Acylaminopenicilline

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 7. September 2026

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Acylaminopenicilline stellen Breitbandantibiotika dar, die vor allem gegen gramnegative Bakterien wirken. Ihre einzelnen Wirkstoffe werden besonders zur Bekämpfung von sogenannten Krankenhauskeimen wie Pseudomonas aeruginosa oder Enterokokken eingesetzt. Allerdings sind die Acylaminopenicilline nicht säure- und betalactamasestabil.

Was sind Acylaminopenicilline?

Wie alle Penicilline greifen auch die Acylaminopenicilline in den Stoffwechsel von Bakterien ein. Nach ihrem Eindringen in die Bakterienzelle hemmen sie den Aufbau der bakteriellen Zellwand.
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Acylaminopenicilline sind Breitbandantibiotika, die zur Gruppe der Penicilline gehören. Ein besonderes Kennzeichen ihrer Molekülstruktur ist der Besitz eines Betalactamringes. Bei den Acylaminopenicillinen ist jedoch der Betalactamring nicht gegen den Angriff der sogenannten Betalactamase, die von bestimmten Bakterien gebildet wird, geschützt. Des Weiteren sind die Acylaminopenicilline auch nicht stabil gegen den Einfluss von Säuren.

Acylaminopenicilline werden insbesondere zur Bekämpfung von gramnegativen Bakterien der Pseudomonas- oder Proteus-Arten eingesetzt. Als Breitbandantibiotika können sie allerdings auch gegen einige grampositive Bakterien wirken.

Als Hauptvertreter der Gruppe der Acylaminopenicilline gelten die Wirkstoffe Azlocillin, Mezlocillin und Piperacillin. Aufgrund ihrer Betalactamase- und Säureinstabilität werden die Acylaminopenicilline parenteral in Form von venösen Infusionen oder muskulären Injektionen verabreicht.

Für dieselbe Gruppe sind auch die Bezeichnungen Acylureidopenicilline und Ureidopenicilline gebräuchlich. Sie verweisen auf das chemische Merkmal, das die Gruppe zusammenhält: An der Seitenkette des Moleküls sitzt eine acylierte Harnstoffgruppe, die sogenannte Ureidogruppe. Ausgangspunkt der Entwicklung war die Seitenkette des Ampicillins, die um genau diesen Baustein erweitert wurde. Die zusätzliche Gruppe verändert die Ladungsverhältnisse des Moleküls so, dass es die äußere Hülle gramnegativer Bakterien leichter durchdringt. Gramnegative Erreger sind von einer zweiten Membran umgeben, die für viele Wirkstoffe eine Barriere darstellt und nur über enge Kanäle, die Porine, passierbar ist. Dass die Acylaminopenicilline diese Kanäle besser nutzen und zugleich fester an die Zielenzyme gramnegativer Bakterien binden, ist der eigentliche Grund für ihr breites Wirkungsspektrum.

Innerhalb der Penicilline lassen sich die Acylaminopenicilline gut über ihr Wirkungsspektrum einordnen. Am Anfang der Reihe steht Benzylpenicillin, das klassische Penicillin G, das vor allem grampositive Erreger erfasst. Es folgen die betalactamasefesten Isoxazolylpenicilline wie Flucloxacillin, die eng auf Staphylokokken zugeschnitten sind. Die Aminopenicilline, zu denen Ampicillin und Amoxicillin gehören, erweitern das Spektrum erstmals deutlich in den gramnegativen Bereich, versagen jedoch bei Problemkeimen wie Pseudomonas aeruginosa. Erst die Acylaminopenicilline schließen diese Lücke und decken von allen Penicillinen das breiteste Erregerspektrum ab. Dieselbe Reihe erklärt, warum die Gruppe als Reserve gilt: Je breiter ein Antibiotikum wirkt, desto stärker greift es auch in die natürliche Besiedelung des Körpers ein und desto größer ist der Druck, unter dem sich unempfindliche Keime durchsetzen.

Pharmakologische Wirkung auf Körper & Organe

Mit Hilfe der D-Alanin-Transpeptidase werden in der bakteriellen Zelle Alaninreste in der Zellwand miteinander verbunden. Durch Blockierung dieses Enzyms kann diese Verknüpfung nicht mehr stattfinden. Das Bakterium kann seine Zellwand dadurch nicht mehr stabil aufbauen und geht bei der weiteren Vermehrung zugrunde.

Die D-Alanin-Transpeptidase gehört zu einer Reihe bakterieller Enzyme, die man wegen ihrer Angriffsstelle als Penicillin-Bindeproteine zusammenfasst. Sie sitzen in der Zellmembran und stellen die Querverbindungen her, die dem Zellwandgerüst seine Festigkeit geben. Welches dieser Proteine ein Penicillin bevorzugt besetzt, entscheidet mit darüber, gegen welche Bakterien es wirkt und ob die Zelle anschwillt, sich schlauchförmig verlängert oder unmittelbar zerfällt. Daraus folgt eine Eigenschaft, die für die gesamte Wirkstoffklasse gilt: Abgetötet werden nur Bakterien, die sich gerade teilen und dabei neue Zellwand aufbauen. Ruhende Keime bleiben unbehelligt, und Erreger ohne Zellwand können von Penicillinen grundsätzlich nicht erreicht werden.

Eine zweite Eigenschaft der Betalactame ist ihre Zeitabhängigkeit. Entscheidend für den Erfolg ist nicht, wie hoch der Wirkstoffspiegel im Blut kurzzeitig ansteigt, sondern über welchen Anteil des Behandlungsintervalls er oberhalb jener Konzentration bleibt, die den Erreger am Wachstum hindert. Aus dieser Eigenschaft und aus der kurzen Halbwertszeit leitet sich das Verabreichungsschema ab, das der behandelnde Arzt festlegt.

Die bakterielle Entwicklung einer Antibiotikaresistenz gegen die Antibiotika der Penicilline beruht auf der Fähigkeit des Bakteriums, das Enzym Betalactamase zu synthetisieren. Die Betalactamase spaltet den Betalactamring des Antibiotikums, bevor er in den Stoffwechsel eingreifen kann. Auch die Acylaminopenicilline sind gegen den Angriff der Betalactamase nicht geschützt, da der Ring im Molekül frei zugänglich ist. Trotzdem sind Acylaminopenicilline in Verbindung mit einem Betalaktamaseinhibitor in der Lage, auch betalactamasebildende Keime zu bekämpfen.

Die Bildung von Betalactamasen ist nicht der einzige Weg, auf dem Bakterien unempfindlich werden. Gerade bei Pseudomonas aeruginosa kommen weitere Mechanismen hinzu: Der Erreger kann die Zahl seiner Porine verringern, sodass weniger Wirkstoff in die Zelle gelangt, er kann eingedrungene Moleküle über Pumpen in der Zellmembran wieder nach außen befördern, und er kann seine Penicillin-Bindeproteine so verändern, dass das Antibiotikum schlechter bindet. Häufig treten mehrere dieser Mechanismen zugleich auf. Ein Betalaktamaseinhibitor hilft dann nur begrenzt weiter, weil er allein die enzymatische Spaltung des Ringes verhindert.

Aus diesem Grund wird bei schweren Infektionen durch solche Erreger geprüft, ob ein zweiter Wirkstoff mit anderem Angriffspunkt hinzugenommen werden muss. Klassisch ist die Verbindung mit einem Aminoglykosid. Beide Wirkstoffgruppen ergänzen sich, weil das Penicillin die Zellhülle durchlässig macht und dem Aminoglykosid dadurch den Weg ins Zellinnere bahnt. Vermischen darf man die beiden Lösungen allerdings nicht: In derselben Spritze oder Infusionsflasche setzt der Betalactamring das Aminoglykosid chemisch außer Kraft. Beide Wirkstoffe werden deshalb getrennt verabreicht.

Da Acylaminopenicilline nicht säure- und betalactamasestabil sind, müssen sie parenteral injiziert werden. So gelangen sie sofort über eine venöse Injektion in den Blutkreislauf. Auch eine Injektion in den Muskel ist möglich. Gleich nach der Verabreichung dringt der Wirkstoff dann in die Zelle des Bakteriums ein und verhindert den weiteren Aufbau der bakteriellen Zellwand. Das Bakterium wird dadurch abgetötet: Ohne stabile Zellwand hält es dem Druck im Zellinneren nicht mehr stand. Betroffen sind vor allem Bakterien, die sich gerade vermehren.

Oft werden Acylaminopenicilline in Kombination mit Betalaktamaseinhibitoren eingesetzt, um die weitgehende Antibiotikaresistenz der zu bekämpfenden Bakterien zu überwinden. Der Betalaktamaseinhibitor hemmt, wie der Name bereits andeutet, die Aktivität des bakteriellen Enzyms Betalaktamase und kann so die Wirkung der Acylaminopenicilline verstärken.

Die Halbwertszeit der Acylaminopenicilline im Körper beträgt nur ca. eine Stunde. Sie werden dann zu 60 Prozent weitgehend unverändert über die Nieren wieder ausgeschieden.

Nach der Injektion verteilen sich Acylaminopenicilline gut in den Körperflüssigkeiten und erreichen Lunge, Bauchraum, Haut und Weichteile sowie Knochen in ausreichender Menge. In das Nervenwasser gelangen sie nur in geringem Umfang; erst wenn die Hirnhäute entzündet sind, wird die Schranke durchlässiger. Neben dem Weg über die Nieren spielt bei einzelnen Vertretern auch die Ausscheidung über die Galle eine Rolle. Mezlocillin erreichte auf diesem Weg besonders hohe Konzentrationen in den Gallenwegen und wurde deshalb bevorzugt bei Infektionen der Gallenwege eingesetzt.

Medizinische Anwendung & Verwendung

Acylaminopenicilline finden als Breitbandantibiotika vielseitige Anwendung bei der Bekämpfung von Infektionen mit den opportunistischen Keimen Pseudomonas aeruginosa oder den Enterokokken. In der Regel sind diese Bakterien wenig infektiös. Sie können aber bei immungeschwächten Personen schwere Infektionen hervorrufen.

Hierbei handelt es sich meist um nosokomiale Infektionen (Infektionen mit Krankenhauskeimen). Diese Keime gelangen besonders über Wunden an Haut oder Schleimhaut in den Körper. Bei Patienten auf Intensivstationen verursachen sie häufig Lungenentzündungen. Des Weiteren können sie Harnwegserkrankungen nach urologischen Operationen oder dem Einsatz dauerhafter Katheter, eitrige Hautinfektionen bei Wunden sowie sogar eine Sepsis hervorrufen.

Das breiteste Anwendungsspektrum unter den Acylaminopenicillinen und damit auch unter den Penicillinen besitzt Piperacillin. Es wirkt sowohl gegen gramnegative Bakterien wie Enterobakterien, Pseudomonas aeruginosa und Anaerobier als auch gegen grampositive Keime. Zwar ist seine Wirkung gegen grampositive Bakterien schlechter als bei einigen anderen Penicillinen, sie gilt aber im Rahmen einer Breitbandwirkung als ausreichend.

Neben der Anwendung bei der Bekämpfung von Krankenhauskeimen wird Piperacillin auch bei Urogenitalinfektionen, Abszessen im Bauchbereich, Lungenentzündungen, Sepsis, bakterieller Endokarditis, Infektionen bei Wunden und Verbrennungen sowie bei Knochen- und Gelenkinfektionen eingesetzt. Bei der Gonorrhoe wurden Penicilline früher ebenfalls eingesetzt; wegen weit verbreiteter Resistenzen werden sie dafür heute nicht mehr empfohlen, Mittel der Wahl ist ein Cephalosporin.

Piperacillin wird sowohl als Einzelpräparat als auch in Kombination mit Betalaktamaseinhibitoren verabreicht. Der Wirkstoff Azlocillin wiederum wirkt besonders gut gegen Enterokokken und Pseudomonas aeruginosa. Oft wurde es zusammen mit Cephalosporin bei sehr schweren Infektionen durch unbekannte Erreger eingesetzt.

Ein breites Wirkungsspektrum besitzt auch Mezlocillin. Allerdings wirkt es bei Pseudomonas-Infektionen weniger gut als Azlocillin. Ampicillin ist zwar ebenfalls ein Breitbandantibiotikum, gehört nach der üblichen Einteilung jedoch nicht zu den Acylaminopenicillinen, sondern zu den Aminopenicillinen.

Von den Acylaminopenicillinen wird in Deutschland heute nur noch Piperacillin verwendet, meist in fester Kombination mit einem Betalaktamaseinhibitor; Azlocillin und Mezlocillin sind hierzulande nicht mehr im Handel.

In der Krankenhausmedizin steht bei den genannten Infektionen zu Behandlungsbeginn meist nicht fest, welcher Erreger sie verursacht. Die Behandlung beginnt deshalb kalkuliert, das heißt mit einem Wirkstoff, der die wahrscheinlichsten Erreger möglichst vollständig abdeckt. Die Kombination aus Piperacillin und einem Betalaktamaseinhibitor eignet sich dafür besonders, weil sie grampositive und gramnegative Keime ebenso erfasst wie Anaerobier. Liegt später das Ergebnis der Erregerbestimmung und der Empfindlichkeitsprüfung vor, wird auf ein möglichst schmal wirkendes Mittel gewechselt. Dieses Vorgehen soll verhindern, dass ein Reserveantibiotikum länger als nötig zum Einsatz kommt und sich dadurch Antibiotikaresistenzen ausbreiten.

So breit das Spektrum ist, es hat klar benennbare Lücken. Unter den Enterokokken wird vor allem Enterococcus faecalis erfasst, während Enterococcus faecium in aller Regel unempfindlich ist. Methicillinresistente Staphylokokken, kurz MRSA, sprechen ebenso wenig an wie Erreger, die besonders wirksame Betalactamasen bilden. Auch Bakterien, die sich im Inneren menschlicher Zellen vermehren, werden schlecht erreicht, weil die Wirkstoffe kaum in die Zelle gelangen. Für die Behandlung bedeutet das, dass sie erfolglos bleiben kann, obwohl der Wirkstoff richtig gewählt schien; die mikrobiologische Untersuchung bleibt deshalb unverzichtbar.

Ein eigenes Anwendungsgebiet ist das Fieber bei stark verminderter Zahl weißer Blutkörperchen, wie es nach einer Chemotherapie auftreten kann. Bei einer solchen Neutropenie fehlt dem Körper die eigene Abwehr, sodass sonst harmlose Keime lebensbedrohlich werden können; eine breit wirksame Behandlung wird deshalb begonnen, bevor der Erreger bekannt ist. Ebenfalls fest etabliert ist der Einsatz bei Patienten mit Mukoviszidose, deren Atemwege häufig dauerhaft von Pseudomonas aeruginosa besiedelt sind.

Dass von der Gruppe in Deutschland nur ein Vertreter übrig geblieben ist, hat einen sachlichen Grund. Azlocillin und Mezlocillin waren gegen betalactamasebildende Erreger für sich genommen machtlos, während Piperacillin in fester Verbindung mit einem Betalaktamaseinhibitor auch diese Keime erfasst. Damit deckte ein einziges Präparat ab, wofür zuvor mehrere nebeneinander gebraucht wurden. Die beiden älteren Wirkstoffe wurden dadurch entbehrlich.

Risiken & Nebenwirkungen

Ob eine Kreuzallergie besteht, hängt davon ab, worauf das Abwehrsystem reagiert. Richtet sich die Reaktion gegen den Betalactamring, der allen Penicillinen gemeinsam ist, so ist mit einer Unverträglichkeit gegenüber der ganzen Gruppe zu rechnen. Betrifft sie dagegen nur die Seitenkette, die die einzelnen Wirkstoffe voneinander unterscheidet, kann ein anderes Betalactamantibiotikum durchaus vertragen werden. Zu unterscheiden ist außerdem zwischen einer sofort einsetzenden, über Antikörper vermittelten Reaktion, die die gefährlichere Form darstellt, und einem erst nach Tagen auftretenden Hautausschlag. Welche Form vorliegt, klärt eine allergologische Untersuchung.

Es kann in seltenen Fällen zu weiteren unerwünschten Nebenwirkungen kommen. So ist das Auftreten von sogenannten Pseudoallergien mit Hautrötung, Hautausschlägen und Juckreiz möglich.

Sehr selten wird Arzneimittelfieber, Eosinophilie, eine schmerzlose Schwellung der Haut (Quincke-Ödem), Anämie, eine Gefäßentzündung, eine Nierenentzündung oder gar eine Verminderung der Thrombozyten beobachtet. Insgesamt bestehen in etwa die gleichen Risiken, die auch beim Einsatz anderer Antibiotika beobachtet werden.

Wie alle breit wirksamen Antibiotika greifen Acylaminopenicilline auch die natürliche Bakterienbesiedelung des Darms an. Häufigste Folge ist ein weicher Stuhl oder Durchfall, der nach dem Ende der Behandlung wieder verschwindet. Setzt sich in der geschädigten Darmflora dagegen Clostridium difficile durch, kann eine schwere Dickdarmentzündung entstehen, die eine eigene Behandlung erfordert. Ein Durchfall, der während oder nach einer Antibiotikatherapie auftritt und mit Fieber sowie Bauchschmerzen einhergeht, wird deshalb ärztlich abgeklärt.

Zwei weitere Punkte betreffen nicht den Wirkstoff selbst, sondern die Art seiner Anwendung. Zum einen werden Acylaminopenicilline als Natriumsalze verabreicht; bei hoher Zufuhr summiert sich die aufgenommene Natriummenge, was bei Herzinsuffizienz oder eingeschränkter Nierenfunktion ins Gewicht fällt. Zum anderen reichern sich die Wirkstoffe an, wenn die Nieren sie nicht ausreichend ausscheiden. In diesem Fall können Betalactame das Nervensystem reizen und Muskelzuckungen, Verwirrtheit oder Krampfanfälle auslösen. Bei eingeschränkter Nierenfunktion wird die verabreichte Menge daher ärztlich angepasst.

Im Labor können unter der Behandlung Veränderungen auffallen, die keine eigene Erkrankung darstellen. Dazu gehören ein vorübergehender Anstieg der Leberwerte sowie ein positiver Antiglobulintest, der eine Beladung der roten Blutkörperchen mit Antikörpern anzeigt, ohne dass daraus regelmäßig eine Blutarmut folgt. Zu beachten ist ferner, dass der Gichtwirkstoff Probenecid die Ausscheidung der Penicilline über die Niere verzögert und ihren Spiegel im Blut dadurch erhöht.

Quellen

• Geisslinger, G., Gudermann, T., Hinz, B., et al.: Mutschler Arzneimittelwirkungen.
  ISBN: 9783804746541

• Graefe, K.-H., Lutz, W., Bönisch, H.: Duale Reihe Pharmakologie und Toxikologie.
  ISBN: 9783131692924

• Suerbaum, S., Burchard, G.-D., Kaufmann, S. H. E., Schulz, T. F. (Hrsg.): Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie.
  ISBN: 9783662613849

• Brodt, H.-R., Simon, C. (Hrsg.): Infektionstherapie.
  ISBN: 9783132423435

• Jung, N., Rieg, S. (Hrsg.): Klinikleitfaden Infektiologie.
  ISBN: 9783437223228

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