Ein Antibiotikum (früher auch Antibioticum, von griechisch „gegen“ und βίος bios „Leben“; Plural: Antibiotika, Antibiotica) im ursprünglichen Sinne ist ein natürlich gebildetes niedermolekulares Stoffwechselprodukt von Pilzen oder Bakterien, das schon in geringer Konzentration das Wachstum anderer Mikroorganismen hemmt oder diese abtötet. Als Antibiotikum im weiteren Sinn gelten auch antimikrobiell eingesetzte Substanzen, die in der Natur nicht vorkommen und teilsynthetisch, vollsynthetisch oder gentechnisch gewonnen werden, nicht aber Desinfektionsmittel.William Martindale, E. F. James Reynolds et al.: The Extra Pharmacopoeia. 29. Auflage. Pharmaceutical Press, London 1989, ISBN 0-85369-210-6, S. 94.E. Mutschler, G. Geisslinger, H. K. Kroemer, P. Ruth, M.Schäfer-Korting: Arzneimittelwirkungen. Lehrbuch der Pharmakologie und Toxikologie. 9. Auflage. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2008, ISBN 978-3-8047-1952-1, S. 794.Antibiotika. In: Roche Lexikon Medizin. 5., neu bearbeitete und erweiterte Auflage. Hoffmann-La Roche AG / Urban & Fischer, München 2003, ISBN 3-437-15150-9;
Antibiotika und ihre Derivate werden vielfach als Antiinfektiva (Arzneistoffe zur Behandlung von Infektionskrankheiten) verwendet.
Im allgemeinen Sprachgebrauch bezieht sich die Bezeichnung Antibiotika meistens auf Arzneistoffe oder Arzneimittel zur Behandlung bakterieller Infektionskrankheiten. Zusammen mit Mitteln gegen Infektionskrankheiten durch Protozoen (Antiprotozoika), gegen Pilze (Antimykotika), gegen Viren (Virostatika) und Würmer (Anthelminthika) bilden sie die Gruppe der Therapeutika gegen Infektionskrankheiten (Antiinfektiva).
Bis heute stammt ein großer Anteil der neu entdeckten Antibiotika aus der Natur; 75 Prozent der Antibiotika, die zwischen 1981 und 2010 in den USA neu zugelassen wurden, waren auf natürliche Rohstoffe zurückzuführen.
Der Begriff Die Bezeichnung Antibiotikum leitet sich von Antibiose ab, einer von Paul Vuillemin 1889 eingeführten Bezeichnung für eine Beziehung zwischen Lebewesen, die für einen der Beteiligten Nachteile mit sich bringt, indem dessen Wachstum oder Fortpflanzung gehemmt oder es abgetötet wird.nach: Werner Köhler, Hans J. Eggers, Bernhard Fleischer: Medizinische Mikrobiologie. 8., völlig neu bearbeitete Auflage. Elsevier / Urban & Fischer, München 2001, ISBN 3-437-41640-5, S. 200.
Obwohl Antibiose schon lange bekannt ist, gilt als der erste therapeutisch antimikrobiell eingesetzte Stoff das synthetisch hergestellte Arsphenamin. Die Bezeichnung Chemotherapeutikum für chemisch-synthetische antimikrobielle Stoffe stammt aus der Zeit der großtechnischen synthetischen Herstellung der Sulfonamide. Erst später wurde das Penicillin als erster natürlich vorkommender antimikrobieller Wirkstoff in die antibakterielle Therapie eingeführt. Heute bezeichnet man allgemein sowohl Stoffe biologischen Ursprungs (Antibiotika im ursprünglichen Sinn) als auch synthetisch hergestellte Chemotherapeutika als Antibiotika.
Außer im chemischen wird inzwischen auch im biologischen Sinn die Definition weiter gefasst. Sie beschränkt den biogenen Ursprung der Antibiotika nicht nur auf Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien, sondern umfasst auch Stoffe wie Phytoalexine und Defensine aus höher organisierten Lebewesen wie Pflanzen und Tieren; auch beim MenschenJ.-M. Schröder: Körpereigene Antibiotika schützen Haut und Schleimhaut. In: Pharmazeutische Zeitung, 19. April 2010, Ausgabe 16. ist das Vorhandensein körpereigener antibiotisch wirksamer Stoffe bekannt.
Geschichte
Hintergrund Entdeckung und Anwendung der Antibiotika gehören zu den bedeutendsten Entwicklungen der Medizin und wurden auch in RomanformMildred Savage: Elixiere des Lebens. (Aus dem Amerikanischen übersetzt von Margitta de Hervás) Scherz, München/Bern 1964. geschildert. Louis Pasteur formulierte den Satz „Leben verhindert Leben“, nachdem er 1877 erkannt hatte, dass sich manche Bakterienarten gegenseitig am Wachstum hindern.Ulrike Roll: Antibiotika. In: Enzyklopädie Medizingeschichte. Berlin / New York 2005, S. 68.
10. Jahrhundert: Balds Augensalbe 2015 wurde von einem englischen Forscherteam das sogenannte Bald’s Leechbook aus dem 10. Jahrhundert untersucht. Sie fanden heraus, dass eine nach einem darin erwähnten Rezept angefertigte Augensalbe in vitro eine bakterizide Wirkung gegenüber dem Bakterium Staphylococcus aureus zeigte. In einem Modell aus infiziertem Mausgewebe vermochte sie die Keimzahl eines multiresistenten Krankenhauskeims Staphylococcus aureus (MRSA) deutlich zu reduzieren. Die Salbe enthielt eine Zubereitung aus Knoblauch, Zwiebeln, Wein und Ochsengalle, die neun Tage in einem kleinen Kupferkessel gelagert wurde.Freya Harrison et al.: A 1,000-Year-Old Antimicrobial Remedy with Antistaphylococcal Activity. In: mBio. 15. August 2015, Band 6, Nr. 4, Artikel: e01129-15; doi:10.1128/mBio.01129-15.
1893–1897: Vorarbeiten von Gosio und Duchesne Aus einem Schimmelpilz der Gattung Penicillium isolierte Bartolomeo Gosio 1893 Mycophenolsäure, die er sogar kristallin darstellen konnte. Gosio beobachtete, dass er damit das Wachstum des Milzbranderregers behindern konnte. Er veröffentlichte diese Arbeiten 1893 und noch einmal 1896; sie wurden jedoch international nicht wahrgenommen, wohl weil er auf Italienisch schrieb.
Ebenfalls bereits dreißig Jahre vor Alexander Fleming, dem „offiziellen“ Entdecker des Penicillins, schrieb der französische Militärarzt Ernest Duchesne seine Doktorarbeit über seine als Medizinstudent gemachte Beobachtung, dass bestimmte Schimmelpilze über antibiotische – also Bakterien abtötende – Eigenschaften verfügen. Er gilt als erster Entdecker der antimikrobiellen Wirksamkeit von Schimmelpilzen. Angeregt wurden seine Forschungen durch die Beobachtung, dass die im Militärhospital beschäftigten arabischen Stallknechte die Sättel für die Pferde in einem dunklen, feuchten Raum aufbewahrten, um die Bildung von Schimmelpilzen zu fördern. Auf Duchesnes Frage, warum sie das täten, antworteten die Stallburschen, dadurch würden die Wunden, die durch das Scheuern der Sattel entstünden, schneller abheilen. 1896 bereitete Duchesne eine Lösung aus diesen Schimmelpilzkulturen zu und injizierte sie mehreren erkrankten Meerschweinchen. Wie sich herausstellte, genasen alle Versuchstiere nach verabreichter Injektion.
Anschließend studierte Duchesne die Wechselwirkung zwischen Escherichia coli und Penicillium glaucum in einer Reihe penibel durchgeführter Experimente. Dabei stellte sich heraus, dass in einer Kultur, die lediglich diese beiden Spezies enthielt, der Pilz in der Lage war, das Bakterium zu eliminieren. Des Weiteren zeigte sich, dass ein Versuchstier, das mit einem Typhusbazillus in einer normalerweise tödlichen Dosis beimpft wurde, keinerlei Anzeichen einer Erkrankung zeigte, mithin also völlig gesund war – sofern es zuvor ebenfalls mit Penicillium glaucum beimpft worden war (in dieser Hinsicht weichen die Ergebnisse von Duchesne von den Ergebnissen von Fleming ab: Der von Fleming entdeckte Stamm Penicillium notatum zeigte bei Typhus keinerlei Effekte).
Seine Doktorarbeit mit dem Titel Contribution à l’étude de la concurrence vitale chez les micro-organismes: antagonisme entre les moisissures et les microbes („Untersuchungen zum Überlebenskampf der Mikroorganismen: Der Antagonismus von Schimmelpilzen und Mikroben“), die er im Jahre 1897 zur Erlangung der Doktorwürde einreichte, war die erste wissenschaftliche Arbeit, die sich mit den Möglichkeiten eines therapeutischen Einsatzes von Schimmelpilzen aufgrund deren antimikrobieller Eigenschaften auseinandersetzte. Seinerzeit lehnte das Institut Pasteur die Doktorarbeit des damals völlig Unbekannten und gerade erst 23-Jährigen ab. Duchesne drängte auf mehr Forschungen, aber der Militärdienst hinderte ihn daran, auf diesem Gebiet weitere Aktivitäten zu entfalten. Erst 1949, fünf Jahre, nachdem Alexander Fleming den Nobelpreis erhalten hatte, wurde Duchesne von der französischen Académie nationale de médecine posthum für seine Verdienste geehrt.
1910: Paul Ehrlich und das Arsphenamin Vielfach wird das 1910 von Paul Ehrlich eingeführte, von ihm 1909 entdeckte Arsphenamin (Salvarsan) als das zuerst entdeckte AntibiotikumAndreas Mettenleiter: Das Juliusspital in Würzburg. Band III: Medizingeschichte. Herausgegeben vom Oberpflegeamt der Stiftung Juliusspital Würzburg anlässlich der 425jährigen Wiederkehr der Grundsteinlegung. Stiftung Juliusspital Würzburg, Würzburg 2001, ISBN 3-933964-04-0, S. 564. der Geschichte angesehen. Sein Wirkungsspektrum war auf Spirochäten begrenzt (Schmalspektrum-Antibiotikum); es ermöglichte dadurch erstmals eine wirksame und relativ ungefährliche Therapie der damals weit verbreiteten Syphilis.
Anders als das spätere Penicillin beruhten Arsphenamin und seine bis 1945 in Deutschland hergestellten Nachfolger (u. a. das 1934 zunächst als Antiinfektivum eingeführte Sulfamidochrysoidin, Handelsname Prontosil) noch nicht auf Schimmelpilzen, sondern auf künstlich hergestellten Farbstoffen. Arsphenamin ist in der modernen Medizin inzwischen von neueren Wirkstoffen abgelöst worden. Als nächstes Antibiotikum wurde dann 1935 das von Gerhard Domagk entdeckte Sulfonamid auf den Markt gebracht.
1928: Alexander Fleming entdeckt das Penicillin Die Wiederentdeckung der Penicilline durch Alexander Fleming begann 1928 mit einer vergessenen und verschimmelten Staphylokokkenkultur am St. Mary’s Hospital in London, als er entdeckte, dass auf dem Nährboden der Bakterienkultur ein Schimmelpilz (Penicillium notatum) wuchs, der die Vermehrung der Bakterien in der Nachbarschaft des Pilzes verhindert hatte. Den aus dem Nährmedium gewonnenen Bakterien tötenden Stoff nannte er Penicillin und veröffentlichte seine Erkenntnisse 1929 im British Journal of Experimental Pathology.On the antibacterial action of cultures of a penicillium, with special reference to their use in the isolation of B. influenzæ. In: British journal of experimental pathology, 1929, Band 10, Nr. 3, S. 226–236; .
Ende des Jahres 1940 erschien im Lancet der richtungsweisende Artikel „Penicillin als chemotherapeutischer Wirkstoff“ von Ernst Boris Chain und seinen Mitarbeitern.Alfred Marchionini, Hans Götz: Neuere Erfahrungen mit der antibiotischen Behandlung der Hautkrankheiten (Aureomycin, Chloromycetin, Terramycin). In: Münchener Medizinische Wochenschrift, 2. Januar 1953, Band 95, Nr. 1, S. 71–74, hier: S. 71. Da Penicillin als das nächste medizinisch eingesetzte Antibiotikum im Gegensatz zu den vorher genannten Antibiotika nicht chemisch synthetisiert werden konnte, sondern durch Mikroorganismen (Pilze; in diesem Fall Penicillium notatum (heute Penicillium chrysogenum)) hergestellt werden musste, erfolgte die Behandlung des ersten Patienten mit Penicillin erst 1941 nach Gewinnung in chemisch ausreichend reiner Form durch die Oxforder Gruppe um Ernst B. Chain und Howard W. Florey.Christof Goddemeier: Alexander Fleming (1881–1955): Penicillin. In: Deutsches Ärzteblatt. Jahrgang 103, Nr. 36, 2006, S. A2286. Abgerufen am 3. Februar 2017.
Seit 1941: Weite Verbreitung und Forschung bis heute Mit dem Penicillin begann der eigentliche Siegeszug der Antibiotika in der Medizin. Die Erfolge des Penicillins führten zur Suche und Entdeckung weiterer Antibiotika: Streptomycin, Chloramphenicol, Aureomycin, Tetracyclin und vieler anderer. Die meisten bekannten Antibiotika leiten sich von Naturstoffen ab.