Antibiotika Penicillin

Die Antibiotika Penicillin

Penizilline sind Antibiotika und werden zur Behandlung bakterieller Infektionskrankheiten eingesetzt. Penizillin ist eines der ältesten verwendeten Antibiotika. Penizillin wirkt als Antibiotikum gegen viele bakterielle Infektionen.

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Penizillin ist ein Umweg zu diesem Beitrag. Für die japanische gleichnamige Bande s. Penicillin (Band). Bei den Penizillinen oder Penizillinen (Singular Penicillin, aus dem lateinischen Penizillium, "Bürstenschimmel") handelt es sich um eine Reihe von antibiotischen Wirkstoffen, die baulich von 6-Aminopenicillansäure[1][2] abgeleitet sind. Zu den natürlich vorkommenden Penizillinen, die als Sekundärmetaboliten von diversen Penizillium-, Aspergillus-, Trichophyton- und Streptomyzelarten produziert werden, gehören auch biosynthetische und halbsynthetisch produzierte Penizilline.

Penizillin G, ein naturbelassenes Penizillin, das auch heute noch therapiebegleitend eingesetzt wird, ist eines der Ã?ltesten eingesetzten Antibiotika und gilt neben seinem hohen medizinischem Nutzn? als Vorreiter bei der wissenschaftlichen Nutzung dieser Aktivsubstanz. Nachdem Alexander Fleming die antibiotische Wirkung von Penizillinen entdeckt hatte, wurde die große medizinische Relevanz von Antibiotika anerkannt, die das heutige Wissen über die Relevanz von Bakterienpathogenen entscheidend beeinflusste und revolutionierte.

Penicillin hat in den Dekaden nach seiner Entdeckungsreise dazu beigetragen, unzählige Leben zu retten.

Teilsynthetische Weiterbildungen der naturbelassenen Penizilline ergeben sich aus der Umwandlung von 6-Aminopenillinsäure mit Carbonsäurehalogeniden. Gegenüber Penicillin sind sie durch gewisse Eigenschaften wie Säure- und Penicillinase-Stabilität oder ein breites Wirkungsspektrum gekennzeichnet. Säurebeständige Penizilline werden daher nicht durch Magensäuren vernichtet und können daher mündlich eingesetzt werden. Diese haben das selbe Wirkungsspektrum wie Penicillin A. Durch die Abwehr der von einigen Krankheitserregern gebildete Beta-Lactam-Ring mit Isoxazolyl-Strukturen gegen die von Penicillinasen geprägte Peinicillinase sind solche Peinicilline auch gegen Penicillinase-bildende Stephylokokken ("Staphylococci-Penicillin") wirkungsvoll.

Gegenüber Penicillin G sind diese wesentlich weniger wirksam und wirken überhaupt nicht auf gramnegative Krankheitserreger. Solche hydrophile Penizilline sind durch die Einbringung von polaren Substanzen in der Lage, die Zellwand von Gram-negativen Krankheitserregern zu durchdringen und damit ihr Wirkungsspektrum zu erweitern. Das Breitspektrum der Izilline ist teils empfindlich gegenüber Säuren und Penicillinasen, teils ist auch die Wirkung gegen einige grampositive Keime reduziert.

Vivmecillinam ist kein Acylationsprodukt der reinen Aminosäure und hat das bizyklische Skelett des Lactams von Penicillinen. Der Effekt von Penicillinen wirkt sich daher nur auf die Vermehrung von Keimen aus, nicht auf diejenigen, die sich nicht teilen: Dies hat keinen Einfluss mehr auf das antibiotische Mittel, da keine Zellwandresynthese erfolgen muss - es ist bereits komplett fertiggestellt und stellt damit keinen Ansatzpunkt für Penicillin mehr dar.

Nicht vermehrungsfähige Keime sind jedoch keine Bedrohung für den Organismus und werden durch die hauseigene Abwehr verhältnismäßig rasch unbedenklich gemacht. Wenn sie dagegen wieder in einen Fortpflanzungszyklus eintreten, wird die Zellenwand partiell degradiert und muss wieder aufgebaut werden; solche Keime können daher von Penicillinen wieder angegriffen werden.

Deshalb müssen Penizilline noch eine bestimmte Zeit nach dem Ende der Beschwerden weitergaben werden. Penizilline sind daher nur dann effektiv, wenn die Keime sonst ungehindert wachsen können; Penizilline sollten nicht zusammen mit Arzneimitteln eingenommen werden, die die Vervielfältigung der Keime verhindern, da sonst der Ausgangspunkt der Penizillinwirkung selbst durch eine Therapeutik blockiert wird.

Penizillin G und V sind nicht wirksam gegen grau-negative Keime (mit der Ausnahme von grau-negativen Keimen wie Neisseria), die eine weitere Außenmembran über ihrer Zellmembran haben. Dies macht den Penizillinangriff unmoeglich, da er die Bildung der zugrunde liegenden peptidoglykanischen Schicht behindern muss. Deshalb ist der Gebrauch von Penicillin G und V nur für grampositive Keime Sinn.

Strukturvarianten wie z. B. die Aminopenicilline werden gegen Gram-negative Bakterie verwendet. Eine Vielzahl von klinischen Keimen ist bereits gegen Penicillin G beständig, was zu einer Vielzahl von fortgeschrittenen ?-Lactam-Antibiotika mitwirkt. Die Problematik der Kreuzresistenz ist nach wie vor problematisch, so dass Krankheitserreger, die einmal eine Penizillinresistenz entfaltet haben, auch gegenüber anderen ?-Lactamantibiotika (z.B. Cephalosporine) nicht mehr anfällig werden.

Wenn Penicillin jedoch auf die anderen, nicht resistenten Keime einwirkt und sie beseitigt, kann sich ein resistenter Keim viel besser vermehren und wird so zur Bedrohung, da er seine Resistenzen an die nachfolgenden Generationen weitergibt. Über den Tausch von Resistenzgenen auf verschiedene Bakterienspezies wird die antibiotische Widerstandsfähigkeit auch auf andere Spezies übertragen.

Das Verfahren der Resistenzentwicklung ist ein sehr lebhaftes Beispiel für die darwinistische Evolutionslehre (natürliche Selektion); aufgrund der schnellen Teilungs- und Generationsreihenfolge werden die an ihre Umgebung adaptierten resistente Keime ausgewählt und sind die Basis für nachfolgende Genera-tionen. Der Aufbau von Penicillin-resistenten Sorten zählt zu den ersten wissenschaftlichen Erkenntnissen über die überwachte Mikronevolution.

Als biologisches Fundament der Aktivstoffgruppe dient die Konkurrenzsituation zwischen den beiden Organismusstämmen Pilz und Bakterium, die von den gleichen Resourcen abhängen, wodurch sich die Bakterie vor den Keimen mit antimikrobiellen, das Wachstum hemmenden Stoffen schützt. Zu den Nachteilen gehört neben dem Risiko, eine Resistenz gegen Penizilline zu entwickeln, auch die vergleichsweise häufige Allergien der Betroffenen gegen diese Medikamente (etwa einer von 7000 Patienten).

Penizilline können wertvolle Keime wie die der Darmflora abtöten, besonders Breitbandpenizilline, die auch gegen schwerwiegende Keime wirksam sind. Schlimmstenfalls können sich gesundheitsschädliche Keime im Verdauungstrakt verbreiten und zu einer mit Antibiotika verbundenen Kolitis auslösen. Alexandre Fleming, Erfinder des Penizillins. Theodor Billroth, ein Wiener Arzt, hatte die zweifellos bakterienhemmende Wirkung des Penicillium-Pilzes bereits 1874 anerkannt.

8 Die (!) Entdeckung von Penizillinen beginnt mit einer schimmeligen Bakterienkultur: Alexander Fleming, der am St. Mary's Hospital in London Stephylokokken studiert hat, hatte vor den Ferien 1928 eine Nagelplatte mit Stephylokokken geimpft und diese dann abgestellt. Als er am kommenden Tag, am 27. August 1928, zurückkehrte, stellte er fest, dass auf dem Kulturmedium ein Schimmel ( "Penicillium notatum") gewachsen war und dass sich die Keime nicht in der Nähe des Schimmelpilzes vermehrten.

Flame benannte die bakterizide Substanz, die aus dem Nährboden Penizillin extrahiert werden konnte, und beschrieben sie 1929 zum ersten Mal im British Journal of Experimental Pathology. 9 ] Er erforschte die Auswirkungen von Penicillin auf verschiedene Arten von Bakterium und tierischen Körperzellen; er fand heraus, dass Penicillin nur gram-positive Keime wie Stephylokokken, S. p. a. oder Pneumokokokken tötete, aber keine gram-negativen Keime wie z. B. Lungen.

Trotz dieses Wissens kam Flame anscheinend nicht auf die ldee, Penizillin als Droge zu verwenden. In den USA hat sich die Antibiotika-Forschung verlagert und dort einen schnellen Kurs eingeschlagen. Es wurde festgestellt, dass es vorteilhafter ist, den Schimmel in entsprechenden Flüssigmedien zu züchten. So wurden in den USA neue Sorten von Peñicillium chlorogenum gezüchtet, die mehr Penicillin bildeten.

Im Jahr 1943 zeigte sich, dass Penicillin keine chemische Einheitssubstanz war: Das von englischen Wissenschaftlern durch oberflächliche Fermentierung (Emerse Fermentation) erhaltene rohe Penicillin besteht hauptsächlich aus Penicillin F, das in den USA durch Untertauchgärung im Wesentlichen aus Penicillin G hergestellte rohe Penicillin. Es wurden früh vier Varianten erkannt[11], die mit den Römerziffern als Penicillin I, III und IV oder mit den Buchstaben S. G, X und K gekennzeichnet wurden.

Für ihre Entdeckungen, die einen Umbruch in der Medizingeschichte bedeuteten, wurden Flamming, Chain und Florey 1945 zusammen mit dem Friedensnobelpreis ausgezeichnet. Der Schwerpunkt lag in Deutschland auf der Fortentwicklung von Sulfonamiden, die heute noch in begrenztem Umfang eingesetzt werden, da der Allied Control Council den Einsatz von Penicillin weder in der Wissenschaft noch in der Medizintechnik zugelassen hatte.

Es dauerte bis 1946, bis ein Penizillinstamm schließlich bei der stolbergischen Chemiefirma Chemie Grünenthal ankam, wo die Herstellung aufgenommen wurde, unter letztendlich unbekannten Vorzeichen. Sogar die Kubaner benutzten ein dunkles Malzbier mit Antibiotika. Allerdings wurden die aktiven Substanzen nicht als solche anerkannt, der Ausdruck Antibiotikum wurde nur mit Penicillin eingesetzt. Es dauerte bis zum Zweiten Weltkrieg, bis Penizillin seinen endgültigen Erfolg erreichte.

Es war mitentscheidend, dass die Substanzsulfonamide, von denen ein Aktivstoff unter dem Markennamen Srontosil das erste in der Praxis verwendete Mittel war, in Deutschland produziert und von dt. Unternehmen zum Patent angemeldet wurden, so dass sie nach Ausbruch des Krieges für die Krieggegner nicht mehr in gleicher Form erhältlich waren. Nur weitere Forschungen zeigten die Vorteile von Penicillin G gegenüber dieser Wirkstoffe.

1939 beschäftigten sich Howard Walter Florey und Ernst Boris Chain mit Penizillin. Es ist Norman Heatley gelungen, Penicillin aus der Nährlösung, in der die Formen angebaut wurden, zu gewinnen und zu entschlacken. In der einen Hälfe bekam sie Penizillin, und nur einer von ihnen ist gestorben. In wenigen Wochen verstarben die Tiere, die kein Penizillin erhalten hatten.

In diesem Tierversuch wurde überraschenderweise die starke Wirksamkeit von Penicillin entdeckt, die bei diesem hochaggressiven Keimstamm nicht zu erwarten war. Die erste Patientin wurde am 11. Januar 1941 mit dem extrahierten Penizillin therapiert. Allerdings waren die Penizillinvorräte erschöpft und die Therapie musste eingestellt werden. Damit wurde rückwirkend deutlich, dass Antibiotika über die Dauer der erkennbaren Symptome hinaus eingesetzt werden müssen.

Eine vorzeitige Abtreibung ist immer mit dem Rückfallrisiko verbunden, auch heute noch oft nur durch den Gebrauch von alternativen Antibiotika zu behandeln. Nur durch die Flucht von Flory und Heatley in die USA zur Förderung des Penizillins wurde das generelle Verständnis für Penizillin vor allem beim amerikanischen Bundesheer weckge. Zuerst suchten sie nach einem Pilz, der mehr Penicillin produzierte.

Die produktivste Sorte, das Penizillium Chrysogen, wurde jedoch auf einer schimmligen Galaxie vor dem Forschungszentrum entdeck. Nach 1940 und 1941 publizierte der "Oxford Circle" um E. B. Chain und H. W. Florey in "Lancet" ein Prozess zur Herstellung und Isolation von Penicillin, die ersten industrietauglichen Produktionsproduktionen wurden ab 1942 begonnen, vor allem Glaxo und ICI in England, Merck & Co., Kerzenständer & Co. und Squibb & Sons in den USA sowie die von Hans Knöll betriebene in Deutschland.

Seit 1942 wurde Penizillin auch in der Färberei Hoechst erforscht. 1945 war die in den USA hergestellte Penizillinmenge 20-mal so hoch wie die in Europa. Im Jahr 1943 stellten 22 Unternehmen Penizillin zur Verfügung. Doch seit 1944 können die Vereinigten Staaten ihren sämtlichen Bedarf an zivilem und militärischem Penizillin abdecken.

Dagegen war die nach dem Zweiten Weltkrieg in Europa hohe Bedarfssituation und die Penizillinproduktion war nicht für alle Patientinnen und Patienten auskömmlich. Schmuggeln und Schwarzmarkting von Penicillin entwickelt, was auch das Motto des Filmes The Third Man ist. Nach dem Zweiten Weltkrieg hat sich die niederländische Gist-en Spiritusfabrik (NG & SF), später die heutige DSM, zum weltweit größten Penizillinhersteller entwickelt.

Die Sandoz Gesellschaft in Kundl (Österreich) verfügt über den grössten Produktionsbetrieb für Penizilline in der Bundesrepublik. Karl R. Cramer: Über Reiningung und Chemische der Penicillin, Zurich 1949, DNB 570057728 (Dissertation ETH-Zürich 1949, 106 pages). Christian Goddemeier: Alexander Fleming (1881-1955): Penizillin.

Der Schimmelpilz stellt Penicillin her? Bio-Synthese von Penicillinen und Cephalosporinen. Darin: Pharmzie in unserer Zeit, Volume 18, No. 1, 1989, S. 20-24, doi:10.1002/pauz.19890180104. Christian Mähr: Vom Spiritus zum Zuckerbrei - Zwölf Stoffe, die die Erde verändern. DuMont, Cologne 2015, ISBN 978-3-8321-9549-6. Ingrid Pieroth: Penicillin production: from the beginnings to large-scale production (Heidelberger Shriften zur Pharmazie- and Naturewissenschaftsgeschichte, Vol. 9), Wissenschaftliche Verlag gesellschaft, Stuttgart 1992, ISBN 3-8047-1248-7 (Dissertation University of Regensburg 1991, 168 pages, under the title: Zur Historicillinherstellung der industricilli in von der Anfang bis zur Aufbauphase).

Wladimir Pli?ka: Penizillin und Suilfonamid im Infektionskampf: zwischen Enthusiasmus und Kritik = La penicilline et les sulphamides dans la lutte contre les infections: segediction ou malédiction (=GioFokus, Band 24, Nr. 87), Vereinigung Research für Life, Zürich 2014, DNB 1049772873 (Deutsch und Französisch, vollständiger Text PDF, kostenlos, 9 Aufrufe, 1,6 MB).

Hochsprung ? Penicillin: ein ?-Lactam Antibiotikahersteller. Jahrgang 21, Nr. 4, Okt. 1971, S. 326-331, doi:10.1099/00207713-21-4-326. Hochsprung zu: ab Britta Kasten, Ralf Reski (1997): ?-Lactam Antibiotika hemmen die Chloroplast-Gruppe im Moos (Physcomitrella patens), aber nicht in der Tomate (Lycopersicon esculentum).

Jahrgang 9, 1991, S. 417-429; hier: Hochsprung Alfred Marchionini, Hans Götz, Penizillinbehandlung bei Hauterkrankungen, Springer-Verlag, Heidelberg 1950, S. 11, 131, Hochsprung ? Robert Bud: Penizillin - Triumph und Tragödie. Oxford, S. 248. Springen Sie auf ? I. Pieroth: Penizillinproduktion.

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