Antibiotika - am Beispiel der TetracyclineVortrag von Marie Heinze im Rahmen der "Übungen im Vortragen mit Demonstrationen - OC", WS 06/07
Gliederung:
Mit der großtechnischen Herstellung des Penicillins begann dann 1944 der Siegeslauf des Penicillins um die ganze Welt. Die Entdeckung des Penicillins gab Anstoß zur Entwicklung neuer Antibiotikaklassen. Nun ergeben sich folgende Fragen: Was sind Antibiotika und warum müssen Wissenschaftler nach immer neuen Antibiotika suchen?
1. Antibiotikum: DefinitionAntibiotika werden aus langsam wachsenden Bakterien oder Pilzen gewonnen, die sich durch die abgeschiedenen Substanzen vor schnell wachsenden Bakterien schützen. Man unterscheidet Antibiotika, die Bakterien töten (=Bakterizide) und die die das Wachstum der Bakterien hemmen (=Bakteriostatika).
2. Die Antibiotikumklasse der TetracyclineVor etwa 30 Jahren hat man für fast alle Bakterien ein Antibiotikum entwickelt. Warum muss die Forschung immer neue Antibiotika finden? Das kann man an Hand der Antibiotikumklasse der Tetracycline erklären: Diese Antibiotikumklasse ist eine schon relativ alte Antibiotikumklasse, die schon vor 30 Jahren entwickelt wurde. Sie zeichnet sich durch ähnliche Strukturformel aus.
Antibiotika müssen an den Strukturen der Bakterien angreifen, die sich von denen der menschlichen Zelle unterscheiden. Tetracycline hemmen die Proteinsynthese, da die Ribosomen der Bakterienzelle viel kleiner sind. Sie setzen sich statt aus einer 40+60S aus einer 30+50S Einheit zusammen.
3. Die ProteinsyntheseDie Bauanleitung für Protein liegt auf dem Zellkern. Für den Transport der Information wird die mRNA, ein Negativbild der DNA, angefertigt. Diesen Vorgang nennt man Transkription. Die Ribosomen haben nun die Aufgabe diese Bauanleitung zu übersetzen (=Translation). Bei dem Vorgang der Translation gibt es 3 Bindungsstellen für die tRNA (A-Stelle: Aminoacyl-tRNA-Bindungsstelle, P-Stelle: Peptidbindungs-Synthese-Stelle, E-Stelle: Exit). Die t-RNA oder transfer RNA hat die Aufgabe sich an entsprechende Aminosäure zu heften und diese für die Proteinsynthese an die richtige Stelle (Codon) der mRNA zu bringen. Nach dem Zusammensetzen der Ribosomenuntereinheiten bindet die aktivierte tRNA entsprechend dem Anticodon an die A-Stelle und errichtet somit eine Peptidbindung zur vorhergehenden Aminosäure. Es erfolgt eine Weiterbewegung auf der mRNA und abschließend die Entleerung der E-Stelle.
Tetracycline stoppen den Prozess, indem sie die A-Stelle so modifizieren, dass die t-RNA auf der Seite der 50S Untereinheit nicht die korrekte Orientierung besitzt um eine Peptidbindung zu ermöglichen.
4. Definition: ResistenzEine Bakterienresistenz liegt vor, wenn Bakterien in Anwesenheit therapeutisch relevanter Konzentrationen eines Antibiotikums ihre Vermehrung nicht einstellen. Es gibt die natürlichen Resistenzen. Hierbei kann der Wirkungsmechanismus des Antibiotikums auf Grund von natürlichen genetisch fixierten Eigenschaften des Bakteriums nicht wirken. Weiterhin gibt es erworbene Resistenzen, bei denen sich DNA-Elemente, die sich außerhalb des Nukleotids befinden und Informationen über Antibiotikaresistenzen tragen, auf eine andere Bakterienart übertragen. Auf Grund dieser Resistenzen bilden sich Resistenzmechanismen aus, die auf unterschiedliche weise das Antibiotikum daran hindern zu wirken, z.B. Permeabilitätsbarriere, aktiver Efflux („Pumpen“), Antibiotika abbauende Enzyme oder das Ausbilden von antibiotikaunempfindlicher Strukturen. Um bei Tetracyclinen Resistenzbildungen zu vermeiden werden an die nördlichen und westlichen Seiten der Antibiotika unterschiedliche funktionelle Gruppen angehängt.
5. Problem: Multiresistente BakterienstämmeDadurch dass Bakterien von anderen Bakterien neue Resistenzen erwerben können, kommt es immer häufiger zu so genannten multiresistenten Bakterienstämmen. Diese tauchen oft in den Krankenhäusern auf, wo sich sehr viele Erreger auf engem Raum aufhalten. Viele schon geschwächte Patienten bekommen so zusätzliche Probleme. Es gibt zwar Reserveantibiotika, die noch wenige Resistenzen zeigen, aber wie lange noch. Die Entwicklung ganz neuer Antibiotikumklassen ist der Pharmaindustrie zu teuer, da man nicht weiß wie lange ein Antibiotikum im Umlauf ist ohne Resistenzen zu zeigen. Überspitzt kann man sagen, dass man sich bald wieder in der Situation vor 1944 befindet, wo die herkömmlichen Medikamente nichts mehr nützen und man gezwungen ist neue Möglichkeiten zu erforschen.
Zusammenfassung:
6. Literatur:
E-Mail: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de, Stand: 20.09.10 |
