Antimikrobielle Verbindungen aus der Natur

Antimikrobielle Verbindungen aus der Natur sind natürlich vorkommende Substanzen – produziert von Pflanzen, Pilzen, Bakterien und anderen Organismen –, die Bakterien, Pilze, Viren oder Parasiten hemmen oder abtöten. Sie waren historisch die Quelle der meisten Antibiotika und bleiben angesichts der zunehmenden Arzneimittelresistenz ein wichtiges Reservoir für neue antiinfektive Wirkstoffe.

Definition

Natürliche antimikrobielle Verbindungen sind Sekundärmetaboliten oder andere natürliche Substanzen, die das Wachstum von Mikroorganismen hemmen oder diese abtöten, indem sie essentielle mikrobielle Strukturen oder Prozesse stören, und die als antiinfektive Wirkstoffe oder als Leitstrukturen für diese dienen.

Scope

Der Eintrag behandelt die Hauptklassen natürlich gewonnener antimikrobieller Mittel (mikrobielle Antibiotika, pflanzliche Phenole und Terpenoide, ätherische Öle und andere), ihre wichtigsten Wirkmechanismen gegen mikrobielle Ziele, die Messung der antimikrobiellen Aktivität und ihre Relevanz für die Suche nach Wirkstoffen gegen resistente Organismen. Es handelt sich um eine Referenz- und Bildungsorientierung, nicht um eine klinische oder verschreibende Anleitung.

Core questions

• Welche Naturproduktklassen zeigen antimikrobielle Aktivität und gegen welche Organismen?
• Auf welche mikrobiellen Ziele wirken natürliche antimikrobielle Mittel?
• Wie wird antimikrobielle Aktivität gemessen und standardisiert?
• Wie könnten Naturprodukte zur Bekämpfung der antimikrobiellen Resistenz beitragen?

Key concepts

• Minimale Hemmkonzentration (MHK)
• Bakterizide vs. bakteriostatische Wirkung
• Zellwand- und Membranziele
• Proteinsynthese- (ribosomale) Hemmung
• Ätherische Öle und Terpenoide
• Pflanzliche Phenole und Tannine
• Antimikrobielle Resistenz und natürliche Leitstrukturen

Mechanisms

Natürliche antimikrobielle Mittel wirken auf die Strukturen und Prozesse, von denen Mikroben abhängen: Sie stören Zellwände und Membranen (wie viele Terpenoide und Bestandteile ätherischer Öle), hemmen die Proteinsynthese am bakteriellen Ribosom (das Ziel mehrerer mikrobieller Antibiotika), stören die Nukleinsäuresynthese oder den Energiestoffwechsel und binden oder präzipitieren Proteine (wie Tannine und andere Phenole). Die Aktivität wird durch Empfindlichkeitstests quantifiziert – zum Beispiel die minimale Hemmkonzentration – und eine Verbindung kann bakteriostatisch wirken, das Wachstum stoppen, oder bakterizid, den Organismus abtöten.

Clinical relevance

Die meisten klinisch verwendeten Antibiotikaklassen stammen aus Naturprodukten, und das Feld wird weiterhin nach Wirkstoffen gegen resistente Pathogene durchsucht, daher ist es von zentraler Bedeutung für die Ausbildung in antiinfektiver Pharmakologie und Pharmakognosie. Dieser Eintrag beschreibt, wie natürliche antimikrobielle Mittel wirken und charakterisiert werden; er ist eine Referenzorientierung und keine Grundlage für die Auswahl, Dosierung oder Verschreibung einer antimikrobiellen Therapie.

Evidence & guidelines

Die Evidenz ist weitgehend präklinisch: Empfindlichkeitstests (MHK/MBK), Mechanismusstudien und Screening von Extrakten und reinen Verbindungen. Die klinische Anwendung jeglicher antimikrobieller Naturprodukte folgt den Standardprinzipien des Antimicrobial Stewardship und der behördlichen Zulassung, die außerhalb des Rahmens dieses Referenzeintrags liegen.

History

Der natürliche Ursprung von Antimikrobiotika wird durch die Entdeckung des Penicillins aus einem Schimmelpilz und durch die Boden-Aktinomyzeten-Antibiotika der Mitte des 20. Jahrhunderts veranschaulicht, die die Behandlung von Infektionen revolutionierten. Pflanzliche Antimikrobiotika haben eine noch längere ethnomedizinische Geschichte, die in der modernen Literatur systematisch überprüft wurde, und mit der Ausbreitung von Resistenzen sind Naturprodukte als vorrangige Quelle für neuartige antiinfektive Gerüste wieder in den Vordergrund gerückt.

Debates

Können antimikrobielle Naturprodukte helfen, Resistenzen zu überwinden?

Naturprodukte bieten chemisch vielfältige Gerüste und manchmal neuartige Ziele, die bestehende Resistenzmechanismen umgehen können, aber die Übertragung der In-vitro-Aktivität in klinisch nützliche, selektive Wirkstoffe bleibt schwierig, wodurch ihr praktischer Beitrag weiterhin diskutiert wird.

Key figures

• Marjorie M. Cowan
• Stephen Douthwaite
• David J. Newman
• Gordon M. Cragg

Seminal works

• cowan-1999
• poehlsgaard-douthwaite-2005

Frequently asked questions

Woher stammen natürliche antimikrobielle Verbindungen?

Sie werden von vielen Organismen produziert – Bodenbakterien und Pilzen (der Ursprung der meisten Antibiotikaklassen) sowie Pflanzen, die Phenole, Terpenoide und Bestandteile ätherischer Öle mit antimikrobieller Aktivität herstellen.

Warum kehren Forscher zu Naturprodukten für antimikrobielle Mittel zurück?

Die weit verbreitete antimikrobielle Resistenz hat die Wirksamkeit bestehender Medikamente verringert, und Naturprodukte liefern strukturell vielfältige Moleküle und manchmal neuartige Mechanismen, die Wirkstoffe gegen resistente Organismen hervorbringen können.