Wie wirken Antibiotika? Fünf Angriffspunkte, fünf Klassen

Damit ein Antibiotikum nützt, muss es das Bakterium schädigen, ohne das Wirtstier zu schädigen. Das nennt man selektive Toxizität — und sie ist möglich, weil Bakterien Strukturen besitzen, die in der Tierzelle entweder ganz fehlen oder sich ausreichend von ihr unterscheiden.

Fast alle gebräuchlichen Antibiotika richten sich gegen einen von fünf Angriffspunkten. Zu wissen, zu welcher Gruppe ein Antibiotikum gehört, macht es leichter zu verstehen, warum es gegen manche Bakterien wirkt und gegen andere nicht — und wie Resistenzen entstehen.

1. Zellwandsynthese

Die meisten Bakterien tragen außerhalb der Zellmembran eine starre Wand aus Peptidoglykan. Diese Wand hält das Bakterium gegen den hohen Innendruck zusammen. Tierzellen besitzen keine solche Struktur — das macht sie zu einem idealen Angriffspunkt.

Betalaktame (Penicilline, Cephalosporine, Amoxicillin und Verwandte) blockieren die Enzyme, die die Peptidoglykanstränge miteinander vernetzen. Ein wachsendes Bakterium kann seine Wand nicht mehr reparieren und platzt unter dem eigenen Innendruck. Betalaktame gelten deshalb in der Regel als bakterizid (abtötend) und wirken nur auf Bakterien, die sich aktiv vermehren.

Der häufigste Resistenzmechanismus gegen diese Gruppe sind Betalaktamase-Enzyme: Das Bakterium bildet ein Enzym, das die Ringstruktur des Antibiotikums aufbricht.

2. Proteinsynthese

Bakterien bauen ihre Proteine am 70S-Ribosom; die Ribosomen der Tierzelle sind vom Typ 80S. Dieser strukturelle Unterschied ist die Grundlage der größten Antibiotikagruppe.

Die Untergruppen unterscheiden sich danach, welche der beiden ribosomalen Untereinheiten sie binden:

• Tetracycline (Doxycyclin, Oxytetracyclin, Chlortetracyclin) binden an die 30S-Untereinheit und verhindern, dass die neue Aminosäure ins Ribosom eintritt.
• Aminoglykoside (Neomycin, Gentamicin) binden an die 30S-Untereinheit und führen zum Fehlablesen des genetischen Codes.
• Makrolide (Tylosin, Erythromycin, Tilmicosin), Lincosamide (Lincomycin), Amphenicole (Florfenicol) und Pleuromutiline (Tiamulin) binden an die 50S-Untereinheit und stoppen die Verlängerung der wachsenden Proteinkette.

Die meisten Vertreter dieser Gruppe sind bakteriostatisch: Sie töten das Bakterium nicht, sondern stoppen seine Vermehrung und überlassen die Beseitigung dem Immunsystem. Bei immunsupprimierten Tieren kann die Antwort deshalb schwächer ausfallen.

3. Nukleinsäuresynthese

Die DNA des Bakteriums muss bei der Teilung entwunden und wieder aufgewunden werden. Die Enzyme, die das leisten, sind die DNA-Gyrase und die Topoisomerase IV.

Chinolone und Fluorchinolone (Enrofloxacin, Danofloxacin, Marbofloxacin, Flumequin) blockieren diese Enzyme. Die DNA kann nicht kopiert werden, und das Bakterium stirbt — diese Gruppe ist also bakterizid.

Fluorchinolone zählen in vielen Ländern zu den antimikrobiellen Wirkstoffen von kritischer Bedeutung; das bedeutet, dass eine bewusste Beschränkung ihres Einsatzes erwartet wird.

4. Der Folatweg

Die meisten Bakterien müssen das Folat für ihre DNA-Bausteine selbst herstellen; Tiere nehmen Folat fertig mit dem Futter auf. Dieser Unterschied liefert einen weiteren selektiven Angriffspunkt.

Sulfonamide blockieren einen Schritt dieses Wegs, Trimethoprim den nächsten. Deshalb werden beide so oft gemeinsam formuliert: Dieselbe Kette an zwei Stellen zu durchtrennen wirkt stärker als jeder Wirkstoff für sich und verlangsamt die Resistenzentwicklung. Dieses Prinzip heißt Synergie.

5. Die Zellmembran

Die letzte Gruppe greift die äußere Membran des Bakteriums direkt an. Polymyxine (Colistin) binden an die Lipopolysaccharide der äußeren Membran gramnegativer Bakterien und stören deren Durchlässigkeit; der Zellinhalt tritt aus.

Weil Colistin in der Humanmedizin eine der letzten Reserveoptionen ist, ist sein Einsatz beim Tier in vielen Ländern besonders eingeschränkt.

Übersichtstabelle

Angriffspunkt	Beispielklassen	Wirkung
Zellwand	Penicilline, Cephalosporine	Bakterizid
Proteinsynthese (30S)	Tetracycline, Aminoglykoside	Überwiegend bakteriostatisch
Proteinsynthese (50S)	Makrolide, Lincosamide, Amphenicole, Pleuromutiline	Überwiegend bakteriostatisch
Nukleinsäuren	Fluorchinolone	Bakterizid
Folatweg	Sulfonamide + Trimethoprim	In Kombination bakterizid
Zellmembran	Polymyxine	Bakterizid

Warum wirkt ein Antibiotikum nicht gegen jedes Bakterium?

Damit ein Antibiotikum wirken kann, muss es sein Ziel erreichen, und das Ziel muss vorhanden sein. Gramnegative Bakterien besitzen eine zusätzliche äußere Membran, die viele Moleküle nicht durchlässt. Mykoplasmen wiederum haben gar keine Zellwand — genau deshalb wirken Betalaktame, deren Ziel die Zellwand ist, bei Mykoplasmen nicht.

Welches Antibiotikum in welcher Situation geeignet ist, hängt vom Erreger, der Tierart, der Verteilung des Wirkstoffs im Körper und den Zulassungsbedingungen in Ihrem Land ab. Diese Entscheidung liegt bei der untersuchenden Tierärztin oder dem untersuchenden Tierarzt.

Wie Antibiotikaresistenzen entstehen und wie sich ihre Ausbreitung verlangsamen lässt, lesen Sie in unserem Beitrag Was ist antimikrobielle Resistenz (AMR)?