Penicillin: Wie funktioniert Penicillin?

Penicilline sind eine Gruppe von Antibiotika zur Behandlung einer Vielzahl von bakteriellen Infektionen. Sie stammen von Pilzen und können oral oder durch Injektion eingenommen werden.

Penicillin hat seit seiner ersten Entdeckung Millionen von Leben gerettet. Im Jahr 2010 wurden weltweit mehr als 7,3 Milliarden Standardeinheiten Penicillin (Pille, Kapsel oder Ampulle) konsumiert.

Die Penicilline waren die ersten antibakteriellen Medikamente, die von Ärzten verwendet werden, und greifen eine Vielzahl von Bakterien an. Penicillins Entdeckung und konsequente Herstellung haben das Gesicht der Medizin verändert.

Schnelle Fakten über Penicillin

Hier sind einige wichtige Punkte über Penicillin. Weitere Details und unterstützende Informationen finden Sie im Hauptartikel.

Penicillin war das erste Antibiotikum, das medizinisch verwendet wurde
Es gibt eine Reihe von Penicillin-Stämmen, die für verschiedene medizinische Anwendungen verwendet werden
Alexander Fleming wird die Entdeckung von Penicillin zugeschrieben
Penicillin wirkt, indem es die Zellwände der Bakterien stört
Weniger als 1 Prozent der Menschen sind gefährlich allergisch gegen Penicillin

Geschichte

Die Entdeckung der antibiotischen Kräfte von Penicillin wird Alexander Fleming zugeschrieben. Die Geschichte geht dahin, dass er eines Tages im September 1928 in sein Labor zurückkehrte, um eine Petrischale mit Bakterien zu finden, deren Deckel entfernt war.

Das Gericht war durch blaugrüne Schimmelpilze verunreinigt worden. Er stellte fest, dass es einen klaren Ring gab, der die Form umgab, in der das Wachstum der Bakterien gehemmt wurde.

Diese Entdeckung des Schimmelpilzes – und seine Anerkennung seiner besonderen Kräfte – haben die Räder in Bewegung gesetzt, um eines der am häufigsten verwendeten Arzneimittel in der Geschichte der Medizin zu schaffen.

Im März 1942 wurde Anne Miller der erste Zivilist, der erfolgreich mit Penicillin behandelt wurde, der nach einer Fehlgeburt fast an einer großen Infektion gestorben war.

Obwohl Fleming oft die Auszeichnung dafür erhalten hat, das erste Antibiotikum erfunden zu haben, gab es viel zu tun, bevor Penicillin so häufig verwendet und verwendet werden konnte, wie es heute ist.

Der Großteil der Arbeit wurde schließlich von Wissenschaftlern ausgeführt, die ein viel besser ausgestattetes Labor und ein tieferes Verständnis der Chemie besaßen als Fleming. Dr. Howard Florey, Dr. Norman Heatley und Dr. Ernst Chain führten die ersten gründlichen Studien durch.

Interessanterweise und mit beeindruckender Weitsicht warnte Flemings Nobelpreis-Dankesrede davor, dass die Übernutzung von Penicillin eines Tages zu bakteriellem Widerstand führen könnte.

Funktion

Penicillin wirkt, indem es bakterielle Zellwände indirekt platzt. Es tut dies, indem es direkt auf Peptidoglykane einwirkt, einem wichtigen Teil der Bakterienstruktur.

Das Peptidoglycan in den Zellwänden der Bakterien erhöht ihre Stärke und hält externe Flüssigkeiten und Partikel davon ab, in sie einzudringen.

Peptidoglykane bilden eine netzartige Struktur um die Plasmamembran der Bakterien herum.

Wenn sich ein Bakterium vermehrt, öffnen sich kleine Löcher in ihren Zellwänden, wenn sich die Zellen teilen. Diese Löcher werden dann mit neu produzierten Peptidoglykanen gefüllt und die Wand wird rekonstruiert. Es sei denn, Penicillin ist in der Nähe.

Penicilline hemmen die Proteinstreben, die die Peptidoglykane in der Wand miteinander verbinden. Diese Hemmung verhindert, dass das Bakterium das Loch in seiner Wand schließt.

Wegen des Druckunterschieds zwischen dem Inneren des Bakteriums und der umgebenden Flüssigkeit stürzt Wasser in das Loch und das Bakterium platzt.

Widerstand

Entgegen der landläufigen Meinung entwickelt nicht der Patient eine Resistenz gegen Penicillin, sondern die Bakterien selbst.

Bakterien gibt es seit Milliarden von Jahren. In dieser Zeit haben sie extreme Umweltbedingungen erlebt und haben daher viel Erfahrung in der Anpassung. Darüber hinaus regenerieren sie sich sehr schnell und machen genetische Veränderungen innerhalb einer Population relativ schnell.

Es gibt drei übliche Wege, auf denen Bakterien eine Penicillin-Immunität entwickeln können:

Penicillinase – manchmal produzieren Bakterien Penicillinasen (z. B. Beta-Lactamase), Enzyme, die Penicillin abbauen. Diese Fähigkeit wird dann durch die gesamte bakterielle Gruppe über ein Plasmid (ein kleiner Ring von DNA) in einem Prozess übertragen, der Konjugation genannt wird – das bakterielle Äquivalent der sexuellen Reproduktion, wobei neue genetische Information zwischen Individuen geteilt wird.
Veränderte bakterielle Struktur – einige Bakterien verändern subtil das Format ihrer Peptidoglykanwand oder der Penicillin-bindenden Proteine, so dass das Penicillin nicht mehr daran binden kann.
Penicillin-Entfernung – andere Bakterien entwickeln Systeme für den Export von Penicillin. Bakterien haben Effluxpumpen, die dazu dienen, Substanzen aus der Zelle zu transportieren. Einige dieser Pumpen können zweckentfremdet werden, um Penicillin zu entsorgen.

Nebenwirkungen

Im Folgenden sind einige der Nebenwirkungen aufgeführt, die während der Penicillin-Anwendung festgestellt wurden:

Häufige Nebenwirkungen sind:

Vaginaler Juckreiz und Ausfluss – entweder aufgrund einer Pilzinfektion oder einer bakteriellen Vaginose
Wunde Mund und Zunge, manchmal mit weißen Flecken
Durchfall
Kopfschmerzen

Weniger häufige Nebenwirkungen sind:

Kurzatmigkeit oder unregelmäßige Atmung
Gelenkschmerzen
Plötzliche Benommenheit und Ohnmacht
Schwellung und Rötung des Gesichts
Hautausschläge und Nesselsucht
Schuppige, rote Haut

Seltene Nebenwirkungen umfassen:

Angst, Angst oder Verwirrung
Gefühl des drohenden Todes
Angst und Halluzinationen
Vergilbung der Augen und der Haut
Halsentzündung
Ungewöhnliche Blutung
Durchfall und vermindertes Wasserlassen
Krämpfe
Bauchkrämpfe, Krämpfe, Zärtlichkeit oder Schmerzen
Übelkeit und Erbrechen

Risiken

Obwohl Penicilline, wie bei jedem Medikament, weit verbreitet sind, können einige Probleme oder Kontraindikationen auftreten:

Stillen – stillende Mütter können ihren Babys kleine Mengen Penicillin verabreichen. Dies kann zu allergischen Reaktionen, Durchfall, Pilzinfektionen und Hautausschlag führen.
Wechselwirkungen – einige Medikamente können mit Penicillin interagieren. Es ist wichtig, vor der Einnahme mehrerer Medikamente einen Arzt zu konsultieren.
Blutungsprobleme – einige Penicilline (Carbenicillin, Piperacillin und Ticarcillin) können vorbestehende Blutungsprobleme verschlimmern.
Orale Kontrazeptiva – Penicilline können die Wirksamkeit oraler Kontrazeptiva beeinträchtigen und die Wahrscheinlichkeit einer Schwangerschaft erhöhen.
Mukoviszidose – Patienten mit zystischer Fibrose sind anfälliger für Fieber und Hautausschlag bei der Einnahme von Piperacillin.
Nierenerkrankungen – Patienten mit Nierenerkrankungen haben ein erhöhtes Risiko für Nebenwirkungen.
Methotrexat – Methotrexat beeinträchtigt das Zellwachstum und wird zur Behandlung einer Reihe von Erkrankungen wie Leukämie und einigen Autoimmunproblemen eingesetzt. Penicillin verhindert, dass der Körper das Medikament entsorgt, was zu ernsthaften Komplikationen führen kann.
Phenylketonurie – einige stärkere, kaubare Amoxicillin Tabletten haben hohe Aspartamwerte, die der Körper in Phenylalanin umwandelt. Dies ist gefährlich für jeden mit Phenylketonurie.
Magen-Darm-Probleme – Patienten mit einer Vorgeschichte von Magengeschwüren oder anderen Darmerkrankungen könnten bei der Einnahme von Penicillin eher eine Kolitis entwickeln.

Penicillin-Allergie

Manche Menschen weisen Allergien gegen Penicillin auf. Allergische Reaktionen umfassen normalerweise Nesselsucht, Keuchen und Schwellungen, insbesondere des Gesichts. Etwa 10 Prozent der Menschen berichten von einer Allergie gegen Penicillin, aber die wahre Zahl liegt näher bei 1 Prozent, und nur 0,03 Prozent weisen lebensbedrohliche allergische Reaktionen auf.

Alkohol und Penicillin

Obwohl Alkohol nicht mit Penicillin in Wechselwirkung tritt, kann es seine Wirksamkeit verändern. Aus diesem Grund wird nicht empfohlen, dass Menschen mit Penicillin Alkohol trinken.

Alkohol und Penicillin haben bei manchen Menschen auch Nebenwirkungen – Schwindel und Übelkeit – und in Kombination könnten sich die Nebenwirkungen verschlimmern.

Es ist auch erwähnenswert, dass bestimmte Antibiotika ernsthafte Reaktionen mit Alkohol haben, zum Beispiel Metronidazol und Tinidazol.

Penicillin hat während seiner beeindruckenden medizinischen Karriere unzählige Leben gerettet. Moderne Kliniker sorgen sich jedoch um den Vormarsch von Antibiotikaresistenzen. Nur die Zeit wird zeigen, wie die Antibiotika der Zukunft diese besorgniserregende Hürde überspringen werden.

Mit medizinischen Fortschritten, die sich so schnell entwickeln, wie sie derzeit sind, könnte alles um die Ecke sein. In den Worten von Fleming: "Man findet manchmal, wonach man nicht sucht."