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Lexikon der Biochemie: beta-Lactamantibiotika

β-Lactamantibiotika, einen β-Lactamring enthaltende Antibiotika, die die bakterielle Zellwandbiosynthese hemmen. Sie gehören zu den am häufigsten von verschiedenen pro- und eukaryontischen Mikroorganismen gebildeten Wirkstoffen. Für die therapeutische Anwendung sind sie die wichtigste Gruppe antibakterieller Verbindungen. Zu den klassischen β-L. gehören die 1929 von Fleming entdeckten Penicilline und die 1953 aufgefundenen Cephalosporine (Abb.). Charakteristisch ist der β-Lactamring als antibakteriell aktive Zentralgruppierung. Man unterscheidet vier verschiedene Wirkstoffklassen: Penicilline (ca. 30 Derivate), Cephalosporine (ca. 20 Derivate), Monobactame (therapeutisch bedeutungsvoll: Aztreonam) und Carbapeneme (therapeutisch bedeutungsvoll: Imipenem). Bei der in der Abb. gezeigten Clavulansäure handelt es sich um einen Inhibitor der β-Lactamasen. Man verwendet Clavulansäure neben anderen β-Lactamase-Inhibitoren in Kombination mit sog. Lactamase labilen Penicillinen. Die Angriffsorte der β-L. sind die bakteriellen Peptidoglycan-Synthetasen (Murein-Synthetasen), die hauptsächlich als Transpeptidasen die Glycanstränge durch kurze Peptidbrücken quervernetzen, wodurch das stabile Peptidoglycangerüst der Bakterienzellwand entsteht. Das β-Lactamgerüst hat strukturelle Ähnlichkeit mit der N-Acetylmuraminsäure und blockiert dadurch die Transpeptidasen. Die iniziale Bildung aus der Tripeptidvorstufe δ-(L-α-aminoadipyl)-L-cysteinyl-D-valin erlaubt die biogenetische Eingruppierung der Penicilline und Cephalosporine in die Klasse der Peptidwirkstoffe. Um die pharmakokinetischen Eigenschaften zu verbessern und zum Zwecke der Erhöhung der Resistenz gegen die Wirkung der β-Lactamasen haben die β-L. wie keine andere Naturstoffklasse umfangreiche halbsynthetische Modifikationen erfahren. Ergebnis ist z.B. das Ampicillin, ein Penicillin-Derivat mit einer α-Aminogruppe, die eine hohe Wirksamkeit gegen alle grampositiven Keime vermittelt. Das Amoxillin zeigt zwar in vitro die gleiche Wirksamkeit wie Ampicillin, ist aber in vivo wegen höherer Serumspiegel und günstigerer Ausscheidungskinetik besser wirksam. Für den therapeutischen Einsatz stehen gegenwärtig mehr als 50 verschiedene Wirkstoffe oder entsprechende Wirkstoffkombinationen zur Verfügung.



β-Lactamantibiotika. Grundstrukturen ausgewählter β-Lactamantibiotika mit therapeutischer Bedeutung; der β-Lactamkern ist hervorgehoben.

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