 300 verschiedenen neben- und miteinander existierenden Bakterienarten in der für das essentiellen wird bei jedem Antibiotika-Einsatz ein enormer Teil abgetötet, wodurch sich unter anderem der Candida-Hefepilz stark ausbreiten kann. Die Gewichtung verschiedener Bakterienarten im Darm verschiebt sich, Bakterien, die vorher nur wenige Prozent ausgemacht haben kommen danach um ein Vielfaches häufiger vor. Eine solche Entgleisung kann auch mit Ernährungsbausteinen und naturheilkundlichen Mitteln nur bedingt ausgeglichen werden und braucht lange Zeit, um wieder ins Gleichgewicht zu finden. Im Zusammenhang mit der Schädigung des Immunsystems ist auch die Entwicklung von Allergien zu sehen, die ebenfalls als Nebenwirkung von Antibiotika auftreten kann.

Auch die Langzeitfolgen des Antibiotikaeinsatzes wurden bisher so gut wie nicht untersucht. Die Endosymbiontentheorie der amerikanischen Biologin Lynn Margulis weist darauf hin, dass die menschlichen Zellorganellen evolutionsbiologisch aus einer Kooperation verschiedener Bakterienarten entstanden sein könnten. Weitgehend unbeachtet blieb, dass Antibiotika damit auch menschliche Zellen schädigen könnten. Zwar wies der umstrittene Molekularbiologe Stefan Lanka im April 1998 auf der Hauptversammlung des Pharmakonzerns Bayer AG auf potenzielle Gefahren für das menschliche Erbgut hin, die vom Bayer-Antibiotikum Ciprobay ausgehen könnten und merkte an, dass auch weitere Antibiotika und Chemotherapeutika, die durch Eingriffe in die DNA Bakterien an ihrer Vermehrung hindern unter Verdacht stünden. Mögliche Schäden in den Mitochondrien, so Lanka, würden über die Eizelle der Mutter an das Kind weitergegeben. Vertiefende Forschungen hierzu wurden von offizieller Seite jedoch nicht in die Wege geleitet.

Bisher nicht widerlegt werden kann auch der Verdacht, dass ein Zusammenhang bestehen könnte zwischen dem Beginn des breitflächigen Antibiotikaeinsatzes und dem um einige Jahrzehnte Retardierung|retardierten exponentiellen Anstieg Chronische Erkrankung|chronischer Erkrankungen bis hin zu schwersten Degeneration|degenerativen Erkrankungen des Zentralnervensystem|ZNS (Parkinson-Krankheit|Parkinson, Multiple Sklerose|MS, Alzheimersche Krankheit|Alzheimer u.a.) in genau den Ländern und in Entsprechung zur Häufigkeit der Antibiotikaverwendung. Der Anstieg dieser Erkrankungen lässt sich auch mit der Erhöhung der Lebenserwartung der Bevölkerung korrelieren, dagegen spricht allerdings die Tatsache, dass bei Völkern mit vergleichbar hoher Lebenserwartung, die bisher wenig mit Antibiotika konfrontiert wurden, eine derartig massive Zunahme der ZNS-Erkrankungen nicht zu beobachten ist.

Aus diesen Gründen sollte die Einnahme von Antibiotika nur die „ultima ratio“ in akut lebensbedrohlichen Krankheitsfällen sein, vor einer unkritischen, nicht indizierten oder fehlerhaften Anwendung muss nachdrücklich gewarnt werden.

Antibiotika und Antibiotikarückstände in der Umwelt

, und damit auch Antibiotika, sind aufgrund ihrer Bestimmung in der Regel biologisch hochaktive Stoffe, die selbst oder deren Metabolite (Stoffwechselprodukte) in der Umwelt bei entsprechenden Konzentrationen zu Schäden führen können. Aufgrund verbesserter Analysetechniken werden seit etwa Mitte der 1990er Jahre vermehrt Arzneimittel bzw. deren Rückstände in Oberflächen-, Grund- und Trinkwässern nachgewiesen. Eintragsquellen in die Umwelt sind neben den Ausscheidungen (Urin, Kot) von Mensch und Tier auch das Wegwerfen ungebrauchter Arzeneimittel.

Bild: Arzneimittel in der Umwelt.JPG

Es wird befürchtet, dass sich durch das Vorhandensein von Arzneimitteln bzw. deren Rückstände in der Umwelt leichter en insbesondere bei gegen Antibiotikum|Antibiotika ausbilden können.

Literatur

  • Claus Simon, Wolfgang Stille: Antibiotika-Therapie in Klinik und Praxis. (SCHATTAUER) ISBN 3-7945-1970-1
  • Nature, Vol 431, S. 892 News Feature: A shot in the arm (21.10.2004)
  • Peter Heisig: Was ist neu an Ketoliden und Oxazolidinonen? Wirkungs- und Resistenzmechanismen. Pharmazie in unserer Zeit 33(1), S. 10 - 19 (2004), ISSN 0048-3664
  • Radka Alexy, Klaus Kümmerer: Antibiotika in der Umwelt. KA-Abwasser, Abfall 52(5), S. 563 - 571 (2005), ISSN 1616-430x

Siehe auch



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