Aus einer verschimmelten Bakterienkultur entwickelte sich eine pharmakologische Revolution. 1928 stellte Alexander Fleming fest, dass sich auf einer mit Staphylococcus aureus beimpften Agarplatte ein Pilz entwickelt hatte, welcher eine Substanz ausschied, die die Vermehrung der Bakterien verhinderte. Er nannte diesen bakteriziden Stoff Penicillin. Über 80 Jahre später stehen Wissenschaftler, Ärzte und Patienten vor dem Problem der aggravierenden Zunahme von Multiresistenzen gegen diese einstige Wunderwaffe.
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Bild: “Penicillium makes Penicillin” von Ryan Somma. Lizenz: CC BY 2.0


Geschichte und Entwicklung

Nachdem Fleming zufällig den Bakterien abtötenden Stoff entdeckt hatte, wurde erst zehn Jahre später von Florey und Chain die bedeutende therapeutische Wirkung auch für den Menschen bekannt. Die Wissenschaftler erhielten gemeinsam mit Fleming 1945 den Nobelpreis für Medizin für ihre Errungenschaften. Der 2. Weltkrieg brachte die Forschungen rasant ins Rollen, als den Amerikaner daran gelegen war, ein Medikament für die vielen verwundeten Soldaten zu entwickeln.

Der Schlüssel zum ergiebigsten Pilzstamm, um Penicillin in größeren Mengen zu erhalten, war eine verschimmelte Melone.

Durch verschiedene Fermentationsarten in flüssigen Nährmedien konnten vier Rohpenicilline isoliert werden: F, G, X und K. Wundverletzungen und chirurgische Wunden, die regelmäßig durch Infektionen zum Tod der Betroffenen geführt hatten, konnten nun schlagartig behandelt oder gar verhindert werden.

In Deutschland wurde im Gegenzug an synthetisch produzierten Sulfonamiden gearbeitet und auch vorzugsweise mit dieser Wirkstoffklasse behandelt, erst nach Kriegsende setzte sich auch hier das Penicillin G durch.

Nach wenigen Jahren konnte der Reinstoff Penicillin bereits industriell in Massen gewonnen und isoliert werden und wurde nach Abdeckung des Bedarfs der Soldaten auch der Zivilbevölkerung zugänglich.

Wirkungsweise und Angriffsort

Penicilline sind Beta-Laktam-Antibiotika. Sie wirken bakterizid, indem sie die Synthese der Zellwand behindern. Der geöffnete Beta-Lactam-Ring bindet kovalent an Penicillin-Binde-Proteine (PBP) wie das Enzym D-Alanin-Transpeptidase. Der Bakterienzellwandbestandteil Murein kann nicht erstellt werden und durch osmotische Lyse stirbt das Bakterium ab.

Verabreichen Sie Penicilline nicht gemeinsam mit Bakteriostatika (z.B. Tetrazykline, Makrolide), da diese den Ansatzpunkt – die Teilungsphase – behindern.

Auf bereits ausgereifte, nicht mehr wachsende Bakterien hat Penicillin keine Wirkung!

Besonders wirksam ist Penicillin G (Benzylpenicillin) gegen grampositive Bakterien wie Pneumokokken und Staphylokokken. Diese lösen u.a. folgende Krankheitsbilder aus:

  • Tonsillitis, Pharyngitis, Otitis media, Sinusitis
  • Pneumonie
  • Endokarditis
  • Infektionen im Zahn-, Mund- und Kieferbereich
  • Infektionen, verursacht durch beta-hämolysierende Streptokokken der Gruppe A, z.B. Scharlach
  • Pyodermie, Phlegmone
  • Lymphadenitis, Lymphangitis

Pencillin G ist das Mittel der Wahl bei Infektionen während der Schwangerschaft.

Nebenwirkungen

Fragen Sie Ihren Patienten in der Anamnese immer nach einer Penicillinallergie! Akute allergische Reaktionen, die sich bis zum anaphylaktischen Schock ausweiten können, sind mögliche Folgeerscheinungen nach einer Penicillingabe. Andere Symptome wie Schwindel, Krämpfe und Parästhesien, Verwirrtheitszustände sowie Übelkeit und Erbrechen können auftreten.

Resistenzentwicklung bei Antibiotika

Die unkritische Handhabung der Ärzte mit Antibiotika ist ein nicht zu verdrängendes Problem. Neue Ärztegenerationen werden im Studium immer wieder massiv darauf aufmerksam gemacht, damit sich ein absolut kritisches Bewusstsein für die Behandlung mit Antibiotika entwickelt. Der Klassiker bei Hausärzten: Penicillin wird bei Erkältungskrankheiten verschrieben, obwohl nur ca. 5 % bakteriell ausgelöst werden!

Weiteres Problem ist die oftmals fehlende Compliance des Patienten. Nach Abklingen der ersten Symptome setzen viele das Medikament ab, obwohl eine längere Einnahmezeit für eine vollständige Wirkung und somit vollständige Abtötung der krankheitsverursachenden Bakterien obligat wäre. So entstehen einzelne resistente Bakterien, die sich vermehren.

In Deutschland werden pro Jahr etwa 1.700 Tonnen Antibiotika in der Massentierhaltung eingesetzt.

Antibiotika werden weder in Mensch noch Tier vollständig abgebaut, so kommt es vermehrt zu Resistenzbildung im Organismus und auch im Abwassersystem.

Unterteilt werden Resistenzen in:

  • Primär: Das Antibiotikum selbst besitzt eine Wirkungslücke (z.B. sind Cephalosporine unwirksam bei Enterokokken)
  • Sekundär: Erworben durch Mutation oder Übertragung

Spezifische Resistenzmechanismen bei Penicillin

Die Bakterien produzieren Proteine, die zu einer Neutralisation des Pencillins führen, z.B. Beta-Lactamasen. Am bekanntesten ist sicher das ESBL: Extended Spectrum Beta Lactamase, wie sie vor allem E. Coli besitzt. Die Lactamasen hydrolisieren den Beta-Lactam-Ring und die PBP können nicht mehr besetzt werden. Die bakterielle Wandsynthese kann somit ungehindert fortschreiten.

Auch veränderte Bindungsstellen können zur Resistenzentwicklung beitragen. MRSA (Oxacillin resistenter Staphylococcus aureus) bildet beispielsweise ein anderes PBP-Protein, an das die Beta-Lactam-Antibiotika nicht binden können.

Folgen der Resistenzbildung von Bakterien

Nosokomiale Infektionen stellen das größte Folgeproblem dar und können durch die Resistenzbildung vieler Bakterien (vor allem MRSA) nicht mehr behandelt werden. Gerade in Kliniken haben die meisten Patienten eine passagere oder chronische Immuninsuffizienz, sei es durch die Erkrankung selbst oder Operationen und Medikamente.

Etwa eine halbe Million Menschen in Deutschland sind jährlich von einer nosokomialen Infektion betroffen, 7.500 – 15.000 Patienten sterben daran.

20- 30 % dieser nosokomialen Infektionen und Todesfälle könnten durch eine bessere Hygieneeinhaltung vermieden werden. Für die Praxis ist vor allem wichtig, gezielt Antibiotika nach erstellten Antibiogrammen einzusetzen und Breitbandantibiose möglichst zu vermeiden.

Die Website des Bundesministerium für Gesundheit (BMG) bietet eine Broschüre zum Download zur aktuellen „Deutschen Antibiotika-Resistenzstrategie (DART)“ von 2011.



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