Carbapeneme

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

Letzte Aktualisierung am: 11. September 2026

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

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Bei Carbapenemen handelt es sich um Antibiotika, die zur Gruppe der Beta-Laktame zählen. Ursprünglich wurden Carbapeneme als Thienamycine bezeichnet. Bedingt durch ihr großes antimikrobielles Wirkspektrum kommen sie als Arzneistoffe zum Einsatz. Einige Vertreter sind zum Beispiel Ertapenem, Imipenem, Doripenem, Meropenem und Tebipenem. In Deutschland stehen davon Ertapenem, Imipenem in fester Kombination mit Cilastatin sowie Meropenem als Fertigarzneimittel zur Verfügung. Die EU-Zulassung des Doripenem-Präparates Doribax wurde 2014 zurückgenommen, und Tebipenem ist in Deutschland nicht im Handel. Carbapeneme haben den Status von Reserveantibiotika. Innerhalb Europas werden immer mehr Resistenzen gegen Carbapeneme verzeichnet.

Was sind Carbapeneme?

Bei Carbapenemen handelt es sich um Antibiotika, die zur Gruppe der Beta-Laktame zählen.

Grundsätzlich handelt es sich bei Carbapenemen um relativ gut verträgliche Antibiotika. Bedingt durch ihr Wirkspektrum werden sie in zwei Gruppen unterteilt. Denn sie weisen sowohl im gramnegativen als auch im grampositiven Bereich ein relativ großes Wirkspektrum auf. Außerdem zeichnen sich Carbapeneme durch eine hohe Stabilität gegenüber Beta-Laktamasen aus.

Zur ersten Gruppe der Carbapeneme gehören beispielsweise Imipenem, das mit Cilastatin kombiniert wird, Meropenem und Doripenem. Zu beachten ist hierbei, dass Cilastatin allein über keine antimikrobielle Wirkung verfügt. Zur zweiten Gruppe zählt Ertapenem. Es unterscheidet sich von den übrigen Carbapenemen dadurch, dass es gegen Acinetobacter und Pseudomonas nicht wirksam ist. Diese Zweiteilung ist keine bloße Beschreibung, sondern die in Deutschland gebräuchliche Einteilung der Wirkstoffgruppe: Die Empfehlungen der Paul-Ehrlich-Gesellschaft für Chemotherapie in ihrer Fassung von 2018 führen unter der Gruppe 1 die Wirkstoffe Imipenem und Meropenem, unter der Gruppe 2 das Ertapenem; das früher ebenfalls der Gruppe 1 zugerechnete Doripenem ist dort nicht mehr aufgeführt, weil es vom Markt genommen wurde. Der Unterschied entscheidet über den Einsatz: Besteht der Verdacht auf eine Beteiligung von Pseudomonaden, kommt von den Carbapenemen nur ein Vertreter der ersten Gruppe in Betracht. Sämtliche Carbapeneme zeigen gegen Methicillin-resistente Staphylokokken keinerlei Wirkung.

Prinzipiell verfügen alle Carbapeneme über eine bakterizide Wirkung. Da es sich bei Carbapenemen um Beta-Lactam-Antibiotika handelt, kommen sie in erster Linie zur Therapie von bestimmten bakteriellen Infektionskrankheiten zum Einsatz, denen empfindliche Erreger zugrunde liegen. Ihre bakterizide Wirkung erstreckt sich dabei auf aerobe und anaerobe sowie auf gramnegative und grampositive Erreger. Im überwiegenden Teil der Fälle werden die entsprechenden Medikamente intravenös als Infusion verabreicht.

Pharmakologische Wirkung

Die Ausscheidung der Carbapeneme erfolgt über die Nieren. Nach Tierstudien ist die Giftigkeit des Imipenems als Einzelsubstanz auf die Niere beschränkt; es wirkt dort nierenschädigend. Um seine Inaktivierung in der Niere zu verhindern, wird das Antibiotikum nur in fester Kombination mit Cilastatin gegeben, das die Dehydropeptidase-I hemmt. Auf diese Weise verzögert sich in der Niere der hydrolytische Abbau des Medikaments. Im Tierversuch verhinderte Cilastatin zugleich die nierenschädigende Wirkung des Imipenems, indem es dessen Aufnahme in die Zellen der Nierenkanälchen hemmte.

Bei den übrigen Carbapenemen ist eine solche Kombination nicht notwendig. Sämtliche Carbapeneme werden zum Teil verstoffwechselt und anschließend renal eliminiert. Dabei beträgt die Halbwertszeit bei Personen mit gesunden Nieren circa eine Stunde. Eine Ausnahme bildet Ertapenem, dessen Halbwertszeit deutlich länger ist. Für die Kombination aus Imipenem und Cilastatin sieht die Fachinformation dementsprechend mehrere über den Tag verteilte Einzelgaben vor. Weil die Ausscheidung über die Nieren läuft, richtet sich die zu gebende Menge außerdem nach der Nierenleistung: Für die Kombination aus Imipenem und Cilastatin sieht die Fachinformation eine Herabsetzung vor, sobald die Nierenfunktion unterhalb des Normbereichs liegt. Die Fachinformation verknüpft beide Größen ausdrücklich – die empfohlene Menge bemisst sich nach Nierenfunktion und Körpergewicht –, und sie nennt das Überschreiten dieser Menge als Umstand, unter dem die Nebenwirkungen am Zentralnervensystem vor allem beobachtet wurden.

Bedingt durch ihr relativ breites Spektrum wirken sich Carbapeneme enorm auf die Darmflora aus. Außerdem können sich Bakterien, die gegen Carbapeneme resistent sind, während der Behandlung stark vermehren und in der Folge sekundäre Infektionen auslösen.

Im Hinblick auf ihre chemische Struktur unterscheiden sich Carbapeneme von anderen Beta-Laktamen. Der charakteristische Fünfring des jeweiligen Beta-Laktams weist hier ein Kohlenstoff-Atom anstatt eines Schwefel-Atoms auf. Zunächst wurde die Leitsubstanz der Carbapeneme aus einem Bakterium namens Streptomyces cattleya gewonnen. Diese Leitsubstanz, das Thienamycin, ist im Körper allerdings nicht stabil. Aus diesem Grund werden Carbapeneme mittlerweile synthetisch hergestellt.

Resistenz

Die Fachinformation der Kombination aus Imipenem und Cilastatin führt für ihren Wirkstoff vier Wege auf, über die Bakterien unempfindlich werden können.

Der erste Weg ist die Abdichtung. Gramnegative Bakterien tragen eine äußere Membran, die der Wirkstoff nur durch Kanalproteine, die sogenannten Porine, durchqueren kann. Bilden sie weniger solcher Porine, gelangt weniger Wirkstoff in die Zelle. Der zweite Weg ist der Abtransport: Über Effluxpumpen kann das Antibiotikum aktiv wieder aus der Zelle hinausbefördert werden. Der dritte Weg betrifft die Zielstruktur selbst – die penicillinbindenden Proteine können ihre Bindungsstärke für den Wirkstoff verlieren.

Der vierte Weg ist der folgenreichste. Carbapeneme sind gegen die Spaltung durch die meisten von grampositiven und gramnegativen Bakterien gebildeten Beta-Lactamasen beständig, also gegen Penicillinasen und Cephalosporinasen. Sie sind es jedoch nicht gegen jene selteneren Enzyme, die eigens Carbapeneme spalten, die Carbapenemasen. Hinzu kommt, dass Bakterienarten, die gegen ein Carbapenem unempfindlich sind, in der Regel auch gegen die übrigen unempfindlich sind. Eine zielstrukturbedingte Kreuzresistenz zu Chinolonen, Aminoglykosiden, Makroliden und Tetrazyklinen besteht dagegen nicht.

Aus diesen Zusammenhängen leitet die Fachinformation eine Vorgabe für die Verordnung ab: Die Entscheidung für ein Carbapenem soll im Einzelfall getroffen werden und dabei den Schweregrad der Infektion, die Häufigkeit von Resistenzen gegen andere geeignete Antibiotika und das Risiko carbapenemresistenter Erreger gegeneinander abwägen.

Medizinische Anwendung & Verwendung

Prinzipiell handelt es sich bei sämtlichen Carbapenemen um sogenannte Reserveantibiotika. Das bedeutet, dass sie nur bei speziellen und schwer kontrollierbaren Infektionszuständen zum Einsatz kommen. Denn bei unkritischer Anwendung wird die Bildung von Resistenzen unterstützt, und Nebenwirkungen werden verstärkt.

Praktisch bedeutet der Reservestatus, dass am Anfang einer Behandlung in der Regel ein anderes Antibiotikum steht. Ein Carbapenem kommt dort ins Spiel, wo die Ausgangslage besonders schwer ist, wo der Erreger unbekannt bleibt oder wo die begonnene Behandlung nicht anschlägt. Für die Abwägung im Einzelfall nennt die Fachinformation der Kombination aus Imipenem und Cilastatin drei Gesichtspunkte: wie schwer die Infektion verläuft, wie verbreitet Resistenzen gegen die sonst geeigneten Antibiotika vor Ort sind und wie hoch das Risiko carbapenemresistenter Erreger einzuschätzen ist. Sobald der Erreger und seine Empfindlichkeit bekannt sind, kann von dem breit wirkenden Mittel auf ein enger wirkendes gewechselt werden.

Zum Einsatz kommen Carbapeneme zum Beispiel auch dann, wenn gegen andere Beta-Laktame bereits Resistenzen bestehen. Auch bei schwerwiegenden nosokomialen Infekten infolge unbekannter Keime werden sie angewendet, vor allem wenn die ursprünglich vorgesehene Therapie keine Wirkung zeigt. Darüber hinaus werden Carbapeneme auch bei schweren Mischinfektionen eingesetzt, zum Beispiel bei Peritonitis (Entzündung des Bauchfells) mit Anaerobiern und Eitererregern.

Das Wirkungsspektrum der Carbapeneme umfasst nahezu alle krankhaften gramnegativen und grampositiven Bakterien mit Ausnahme von Mykoplasmen, Chlamydien und Methicillin-resistenten Staphylokokken. Gegen Pseudomonas aeruginosa sind die Carbapeneme der ersten Gruppe wirkungsvoll, Ertapenem dagegen nicht.

Die in Deutschland verfügbaren Carbapeneme sind ausschließlich auf parenteralem Weg anwendbar. Eine Anwendung von Meropenem und der Kombination Imipenem/Cilastatin ist insbesondere bei schwerwiegenden oder gar lebensgefährdenden Infekten der Niere, der Harnwege sowie des Bauchraumes hilfreich. Auch ernsthafte Infektionen der Gelenke und Geschlechtsorgane, Weichteilgewebe und Haut begründen eine Verwendung der Medikamente. Darüber hinaus werden auch schwerwiegende Infekte der Atemwege sowie Meningitis und Sepsis mit den Wirkstoffen therapiert.

Innerhalb der Beta-Lactam-Antibiotika nehmen die Carbapeneme eine Sonderstellung ein. Sie teilen den Beta-Lactam-Ring mit den Penicillinen und den Cephalosporinen und damit auch den Wirkmechanismus, unterscheiden sich von ihnen aber durch die Beständigkeit gegenüber den gewöhnlichen Beta-Lactamasen und durch das breitere Spektrum. Ihr Wirkungsspektrum reicht dabei über das der einzelnen Penicilline und Cephalosporine hinaus und schließt aerobe wie anaerobe, grampositive wie gramnegative Erreger ein. Genau daraus ergibt sich der eingangs genannte Reservestatus. Bei vermuteten oder nachgewiesenen Infektionen durch Pseudomonas aeruginosa kann zusätzlich die gleichzeitige Gabe eines Aminoglykosids angezeigt sein.

Das Carbapenem Ertapenem kommt vor allem bei Infektionen der Haut und Pneumonien zum Einsatz. Auch Entzündungen der Herzinnenhaut (Endokarditis) können mit Carbapenemen behandelt werden. Die Dosierung der Wirkstoffe erfolgt anhand der Fachinformation. In den meisten Fällen werden sie intravenös verabreicht, mitunter auch als Injektion.

Wie eng der Zulassungsrahmen tatsächlich gefasst ist, zeigt das Beispiel der Kombination aus Imipenem und Cilastatin. Ihre Fachinformation nennt für Erwachsene und Kinder ab einem Jahr fünf Anwendungsgebiete: komplizierte Infektionen des Bauchraums, schwerwiegende Lungenentzündungen einschließlich der im Krankenhaus und unter Beatmung erworbenen, Infektionen während und nach der Geburt, komplizierte Infektionen der Harnwege sowie komplizierte Infektionen der Haut und des Weichteilgewebes. Hinzu kommt die Anwendung bei Patienten mit Fieber und einem Mangel an weißen Blutkörperchen, wenn eine bakterielle Ursache vermutet wird, sowie bei einer Bakteriämie im Zusammenhang mit einer dieser Infektionen. Die amtlichen nationalen Leitlinien zum Umgang mit Antibiotika sind dabei ausdrücklich zu beachten – ein Hinweis, der den Reservestatus in der Zulassung selbst verankert.

Risiken & Nebenwirkungen

Carbapeneme dürfen grundsätzlich nicht zum Einsatz kommen, wenn eine Überempfindlichkeit bereits bekannt ist. Auch wenn der Patient schwer überempfindlich auf andere Beta-Lactam-Antibiotika reagiert hat, ist eine Behandlung mit Carbapenemen kontraindiziert. Beschrieben sind außerdem schwere Überempfindlichkeitsreaktionen bis hin zum anaphylaktischen Schock, gelegentlich mit tödlichem Ausgang – eine Gefahr, die für die meisten Beta-Lactam-Antibiotika gilt und die insbesondere Personen betrifft, die gegen zahlreiche Allergene überempfindlich sind. Vor Behandlungsbeginn wird deshalb geklärt, ob in der Vergangenheit bereits Überempfindlichkeitsreaktionen aufgetreten sind. Darüber hinaus können Wechselwirkungen auftreten, wenn Carbapeneme gleichzeitig mit einigen anderen Wirkstoffen angewendet werden. Von besonderer Bedeutung ist die gleichzeitige Gabe von Valproinsäure: Carbapeneme senken deren Konzentration im Blut, die dadurch unter den therapeutisch wirksamen Bereich fallen kann, sodass Krampfanfälle nicht mehr zuverlässig unterdrückt werden. Die Fachinformationen raten deshalb von dieser Kombination ab.

Eine zweite Wechselwirkung betrifft die Blutgerinnung. Werden gleichzeitig gerinnungshemmende Mittel zum Einnehmen angewendet, kann deren Wirkung verstärkt werden; für Warfarin ist das vielfach berichtet worden. Wie groß der Beitrag des Antibiotikums dabei ist, lässt sich im Einzelfall schwer bestimmen, weil auch die zugrunde liegende Infektion, das Alter und der Allgemeinzustand eine Rolle spielen. Empfohlen wird deshalb, die Gerinnungswerte während der gemeinsamen Anwendung und im Anschluss daran zu überwachen. Für die Kombination aus Imipenem und Cilastatin ist außerdem beschrieben, dass bei gleichzeitiger Gabe von Ganciclovir Krampfanfälle aufgetreten sind; beide Mittel sollen deshalb nur zusammen verabreicht werden, wenn der erwartete Nutzen die Risiken übersteigt.

Antibiotikabedingte Darmentzündung

Weil Carbapeneme wegen ihres breiten Spektrums stark auf die Darmflora einwirken, widmet die Fachinformation einer daraus folgenden Nebenwirkung einen eigenen Warnhinweis: der antibiotikabedingten und der pseudomembranösen Dickdarmentzündung. Sie ist unter der Kombination aus Imipenem und Cilastatin ebenso berichtet worden wie unter nahezu allen anderen Antibiotika, und ihr Schweregrad reicht von leicht bis lebensbedrohlich.

Ausgelöst wird sie durch das Bakterium Clostridioides difficile, das sich vermehren kann, wenn die Behandlung die übrige Darmbesiedlung zurückdrängt. Treten während oder nach einer Behandlung Durchfälle auf, ist diese Ursache deshalb in Betracht zu ziehen. Die Fachinformation hält dann zwei Schritte fest: das Absetzen des Antibiotikums zu erwägen und eine gezielte Behandlung gegen Clostridioides difficile einzuleiten. Sie kann noch Wochen nach dem Ende einer Behandlung auftreten. Ein Durchfall nach einer Antibiotikabehandlung verdient deshalb auch dann Aufmerksamkeit, wenn das Mittel längst abgesetzt ist.

Anwendung in Schwangerschaft und Stillzeit

Für die Anwendung während der Schwangerschaft liegen für die Kombination aus Imipenem und Cilastatin keine ausreichenden Daten aus kontrollierten Untersuchungen vor. In Tierversuchen an trächtigen Affen zeigten sich Wirkungen auf die Fortpflanzung; welches Risiko daraus für den Menschen folgt, ist nicht bekannt. Die Fachinformation lässt eine Anwendung deshalb nur zu, wenn der zu erwartende Nutzen das mögliche Risiko für das ungeborene Kind rechtfertigt. Damit steht die Frage unter den Vorsichtsmaßnahmen und nicht unter den Gegenanzeigen.

In der Stillzeit gehen beide Bestandteile in kleinen Mengen in die Muttermilch über. Da sie nach Aufnahme über den Mund kaum in den Körper gelangen, gilt es als unwahrscheinlich, dass der Säugling nennenswerten Mengen ausgesetzt wird. Ist die Gabe unverzichtbar, wird der Nutzen des Stillens gegen ein mögliches Risiko für das Kind abgewogen. Zur Frage, ob eine Behandlung die Fruchtbarkeit beeinflusst, liegen keine Daten vor.

Quellen

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

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

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

• Aktories, K., Flockerzi, V., Förstermann, U., Hofmann, F. (Hrsg.): Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie.
  ISBN: 9783437426223

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

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