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Amoxicillin

 

Einteilung

Antibiotika / Antiinfektiva

Penicilline

Wirkmechanismus

Bakterizid wirkendes β-Lactam-Antibiotikum (Penicillin) mit erweitertem Wirkspektrum:
Bakterielle Zellwandsynthesehemmung durch Hemmung der D-Alanin-Transpeptidase

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Anwendung

Akute und chronische Infektionen

Eine antibiotische Therapie wird immer dann notwendig, wenn ein Krankheitserreger in den menschlichen Organismus eindringt und sich entsprechend dort vermehrt. Zum einen kommt es lokal zu einer Gewebsdestruktion, zum anderen können die beteiligten Krankheitserreger oder Überreste dieser lokal oder systemisch toxisch wirken. Im schlimmsten Fall kann es zu einer systemischen Ausbreitung des Erregers kommen, was zum septischen Schock und oft damit einhergehend zum Tod führen kann.

Häufig kommen bei bakteriellen Infektionen, wegen ihrer guten bakteriziden Wirksamkeit und der günstigen Herstellungskosten Penicilline, wie zum Beispiel Amoxicillin, zum Einsatz. Diese Substanz ist prinzipiell bei allen Erregern einsetzbar, die gegen diese Substanz empfindlich sind. Dies bedeutet, dass die im Organismus erreichbaren Wirkstoffspiegel oberhalb der minimalen Hemmkonzentration bzw. minimalen bakteriziden Konzentration liegen.

Anwendungsgebiete von Amoxicillin laut Fachinformation sind:
  • Infektionen der oberen Atemwege, inklusive Sinusitis, Pharyngitis, Tonsillitis (jeweils Mittel der ersten Wahl)
  • Infektionen der unteren Atemwege, inklusive Bronchitis und Pneumonie (jeweils Mittel der ersten Wahl)
  • akute Otitis media (Mittel der ersten Wahl)
  • Harnwegsinfekte

Die offiziellen Leitlinien zur angemessenen Anwendung von Antibiotika sind zu beachten.

Prophylaxe der Endocarditis nach zahnärztlichen Eingriffen

Bei der prophylaktischen Gabe von Antiinfektiva ist eine strenge Indikationsstellung vorzunehmen, da eine Chemoprophylaxe u. a. zur Entstehung von Resistenzen beitragen kann. Im konkreten Falle sind nur Patienten mit mittlerem bis hohen Risiko, an einer Endokarditis zu erkranken, prophylaktisch mit Antibiotika zu therapieren. Hierzu gehören Patienten mit vorbestehenden Herzerkrankungen bzw. Fehlbildungen am Herzen, die einen kontinuierlichen Blutfluss verhindern (Herzklappenfehler, Kammer-Septumdefekt etc.).

Die Endocarditis ist eine Entzündung der Herzinnenhaut (= Endocard), die die Wand der Herzhöhlen und der davon abgehenden Arterien und Venen bedeckt. Darüber hinaus bildet die Herzinnenhaut die 4 Herzklappen (Aorten-, Pulmonal-, Mitral- und Tricuspidal-Klappe), die im Rahmen einer Endocarditis mitbeteiligt sein können. Die Endocarditis wird klinisch nach der Ursache eingeteilt:
Es gibt die abakterielle Endocarditis, die im Rahmen systemischer Erkrankungen wie z. B. der rheumatoiden Arthritis auftritt, und die im Folgenden besprochene, viel häufigere infektiöse Endocarditis, die im Wesentlichen durch Bakterien -nur selten durch Viren oder Pilze- ausgelöst wird.
Hochakut bzw. akut verlaufende bakterielle Endocarditiden werden durch Streptokokken, Staphylokokken oder Enterokokken ausgelöst. Die subakute Endocarditis (= Endocarditis lenta) wird durch α-hämolysierende Streptokokken wie z. B. Streptococcus viridans verursacht. Der Entzündung am Endocard geht eine Streuung von Bakterien durch bestimmte Eintrittspforten wie z. B. Wunden voraus. Insbesondere sind hier zahnärztliche Eingriffe, aber auch Operationen oder Endoskopien zu nennen. Daher wird im Rahmen von zahnärztlichen Behandlungen häufig eine Endocarditis-Prophylaxe mit einem Antibiotikum durchgeführt.
Patienten mit Herzklappenfehlern oder künstlichen Herzklappen haben ein erhöhtes Endocarditis-Risiko. Auch Patienten, die bereits einmal eine Endocarditis hatten, haben ein deutlich erhöhtes Risiko, erneut eine Endocarditis zu bekommen.

Als Komplikation können im Rahmen einer Endocarditis die Herzklappen zerstört werden. Die entzündlich veränderten Ablagerungen an den Herzklappen können sich lösen und zu Embolien (z. B. Lungenembolie oder Embolien an der Retina) führen. Weiterhin können die Erreger streuen und zu Abszessen in anderen Organen oder gar zur Sepsis führen. Daher muss eine Endocarditis umgehend und über einen langen Zeitraum mit Antibiotika behandelt werden.

Klinisch bedeutende und vom Patienten berichtete Symptome sind Fieber (80-90 % der Fälle) und Schüttelfrost, Nachtschweiß, Herzgeräusche und Tachykardie. Häufig kommen noch weitere Symptome hinzu, wie z. B. Anorexie und Gewichtsverlust, oder bei Nierenbeteiligung eine Hämaturie (Blut im Urin) und Proteinurie (Eiweiß im Urin). Bei Herzklappenschäden können sich Symptome einer Herzinsuffizienz entwickeln. Wie oben erwähnt kann es zu Embolien kommen.
Für die Diagnostik wurden nach Duke klinische Kriterien aufgestellt, die sich in Haupt- und Nebenkriterien aufteilen. Zu den Hauptkriterien gehören der positive Erregernachweis in Blutkulturen und der morphologische Nachweis -etwa im Rahmen eines Ultraschalls (Sonographie) des Herzens- einer Beteiligung der Herzklappen mit eventueller Klappeninsuffizienz. Beispiele für Nebenkriterien sind Fieber, Embolien, Glomerulonephritis, Rheumafaktoren (bei abakterieller Endocarditis) oder auch ein i.v.-Drogenabusus.

Die Therapie richtet sich selbstverständlich nach der Ursache. Bei abakterieller Endocarditis, z. B. im Rahmen einer rheumatoiden Erkrankung, kommen Immunsuppressiva zum Einsatz. Bei den viel häufigeren bakteriellen Endocarditiden sollte möglichst das infizierte Gewebe chirurgisch entfernt werden. Stark geschädigte Herzklappen müssen operativ durch künstliche Herzklappen ersetzt werden. Darüber hinaus müssen entsprechend der jeweils in der Blutkultur gefundenen Erreger Antibiotika eingesetzt. Gegen die grampositiven Erreger werden Penicilline oder Ceftriaxon als Cephalosporin der 3. Generation über 4 Wochen eingesetzt. Bei einer verkürzten Therapie wird mit Aminoglykosiden wie z. B. Gentamicin kombiniert. Bei Resistenzen wie z. B. MRSA ist Vancomycin oder Daptomycin, ein cyclisches Lipopeptid, eine Alternative.

Zur Prophylaxe einer Endocarditis, etwa bei zahnchirurgischen Eingriffen, wird häufig Clindamycin eingesetzt.

Sanierung von Typhus-Dauerausscheidern

Amoxicillin soll als Mittel der 2. Wahl dann eingesetzt werden, wenn Fluorchinolone nicht indiziert sind.

Bei Typhus handelt es sich um eine schwere gastrointestinale Infektionskrankheit, welche unbehandelt auch tödlich verlaufen kann. Ein Problem des Typhus ist, dass Erkrankte nach Abheilung weiter Krankheitserreger ausscheiden können. Diese Personen werden daher als Dauerausscheider bezeichnet. Das Problem der Dauerausscheidung ergibt sich dadurch, dass die Erreger des Typhus (Salmonella Typhi) nach akuter Infektion in der Gallenblase, Gallenwegen sowie im Darm weiter persistieren können und dann kontinuierlich über Stuhl oder Speichel ausgeschieden werden, ohne dass der Patient weiterhin Krankheitszeichen zeigt. Dadurch können Menschen aus dem sozialen Umfeld des Ausscheiders mit Typhus infiziert werden. Da Amoxicillin in nicht geringem Ausmaß biliär ausgeschieden wird, ist es bei dieser Indikation zulässig.

In Deutschland gehört Typhus zu den meldepflichtigen Infektionserkrankungen.

Osteomyelitis

Die Osteomyelitis beschreibt im wörtlichen Sinne eine Entzündung des Knochenmarks. Weil in der Regel alle Anteile des Knochens betroffen sind, wird heute mehr und mehr der Begriff Osteitis (Knochenentzündung) verwendet. Typischerweise sind die langen Röhrenknochen in den Extremitäten betroffen. Eine Einteilung der Osteomyelitis kann nach dem Verlauf oder nach der Ursache vorgenommen werden.
  • Akute Osteomyelitiden entwickeln sich früh z. B. nach einer Operation mit den klassischen Entzündungszeichen dolor (Schmerz), calor (Wärme), rubor (Rötung), tumor (Schwellung) und functio laesa (gestörte Funktion). Chronische Formen sind schwieriger zu erkennen, weil sie nicht immer alle typischen Entzündungszeichen aufweisen. Die Infektion ist dann in der Regel nur schwer zugänglich sowohl für das eigene Immunsystem als auch für von außen zugeführte Arzneistoffe.
  • Die Einteilung nach der Ursache erscheint dahingehend sinnvoller, weil sie für die zu erfolgende Therapie Auswirkungen hat: Exogene Osteomyelitiden sind sozusagen von außen zugeführt. Sie entwickeln sich posttraumatisch -etwa nach offenen Frakturen mit Kontakt zur Umwelt- oder postoperativ, wenn nicht aseptisch gearbeitet wurde. Eine endogene Osteomyelitis kommt in der Regel durch hämatogene Streuung von Bakterien zustande. Der Primärinfekt liegt dabei woanders, z. B. bei Hautwunden oder bei Entzündungen der Mandeln (Tonsillitis), Kiefernhöhlen (Sinusitis), Atemwege (Pneumonie) oder gar einer Sepsis. Eine besondere Form der hämatogenen Osteomyelitis bei Kindern ist der sog. „Brodie-Abszess“, eine druckdolente Schwellung im Bereich eines Röhrenknochens, die erst im Röntgenbild oder MRT als Osteomyelitis zu erkennen ist.  

Akute Osteomyelitiden werden meist durch Staphylococcus aureus verursacht. Bei den hämatogenen Formen können daneben auch andere Erreger wie z. B. Staphylococcus epidermis, Pseudomonas aeruginosa oder Escherichia coli in Frage kommen. Bei Immunsuppression können auch Mycobakterien oder Pilze wie Candida albicans oder Aspergillus zu einer Osteomyelitis führen.

Im Zuge der klassischen Entzündungszeichen kann es zu -besonders bei Kindern teils hohem- Fieber kommen. Die Diagnostik beinhaltet die Bestimmung von Entzündungsparametern und das Anlegen von Blutkulturen. Bildgebende Verfahren umfassen das konventionelle Röntgen, das u. U. keine ausreichende Sicherheit gibt, Sonographie und MRT. Gerade bei Verdacht auf eine hämatogene Streuung sollte auf andere Entzündungsgeschehen im Körper untersucht werden. Differentialdiagnostisch muss ein Ewing-Sarkom, ein bösartiger Tumor des Bindegewebes, ausgeschlossen werden.

Neben der Sanierung eines eventuell auslösenden Entzündungsherdes muss bei einer Osteomyelitis eine u. U. wochen- bis monatelange intravenöse Antibiotika-Therapie durchgeführt werden. Gegebenenfalls muss der Knochen auch chirurgisch saniert werden. Dabei kann auch lokal ein Antibiotikum gegeben werden. Auch heute noch kann im Rahmen einer therapierefraktären Osteomyelitis eine Amputation notwendig werden.

Patientenhinweis

Tagesdosierung möglichst gleichmäßig über den gesamten Tag verteilen.
Das Präparat kann unabhängig von den Mahlzeiten eingenommen werden.
Verordnete Dosierung und Therapiedauer einhalten, auch bei eintretender Besserung!
Filmtabletten wegen des schlechten Wirkstoffgeschmacks unzerkaut einnehmen.
Die Wirksamkeit hormoneller Kontrazeptiva kann beeinträchtigt sein!

Dosierung

Richtdosis für Erwachsene:
Täglich 1500-3000 mg peroral, aufgeteilt in 3-4 Einzelgaben

Richtdosis für Kinder unter 40 kg Körpergewicht:
50-100 mg/kg Körpergewicht, maximal aber 2000 mg Amoxicillin aufgeteilt in 3-4 Einzelgaben

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Nebenwirkungen

  Gastrointestinale Störungen

Da Antibiotika nicht nur pathologische Mikroorganismen bekämpfen, sondern auch solche, die zur physiologischen Darmflora des Menschen zählen, treten Durchfälle, Übelkeit, Erbrechen und Bauchschmerzen sehr häufig auf. Nach Beendigung der Therapie klingen diese meist leicht ausgeprägten Beschwerden wieder ab.

Bei schweren und anhaltenden Durchfällen kann eine pseudomembranöse Enterokolitis die Ursache sein, eine Darmentzündung, die bakteriell bedingt ist, und umgehend mit Metronidazol oder Vancomycin therapiert werden muss.

  Allergische Reaktionen

Häufig kommt es unter der Therapie mit Penicillinen, Cephalosporinen, Monobactamen und Carbapenemen zur Sensibilisierung des Patienten, die bei wiederholter Anwendung wegen der auftretenden allergischen Reaktionen zum Therapieabbruch zwingt. Typisch ist ein Arzneimittel-Exanthem durch Penicilline mit Juckreiz und Nesselsucht, deren Therapie mit Antihistaminika und Glucocorticoiden möglich ist. Seltener kommen auch stärkere Überempfindlichkeitsreaktionen bis hin zum allergischen Schock vor.

Die Ursache der Unverträglichkeit liegt im β-Lactamring begründet, der mit Proteinen und Makromolekülen des Menschen unter Bildung eines Antigens reagieren kann. Dies führt z. B. bei Penicillinen zur Unverträglichkeit gegen sämtliche Penicilline, nicht jedoch zwangsläufig auch gegen Cephalosporine. Eine topische Gabe des Wirkstoffes ruft besonders leicht allergische Reaktionen hervor, so dass die Gabe immer peroral oder parenteral erfolgen muss.

  Störungen des Blutbildes

Selten tritt als Nebenwirkung Leukopenie, Neutropenie oder Thrombozytopenie auf. Sehr selten wird auch eine Agranulozytose, Anämie oder eine Panzytopenie beobachtet.

Das Hämogramm (Blutbild) stellt die Menge der in einer Blutprobe vorhandenen Erythrozyten (rote Blutkörperchen), Leukozyten (weiße Blutkörperchen), Thrombozyten (Blutplättchen) und Retikulozyten (polymorphkernige Blutkörperchen) nebeneinander dar. Beim Differentialblutbild werden sowohl quantitative als auch qualitative Parameter, wie z. B. die Form, mit herangezogen. Neben pathologischen Veränderungen können Abweichungen von den Normwerten auch durch unerwünschte Arzneimittelwirkungen bedingt sein. Auftreten können u. a.:
  • Leukopenie: Die Gesamtzahl aller Leukozyten (Granulozyten, Lymphozyten, Monozyten) im Blut ist auf unter 5.000/mm³ reduziert.
  • Leukozytose: Die Gesamtzahl aller Leukozyten im Blut ist über 10.000/mm³ erhöht.
  • Granulozytopenie: Verminderung der Anzahl der Leukozyten, insbesondere der neutrophilen Granulozyten.
  • Agranulozytose (perniziöse Neutropenie): Verminderung der Anzahl der Leukozyten (Leukopenie), die Granulozyten können komplett fehlen. Auch die Blutplättchen und das Knochenmark können betroffen sein. Eine Agranulozytose kann sich innerhalb von Stunden ausbilden und geht üblicherweise mit grippeähnlichen Symptomen einher, bei deren Auftreten der Patient darüber aufgeklärt sein muss, dass umgehend eine ärztliche Konsultation erfolgen sollte. Es wird symptomatisch therapiert; Breitbandantibiotika und Granulozyten-Koloniestimulierende Faktoren, wie Filgrastim, werden häufig in der Therapie verabreicht.
  • Eosinophilie: Erhöhung der Anzahl der eosinophilen Granulozyten im Blut. Bei allergischen Reaktionen wie dem Arzneimittelexanthem tritt dies zum Beispiel auf.
  • Thrombozytopenie: Verminderung der Anzahl der Thrombozyten unter 150.000/mm³. Durch den Mangel an Thrombozyten ist die Blutgerinnung gestört und es treten vermehrt Hämatome oder Blutungen auf.
  • Aplastische Anämie: Die Gesamtzahl aller Zellen im Blut ist reduziert (Panzytopenie). Ursache ist eine gestörte Stammzellreifung im Knochenmark.
Grundsätzlich stellen Blutbildveränderungen ernste bis lebensbedrohliche unerwünschte Wirkungen dar, die einer weitergehenden ärztlichen Abklärung bzw. Behandlung bedürfen.

  Superinfektion mit resistenten Bakterien und Pilzen

Wie bei allen Therapien mit Antibiotika kann es bei langer und/oder hochdosierter Gabe zu einer Selektion von resistenten Bakterien oder einer Überwucherung mit Sprosspilzen wie z. B. Candida albicans kommen. Diese können dann wiederum zu klinischen Symptomen führen. Besonders gefürchtet ist die pseudomembranöse Enterocolitis durch eine Überwucherung mit Clostridium difficile.

  Störungen des Geschmackssinnes (reversibel)

Kontraindikationen

Überempfindlichkeit gegen BETA-Lactame

Häufig kommt es unter der Therapie mit Penicillinen, Cephalosporinen, Monobactamen und Carbapenemen zur Sensibilisierung des Patienten, die bei wiederholter Anwendung wegen der auftretenden allergischen Reaktionen zum Therapieabbruch zwingt. Typisch ist ein Arzneimittel-Exanthem durch Penicilline mit Juckreiz und Nesselsucht, deren Therapie mit Antihistaminika und Glucocorticoiden möglich ist. Seltener kommen auch stärkere Überempfindlichkeitsreaktionen bis hin zum allergischen Schock vor.
Bei bekannten schweren Überempfindlichkeitsreaktionen sind alle Betalactam-Antibiotika kontraindiziert. Bei bekannten Überempfindlichkeitsreaktionen gegen bestimmte Betalactame darf der Einsatz eines anderen Betalactam-Antibiotikums wegen einer möglichen Kreuzallergie nur mit besonderer Vorsicht erfolgen.

Die Ursache der Unverträglichkeit liegt im β-Lactamring begründet, der mit Proteinen und Makromolekülen des Menschen unter Bildung eines Antigens reagieren kann. Dies führt z. B. bei Penicillinen zur Unverträglichkeit gegen sämtliche Penicilline, nicht jedoch zwangsläufig auch gegen Cephalosporine. Eine topische Gabe des Wirkstoffes ruft besonders leicht allergische Reaktionen hervor, so dass die Gabe immer peroral oder parenteral erfolgen muss.

Wechselwirkungen

  Bakteriostatische Antiinfektiva z. B. Tetracycline

In der Regel führt die kombinierte Gabe von bakteriziden und bakteriostatischen Antiinfektiva zu einem antagonistischen Effekt, d. h. der therapeutische Effekt der Kombinationstherapie ist geringer als der Effekt der Einzelgabe der stärker wirkenden Substanz. Daher sollten Penicilline oder Cephalosporine nicht mit bakteriostatisch wirkenden Antibiotika wie z. B. Tetracycline, Chloramphenicol, Makrolide oder Sulfonamide kombiniert werden.

Bakterizid wirkende Antibiotika wie Penicilline und Cephalosporine sind nur dann wirksam, wenn die Erreger proliferieren. Hält ein bakteriostatisches Antiinfektivum die Erreger jedoch von der Zellteilung ab, kann der bakterizide Wirkstoff keine therapeutische Wirkung entfalten.

Kombinationstherapien geeigneter Antibiotika sind jedoch häufig. Dabei werden z. B. Antibiotika kombiniert, deren Wirkspektren sich ergänzen (z. B. Cephalosporine und Aminiglykoside) oder deren Wirkungen sich ergänzen (z. B. Sulfamethoxazol und Trimethoprim). Eine der wenigen Einsatzgebiete einer Kombination bakterizider und bakteriostatischer Antibiotika ist die empirische Antibiose bei hospitalisierten Patienten mit einer Pneumonie. Da hier auch atypische Erreger (zellwandlose Bakterien) eine Rolle spielen können, kombiniert man hier oftmals Makrolide mit Betalaktamen. Diese werden aber intravenös und wesentlich höher dosiert, als es im ambulanten Umfeld der Fall wäre. Somit kommt es hier kaum zu einer Wirkabschwächung.

Bakteriostatische Antiinfektiva z. B. Tetracycline  anzeigen

  Nicht resorbierbare Aminoglykosidantibiotika

Nicht resorbierbare Aminoglykosidantibiotika führen zur Darmsterilisation. Dies verringert die Resorptionsquote des Antiinfektivums.

  Hormonelle Kontrazeptiva

Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Gabe von Antiinfektiva die Zuverlässigkeit der Empfängnisverhütung nach Einnahme oraler Kontrazeptiva vermindert, so dass Patientinnen empfohlen werden sollte, zusätzlich andere Verhütungsmethoden zu nutzen (z. B. Kondome).

Weibliche Sexualhormone werden z. T. als Phase-II-Metaboliten biliär ausgeschieden. Die mikrobielle Darmflora des Menschen kann diese Phase-II-Konjugate dekonjugieren, was die Sexualhormone erneut resorbierbar macht; es kommt zum enterohepatischen Kreislauf. Als Mechanismus der Wechselwirkung kann daher angenommen werden, dass die durch ein Antibiotikum beeinträchtigte Darmflora nicht mehr in ausreichendem Maße zur Dekonjugation der Sexualhormone befähigt ist. Dies führt zu einer Unterbrechung des enterohepatischen Kreislaufs und somit zu einer schnelleren Elimination der Sexualhormone und damit zu geringeren Wirkstoffspiegeln der Sexualhormone.

Hormonelle Kontrazeptiva  anzeigen

  Orale Antikoagulantien

Amoxicillin, Cefixim und Cefaclor können die Funktion der Thrombocyten beeinträchtigen. Das wird unter der Therapie mit oralen Antikoagulantien vom Cumarin-Typ klinisch bedeutsam, da sich die Blutungsneigung erhöht.

Orale Antikoagulantien  anzeigen

  Diuretika

Vor allem bei forcierter Diurese werden die Substanzen schneller ausgeschieden, so dass die Wirkspiegel nicht erreicht werden.

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  Probenecid

Penicilline und Cephalosporine werden hauptsächlich über die Nieren eliminiert. Dabei kommt es über die reine Filtration zusätzlich zu einer aktiven tubulären Sekretion. Über eine Hemmung der tubulären Sekretion mittels Probenecid kommt es zu höheren und länger anhaltenden Plasmaspiegeln des Antiinfektivums.
Die pharmakokinetische Wechselwirkung mit Probenecid machte man sich z. B. zu Nutze, als das Penicillin neu in die Therapie eingeführt wurde und noch nur in begrenzten Mengen zur Verfügung stand. Heute wird diese Interaktion noch bei der Behandlung der unkomplizierten Gonorrhoe durch eine kombinierte Einmalgabe von Amoxicillin bzw. Cefaclor mit Probenecid genutzt.

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  Allopurinol

Es wurden vermehrt allergische Reaktionen der Haut beobachtet.

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  Digoxin

Amoxicillin erhöht die Resorption von Digoxin.

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Strukturformel

Strukturformel

ratiopharm

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Wirkmechanismus

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Zur antiinfektiven Therapie können solche Substanzen herangezogen werden, die eine Toxizität gegen den pathologischen Mikroorganismus, nicht jedoch gegen den zu behandelnden Patienten besitzen. Dieses Prinzip der selektiven Toxizität ist bei der Stoffgruppe der β-Lactame, die unter anderem Penicilline und Cephalosporine umfasst, dahingehend verwirklicht, als dass in den Auf- und Umbau der bakteriellen Zellwand eingegriffen wird -einer Zielstruktur, die beim Menschen nicht anzutreffen ist. Dies erklärt die gute Verträglichkeit und geringe Toxizität dieser Stoffgruppe.

Die bakterielle Zellwand besteht aus Polysaccharidsträngen (Aminozuckerketten aus N-Acetylmuraminsäure und N-Acetylglucosamin), die über Oligopeptide miteinander verknüpft werden und die somit den Zusammenhalt der Zellwand gewährleisten und den hyperosmotischen Zellinhalt vor dem Austreten bewahren. Ein entscheidender Schritt in der Biosynthese der Zellwand ist die Quervernetzung der Oligopeptide unter Zuhilfenahme des Enzyms Transpeptidase, mit dem zunächst das Peptid, das endständig die Aminosäuren D-Ala-D-Ala trägt, unter Abspaltung eines D-Alanins reagiert. Anschließend erfolgen die Übertragung und Quervernetzung der Peptidkette (Transpeptidierung).

β-Lactame weisen, sofern der β-Lactamring noch geschlossen ist, eine starke strukturelle Ähnlichkeit zum D-Ala-D-Ala-Peptid auf. Dies befähigt sie, mit der Transpeptidase zu reagieren und diese irreversibel zu blockieren. Dies kann auch mit Endopeptidasen und Carboxypeptidasen geschehen, so dass man all jene Enzyme, die von β-Lactamen inaktiviert werden, als penicillinbindende Proteine bezeichnet (PBP); β-Lactame selbst werden als Suizid-Substrate dieser Enzyme betrachtet. Nur sich teilende Bakterien bauen ihre Zellwand so um, dass β-Lactame wirksam werden. β-Lactame sind dann bakterizid wirksam. Die Zellmembran kann dem osmotischen Druck des Zellinnern nicht mehr standhalten, wenn die Zellwandstruktur beeinträchtigt wurde: es kommt zur Zelllyse. Dabei muss für eine ausreichende Wirksamkeit der Wirkstoffspiegel des β-Lactams über dem gesamten Zeitraum über der minimalen Hemmkonzentration (MHK) liegen.

Mikroorganismen können Resistenzen entwickeln, um sich der Bakterizidie des β-Lactams zu entziehen. Folgende Mechanismen treten auf:

Produktion von b-Lactamasen: Es handelt sich um Enzyme, die den β-Lactamring des Antiinfektivums spalten können, so dass die biologische Aktivität verloren geht. Weiterhin können manche β-Lactamasen auch inaktivierte PBP wieder reaktivieren. Grampositive Keime wie z. B. Staphylokokken sezernieren permanent β-Lactamasen in ihre Umgebung, um sich vor Penicillinen und Cephalosporinen zu schützen; bei gramnegativen Keimen kann die Produktion teilweise konstitutiv, teilweise aber auch induziert durch β-Lactame erfolgen, wobei sich die β-Lactamasen im periplasmatischen Raum aufhalten und auf diese Weise einen "Schutzwall" ausbilden. Durch Gabe von β-Lactamase-stabilen Penicillinen bzw. Cephalosporinen oder von β-Lactamase-Inhibitoren (Clavulansäure) kann die Resistenz umgangen werden.
β-Lactamasen werden einerseits anhand von homologen Aminosäuresequenzen in die Molekülklassen A, B, C und D eingeteilt, wobei die Klassen A, C und D Serinproteasen und die Klasse B Metalloproteasen sind. Andererseits gibt es noch die Einteilung nach der funktionellen Art:
  1. Gruppe 1: Cephalosporinasen der Molekülklasse C, die nicht durch Claculansäure inhibierbar sind
  2. Gruppe 2: Penicillinasen und Cephalosporinasen der Molekülklasse A und D, die durch Clavulansäure gespalten werden
  3. Gruppe 3: Metalloproteasen der Molekülklasse B, die nicht durch Clavulansäure ihibierbar sind
  4. Gruppe 4: Penicillinasen, die keine Molekulklassen ugeordnet werden können und nicht durch Clavulansäure inhibierbar sind.
Seit den 80er Jahren gibt es besonders bei gramnegativen Bakterien wie z. B. Escherichia coli oder Klebsiellen auch sog. Extended-Spectrum-β-Laktamasen (ESBL), die auch Cephalosporine mit einer Oxyimino-Seitenkette spalten können. ESBL verursachen damit auch eine Resistenz gegen Cefotaxim, Ceftriaxon und Ceftazidim sowie das Monobactam Aztreonam. Hier können derzeit nur noch Carbapeneme eingesetzt werden.

Modifikation des Targets: Bei Pneumokokken und einigen anderen Streptokokken können nach einer Mutation die PBPs so verändert sein, dass β-Lactam-Antibiotika wie z. B. Benzylpenicillin keine ausreichend hohe Affinität mehr gegenüber den PBPs hat.  Bei Methicillin-resistenten Staphylokokken (MRSA) wird ein zusätzliches PBP mit verringerter Affinität gegenüber Benzylpenicillin gebildet.

Verminderte Penetrierbarkeit der äußeren Zellmembran für b-Lactame: Vorhandene Effluxpumpen können z. B. Benzylpenicillin aktiv wieder aus der Bakterienzelle pumpen.

Neben dem nicht oral verfügbaren Benzylpenicillin gibt es oral verfügbare, aber nicht β-Lactamase-stabile Penicilline (Phenoxymethylpenicillin), β-Lactamase-feste Penicilline (Oxacillin), Aminopenicilline mit erweitertem Wirkspektrum (Amoxicillin), nicht oral verfügbare Cephalosprine (Cefazolin), Oralcephalosporine (Cefaclor) und β-Lactamase-feste Oralcephalosporine (Cefuroximaxetil, Cefixim, Cefpodoxim). Zwischen diesen β-Lactamen bestehlt eine partielle oder vollständige Kreuzresistenz.

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Patientenhinweis

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Dosierung

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Die individuelle Dosierung richtet sich nach Alter, Körpergewicht und Nierenfunktion des Patienten, zusätzlich nach Art und Schwere der Infektion. Als Richtwerte gelten:
  • Erwachsene und Kinder über 40 kg Körpergewicht erhalten täglich 1500-3000 mg (in besonders schweren Fällen bis 6000 mg) aufgeteilt auf 3-4 Einzeldosen.
  • Kinder unter 40 kg erhalten täglich 50-100 mg pro kg KG (max. 2000 mg/Tag) aufgeteilt auf 3-4 Einzeldosen.
  • Bei stark eingeschränkter Nierenfunktion (Kreatinin-Clearance < 30 ml/min) ist die Dosis zu reduzieren.

Bei speziellen Indikationen weichen die Dosierungsanweisungen von der Richtdosis für Erwachsene und der Therapiedauer ab, z. B.:
  • 2 x täglich 1000 mg peroral über 7 Tage zur Eradikation von Helicobacter pylori, zusammen mit einem Protonenpumpenhemmer und Clarithromycin oder Metronidazol.
  • Einmalig 3000 mg peroral bei Gonorrhoe (ggf. in Kombination mit Probenecid) und unkomplizierten Harnwegsinfekten.
  • 2000-3000 mg peroral vor und nach einem zahnchirurgischen Eingriff zur Endokarditisprophylaxe
  • Kinder unter 40 kg erhalten zur Endokarditisprophylaxe maximal 2000 mg peroral vor und 1000 mg nach einem zahnchirurgischen Eingriff

Die Therapie sollte über einen ausreichend langen Zeitraum (i. d. R. 7 Tage und mehr) mit einer ausreichend hohen Dosierung erfolgen, um das Risiko einer Resistenzbildung zu verringern. Bei Infektionen mit β-hämolysierenden Streptokokken sollte mindestens über 10 Tage therapiert werden, um das Risiko von Komplikationen (z. B. rheumatisches Fieber) zu verringern.

Tritt nach 3-4 Tagen keine Besserung ein, kann es notwendig sein, das Antibiotikum zu wechseln. Es bietet sich an, einen Nachweis der Erregersensitivität zu erbringen.

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