Beta-Lactam-Antibiotika

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

Letzte Aktualisierung am: 14. März 2024

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

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Die Beta-Lactam-Antibiotika bilden eine Familie von Antibiotika. Charakteristisch für Vertreter dieser Gruppe ist, dass ihre chemische Strukturformel einen aus vier Gliedern bestehenden Lactam-Ring bildet. Beta-Lactam-Antibiotika gehen auf das frühe Penicillin zurück, weswegen sie bakterizid wirken und zur Bekämpfung von verschiedenen Infektionen eingesetzt werden. Der Wirkmechanismus von Beta-Lactam-Antibiotika ist auf eine Hemmung der Zellteilung von infektiösen Bakterien zurückzuführen.

Was sind Beta-Lactam-Antibiotika?

Bei den sogenannten Beta-Lactam-Antibiotika handelt es sich um eine Gruppe von Antiinfektiva, die eine starke bakterizide Wirkung aufweisen und in der Humanmedizin zur Bekämpfung von diversen Infektionskrankheiten eingesetzt werden.

Der Wirkmechanismus aller Beta-Lactam-Antibiotika ist auf eine Hemmung der Peptidoglycansynthese im Rahmen der Zellteilung von infektiösen Bakterien zurückzuführen. Diese sind durch das Antibiotikum nicht mehr in der Lage, sich zu vermehren. Sie sterben ab.

Die chemische Gemeinsamkeit aller Vertreter der Medikamentengruppe der Beta-Lactam-Antibiotika ist, dass ihre Strukturformeln einen Beta-Laktam-Ring aufweist. Die morale Masse der Beta-Lactam-Wirkstoffe ist deshalb recht ähnlich. Die einzelnen Wirkstoffe der Gruppe weisen jedoch eine unterschiedliche Wirksamkeit gegenüber einzelnen Erregern auf, was auf eine jeweils abweichende Penetrationsfähigkeit und Affinität zurückzuführen ist.

Dementsprechend werden Beta-Lactam-Antibiotika in verschiedene Gruppen und Generationen eingeteilt. In der humanmedizinischen bzw. pharmakologischen Literatur wird zwischen Penicillinen (z. B. Benzylpenicillin, Flucloxacillin), Cephalosporinen (z. B. Cefuroxim, Cefotaxim), Beta-Lactamase-Inhibitoren (z. B. Sulbactam) und sonstigen Beta-Lactam-Antibiotika (z. B. Doripenem, Ertapenem, Imipenem) unterschieden.

Pharmakologische Wirkung

Beta-Lactam-Antibiotika weisen in ihrer chemischen Strukturformel einen Lactam-Ring auf. Alle Vertreter der Medikamentengruppe verursachen eine Inhibition (Hemmung) der Zellwandsynthese von infektiösen Bakterien. Für diese ist die Zellwand von essentieller Bedeutung, da sie ohne sie nicht lebensfähig sind. Denn ohne eine ausreichend funktionierende Zellwand kann Wasser ungehindert in das Innere der Zelle eindringen. Dies verursacht ein Anschwellen des Bakteriums, was zum Zerreißen des Plasmalemmas und hierdurch zum Tod führt.

Aufgrund dieses Wirkmechanismus sind Beta-Lactam-Antibiotika gegenüber eukaryotischen Zellen grundsätzlich unwirksam. Denn diese weisen von Natur aus keine Zellwand auf, sodass eine Hemmung der Zellwandsynthese gar nicht erst anschlagen kann.

Gegenüber solchen Bakterien, die empfindlich auf Beta-Lactam-Antibiotika reagieren, entfalten die Wirkstoffe der Gruppe eine bakterizide (d. h. abtötende) Wirkung. Gegenüber latenten Keimen wird die Wirkung der Arzneien hingegen als bakteriostatisch beschrieben. Die Antibiotika hindern hier also lediglich die Vermehrung bzw. das Wachstum der Bakterien ohne ruhende Keime abzutöten.

Während der Anwendung von Beta-Lactam-Antibiotika kommt es nur selten zur Entwicklung von Resistenzen. Allerdings sind einige Bakterien in der Lage, das Enzym Beta-Laktamase zu bilden, das den Beta-Laktam-Ring der Antibiotika aufspaltet. Da dieser für den Wirkmechanismus eine bedeutende Rolle einnimmt, werden die Präparate durch Beta-Laktamase vollständig inaktiviert.

Gegenüber diesen Bakterien, zu denen z. B. Staphylokokken gehören, sind Beta-Lactam-Präparate also wirkungslos. Um derartige Resistenzen zu bekämpfen, wurden in der Pharmazie verschiedene Stoffe (z. B. Clavulansäure) entwickelt, die die Beta-Laktamase hemmen. Derartige Stoffe werden zusammen mit Beta-Lactam-Präparaten verabreicht, um dennoch eine Wirksamkeit zu erzielen.

Nichtsdestotrotz konnte in zahlreichen Studien bewiesen werden, dass es aufgrund der teilweise verantwortungslos häufigen Verabreichung von Vertretern der Beta-Lactam-Gruppe (insbesondere von Penicillin) zu Entwicklungen von Resistenzen kam. Diese werden durch Veränderungen der Zellmembran oder generell unempfindliche Bindeproteine hervorgerufen. Derartige Bakterien müssen mit anderen Antibiotika bekämpft werden, da Vertreter der Beta-Lactam-Gruppe entweder nur stark vermindert oder sogar gänzlich wirkungslos sind.

Medizinische Anwendung & Verwendung

Präparate, die zur Gruppe der Beta-Lactam-Antibiotika gehören, werden verabreicht, um verschiedene Infektionskranken zu behandeln. In Betracht kommen etwa ambulant erworbene Lungenentzündungen (Pneumonien), Infektionen der Haut oder der Weichteile, gynäkologische Infektionen, intraabdominelle Infektionen oder postoperative Infektionen des Bauchraums.

Im Allgemeinen werden Beta-Lactam-Antibiotika eingesetzt, um sowohl gram-positive als auch gram-negative Erreger zu bekämpfen. Das Anwendungsgebiet dieser Antibiotika ist damit vergleichsweise breit. Gram-positiv sind solche Erreger, die sich im Zuge eines Differentialfärbungsverfahrens blau einfärben. Von Gram-negativen Bakterien wird analog hierzu gesprochen, wenn sich diese rot einfärbt.

Einige Vertreter der Beta-Lactam-Antibiotika können auch bei Kindern verabreicht werden. Dies ist jedoch vom konkreten Medikament bzw. Wirkstoff abhängig, weswegen eine gesonderte Prüfung notwendig ist.

Risiken & Nebenwirkungen

Beta-Lactam-Antibiotika können während oder kurz nach der Behandlung zu unerwünschten Nebenwirkungen führen, was jedoch nicht zwangsläufig der Fall sein muss. Das konkrete Ausmaß sowie die Häufigkeit, mit welcher die Nebenwirkungen auftreten können, hängen vom jeweiligen Wirkstoff ab.

Ganz grundsätzlich kommen jedoch Kopfschmerzen, ein allgemeines Unwohlsein, Fieber, Hautreaktionen (z. B. kleine oder großflächige Rötungen, Juckreize oder ein brennendes Gefühl), ein Anstieg der Thrombozytenzahl im Blut, Diarrhoe (Durchfall), Übelkeit und Erbrechen sowie weitere Erkrankungen des Gastrointestinaltrakts in Betracht.

Insbesondere übermäßige Hautreaktionen sowie Fieber gelten als Anzeichen einer generellen Unverträglichkeit. In diesen Fällen liegt eine medizinische Gegenanzeige (Kontraindikation) vor, die in der Regel zum sofortigen Abbruch der Behandlung führt.

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