Antibiotika
Pharmakologie und Toxikologie
Pharmakologie und Toxikologie
Begriffe definieren: Antiinfektiva
Antiinfektiva = Mittel zur Behandlung von Infektionskrankheiten
- Bakterielle Infektionskrankheiten
- Mykosen (Pilzerkrankungen)
- Protozoenerkrankungen (z.B. Malaria, Toxoplasmoose) •
- Viruserkrankungen
- Wurmerkrankungen
Begriffe definieren: Antibiotikum und Chemotherapeutikum
Definition Antibiotika (klassisch)
Antimikrobiell wirksame Stoffe biologischen Ursprungs (von Pilze, Bakterien gebildet)
Definition Chemotherapeutika (klassisch).
Synthetisch gewonnene antimikrobiell wirksame Substanzen
Begriff definieren: bakteriostatisch, bakterizid
Bakteriostatisch = Als bakteriostatisch bezeichnet man Antibiotika, die das Wachstum bzw. die Vermehrung von Bakterien hemmen, ruhende Keime aber nicht abtöten.
Bakterizid = Als bakterizid bezeichnet man Antibiotika oder Desinfektionsmittel, die Bakterien so stark schädigen, dass sie den irreversiblen Zelltod der Erreger auslösen.
Begriff definieren: Wirkungsspektrum
- Besagt, gegen welche Erreger die Substanz (in vitro) in Konzentrationen wirksam ist, die beim Menschen am Infektionsort erzielt werden können
- Unterteilt in Schmal-Spektrum-Antibiotika vs. Breitspektrum/Breitband-Antibiotikum
Begriff definieren: Wirkstärke
Bestimmt, welche Konzentration für einen antiiinfektiven Effekt erforderlich ist (minimale Hemmkonzentration)
Begriff definieren: Resistenz
Ein Keim ist resistent, wenn die minimale Hemmkonzentration höher liegt als die höchste in vivo erreichbare (und nicht toxische) Konzentration. Die Resistenz beruht meist auf einer in den Chromosomen vorhandenen Erbinformation (chromosomale Resistenz), aber auch extrachromosomale Resistenzen sind bekannt (Resistenzplasmide).
Begriff definieren: Schmalspektrum- /Breitbandantibiotika
Schmalspektrum-Antibiotika: nur gegen wenige Keime wirksam
Breitspektrum/Breitband-Antibiotika: gegen viele Erreger wirksam (v.a. gramnegative Stäbchen u. grampositive Kokken)
Sie kennen das „Ehrlichsche Prinzip der selektiven Toxizität“
Eine spezifische Schädigung von Bakterien ist besonders dann möglich, wenn eine Substanz in einem Stoffwechselprozess eingreift, der speziell in Bakterienzellen, nicht aber in menschlichen Zellen vorkommt. Substanzen, die Mikroorganismen abtöten ohne dabei den Wirtsorganismus empfindlich zu schädigen.
Sie können die zellulären Angriffspunkte von Antiinfektiva in einer schematischen Abbildung einer Zelle einzeichnen und erklären, warum die Angriffspunkte gemäss dem „Ehrlichschen Prinzip der selektiven Toxizität“ pharmakologisch geeignet sind.
- Zellwandsynthese
- Integrität der Zytoplasmamembran
- Synthese der Nucleotide
- Proteinsynthese
- DNA-Replikation
Eine spezifische Schädigung von Bakterien ist besonders dann möglich, wenn eine Substanz in einem Stoffwechselprozess eingreift, der speziell in Bakterienzellen, nicht aber in menschlichen Zellen vorkommt.
Sie kennen den Begriff des Pharmakophors z.b bei Penicillin G.
Ein Pharmakophor ist derjenige Teil bzw. besteht aus denjenigen Eigenschaften eines Moleküls, die für dessen pharmakologische Wirkung verantwortlich sind.
Sie können das Struktur-Wirkungsprinzip der Beta-Lactam-Antibiotika erklären
-
Sie können den Wirkungsmechanismus von Beta-Lactamen detailliert beschreiben
Penicillin bindet an die Transpeptidase und blockiert sie irreversibel durch eine kovalente Reaktion. Transpeptidase ist ein bakterielles Enzym, das eine Schlüsselrolle in der Zellwandsynthese spielt. Es katalysiert die Quervernetzung der Murein-Polysaccharidketten über ihre Peptid-Seitenstränge. Dabei wird der D-Alanyl-Rest eines Peptid-Seitenstrangs mit der Aminogruppe eines anderen Peptid-Seitenstrangs verbunden.
Sie können verschiedene Strategien aufzählen, mit denen die Inaktivierung von beta-Lactam Antibiotika verhindert werden kann.
- Strukturveränderung am Penicillingrundgerüst durch modifikation
- Vorteil: Beta-Lactamase ist wirkungslos
- Nachteil: Wirksamkeit ist nicht mehr so gut
- Beta-Lactamase Hemmstoffe
Sie wissen, welche Antibiotika in die DNA-Synthese eingreifen.
Sie wissen, welche Antibiotika in die Folsäure Synthese eingreifen.
- Gyrase Hemmer
- 4-Chinolone
- Ciprofloxacin
- Norfloxacin
- 4-Chinolone
- Folsäureantagonisten
- Sulfonamide
- Trimethoprim
- Sulfamethoxazol+Trimethoprim = Co-trimoxazol (Kombinationspräparat)
Wirkungsprinzip von Folsäureantagonisten.
Sulfonamide hemmen Dihydropteroinsäure-Synthese
Trimethoprim hemmt die Dihydrofolsäurereduktase
Beide greifen in die Synthese der Folsäurebildung ein und Folsäure kann nicht mehr gebildet werden.
Wirkungsmechanismus Gyrase Hemmer.
Da Bakterien bei ihrer Vermehrung durch Zellteilung ihre DNA verdoppeln müssen, sind sie gegenüber Substanzen, die in diesen komplexen Vorgang eingreifen, äußerst anfällig. Um den neuen DNA-Molekülfaden von 1300 μm Länge in einer Zellhülle von nur 2 mikrometerm 3 Volumen unterzubringen, müssen sich Bakterien einer speziellen Technik bedienen: der Superspiralisierung (auch Supercoiling genannt). Die vorspiralisierte Doppelhelix wird dabei durch das Enzym Gyrase (analog beim Säuger findet man die Topoisomerase Typ II) zu einer äußerst kompakten Superhelix verwunden, die sich um einen RNA-Kern gruppiert und ohne weiteres in der Zellhülle Platz findet. Genau hier greifen die 4-Chinolone, wie z.B. Ciprofloxacin oder Norfloxacin, in die DNA Replikation ein. Sie binden an die Gyrase, hemmen deren Aktivität und induzieren zusätzlich Strangbrüche. Die Folge ist der Bakterientod. Die entsprechenden Enzyme im Menschen (Topoisomerasen) unterscheiden sich deutlich von der bakteriellen Gyrase, was die spezifische Wirkung der 4-Chinolone erklärt.
Sie wissen, welche Antibiotika(klassen) in die Proteinsynthese eingreifen und kennen deren Wirkungsmechanismus.
- Aminoglykoside
- Streptomycin
- Kanamycin
- Gentamycin
- binden irreversibel an die 30S-Untereinheit der Ribosomen und bewirken dadurch eine komplexe Störung der Proteinsynthese
- Tetracycline
- Tetracyclin
- Doxycyclin
- Sie binden reversibel an die 30 S-Untereinheit des Ribosomes und blockieren somit die Akzeptorstelle für Amino-Acyl-tRNA
- Makrolid-Antibiotika
- Angriffspunkt der Makrolide ist die 50S-Untereinheit, sie binden reversibel.
Sie können erklären, warum Antibiotika Resistenzen ein Problem darstellen und welche Mechanismen zu Antibiotika-Resistenzen führen können (Artikel von Ch. Walsh)
Einige genannte Probleme
- Durch den jahrzehntelangen Entwicklungsstillstand für neue antibiotische Chemotherapien in der pharmazeutischen Industrie einerseits und das Auftreten resistenter Bakterien andererseits laufen die Gesundheitssysteme Gefahr, Infektionskrankheiten in Zukunft nicht mehr effektiv behandeln zu können.
- Ein weiterer nachteiliger Aspekt der Antibiotikaforschung ist der Mangel an neuen antibiotischen Targets.
- Risiko der Weiterverbreitung resistenter Stämme
Mechanismen die zu Antibiotika Resistenzen führen können
- Transduktion = DNS-Übertragung durch Bakteriophagen
- Transformation = Aufnahme freier DNS
- Konjugation = Plasmid-Aufnahme von resistenten Bakterien
- Mutationen
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Begriffe definieren: Antiinfektiva
Antiinfektiva = Mittel zur Behandlung von Infektionskrankheiten
- Bakterielle Infektionskrankheiten
- Mykosen (Pilzerkrankungen)
- Protozoenerkrankungen (z.B. Malaria, Toxoplasmoose) •
- Viruserkrankungen
- Wurmerkrankungen
Begriffe definieren: Antibiotikum und Chemotherapeutikum
Definition Antibiotika (klassisch)
Antimikrobiell wirksame Stoffe biologischen Ursprungs (von Pilze, Bakterien gebildet)
Definition Chemotherapeutika (klassisch).
Synthetisch gewonnene antimikrobiell wirksame Substanzen
Begriff definieren: bakteriostatisch, bakterizid
Bakteriostatisch = Als bakteriostatisch bezeichnet man Antibiotika, die das Wachstum bzw. die Vermehrung von Bakterien hemmen, ruhende Keime aber nicht abtöten.
Bakterizid = Als bakterizid bezeichnet man Antibiotika oder Desinfektionsmittel, die Bakterien so stark schädigen, dass sie den irreversiblen Zelltod der Erreger auslösen.
Begriff definieren: Wirkungsspektrum
- Besagt, gegen welche Erreger die Substanz (in vitro) in Konzentrationen wirksam ist, die beim Menschen am Infektionsort erzielt werden können
- Unterteilt in Schmal-Spektrum-Antibiotika vs. Breitspektrum/Breitband-Antibiotikum
Begriff definieren: Wirkstärke
Bestimmt, welche Konzentration für einen antiiinfektiven Effekt erforderlich ist (minimale Hemmkonzentration)
Begriff definieren: Resistenz
Ein Keim ist resistent, wenn die minimale Hemmkonzentration höher liegt als die höchste in vivo erreichbare (und nicht toxische) Konzentration. Die Resistenz beruht meist auf einer in den Chromosomen vorhandenen Erbinformation (chromosomale Resistenz), aber auch extrachromosomale Resistenzen sind bekannt (Resistenzplasmide).
Begriff definieren: Schmalspektrum- /Breitbandantibiotika
Schmalspektrum-Antibiotika: nur gegen wenige Keime wirksam
Breitspektrum/Breitband-Antibiotika: gegen viele Erreger wirksam (v.a. gramnegative Stäbchen u. grampositive Kokken)
Sie kennen das „Ehrlichsche Prinzip der selektiven Toxizität“
Eine spezifische Schädigung von Bakterien ist besonders dann möglich, wenn eine Substanz in einem Stoffwechselprozess eingreift, der speziell in Bakterienzellen, nicht aber in menschlichen Zellen vorkommt. Substanzen, die Mikroorganismen abtöten ohne dabei den Wirtsorganismus empfindlich zu schädigen.
Sie können die zellulären Angriffspunkte von Antiinfektiva in einer schematischen Abbildung einer Zelle einzeichnen und erklären, warum die Angriffspunkte gemäss dem „Ehrlichschen Prinzip der selektiven Toxizität“ pharmakologisch geeignet sind.
- Zellwandsynthese
- Integrität der Zytoplasmamembran
- Synthese der Nucleotide
- Proteinsynthese
- DNA-Replikation
Eine spezifische Schädigung von Bakterien ist besonders dann möglich, wenn eine Substanz in einem Stoffwechselprozess eingreift, der speziell in Bakterienzellen, nicht aber in menschlichen Zellen vorkommt.
Sie kennen den Begriff des Pharmakophors z.b bei Penicillin G.
Ein Pharmakophor ist derjenige Teil bzw. besteht aus denjenigen Eigenschaften eines Moleküls, die für dessen pharmakologische Wirkung verantwortlich sind.
Sie können das Struktur-Wirkungsprinzip der Beta-Lactam-Antibiotika erklären
-
Sie können den Wirkungsmechanismus von Beta-Lactamen detailliert beschreiben
Penicillin bindet an die Transpeptidase und blockiert sie irreversibel durch eine kovalente Reaktion. Transpeptidase ist ein bakterielles Enzym, das eine Schlüsselrolle in der Zellwandsynthese spielt. Es katalysiert die Quervernetzung der Murein-Polysaccharidketten über ihre Peptid-Seitenstränge. Dabei wird der D-Alanyl-Rest eines Peptid-Seitenstrangs mit der Aminogruppe eines anderen Peptid-Seitenstrangs verbunden.
Sie können verschiedene Strategien aufzählen, mit denen die Inaktivierung von beta-Lactam Antibiotika verhindert werden kann.
- Strukturveränderung am Penicillingrundgerüst durch modifikation
- Vorteil: Beta-Lactamase ist wirkungslos
- Nachteil: Wirksamkeit ist nicht mehr so gut
- Beta-Lactamase Hemmstoffe
Sie wissen, welche Antibiotika in die DNA-Synthese eingreifen.
Sie wissen, welche Antibiotika in die Folsäure Synthese eingreifen.
- Gyrase Hemmer
- 4-Chinolone
- Ciprofloxacin
- Norfloxacin
- 4-Chinolone
- Folsäureantagonisten
- Sulfonamide
- Trimethoprim
- Sulfamethoxazol+Trimethoprim = Co-trimoxazol (Kombinationspräparat)
Wirkungsprinzip von Folsäureantagonisten.
Sulfonamide hemmen Dihydropteroinsäure-Synthese
Trimethoprim hemmt die Dihydrofolsäurereduktase
Beide greifen in die Synthese der Folsäurebildung ein und Folsäure kann nicht mehr gebildet werden.
Wirkungsmechanismus Gyrase Hemmer.
Da Bakterien bei ihrer Vermehrung durch Zellteilung ihre DNA verdoppeln müssen, sind sie gegenüber Substanzen, die in diesen komplexen Vorgang eingreifen, äußerst anfällig. Um den neuen DNA-Molekülfaden von 1300 μm Länge in einer Zellhülle von nur 2 mikrometerm 3 Volumen unterzubringen, müssen sich Bakterien einer speziellen Technik bedienen: der Superspiralisierung (auch Supercoiling genannt). Die vorspiralisierte Doppelhelix wird dabei durch das Enzym Gyrase (analog beim Säuger findet man die Topoisomerase Typ II) zu einer äußerst kompakten Superhelix verwunden, die sich um einen RNA-Kern gruppiert und ohne weiteres in der Zellhülle Platz findet. Genau hier greifen die 4-Chinolone, wie z.B. Ciprofloxacin oder Norfloxacin, in die DNA Replikation ein. Sie binden an die Gyrase, hemmen deren Aktivität und induzieren zusätzlich Strangbrüche. Die Folge ist der Bakterientod. Die entsprechenden Enzyme im Menschen (Topoisomerasen) unterscheiden sich deutlich von der bakteriellen Gyrase, was die spezifische Wirkung der 4-Chinolone erklärt.
Sie wissen, welche Antibiotika(klassen) in die Proteinsynthese eingreifen und kennen deren Wirkungsmechanismus.
- Aminoglykoside
- Streptomycin
- Kanamycin
- Gentamycin
- binden irreversibel an die 30S-Untereinheit der Ribosomen und bewirken dadurch eine komplexe Störung der Proteinsynthese
- Tetracycline
- Tetracyclin
- Doxycyclin
- Sie binden reversibel an die 30 S-Untereinheit des Ribosomes und blockieren somit die Akzeptorstelle für Amino-Acyl-tRNA
- Makrolid-Antibiotika
- Angriffspunkt der Makrolide ist die 50S-Untereinheit, sie binden reversibel.
Sie können erklären, warum Antibiotika Resistenzen ein Problem darstellen und welche Mechanismen zu Antibiotika-Resistenzen führen können (Artikel von Ch. Walsh)
Einige genannte Probleme
- Durch den jahrzehntelangen Entwicklungsstillstand für neue antibiotische Chemotherapien in der pharmazeutischen Industrie einerseits und das Auftreten resistenter Bakterien andererseits laufen die Gesundheitssysteme Gefahr, Infektionskrankheiten in Zukunft nicht mehr effektiv behandeln zu können.
- Ein weiterer nachteiliger Aspekt der Antibiotikaforschung ist der Mangel an neuen antibiotischen Targets.
- Risiko der Weiterverbreitung resistenter Stämme
Mechanismen die zu Antibiotika Resistenzen führen können
- Transduktion = DNS-Übertragung durch Bakteriophagen
- Transformation = Aufnahme freier DNS
- Konjugation = Plasmid-Aufnahme von resistenten Bakterien
- Mutationen
