Antibiotika sind antimikrobielle Substanzen, die Bakterien abtöten oder deren Wachstum hemmen, indem sie selektiv auf bakterielle Strukturen und Stoffwechselwege abzielen, die sich von denen von Säugetierzellen unterscheiden. Sie werden nach ihrem Wirkmechanismus, ihrem Wirkungsspektrum und ihrer chemischen Struktur klassifiziert, wobei die geeignete Auswahl auf dem vermuteten oder bestätigten Krankheitserreger, der Infektionsstelle und den Faktoren des Patienten basiert.
Was sind Antibiotika?
Die Entdeckung und klinische Anwendung von Antibiotika stellt einen der transformativsten Fortschritte in der Geschichte der Medizin dar und wandelt zuvor tödliche bakterielle Infektionen in behandelbare Erkrankungen um. Das Aufkommen und die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen gefährden diesen Erfolg jedoch und machen die Antibiotikaverwaltung und die Entwicklung neuartiger Wirkstoffe zu dringenden Prioritäten. Das Verständnis der Mechanismen von Antibiotika ist für eine rationale Verschreibung, die Vorhersage von Resistenzmustern und die Vorhersage von Arzneimittelwechselwirkungen von entscheidender Bedeutung.
Wirkmechanismus
Inhibitoren der Zellwandsynthese umfassen Beta-Lactame und Glykopeptide. Beta-Lactam-Antibiotika wie Penicilline, Cephalosporine, Carbapeneme und Monobactame binden an Penicillin-bindende Proteine und hemmen Transpeptidaseenzyme, die Peptidoglycan-Stränge während der bakteriellen Zellwandsynthese vernetzen. Dies schwächt die Zellwand und führt zur osmotischen Lyse. Beta-Lactamasen sind bakterielle Enzyme, die Beta-Lactam-Ringe hydrolysieren und so eine Resistenz verleihen, die durch Beta-Lactamase-Inhibitoren wie Clavulansäure und Tazobactam überwunden wird. Vancomycin, ein Glykopeptid, bindet an den D-Alanyl-D-Alanin-Terminus von Peptidoglycan-Vorläufern und blockiert die Vernetzung über einen anderen Mechanismus.
Proteinsyntheseinhibitoren zielen auf bakterielle Ribosomen ab, die sich strukturell von menschlichen Ribosomen unterscheiden, und sorgen für selektive Toxizität. Aminoglykoside wie Gentamicin binden an die ribosomale 30S-Untereinheit und verursachen eine Fehlinterpretation der mRNA und den Einbau falscher Aminosäuren. Tetracycline binden auch die 30S-Untereinheit und blockieren so die Aminoacyl-tRNA-Bindung. Makrolide wie Azithromycin binden die 50S-Untereinheit und hemmen die Verlängerung der Peptidkette. Linezolid, ein Oxazolidinon, hemmt die Bildung des 70S-Initiationskomplexes.
DNA- und RNA-Syntheseinhibitoren umfassen Fluorchinolone wie Ciprofloxacin und Levofloxacin, die die bakterielle DNA-Gyrase und Topoisomerase IV hemmen und so das Supercoiling und die Replikation der DNA verhindern. Rifampin hemmt die bakterielle DNA-abhängige RNA-Polymerase und blockiert so die Transkription. Metronidazol reduziert anaerobe Bakterien und produziert toxische Verbindungen, die die DNA der Bakterien schädigen.
Folat-Antagonisten umfassen Sulfonamide, die die Dihydropteroat-Synthase kompetitiv hemmen, und Trimethoprim, das die Dihydrofolat-Reduktase hemmt. Die Kombination Trimethoprim-Sulfamethoxazol sorgt für eine sequentielle Blockade der Folatsynthese und hemmt synergistisch die bakterielle Nukleotidsynthese.
Therapeutische Anwendungen
Antibiotika werden zur Behandlung und Prophylaxe bakterieller Infektionen eingesetzt. Die Auswahl hängt vom wahrscheinlichen Erreger, den lokalen Resistenzmustern, dem Infektionsort und den Merkmalen des Patienten ab. Die empirische Therapie wird begonnen, bevor Kulturergebnisse verfügbar sind, und dann auf der Grundlage von Empfindlichkeitstests eingegrenzt. Ambulante Infektionen der Atemwege, der Harnwege und der Haut sind häufige Indikationen. Im Krankenhaus erworbene Infektionen erfordern häufig Wirkstoffe mit einem breiteren Wirkungsspektrum.
Nebenwirkungen
Beta-Lactame verursachen Überempfindlichkeitsreaktionen, die von Hautausschlag bis hin zu Anaphylaxie reichen können. Aminoglykoside verursachen Nephrotoxizität und Ototoxizität. Fluorchinolone werden mit Sehnenentzündungen und Sehnenrupturen, peripherer Neuropathie und QT-Verlängerung in Verbindung gebracht. Eine Clostridium-difficile-Kolitis resultiert aus einer Störung des Darmmikrobioms und wird mit vielen Antibiotika, insbesondere Clindamycin, Cephalosporinen und Fluorchinolonen, in Verbindung gebracht.
Kontraindikationen
Eine Penicillinallergie kommt häufig vor und erfordert die Vermeidung von Betalaktamen oder eine vorsichtige Provokation. Fluorchinolone sind bei Kindern und schwangeren Frauen aufgrund der Knorpeltoxizität in Tierversuchen relativ kontraindiziert. Tetracycline sind bei Kindern unter acht Jahren und in der Schwangerschaft aufgrund der Auswirkungen auf die Knochen- und Zahnentwicklung kontraindiziert.
Fazit
Antibiotika bleiben für die Behandlung bakterieller Infektionen unverzichtbar, ihre Wirksamkeit wird jedoch zunehmend durch Resistenzen beeinträchtigt. Eine angemessene Verschreibung, einschließlich der richtigen Dosis, Dauer und Wirkungsspektrum, ist entscheidend für den Erhalt dieser wertvollen therapeutischen Ressourcen für zukünftige Patienten.
