Antibiotika, die die bakterielle Zellstruktur beeinflussen

Antibiotika können Bakterien abtöten, indem sie ihre normalen intrazellulären Funktionen stören (RNA-, DNA- und Proteinsynthese) oder indem sie die Zellstruktur des Bakteriums schwächen und so die Zelle verursachen aufbrechen oder lysieren. Im Gegensatz zu Tierzellen haben Bakterienzellen sowohl eine Plasmamembran als auch eine steife äußere Zellwand. Antibiotika, die entweder die Zellwand oder die Plasmamembran stören, werden beschrieben.

Penicillin und seine Derivate

Penicillin wirkt, indem es einen spezifischen Vernetzungsschritt in der Zellwandproduktion blockiert, der für die Bakterien entscheidend ist, um starke Zellwände zu bilden. Penicillin blockiert die Wirkung des quervernetzenden Enzyms Transpeptidase, obwohl Zellwand-Untereinheiten normal produziert werden, sind sie nicht miteinander vernetzt. Dieser Vernetzungsfehler erzeugt schwache bakterielle Zellwände, die das bakterielle Zytoplasma und die Zelllyse nicht enthalten können, wodurch die Bakterien abgetötet werden. Penicillin, Amoxicillin und Ampicillin sind Beispiele für Antibiotika, die den Vernetzungsschritt blockieren.

Vancomycin

Vancomycin wirkt darüber hinaus durch Hemmung der Synthese der Zellwanduntereinheiten (Peptidoglykane) zur Schwächung neugebildeter bakterieller Zellwände. Während Penicillin und seine Derivate direkt auf das Vernetzungsenzym einwirken, um seine Enzymwirkung zu blockieren, agiert Vancomysin, indem es sich an die Vorstufen der Untereinheiten bindet und das Substrat daran hindert, mit dem Enzym zu interagieren. Ohne richtige Vernetzung der Untereinheiten wird die bakterielle Zellwand schwach und lysiert. Die anderen Wirkmechanismen von Vancomycin bestehen darin, die Permeabilität der Zellmembran zu erhöhen und die bakterielle RNA-Synthese zu hemmen, was es zu einem sehr starken Antibiotikum mit dreifacher Bedrohung macht.

Bacitracin

Bacitracin blockiert einen weiteren Schritt in der bakteriellen Zellwandsynthese. Die Untereinheiten der Zellwand (Peptidoglycane) werden innerhalb der Zelle produziert und müssen durch die lipidreiche Zellmembran transportiert werden. Ein spezielles Transportermolekül, ein so genanntes Lipidträgermolekül, trägt das Peptidoglykan durch die Membran, setzt die Untereinheit frei und wird durch die Membran zurückgeführt, um die nächste Untereinheit aufzunehmen. Bacitracin blockiert das Recycling des Lipidträgermoleküls, das für den Transport der nächsten Untereinheit benötigt wird, wodurch die Zellwand geschwächt wird. Die geschwächte Zellwand lysiert und tötet die Bakterienzelle.

Polymyxin B

Polymyxin B, ein zyklisches Peptidantibiotikum, wirkt auf eine andere Komponente der Zellstruktur, die Plasmamembran. Polymyxin wirkt, indem es die Permeabilität der Zellmembran erhöht, wodurch die Zelle zu viel Wasser aufnimmt und lysiert, wodurch das Bakterium abgetötet wird. Unglücklicherweise interagiert Polymyxin auch mit der Zellmembran von menschlichen Nieren- und Nervenzellen, was es für diese Organe toxisch macht und daher ein relativ schwaches inneres Antibiotikum für den klinischen Gebrauch darstellt.Polymyxin wird üblicherweise in topischen antibiotischen Präparaten verwendet.