EINE ERFOLGSGESCHICHTE

Der Name Antibiotikum setzt sich zusammen aus dem griechischen »anti«, was so viel wie »gegen« oder »anstelle« bedeutet, und dem Wort »bios« – »Leben«. Diese Mittel sollen also Lebewesen bekämpfen, die dem Körper schaden können. Doch wie bei vielen Medikamenten gilt auch für Antibiotika: Was in einem Fall unser Leben retten kann, nützt uns das andere Mal wenig oder schadet sogar.

AM ANFANG WAR EIN PILZ

Die Geschichte der Antibiotika beginnt weit vor der Zeit des Bakteriologen Alexander Fleming (1881–1955), der allgemein als Entdecker dieser Medikamente gilt. Denn bereits 1893 isolierte der italienische Arzt und Mikrobiologe Bartolomeo Gosio (1863–1944) aus einem Schimmelpilz einen Stoff, der den Erreger der sehr gefürchteten Infektionskrankheit Milzbrand am Wachstum hindern konnte. Einige Jahre später kam es zu einer weiteren Entdeckung: Der französische Militärarzt Ernest Duchesne (1874–1912) wunderte sich darüber, dass die Pferdesättel des Militärs mit Absicht in dunklen, feuchten Räumen aufbewahrt wurden, wo sich Schimmelpilze auf den Sätteln bildeten. Die Begründung der Stallburschen für diese ganz besondere Aufbewahrungsart ließ ihn aufhorchen: Die Scheuerwunden der Soldaten, die durch das Reiten hervorgerufen wurden, würden auf den von Schimmelpilz befallenen Sätteln besser abheilen, hieß es. Ohne die Gründe für die Heilwirkung benennen zu können, hatten also bereits die Stallburschen mithilfe antibiotisch wirkender Substanzen krank machende Bakterien erfolgreich bekämpft!

Erste wissenschaftliche Versuche

Duchesne begann nun, diese Erkenntnisse in seine Forschungen zu integrieren, und bereitete eine Lösung aus Schimmelpilzen zu, die er kranken Versuchstieren injizierte. Die Tiere gesundeten. 1897 schrieb Duchesne seine Doktorarbeit über diese antimikrobielle Wirkung von Schimmelpilzen. Vielleicht war er mit 23 Jahren zu jung, vielleicht war er auch einfach seiner Zeit zu weit voraus, auf jeden Fall wurde die Doktorarbeit abgelehnt. Es dauerte noch eine ganze Zeit, bis das Wissen um die bakterienzerstörende Wirkung des Schimmelpilzes von der Wissenschaft anerkannt und zielgerichtet genutzt wurde.

Durch Zufall entdeckte der Bakteriologe Alexander Fleming 1928 in seinem Labor das Penicillin.

Penicillin: eine Zufallsentdeckung

1921 isolierte dann der schottische Bakteriologe Alexander Fleming (1881–1955) in seinem Labor ein Enzym, das er Lysozym nannte. Es ist in der Lage, die Zellwände von krank machenden Bakterien zu zerstören und dadurch die Bakterien abzutöten. Von Natur aus kommt dieses Enzym in unseren Körperflüssigkeiten vor, besonders in den Schleimhäuten und somit auch in Tränen, Speichel und so weiter. Es unterstützt unser körpereigenes Immunsystem dabei, Krankheitskeime zu bekämpfen, sofern diese nicht in allzu großen Mengen auftreten.

Einige Jahre später, 1928, entdeckte Fleming eher zufällig einen Pilz, der in der Lage war, Staphylokokken aufzulösen – gefährliche Bakterien, die bis heute für zahlreiche schwere Erkrankungen verantwortlich sind. In einer in Vergessenheit geratenen Petrischale mit den Krankheitserregern hatte sich – wahrscheinlich aus einer hygienischen Unachtsamkeit heraus – ein Schimmelpilz gebildet. Fleming erkannte, dass dieser Pilz offensichtlich in der Lage war, die Staphylokokken aufzulösen. Der Pilz heißt Penicillium chrysogenum (früher P. notatum). Alexander Fleming isolierte den keimtötenden Stoff aus dem Pilz – das Penicillin war geboren! Zunächst war es damals allerdings noch nicht möglich, eine Substanz mit den Eigenschaften des Penicillins chemisch herzustellen. Man brauchte die Pilze und musste daraus immer erst die bakterientötende Substanz isolieren. Deshalb konnte der antibiotische Stoff noch nicht in größeren Mengen eingesetzt werden. Im Anschluss an Flemings Entdeckung bedurfte es daher vieler weiterer Forschungen und Bemühungen von Bakteriologen wie Gerhard Johannes Paul Domagk (1895–1964), Biochemikern wie Sir Ernst Boris Chain (1906–1979) und Pathologen wie Howard Walter Florey (1898–1968), bis es 1942 endlich so weit war: Mitten im Zweiten Weltkrieg konnte Penicillin erstmals in größeren Mengen heilbringend eingesetzt werden. Mit dem großflächigen Einsatz von Antibiotika wurde bei schwer verwundeten Soldaten drohenden Infektionen entgegengewirkt und es konnten viele Leben gerettet werden.

Später wurde das als wahres Wundermittel gelobte Penicillin auch in der Zivilbevölkerung eingesetzt. Wirksam bekämpfte man damit bis dahin oft tödlich verlaufende Infektionserkrankungen wie Wundinfektionen, Blutvergiftungen, Lungen- und Gehirnhautentzündungen oder Tuberkulose.

Ein beispielloser Siegeszug der Wissenschaft über die Bakterien hatte durch einen Zufall seinen Anfang genommen. Alexander Fleming wurde für seine Entdeckung geadelt, war Ehrendoktor an verschiedenen Universitäten in Europa und Amerika. 1945 erhielt er zusammen mit Howard Walter Florey und Ernst Boris Chain den Nobelpreis für Medizin.

DAS WIRKPRINZIP DER ANTIBIOTIKA

Der Einsatz von Antibiotika im Zweiten Weltkrieg zeigte es erstmals: Diese Medikamente können bei schweren bakteriellen Erkrankungen lebensrettend sein. Die Entdeckung des Penicillins und die Entwicklung der weiteren antibiotischen Substanzen bedeuteten einen Siegeszug der Medizin gegen viele lebensgefährliche Krankheiten und Epidemien. Erkrankungen, die früher in den allermeisten Fällen tödlich verliefen, heilen heute mithilfe von Antibiotika oft komplikationslos.

Erreger töten, Körperzellen verschonen

Bis heute werden manche Antibiotika aus natürlichen Stoffen gewonnen, die teilweise chemisch verändert werden. Es gibt aber auch viele Antibiotika, die komplett synthetisch hergestellt werden.

Die Ausgangssubstanzen sind die Stoffwechselprodukte von Organismen wie Pilzen, die in niedrigen Dosierungen Krankheitserreger entweder in ihrem Wachstum hemmen (bakteriostatisch) oder sie töten (bakterizid), indem sie die Auflösung ihrer Zellwand bewirken (bakteriolytisch). Antibiotika wirken also gegenüber bestimmten Zellen tödlich, während sie die gesunden Zellen des menschlichen Organismus zwar beeinflussen, aber nicht dauerhaft zerstören. Das liegt daran, dass die Zellwände von Bakterien anders beschaffen sind als die menschlicher Zellen: Während die äußere Schicht der menschlichen Zelle aus einer Plasmamembran besteht, die eine Zelle von der anderen abgrenzt, besteht die Zellwand eines Bakteriums aus einer Schicht Zucker-Aminosäuren-Molekülen, auch Murein (von lat. murus = Mauer) genannt. In der Bakterienzelle sind mehr Teilchen als außerhalb. Wird die Wand beschädigt, strömt durch den Druckunterschied Wasser in die Zelle und zerstört sie.

DIE ABWEHR ZUSÄTZLICH UNTERSTÜTZEN

Antibiotika wirken also nach dem gleichen Prinzip wie das körpereigene Lysozym (siehe >), das die Zellwände schädlicher Bakterien angreift und unser Immunsystem in die Lage versetzt, mit diesen Bakterien fertigzuwerden. Sind es allerdings einmal zu viele, braucht der Körper Unterstützung von außen. Dann helfen unter anderem Stoffe wie Penicillin, die Wachstum und Vermehrung der Bakterien eindämmen.

HEUTE GEBRÄUCHLICHE ANTIBIOTIKA

Welche Arten von Antibiotika gibt es heute und wie wirken sie? Um darauf eine Antwort zu finden, müssen wir etwas tiefer in die Materie eintauchen. Je nachdem, wo und gegen welche Art Bakterium die einzelnen Antibiotika wirken, werden sie in verschiedene Gruppen unterteilt. Der Arzt muss von Fall zu Fall genau prüfen, welches Mittel den größten Nutzen verspricht.

Aminoglykosid-Antibiotika

In erster Linie werden diese Medikamente bei bakteriellen Infektionserkrankungen als Injektion eingesetzt, etwa bei Hirnhaut-, Herzklappen- oder Knochenmarkentzündungen. Nur wenn, zum Beispiel bei einer bevorstehenden Operation, im Darm weitgehende Keimfreiheit gewünscht ist, werden sie als Tablette verabreicht. Aminoglykoside vernichten eine große Zahl verschiedener Erreger. Sie binden sich in der Zelle an die Ribosomen, das sind Zellorgane, die für die Herstellung von Eiweißen zuständig sind. Dadurch werden die Eiweiße funktionsunfähig, das Bakterium stirbt. Das funktioniert vor allem bei aeroben Bakterien, die Sauerstoff zum Leben brauchen. Bei den verbreiteten Streptokokken sowie bei manchen anaeroben Bakterien wirken diese Mittel nicht. Vor allem bei der Einnahme in Tablettenform treten Nebenwirkungen wie Nierenschäden und Schäden im Innenohr auf, ebenso Störungen der Blutbildung und Sehstörungen. Während der Schwangerschaft oder bei schweren Nierenerkrankungen sollte man auf Aminoglykoside verzichten.

Zu der Wirkstoffgruppe gehören unter anderem Gentamicin, Tobramycin, Streptomycin und Amikacin.

ß-Lactam-Antibiotika

Der bekannteste Vertreter dieser Gruppe ist der Wirkstoff aus dem von Alexander Fleming entdeckten Schimmelpilz Penicillinum notatum (siehe >). Die Antibiotika wirken bakterizid, also bakterienzerstörend: Will das Bakterium sich teilen und somit vermehren, braucht es ein bestimmtes Enzym zum Aufbau einer stabilen Wand. ß-Lactam-Antibiotika blockieren dieses Enzym und hemmen so die Vernetzung des Mureins (siehe >). Dadurch entstehen Löcher in der Zellwand, Wasser fließt in die Zelle und sie wird zerstört. Dieser Prozess findet allerdings nur im sich vermehrenden Bakterium statt. Ein Bakterium, das nicht mit Vermehrung und Teilung beschäftigt ist, bleibt davon unberührt. Durch diese inaktiven, die Antibiotikatherapie überlebenden Bakterien können Krankheitsrückfälle ausgelöst werden. Zudem gibt es inzwischen viele Krankheitserreger, die gegen ß-Lactam-Antibiotika resistent geworden sind (siehe >).

Antibiotika dieser Gruppe sind für uns relativ gut verträglich, weil der Vorgang des Zellaufbaus der Bakterien sich von dem unserer Körperzellen unterscheidet. Viele Menschen reagieren aber auf Penicillin mit einer Allergie. Diese kann im schlimmsten Fall zu einem anaphylaktischen Schock führen, einer Überreaktion des Immunsystems, die tödlich verlaufen kann. Häufiger sind Beschwerden wie Hautirritationen und juckende rote Pusteln. Zeigen sich während der Einnahme Hinweise auf eine solche Allergie, ist eine sofortige Krankenhauseinlieferung zur Beobachtung angezeigt. Zur Gruppe der ß-Lactam-Antibiotika gehören Penicilline wie Amoxicillin, Benzylenicillin und Oxacillin, Cephalosporine wie Cefamandol und Cefotaxim sowie viele weitere Stoffe.

Chinolone

Chinolone, früher auch Gyrasehemmer genannt, greifen in die Erbsubstanz des Erregers ein, verhindern so die Herstellung wichtiger Eiweiße und lassen das Bakterium dann absterben. Sie werden synthetisch hergestellt. Zum Einsatz kommen sie häufig bei Nieren- und Harnwegsinfektionen, aber auch bei anderen Erkrankungen. Durch die Einnahme von Chinolonen kann es zu vielen unerwünschten Nebenwirkungen kommen, etwa zu Magen-Darm-Problemen wie Durchfall und Erbrechen. Auch Kopfschmerzen, Schwindel, Depressionen, Psychosen, Krämpfe, Herzrhythmusstörungen und eine Senkung des Blutzuckerspiegels sind beobachtet worden. Wegen möglicher Knorpelschäden dürfen Schwangere und Kinder diese Medikamente nur in seltenen Ausnahmefällen einnehmen.

Zu den Wirkstoffen dieser Gruppe gehören unter anderem Levofloxacin, Ciprofloxacin, Ofloxacin und Norfloxacin.

Glykopeptid-Antibiotika

Die Zerstörung des Bakteriums verläuft bei Glykopeptiden ähnlich wie bei ß-Lactam-Antibiotika: Das sich teilende Bakterium wird im Aufbau der Zellwand gehemmt, die Wand wird durchlässiger, durch den Druckunterschied zwischen innen und außen läuft Wasser in die Zelle und diese wird zerstört.

Glykopeptide gehören zu den sogenannten Reserveantibiotika: Sie kommen vor allem dort zum Einsatz, wo sich bereits Resistenzen gegen andere Arten entwickelt haben (siehe >). Um Resistenzen gegen diese wichtigen Antibiotika möglichst zu vermeiden, sollten sie sehr bedacht verschrieben werden. Eingesetzt werden sie unter anderem bei multiresistenten Enterokokken- oder Staphylokokkenstämmen.

Zu dieser Gruppe gehören die Wirkstoffe Vancomycin und Teicoplanin.

Makrolid-Antibiotika

Bei Infektionen im Hals-Nasen-Ohren-Bereich und bei Atemwegserkrankungen sind sie häufig die erste Wahl. Ihre Wirkung beruht darauf, dass sie sich in den Ablauf der Eiweißproduktion des Bakteriums einschalten und so die lebenswichtige Eiweißsynthese blockieren. Sie hemmen also vor allem stoffwechselaktive Bakterien. Makrolide haben eine lange Wirkdauer, weil sie von ihren Trägerstoffen nur langsam freigesetzt werden und zudem nur langsam vom Körper abgebaut werden. Der Nachteil der Stoffe ist, dass Bakterien relativ schnell gegen sie resistent werden. Zudem verlangsamt der Wirkstoff ein Enzym in der Leber, das für den Abbau anderer Stoffe verantwortlich ist, die etwa in Herzmedikamenten und Gerinnungshemmern enthalten sind. Diese Medikamente wirken dann stärker und länger als gewünscht.

Zur Gruppe der Makrolid-Antibiotika gehören Stoffe wie Erythromycin, Roxithromycin, Clarithromycin oder Azithromycin. Sie wirken sowohl bei grampositiven als auch bei einigen gramnegativen Erregern (siehe >), aber auch bei Chlamydien und Spirochäten.

Polypeptid-Antibiotika

Diese Mittel werden nur bei äußerlichen Infektionen lokal eingesetzt und heißen deshalb auch Lokalantibiotika. Eine Einnahme hätte schwere Nebenwirkungen wie Schädigungen des Nervensystems oder der Nieren zur Folge. Die Mittel wirken nur gegen wenige Bakterienarten und werden daher oft mit anderen Lokalantibiotika und Medikamenten wie Kortison kombiniert. Das Einsatzgebiet der lokalen Antibiotika sind Haut und Schleimhäute. Bei der Anwendung muss unbedingt darauf geachtet werden, dass die betroffenen Hautschichten intakt sind, sonst kann zu viel Wirkstoff über die Blutbahn in den Organismus eindringen.

Zur Wirkstoffgruppe der Polypeptid-Antibiotika gehören unter anderen Bacitracin, Gramicidin und Tyrothricin.

Sulfonamide

Diese auch als Folsäure-Antagonisten (Gegenspieler des Vitamins Folsäure) bezeichneten Mittel gibt es seit den 1930er-Jahren. Deshalb haben viele Bakterienstämme bereits Resistenzen gebildet (siehe >) und die Antibiotika werden nur noch selten eingesetzt. Ihre Hauptanwendungsbereiche sind Harnwegsinfektionen, aber auch Atemwegsinfekte oder Erkrankungen im Hals-Nasen-Ohren-Bereich. Die Wirkung der Sulfonamide beruht darauf, dass sie das Bakterium hindern, Folsäure aufzubauen. Die Zelle braucht aber Folsäure, um ihre DNA herzustellen – ohne intakte DNA gibt es weder Wachstum noch Vermehrung. Unsere Körperzellen brauchen ebenfalls Folsäure, der Organismus muss sie aber nicht selbst herstellen, sondern deckt seinen Bedarf über die Nahrung.

Zu den Nebenwirkungen von Sulfonamiden gehören unter anderem Veränderungen des Blutbildes, allergische Hautreaktionen, Magen-Darm-Beschwerden, erhöhte Lichtempfindlichkeit und Gelenkschmerzen. Sulfonamide bekämpfen zum Beispiel Strepto- und Pneumokokken sowie Chlamydien. Die Wirkstoffe der Sulfonamide sind unter anderen Trimethoprim und Sulfamethoxazol.

Bakterien oder Viren? Der Abstrich zeigt, ob ein chemisches Antibiotikum überhaupt wirken kann.

Tetrazykline

Diese Stoffgruppe hatte früher ein breites Wirkspektrum, das heute durch zunehmende Resistenzen immer kleiner wird. Tetrazykline hemmen das Wachstum von grampositiven und gramnegativen Bakterien (siehe >) sowie von Bakterien ohne Zellwände wie Mykoplasmen, Chlamydien (siehe >), Spirochäten und Borrelien.

Antibiotika dieser Gruppe machen aber leider auch vor nützlichen Bakterien nicht halt: Sie schädigen die Darmflora, was Bauchschmerzen, Durchfall und Fieber zur Folge haben kann. Auch die Scheidenflora wird stark in Mitleidenschaft gezogen, dadurch kommt es häufig zu vaginalen Pilzinfektionen (siehe >). Weitere Nebenwirkungen können Kopfschmerzen, Hautjucken und Übelkeit sein. Bei hoher Dosierung sind Leberschädigungen und Bauchspeicheldrüsenentzündung seltene, aber mögliche Folgen. Unbedingt zu beachten ist auch, dass die Wirkung der Antibabypille abgeschwächt wird. Schwangere und Stillende dürfen Tetrazyklin nicht einnehmen, denn der Stoff kann zusammen mit Kalzium in den Zähnen und Knochen des Kindes eingelagert werden. Ebenso sollten Kinder unter zwölf Jahren die Mittel nicht einnehmen.

Zu dieser Stoffgruppe gehören Doxycyclin und Minocyclin.