Obwohl im Singular verwendet, bezieht sich der Begriff Penicillin nicht auf ein einzelnes Medikament, sondern auf eine große Gruppe von Molekülen, die bei der Behandlung zahlreicher bakterieller Infektionen verwendet werden.
Die Entdeckung des Penicillins
Die Entdeckung des Penicillins wird dem Arzt und Biologen Alexander Fleming zugeschrieben.
1928 untersuchte Fleming einige pathogene Bakterien und kultivierte sie in speziellen Kulturplatten. Eine dieser Platten war mit einem Pilz, Penicillium notatum (heute Penicillium chrysogenum ), kontaminiert. Das, was Fleming am meisten traf, war nicht die Tatsache, dass der Pilz im Kulturmedium gewachsen war, sondern die Tatsache, dass er alle Bakterien, die sich um ihn herum befanden, abtöten konnte, wodurch eine Aura der Hemmung des Bakterienwachstums entstand zu ihren Kolonien.
Fleming verstand sofort, dass die antimikrobielle Aktivität einer Substanz zugeschrieben werden konnte, die von demselben Pilz produziert wurde, und isolierte sie, um diese bestimmte Substanz zu identifizieren.
Nach mehreren Versuchen gelang es Fleming schließlich, aus seinem Pilz eine Art "Saft" zu isolieren, den er Penicillin nannte .
Fleming verabreichte sein Penicillin an Tiere, die mit denselben Bakterien infiziert waren, die in vitro gegenüber dieser Substanz empfindlich waren, und es gelang, positive Ergebnisse zu erzielen. Der Erfolg, der bei Tieren erzielt wurde, veranlasste Fleming, die Penicillinverabreichung auch bei Patienten zu versuchen, die Infektionen hatten.
Im Jahr 1929 beschloss Fleming, seine Forschung und die Ergebnisse seiner klinischen Tests zu veröffentlichen. Leider wurde dieses vielversprechende antimikrobielle Mittel aufgrund einer Reihe ungünstiger Umstände und aufgrund der Unmöglichkeit, das Penicillin so zu reinigen, dass es sicher und auch in großem Umfang bei Männern verwendet werden kann, aufgegeben.
Zehn Jahre später gelang es einer Gruppe englischer Chemiker (darunter Abraham, Chain, Florey und Heatley), das kostbare Antibiotikum nach umfangreichen Forschungen und verschiedenen Versuchen zu isolieren. Im Jahr 1941 begannen klinische Studien, die Wirksamkeit und Sicherheit von Penicillin bei Infektionen beim Menschen zu belegen, und im Jahr 1943 wurde die Produktion in großem Maßstab aufgenommen.
Allgemeine Struktur der Penicilline
Das aus den Kulturen von P. notatum gewonnene Penicillin war in Wirklichkeit kein einzelnes Molekül, sondern eine Mischung verschiedener Verbindungen, die sich aufgrund einiger Variationen in ihrer chemischen Struktur unterschieden. Die später durchgeführten Untersuchungen haben diese Tatsache deutlich gemacht. ferner wurde entdeckt, dass durch Änderungen der Zusammensetzung des Kulturmediums verschiedene Moleküle erhalten werden konnten.
Genauer gesagt wurde festgestellt, dass durch Zugabe von Phenylessigsäure zum Kulturmedium Penicillin G (jetzt als Benzylpenicillin bekannt ) erhalten wurde. Wenn andererseits große Mengen an Phenoxyessigsäure im Kulturmedium vorhanden waren, wurde Penicillin V erhalten (jetzt als Phenoxymethylpenicillin bekannt und als Vorläufer von säurebeständigen Penicillinen angesehen).
Es wurde auch entdeckt, dass durch Eliminieren bestimmter Elemente aus dem Pilzkulturmedium der Hauptkern aller Penicilline erhalten werden konnte: 6-Aminopenicillansäure (oder 6-APA ).
Das 6-APA enthält den Pharmakophor der Penicilline, dh den Teil des Moleküls, der die antibiotische Aktivität auf diese Art von Arzneimitteln überträgt. Dieses Pharmakophor ist der β-Lactamring .
Dank der Entdeckung von 6-APA konnten zahlreiche neue Arten von Penicillinen synthetisch gewonnen werden, von denen einige noch in der Therapie eingesetzt werden.
Was die völlig natürlichen Penicilline betrifft, so werden heute nur noch Benzylpenicillin und Phenoxymethylpenicillin in der Therapie eingesetzt.
Indikationen
Für was es verwendet
Aufgrund der Verfügbarkeit zahlreicher und unterschiedlicher Arten von Molekülen sind Penicilline für die Behandlung einer Vielzahl von Infektionen indiziert, die durch mehrere grampositive und gramnegative Bakterien verursacht werden.
Aktionsmechanismus
Penicilline üben ihre antibiotische Wirkung aus, indem sie die Synthese von Peptidoglycan (der bakteriellen Zellwand) hemmen.
Peptidoglycan ist ein Polymer, das aus zwei parallelen Ketten stickstoffhaltiger Kohlenhydrate besteht, die durch Querbindungen zwischen Aminosäureresten miteinander verbunden sind. Diese Querbindungen werden dank eines bestimmten Enzyms namens Transamidase gebildet .
Die Penicilline binden an die Transammidase und verhindern die Bildung der oben genannten Querbindungen, wodurch schwache Bereiche innerhalb der Peptidoglycan-Struktur erzeugt werden, die zur Zelllyse und dem anschließenden Tod der Bakterienzelle selbst führen.
Penicillin-Resistenz
Einige Bakterienarten sind dank der Produktion eines bestimmten Enzyms, der β-Lactamase, gegen Penicilline resistent. Dieses Enzym ist in der Lage, den β-Lactamring von Penicillinen zu hydrolysieren und diese zu inaktivieren.
Um dieses Phänomen zu überwinden, können Penicilline in Verbindung mit anderen bestimmten Arten von Molekülen, β-Lactamaseinhibitoren, verabreicht werden . Diese Verbindungen können die Wirkung von bakteriellen Enzymen behindern, wodurch Penicilline ihre therapeutische Wirkung entfalten können.
Antibiotikaresistenz wird jedoch nicht nur durch die Produktion dieser Enzyme durch Bakterien verursacht, sondern kann auch durch andere Mechanismen verursacht werden.
Diese Mechanismen umfassen:
- Veränderungen in der Struktur von Antibiotika-Targets;
- Schaffung und Nutzung eines Stoffwechselweges, der sich von dem durch die Droge gehemmten unterscheidet;
- Auf diese Weise behindern Änderungen der Zellpermeabilität für das Arzneimittel die Passage oder Adhäsion des Antibiotikums an die Bakterienzellmembran.
Die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen hat in den letzten Jahren erheblich zugenommen, hauptsächlich aufgrund des Missbrauchs und des Missbrauchs, der damit verbunden ist.
Selbst eine Klasse von Molekülen, die so groß und mächtig ist wie die der Penicilline, kann daher aufgrund der kontinuierlichen Entwicklung zahlreicher resistenter Bakterienstämme täglich unbrauchbarer und ineffektiver werden.
Einstufung von Penicillinen
Penicilline werden im Allgemeinen nach ihrem Verabreichungsweg, ihrem Wirkspektrum und ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften klassifiziert.
Penicilline Verzögerung
Diese Penicilline liegen in Form von Salzen vor und werden parenteral eingesetzt.
Die Salzform des Arzneimittels ermöglicht eine langsame Freisetzung im Körper, sobald es verabreicht wurde.
Diese Art von Penicillin wird verwendet, wenn eine verlängerte Freisetzung des Arzneimittels erforderlich ist, um die Antibiotikakonzentration im Plasma über die Zeit konstant zu halten.
Benzylpenicillinbenzathin und Procain-Benzylpenicillin gehören zu dieser Kategorie.
Säurestabile Penicilline
Penicilline werden in saurer Umgebung leicht abgebaut, daher können sie auch im Magen abgebaut werden. In der Tat müssen einige Arten von Penicillinen parenteral verabreicht werden, um ihren Abbau zu vermeiden.
Durch geringfügige Änderungen der chemischen Struktur von Penicillinen ist es möglich, auch in einer sauren Umgebung stabile Moleküle zu erhalten, wodurch eine orale Verabreichung ermöglicht wird.
Säurestabile Penicilline stammen alle von Phenoxymethylpenicillin (Penicillin V). Dazu gehören Pheneticillin, Propicillin, Phenbenicillin und Clometocillin .
Resistente β-Lactamase-Penicilline
Wie der Name schon sagt, sind die zu dieser Kategorie gehörenden Penicilline resistent gegen die Wirkung von β-Lactamasen.
Diese Art von Penicillin wird üblicherweise parenteral verabreicht.
Methicillin, Nafcillin, Oxacillin, Cloxacillin, Dicloxacillin und Flucloxacillin gehören zu dieser Kategorie.
Breitspektrum-Penicilline
Diese Penicilline haben ein breites Wirkungsspektrum; Daher sind sie bei der Behandlung zahlreicher Arten von Infektionen nützlich.
Einige der zu dieser Kategorie gehörenden Penicilline können oral verabreicht werden, während andere parenteral verabreicht werden, aber alle sind empfindlich gegenüber bakteriellen β-Lactamasen. Daher werden diese Penicilline sehr häufig in Kombination mit β-Lactamaseinhibitoren verabreicht.
Ampicillin, Pivampicillin, Bacampicillin, Metampicillin, Amoxicillin, Carbenicillin, Carindacillin, Carfecillin, Mezlocillin, Piperacillin, Azlocillin, Sulbenicillin, Temocillin und Ticarcillin gehören zu dieser Kategorie.
Β-Lactamasehemmer
Diese Verbindungen sind keine Penicilline, besitzen jedoch eine chemische Struktur, die der von 6-APA sehr ähnlich ist. Sie sind in der Lage, bakterielle β-Lactamasen zu hemmen, wodurch der Abbau von Penicillinen verhindert wird und sie ihre therapeutische Wirkung entfalten können. Darüber hinaus haben sie auch eine schwache antibakterielle Wirkung.
Clavulansäure, Sulbactam und Tazobactam sind β-Lactamasehemmer.
Penicillin-Allergie
Penicilline sind eine Klasse von Medikamenten, die leicht allergische Reaktionen auslösen können. Im Allgemeinen sind diese Reaktionen mild und verzögert und können in Form von Hautausschlägen und Juckreiz auftreten.
In sehr seltenen Fällen äußert sich die Unverträglichkeit akut und schwerwiegend. In diesem Fall sollte das Arzneimittel jedoch sofort abgesetzt werden.
Bei Patienten mit akuter und schwerer Penicillin-Unverträglichkeit in der Vorgeschichte sind Behandlungen mit anderen Arten von β-Lactam-Antibiotika (wie zum Beispiel Cephalosporin-basierte Behandlung) ebenfalls kontraindiziert.
Es kann jedoch Fälle geben, in denen Personen auf Penicilline aufmerksam werden, ohne dass sie es bemerken. Dies kann bei der Einnahme von Lebensmitteln oder Medikamenten passieren, die mit diesen Antibiotika kontaminiert sind.
Die Penicilline sollten in getrennten Pflanzen hergestellt werden und sich von denen unterscheiden, die zur Herstellung anderer Arzneimittel verwendet werden, um eine versehentliche Kontamination und eine mögliche Sensibilisierung der Personen zu vermeiden, die das kontaminierte Arzneimittel dann einnehmen.
In Bezug auf Lebensmittel sollten Tiere, denen Antibiotika verabreicht wurden, die Einnahme des Arzneimittels jedoch für eine lange Zeit einstellen, bevor sie für den menschlichen Verzehr bestimmt sind.
Im Falle einer Penicillinallergie können alternative Antibiotika wie Erythromycin (der Vorläufer von Makrolidantibiotika ) oder Clindamycin (ein Antibiotikum der Klasse der Lincosamide ) verabreicht werden.
