Bild : „neutrophile_mrsa_ii“ von National Institutes of Health. Lizenz: Public Domain

Aminoglykoside

Aminoglykoside spielen seit ihrer Entdeckung in den 1940er Jahren eine wichtige Rolle in der antimikrobiellen Therapie. Das erste Aminoglykosid, das Antibiotikum Streptomycin, wurde aus Streptomyces griseus isoliert. Heute wird Streptomycin häufig zur Behandlung von Tuberkulose eingesetzt.

Bild: Gentamicin A. Von: Yikrazuul. License: Public Domain

Das Aminoglykosid Gentamicin bindet über Ionenbindung an die bakterielle Zelloberfläche. Die Aufnahme von Gentamicin in die Bakterienzelle hängt von einem elektrochemischen Gradienten über die bakterielle Zytoplasmamembran ab. Dieser elektrochemische Gradient kann unter anaeroben Bedingungen und bei niedrigem pH-Wert nicht aufrechterhalten werden, weshalb die Wirksamkeit von Aminoglykosiden gegen Anaerobier in sauerstoffarmer Umgebung deutlich eingeschränkt ist.

Die Wirkung dieser Antibiotika beruht auf einer irreversiblen Bindung an die 30S-Untereinheit des Ribosomenkomplexes und damit auf der Hemmung der Proteinbiosynthese. Aminoglykoside greifen schnell vermehrende Organismen an, töten aber auch ruhende Bakterien ab.

Bild: Ribosomale mRNA. Durch: LadyofHats. Lizenz: Public domain

Die orale Resorption von Aminoglykosiden ist schlecht. Wirksame, klinisch relevante Konzentrationen werden in Atemsekreten oder Liquor cerebrospinalis (CSF) nicht erreicht. Aminoglykoside werden über die Niere ausgeschieden. Bei Patienten mit Nierenversagen ist eine Anpassung der Aminoglykosid-Dosierung erforderlich.

Aminoglykoside sind in der Schwangerschaft oder Taubheit kontraindiziert, da sich Aminoglykoside in der Endolymphe und Perilymphe des Innenohrs ansammeln. Aminoglykoside zeigen auch eine signifikante postantibiotische Wirkung, was bedeutet, dass sie das Bakterienwachstum persistent unterdrücken, selbst nachdem die Bakterien nur eine kurze Exposition gegenüber dem Antibiotikum erfahren haben.

Aminoglykoside sind wirksam gegen Enterobakterien und Pseudomonas. Viele andere Bakterien wie Enterokokken, Streptokokken und Legionellen sind resistent gegen Aminoglykoside.

Die empfohlene antimikrobielle Behandlung von Infektionen wie Endokarditis und Osteomyelitis bei Verbrennungen ist eine Kombination von Aminoglykosiden mit anderen Antibiotika wie β-Lactamen oder Fluorchinolonen. Tobramycin ist das Medikament der Wahl zur Behandlung von Pseudomonas aeruginosa-Infektionen. Amikacin ist jedoch ein Reserve-Aminoglykosid, das bei der Behandlung von immunsupprimierten Patienten mit schweren Infektionen eingesetzt wird.

Bild: Bakterielle Osteomyelitis. Von: OpenI. Lizenz: CC BY 4.0

Tobramycin ist derzeit das einzige Aerosol-Antibiotikum, das zur Langzeitbehandlung chronischer Infektionen durch P. aeruginosa bei Patienten mit Mukoviszidose und chronisch obstruktiver Lungenerkrankung zugelassen ist.

Bild: Pseudomonas. Durch: Sun14916. Lizenz: CC BY 3.0

Topisch applizierte Aminoglykoside, beispielsweise Neomycin und Kanamycin, werden zur Behandlung von Haut- und Schleimhautinfektionen eingesetzt, die durch Staphylokokken und Enterobakterien verursacht werden. Gentamicin wird auch erfolgreich gegen Knochen- und Weichteilinfektionen in der prothetischen Chirurgie eingesetzt. Es wird lokal in Form von Gentamicin-beladenen PMMA-Perlen oder Gentamicin-Knochenzement aufgetragen.

Makrolide

Makrolidantibiotika enthalten alle einen Lactonring. Sie weisen eine schlechte chemische Stabilität in wässriger Lösung auf (säurelabil) und haben zudem einen sehr unangenehmen, bitteren Geschmack, weshalb sie meist in der veresterten oder galenischen Form vorliegen. Makrolide werden als magensaftresistente Tabletten verabreicht, da die intravenöse Verabreichung schlecht vertragen wird.

Makrolide zielen auf die bakterielle Proteinsynthese ab, indem sie die ribosomale Translokation hemmen. Makrolide sind bakteriostatische Antibiotika und wirken gegen viele Stämme grampositiver Bakterien wie Streptokokken und Clostridien.Da Makrolide in der Lage sind, Wirtszellen zu durchdringen, können sie auch auf intrazelluläre Krankheitserreger wie Chlamydien, Bordetella pertussis und Legionellen abzielen. Nur im Liquor werden unzureichende Konzentrationen von Makroliden festgestellt. Makrolidantibiotika und ihre aktiven Metaboliten werden hauptsächlich in die Galle ausgeschieden.

Makrolid-Antibiotika können gastrointestinale Nebenwirkungen und intrahepatische Cholestase verursachen, weshalb sie bei Lebererkrankungen kontraindiziert sind.

Erythromycin und Roxithromycin

Erythromycin, ein Makrolidantibiotikum, ist das Mittel der Wahl zur Behandlung von Legionärspneumonie und Keuchhusten (katarrhalische Phase). Erythromycin ist wirksam bei der Behandlung von akuten Infektionen der Atemwege, zum Beispiel akute Lungenentzündung durch Pneumokokken und andere Infektionen durch Mycoplasma pneumoniae verursacht.

Darüber hinaus ist Erythromycin am wirksamsten bei der Behandlung von Campylobacteriose.

Bild: Schwere Lungenentzündung durch die Serogruppe Legionella pneumophila. Von: Antonella Grottola. Lizenz: Public Domain

Roxithromycin ist ein Antibiotikum zur Behandlung von Infektionen der Atemwege, einschließlich Lungenentzündung, zusätzlich zu Haut- und Weichteilinfektionen. Seine pharmakokinetischen Eigenschaften sind besser als die von Erythromycin.

Clarithromycin und Azithromycin

Azithromycin und Clarithromycin sind halbsynthetische Analoga von Erythromycin und weisen eine bessere orale Resorption und ein geringeres Nebenwirkungsprofil auf. Clarithromycin wird hauptsächlich in Kombination mit anderen Antibiotika zur Behandlung von Helicobacter pylori-Infektionen und zur Prophylaxe von B eingesetzt. pertussis-Infektionen.

Telithromycin

Telithromycin ist auch ein halbsynthetisches Erythromycinderivat. Es gehört zu einer neuen chemischen Klasse von Antibiotika namens Ketolide. Es zielt auf Enterokokken und makrolidresistente Pneumokokken ab, weshalb Telithromycin zur Behandlung von Atemwegsinfektionen eingesetzt wird, die durch makrolidresistente Bakterienstämme verursacht werden. Dieses Medikament hat viele Nebenwirkungen wie QT-Verlängerung, ZNS-Störungen und Leberversagen.

Tetracycline

Doxycyclin ist das am häufigsten verschriebene Tetracyclin. Es ist bakteriostatisch und hemmt die Proteinsynthese. Es verhindert die Anheftung der tRNA an die 30S-Untereinheit des Ribosoms. Doxycyclin ist am wirksamsten gegen obligate interzelluläre Parasiten wie Chlamydien und Rickettsien.

Doxycyclin kann oral oder parenteral verabreicht werden. Viele Lebensmittel wie Milch und Eisenprodukte stören jedoch Doxycyclin, wodurch es weniger wirksam wird, indem es seine Absorptionsrate deutlich verringert. Tetracycline können bis zu einem gewissen Grad die Blut-Hirn-Schranke überwinden.

Tetracycline werden überwiegend in den Nieren metabolisiert. Bei Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion kann dies zu einer übermäßigen Akkumulation des Antibiotikums führen und möglicherweise Leberschäden verursachen. Häufige Nebenwirkungen sind gastrointestinale Störungen und Lichtempfindlichkeit.

Tetracycline sind bei Schwangeren und Kindern kontraindiziert, da sie chelatisierende Wirkungen auf Kalzium haben, die zu Verfärbungen der Zähne, erhöhter Kariesanfälligkeit und verzögertem Knochenwachstum führen können.

Viele Bakterien wie Streptococcus, Clostridium, Enterobacteriaceae und Gonococcus sind resistent gegen Doxycyclin. Die Bakterien haben Effluxpumpen, die das Antibiotikum aus der Bakterienzelle entfernen. Ein Rückgang der Tetracyclinresistenz wurde beobachtet, da Tetracycline bei der Fleischproduktion nicht mehr verwendet werden.

Doxycyclin ist das Medikament der Wahl zur Behandlung von Chlamydieninfektionen. Es ist auch nützlich bei der Behandlung von menschlicher Brucellose, Leptospirose, Lyme-Borreliose (nicht Neuroborreliose) und Mycoplasma-Pneumonie. Darüber hinaus ist es eines der wenigen Medikamente, die zur Behandlung von Malaria eingesetzt wurden, die durch chloroquinresistentes Plasmodium verursacht wird.

Nitroimidazole

Metronidazol und andere Nitroimidazole sind Prodrugs, die innerhalb der Mikrobenzelle durch Oxidoreduktasen unter anaeroben Bedingungen aktiviert werden. Metronidazol ist ein bakterizides Antibiotikum, das gegen anaerobe Bakterien und andere Parasiten wirkt. Seine Funktionsweise ist nicht vollständig verstanden, aber es wird angenommen, dass Nitroimidazole kurzlebige freie Radikale produzieren, die zytotoxisch sind und mit bakterieller DNA interagieren und diese schädigen können.

Metronidazol wird nach oraler Verabreichung gut resorbiert und verteilt und erreicht hohe, wirksame Gewebekonzentrationen in Gehirn, Gebärmutter, Leber und Abszesshöhlen. Metronidazol ist indiziert zur Behandlung von Infektionen, die durch Protozoen und obligate Anaerobier verursacht werden, wie bakterielle Vaginose und Clostridium difficile-assoziierte Diarrhoe.

Metronidazol wird zur perioperativen Antibiotikaprophylaxe eingesetzt. Es wird in der Leber oxidiert und konjugiert und teilweise im Urin ausgeschieden. Es ist während der Schwangerschaft und bei Patienten mit schwerer Lebererkrankung kontraindiziert.

Bild: Pseudomembranöse Kolitis. Von: OpenI. Lizenz: CC BY 2.0

Anaerobier haben verschiedene Resistenzmechanismen entwickelt. Spezifische Resistenzgene (nim) verleihen Metronidazol Resistenz, indem sie eine alternative Reduktase kodieren, die ein Nitroimidazol in ein ungiftiges Derivat umwandeln kann.

Fosfomycin

Fosfomycin ist ein Phosphonsäurederivat, das die Murein-Vorläufersynthese irreversibel hemmt. Aufgrund seiner guten Weichteilpenetration und seines breiten Wirkungsspektrums wird es als Reserveantibiotikum bei der Behandlung von Osteomyelitis und Weichteilinfektionen eingesetzt. Die renale Ausscheidung erfolgt über glomeruläre Filtration und es tritt keine tubuläre Sekretion auf.

Fosfomycin sollte in Kombination mit anderen bakteriziden Antibiotika verwendet werden, um die Entwicklung von Resistenzen zu verhindern. Häufige Nebenwirkungen von Fosfomycin sind Übelkeit und Erbrechen. Die Infusionslösung enthält hohe Konzentrationen an Natrium und umkristallisierter Bernsteinsäure, die bei der Behandlung von Patienten mit Hypernatriämie und Allergien berücksichtigt werden müssen.

Trimethoprim-Sulfonamid-Kombinationen

Bild: Pneumocystis jirovecii Pneumonie. Von: Yale Rosen. Lizenz: CC BY-SA 2.0

Cotrimoxazole is the combination of trimethoprim and a sulfonamide. It is used for the prophylaxis of AIDS-related infections like Pneumocystis jirovecii infections and in cancer patients.

Cotrimoxazole inhibits the production of tetrahydrofolic acid, which is needed for the synthesis of nucleic acids and amino acids. As trimethoprim and sulfonamides act synergistically, cotrimoxazole is bactericidal. Cotrimoxazole achieves adequate concentrations in CSF, bronchial secretions, and sputum.

Cotrimoxazole is eliminated by the kidneys. Cotrimoxazol ist bei Patienten mit eingeschränkter Nierenfunktion, bei Patienten mit Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase-Mangel und während der Schwangerschaft kontraindiziert.

Chloramphenicol

Chloramphenicol ist ein Phenylalaninderivat, das die bakterielle Proteinbiosynthese blockiert. Dieses bakteriostatische Antibiotikum hemmt die Anheftung der tRNA an das Ribosom und hat ein breites Wirkungsspektrum. Es zielt auf eine Vielzahl von grampositiven und gramnegativen Bakterien (außer Pseudomonas aeruginosa) ab.

Chloramphenicol zeichnet sich durch eine gute Gewebepenetration aus. Es erreicht hohe, wirksame Konzentrationen im Liquor und im Kammerwasser. Chloramphenicol hat jedoch auch unerwünschte, lebensbedrohliche Nebenwirkungen. Die Inzidenz irreversibler aplastischer Anämie und häufiger reversibler Knochenmarksuppression wird auf 1 von 10.000 geschätzt.

Chloramphenicol kann nicht durch die unreife neonatale Leber glucuronidiert werden. Somit sammeln sich toxische Konzentrationen an. Chloramphenicol induziert das Gray-Baby-Syndrom, einen Zustand des kardiovaskulären Kollapses, der Hypothermie, Atemversagen und Kreislaufkollaps mit sich bringt und häufig zum Tod führt. Daher wird Chloramphenicol nur zur Behandlung von lebensbedrohlichen Augeninfektionen, Gehirnabszessen und schwerer Salmonellose empfohlen.

Streptogramine

Streptogramin und Pristinamycin gehören zu einer relativ neuen Substanzklasse — den Streptograminen. Wie Makrolide und Lincosamid hemmen sie die Peptidyltransferase-Aktivität der 50S-ribosomalen Untereinheit (Elongationshemmung). Streptogramin kann auch bakterizid sein; Eine Komponente des Antibiotikums modifiziert die Konformation des Ribosoms, so dass nur die aktive Komponente des Antibiotikums dort binden kann.

Streptogramine sind wirksam bei der Behandlung von Infektionen, die durch grampositive Bakterien verursacht werden, einschließlich Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (MRSA). Enterobacteriaceae sind gegen diese Antibiotika resistent.

Oxazolidinone

Oxazolidinone sind ebenfalls eine neue Klasse synthetischer Antibiotika und mit keiner anderen Antibiotikaklasse verwandt. Daher zeigen Oxazolidinone keine Kreuzresistenz oder Kreuzallergie mit anderen antimikrobiellen Mitteln. Oxazolidinone hemmen die Proteinbiosynthese; Ihre genaue Wirkungsweise ist jedoch noch unbekannt.

Sie wirken als Bakteriostatika gegen grampositive Bakterien, einschließlich MRSA, Vancomycin-resistente Enterokokken und Penicillin-resistente Pneumokokken, aber sie zielen nicht auf gramnegative Erreger ab. Oxazolidinone sind sowohl für die orale als auch für die parenterale Verabreichung formuliert, die beide nur wenige Nebenwirkungen hervorrufen. Es sollte beachtet werden, dass Oxazolidinone eine schwache hemmende Wirkung auf Monoaminoxidase haben. Daher kann die Anwendung von Oxazolidinon-Antibiotika bei Patienten, die mit Antidepressiva behandelt werden, zu unerwünschten Wechselwirkungen führen. Insbesondere Symptome wie niedriger Blutdruck, Temperaturanstieg und Verwirrtheit sollten überwacht werden.

Bild: Bräunlich-schwarze Verfärbung der hinteren zwei Drittel der Zunge nach 2 Wochen Linezolid-Therapie. Von: OpenI. Lizenz: CC BY 2.0

Linezolid wird zur Behandlung von Infektionen wie Lungenentzündung oder Haut- und Weichteilinfektionen angewendet, die durch resistente grampositive Bakterien verursacht werden.

Linezolid ist nicht für die Behandlung von Kindern zugelassen und sollte nicht zur Behandlung von Kindern angewendet werden. Mögliche Nebenwirkungen sind Erbrechen, Durchfall, Verfärbung der Zunge und Panzytopenie, weshalb das Blutbild einmal pro Woche überwacht werden sollte.

Lincosamide

Clindamycin ist das bekannteste Lincosamid-Antibiotikum und das einzige im klinischen Einsatz. Durch Beeinflussung der Peptidyltransferase-Reaktion hemmt Clindamycin die bakterielle Proteinsynthese und wirkt bakteriostatisch. Es ist hochwirksam gegen verschiedene Arten von Bakterien wie Staphylokokken, Streptokokken (auch Pneumokokken) und anaerobe Bakterien der Gattungen Bacteroides und Actinomyces sowie Propionibacterium und Clostridium perfringens. Andere Clostridium spp. und alle aeroben gramnegativen Stäbchen sind resistent gegen Clindamycin.

Clindamycin wird leicht aus dem Magen-Darm-Trakt resorbiert und erreicht signifikante, klinisch relevante Konzentrationen in Knochen und anderen Geweben. Es wird in der Leber metabolisiert, weshalb die Clindamycin-Therapie mit Symptomen wie Gelbsucht und erhöhten Leberenzymspiegeln in Verbindung gebracht wurde. Clindamycin-basierte Medikamente enthalten einen hohen Gehalt an Benzylalkohol, daher sollte Clindamycin nicht während der Schwangerschaft und in den ersten Lebensmonaten verabreicht werden.

Die Clindamycinresistenz beruht auf Modifikationen der ribosomalen Bindungsstelle und der Inaktivierung von Nukleotidyltransferasen. Darüber hinaus ist die Zellwand gramnegativer Bakterien für Clindamycin undurchlässig.

Clindamycin ist mit einem hohen Risiko für Antibiotika-assoziierte Enterokolitis (Colitis C. difficile) verbunden und wird daher ausschließlich zur Behandlung schwerer anaerober Infektionen wie Abszesse, intraabdominale Infektionen, Osteomyelitis oder zahnärztliche und gynäkologische Infektionen eingesetzt.