Antimikrobielle Wirkstoffe und Resistenzen
Antimikrobielle Wirkstoffe sind chemische Verbindungen, die Bakterien abtöten oder ihr Wachstum hemmen. Sie werden nach dem zellulären Ziel, das sie angreifen – der Zellwand, dem Ribosom, der Nukleinsäuresynthese oder Stoffwechselwegen – organisiert. Dieser Bereich gibt einen Überblick über die wichtigsten antibakteriellen Klassen sowie das Phänomen der Antibiotikaresistenz, die genetischen und biochemischen Mechanismen, mit denen Bakterien diesen Medikamenten entgehen, und die Labormethoden zur Messung der Empfindlichkeit.
Definition
Antimikrobielle Wirkstoffe (antibakterielle Wirkstoffe) sind Substanzen, die in im Körper erreichbaren Konzentrationen Bakterien selektiv hemmen oder abtöten; Antibiotikaresistenz ist die vererbbare Fähigkeit einer Bakterienpopulation, in Gegenwart einer Medikamentenkonzentration zu wachsen, die sie normalerweise unterdrücken würde.
Scope
Dieser Bereich führt den Leser in die wichtigsten antibakteriellen Wirkstoffklassen (Betalaktame, Proteinsynthesehemmer, Fluorchinolone und andere), die Mechanismen, durch die Bakterien resistent werden, und die Empfindlichkeitstestmethoden ein, die ein Laborergebnis mit einer klinischen Interpretation verbinden. Es handelt sich um eine Referenz und einen Bildungsüberblick darüber, wie diese Wirkstoffe wirken und wie Resistenzen entstehen; es ist keine Ressource für Verschreibungen oder Behandlungen.
Sub-topics
Core questions
- Auf welches zelluläre Ziel wirkt jede wichtige antibakterielle Klasse, und ist der Effekt bakterizid oder bakteriostatisch?
- Auf welchen biochemischen und genetischen Wegen werden Bakterien gegen jede Klasse resistent?
- Wie wird die bakterielle Empfindlichkeit im Labor gemessen und in empfindliche, intermediäre oder resistente Kategorien übersetzt?
- Welches Ausmaß und welche klinische Bedeutung hat die antimikrobielle Resistenz weltweit?
Key concepts
- Selektive Toxizität
- Bakterizide versus bakteriostatische Aktivität
- Wirkstoffziel (Zellwand, Ribosom, DNA-Gyrase, Folsäureweg)
- Minimale Hemmkonzentration (MHK)
- Intrinsische versus erworbene Resistenz
- Horizontaler Gentransfer und mobile genetische Elemente
- Die ESKAPE-Pathogene
- Antimicrobial Stewardship
Mechanisms
Antibakterielle Klassen werden nach ihrem Ziel gruppiert. Betalaktame hemmen die Peptidoglykan-Quervernetzung der Zellwand; Proteinsynthesehemmer (Makrolide, Tetracycline, Aminoglykoside, Oxazolidinone) binden an das bakterielle Ribosom; Fluorchinolone hemmen die DNA-Gyrase und Topoisomerase IV; und andere Klassen blockieren die Folsäuresynthese oder die Membranintegrität. Resistenzen entstehen durch ein begrenztes Repertoire von Strategien – enzymatische Inaktivierung des Medikaments, Modifikation oder Schutz des Ziels, reduzierte Aufnahme und aktiver Efflux – die entweder durch chromosomale Mutation oder durch Gene kodiert werden, die durch horizontalen Transfer auf Plasmiden, Transposons und Integronen erworben wurden (Blair et al., 2015; Alekshun & Levy, 2007). Empfindlichkeitstests messen die minimale Hemmkonzentration oder ein Äquivalent und wenden Grenzwerte an, um die klinische Reaktion vorherzusagen (Jorgensen & Ferraro, 2009).
Clinical relevance
Das Verständnis antimikrobieller Wirkstoffe und der Resistenzen, die ihre Wirksamkeit untergraben, ist die Grundlage dafür, wie Labore Empfindlichkeitsergebnisse berichten und wie Kliniker und Stewardship-Programme diese Berichte interpretieren. Dieser Eintrag beschreibt die wissenschaftlichen Grundlagen dieser Prozesse zur Orientierung und zum Studium; er bietet keine Dosierungs-, Regimen-Auswahl- oder individuelle Behandlungsanleitung.
Epidemiology
Antimikrobielle Resistenzen stellen eine erhebliche globale Gesundheitsbelastung dar: Eine systematische Analyse schätzte, dass bakterielle AMR im Jahr 2019 weltweit mit etwa 4,95 Millionen Todesfällen assoziiert war und direkt etwa 1,27 Millionen Todesfällen zugeschrieben werden konnte (Murray et al., 2022). Eine kleine Gruppe multiresistenter Organismen, zusammengefasst unter dem Akronym ESKAPE, ist für einen unverhältnismäßig großen Anteil schwer zu behandelnder Infektionen verantwortlich (Boucher et al., 2009).
History
Die therapeutische Ära der Antibakteriellen begann mit den Sulfonamiden und der klinischen Einführung von Penicillin in den 1940er Jahren, gefolgt von aufeinanderfolgenden Wellen neuer Klassen bis Mitte des 20. Jahrhunderts. Resistenzen wurden fast sofort nach dem Einsatz jedes Medikaments beobachtet, und die Verlangsamung der Entdeckung neuer Klassen sowie die Ausbreitung von Resistenzdeterminanten haben Antimikrobielle als eine endliche, gemeinsam genutzte Ressource neu definiert (Boucher et al., 2009; Blair et al., 2015).
Key figures
- Karen Bush
- Stuart B. Levy
- Laura J. V. Piddock
Related topics
Seminal works
- blair-2015
- alekshun-levy-2007
- murray-2022
Frequently asked questions
- Wie werden antibakterielle Medikamente klassifiziert?
- Am häufigsten nach ihrem zellulären Ziel – Zellwandsynthese, Proteinsynthese, Nukleinsäuresynthese oder Stoffwechselwege – und zweitrangig nach chemischer Struktur und danach, ob sie Bakterien abtöten (bakterizid) oder lediglich das Wachstum hemmen (bakteriostatisch).
- Was ist antimikrobielle Resistenz?
- Es ist die vererbbare Fähigkeit von Bakterien, bei Medikamentenkonzentrationen zu überleben und zu wachsen, die sie normalerweise hemmen würden, resultierend aus enzymatischer Medikamenteninaktivierung, Zielveränderung, reduzierter Aufnahme oder Efflux, und oft zwischen Bakterien durch mobile genetische Elemente verbreitet.