Antibiotikum

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Antibiotikum
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Antibiotika sind Stoffwechselprodukte die von Bakterien und Pilzen, zur Abwehr
gegenüber anderer Mikroorganismen, gebildet werden. Sie können andere Bakterien
töten oder an der Vermehrung hemmen. Sie werden für die Medizin zur Bekämpfung
von Infektionen eingesetzt und meist dafür synthetisch gewonnen.
Geschichte
Am 28. September 1928 entdeckte der britische Arzt
und Forscher Alexander Fleming auf seinen
Staphylokokken-Kulturen einen Schimmelpilz der
Gattung Penicillium notatum, dessen
Stoffwechselprodukte die Staphylokokken abtöteten.
Die Entdeckung geriet bis zum 2. Weltkrieg in
Vergessenheit. Nach dem Einzug von Hitlers
Truppen in Polen, erkannten die Alliierten schnell,
Strukturformel von Penicillin
das bei einem Krieg Tausende Soldaten durch die
Folgen einer bakteriellen Infektion sterben würden. Sie fingen an wieder an dem
Antibiotikum zu forschen und konnten am Ende des Krieges viele Soldaten mit
Penicillin versorgen. Fleming bekam 1945 zusammen mit Howard Walter Florey und
Ernst Boris Chain, die seine Untersuchungen weitergeführt hatten, „für die
Entdeckung des Penicillins und seiner heilenden Wirkung bei verschiedenen
Infektionskrankheiten" den Nobelpreis für Medizin.
Darauf hin wurde weiter Intensiv an Antibiotika geforscht und es konnten viele neue
antimikrobielle Substanzen hergestellt werden.
Ein anderes sehr bekanntes Antibiotikum ist
Streptomycin, es erlangte große Bekanntheit als
effektives Medikament gegen Tuberkulose.
Tuberkulose, auch Schwindsucht genannt, war
früher eine echte Volkskrankheit. Viele Kinder
überlebten nicht die ersten Lebensjahre, weil sie
Strukturformel von Streptomycin
an der Lungeninfektion erkrankten. Streptomycin
wurde erstmals am 19. Oktober 1943 von Albert Schatz, Elizabeth Bugie und Selman
Waksman an der Rutgers University aus Streptomyces griseus isoliert.
Mittlerweile gibt es, wie auch von Penicillin, viele Derivate.
Wirkungsweise von Antibiotika
Man unterscheidet 3 Arten von Wirkungsweisen von Antibiotika. Bakteriostatisch,
diese Art, hindert die Bakterien nur am Wachstum und tötet diese nicht. Ein
Bakterizid tötet die Bakterien ab. Bakteriolytische Antibiotika zerstören die Zellwand
der Bakterien, die da durch absterben.
Im Einzelnen werden Bakterien daran gehindert Proteine, Ribosomen, DNAReplikation oder Folsäure zu bilden. Im Einzelnen unterscheidet man
unterschiedliche Arten von Antibiotika.
β-Lactame
Glykopeptide
Polyketide (Breitbandantibiotika)
Aminoglycosid-Antibiotika
Polypeptid-Antibiotika
Chinolone
Sulfonamide
Diese Art bindet das Penicillin-Binde-Protein,
welches zuständig für das Entstehen der
Peptidbindungen in der Zellwand ist. Wegen
des Fehlens ausreichender Mengen PBP
entstehen während des Bakterienwachstums
Läsionen in der Zellwand, die Membran
verliert demzufolge die Selektivität ihrer
Permeabilität und kann die
Zytoplasmakonzentration nicht mehr
regulieren. Die folge ist, dass das Bakterium
Lebensunfähig wird. Im Labor ist zu
beobachten, dass bei einer extreme zufuhr
von Beta-Lactamen Bakterien platzen
können. Sie wirken bakterizid. Der
bekannteste Vertreter der Beta-Lactame ist
Penicillin.
Sie wirken nur auf gram-positive Bakterien.
Sie fügen in die Zellwand Strukturen ein,
dass aus der Zellwand Wasser diffundiert.
Das Bakterium kann die
Zytoplasmakonzentration nicht mehr
kontrollieren und stirbt ab.
Man unterscheidet Zwei Arten von
Breitbandantibiotika, einmal Tetracycline und
Makrolid-Antibiotika. Tetracyline wirken
gegen gram-negative und gram-positive
Bakterien. Tetracycline lagern sich an die
30 S-Ribosomenuntereinheit an und
verhindern damit die Anlagerung der tRNA ,
wodurch keine Proteine gebildet werden
können. Makrolid-Antibiotika wirken wie
Tetracycline bakteriostatisch. Sie binden sich
an die 50 S-Ribosomenuntereinheit.
Dadurch wird der Tunnel blockiert, wodurch
die Polypeptidkette das Ribosom verlässt.
Dadurch wird die Proteinbiosynthese
stillgelegt.
Aminoglycosid-Antibiotika lagern sich an die
30 S-Ribosomen an, wobei aber die
Proteinbiosynthese noch stattfindet. Es
entstehen Nonsensproteine, die das
Bakterium nicht nutzen kann und die sogar
den Aufbau der Zellwand behindern. In folge
dessen, stirbt es ab.
Diese Antibiotika wirken in der Zellmembran.
Die Transportmechanismen werden hier
gestört, weshalb für die Zellfunktion
schädliche Stoffe nicht mehr ausgefiltert
werden. Dadurch wird das Bakterium
„vergiftet“.
Chinolone sind synthetisch hergestellte
Antibiotika, die das Enzym DNA-Gyrase,
welches für Bakterien wichtig ist, inaktiviert
wird.
Sie stören die Nucleinsäuresynthese mittels
eines Eingriffs in den Folsäurezyklus.
Antibiotikum-Resistenz
Seit der Entdeckung der ersten
Antibiotika Mitte der 1940iger
Jahre bis in die 1980iger Jahre
hat man massiv Antibiotika
eingesetzt. Man dachte, dass man
so die bakteriellen
Infektionskrankheiten für immer
besiegen könne. Selbst bei
kleinen Erkältungen wurden sie
verschrieben und wurde bzw.
werden immer noch massiv in der
Massentierhaltung eingesetzt.
Dies war ein gravierender Fehler,
Antibiotika-Resistenztest mit E. coli
da die Bakterien Resistenzen
entwickelt haben. Viele
konventionelle Antibiotika waren nach kurzer Zeit Wirkungslos gegenüber vielen
Infektionen. Dies ist umso gefährlicher bei Erkrankungen wie z.B. Tuberkulose. In
solchen Fällen hilft meist nur eine Intensive Chemotherapie, die aber zusätzliche
Gefahren für den Patienten birgt.
Das bekannteste Beispiel für Antibiotika-Resistenz ist MRSA (Methicillin-resistenter
Staphylococcus aureus). MRSA entwickelt sich hauptsächlich in Krankenhäusern
und ist hochresistent gegenüber den meisten antimikobiellen Chemotherapeutika. Oft
müssen immer härtere Antibiotika eingesetzt werden, sofern die nicht auch schon
Resistent sind. In Krankenhäusern werden ständig pathogene Mikroorganismen auf
ihre Resistenz überprüft.
Es gibt unterschiedliche Resistenz-Mechanismen. Beispielsweise bildet das
Bakterium ein Protein welches das Antibiotikum hemmt oder abtötet. Viele mutieren
auch einfach, so dass das Medikament gar keine Wirkung mehr hat.
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