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InfektionskrankheitenInfektionskrankheiten und AntiinfektivaEine Einführung für Naturwissenschaftler
Teil 1: Bakterien und AntibiotikaAntibiotika
Prof Dr J KleinProf. Dr. J. KleinPharmakologisches Institut
für Naturwissenschaftler (FB 14)
Ab 541 bis ca. 750:Ab 541 bis ca. 750: Justinianische Pest“
Tod von 50 60% der europäischenTod von 50-60% der europäischen Bevölkerung
1347 1351 P t id iApokalyptischer
Reiter 1347-1351 Pestepidemie („Schwarzer Tod“) tötet 25
Reiter
( )Mio. Menschen in Europa
Große Epidemien mit lthi t i h B d twelthistorischer Bedeutung
Yersinia pestisWien 1679, Berlin 1710 (Charité)1987-2001 ca. 35.000 Fälle, meist AfrikaQuarantäne („40 Tage“; wie Cholera u. hämorrhag. Fieber)
Übertragung durch Nager und FlöheÜbertragung durch Nager und FlöheNach Inkubationszeit (2-6 Tage): Kopfschmerzen, Schüttelfrost, Pestbeulen (eiternde Lymphknoten), Letalität >30%Sepsis und Generalisierung: Endotoxin verursacht intravasaleKoagulation (septische Pest), Kapillarblutungen (Purpura) bis zur Nekrose/Gangrän, Pneumonie („Lungenpest“), Letalitätzur Nekrose/Gangrän, Pneumonie („Lungenpest ), Letalität (unbehandelt) 100% nach 3-5 TagenTherapie heute: Aminoglykoside (2. Wahl Doxycyclin, Ciprofloxacin Chloramphenicol) möglichst frühzeitig geben
Pest der schwarze Tod
Ciprofloxacin, Chloramphenicol), möglichst frühzeitig geben (binnen 15 Stunden) !
Pest – der schwarze Tod
WHO Liste der tödlichen InfektionenWHO-Liste der tödlichen Infektionen
Infektionserkrankungen und ihre e o se a u ge u d eweltgeschichtliche Bedeutung
Geschichte der antiinfektiven Therapien(ohne Impfungen → 2. Vorlesung)
Desinfektion (z.B. Semmelweis, Lister)Lister)Salvarsan 1906 (Ehrlich & Hata)( )Penicilline 1923 (Fleming; Florey & Ch i )Chain) Sulfonamide 1936 (Domagk)Sulfonamide 1936 (Domagk)Chloramphenicol, Streptomycin 1949
Paul Ehrlich´s PrinzipPaul Ehrlich s Prinzip der selektiven Toxizität
Antibiotika sind Substanzen, die in th ti h K t titherapeutischen Konzentrationen
selektiv den Mikroorganismus gschädigen, ohne auf den
Wirtsorganismus toxisch zu wirkenWirtsorganismus toxisch zu wirken.
Einleitung:Die drei Teilnehmer der Behandlung von InfektionenDie drei Teilnehmer der Behandlung von Infektionen
Bakterienzelle: Aufbau und MerkmaleBakterienzelle: Aufbau und MerkmaleMikroorganismen, einzellige Prokaryonten, 200-2000 nm groß
grampositiv 15-35 µmgramnegativ 5-9 µmZellwand
ZellmemranNucleotid (Kernäquivalent)
Ribosom
Nucleotid (Kernäquivalent)
Cytoplasma
Mesosom (Mitochondrien Äquivalent)Mesosom (Mitochondrien-Äquivalent)
Nucleotid (Kernäquivalent)Nucleotid (Kernäquivalent)
Gram- Gram+
Unterscheidung M h d B kt iMensch und Bakterium
Mensch BakteriumTyp Eukaryont ProkaryontTyp y y
Zellkern Vorhanden Fehlt
Chromosomen mehrere Ringförmig PlasmideChromosomen mehrere Ringförmig, Plasmide
Spindelapparat Vorhanden Fehlt
Zellorganellen Vorhanden FehlenZellorganellen Vorhanden Fehlen
Ribosomen 80 S (60+40) 70 S (50+30)
Z ll b St i K i St iZellmembran Sterine Keine Sterine
Zellwand Fehlt Vorhanden
Zellatmung Mitochondrien (Enzyme)
Zellmembran (Funktion)
Ei t il d B kt iEinteilung der Bakterienpathogen / nicht pathogenpathogen / nicht pathogen
Störung des Gleichgewichts physiologischer FloraTranslokation in anderes Kompartiment des OrganismusVerminderte körpereigene AbwehrVerminderte körpereigene Abwehr
aerob / anaerobgram-positiv / gram-negativKokken / Stäbchen / Atypische Erreger
Gram + Gram-Aerob Staphylokokken
StreptokokkenE. coliPseudomonasp
Enterokokken ProteusHaemophilusNeisserien
Anaerob Clostridien Bacteroides
B kt i flBakterienflorades Menschendes Menschen
Aus Hahn-Kaufmann-Schulz-Suerbaum, Medizinische Mikrobiologie und InfektiologieMedizinische Mikrobiologie und Infektiologie, Springer, 6. Auflage 2008
I f kti Ei t ittInfektionen: Eintrittswege
Wunden (Hautflora)At (L ftk i )Atemwege (Luftkeime)Magen-Darm-Trakt (Keime inMagen Darm Trakt (Keime in Nahrung)Harnwegsinfekte (Darmflora)
Grampos. Kokken; weit verbreitet, häufig in p gNase, AnalregionÜberlebenskünstler (Magen, Staub)Krankheitsbilder:
Eitrige Abszesse (Fibrinkapsel), Furunkel, GerstenkornGerstenkornLebensmittelvergiftungen (Enterotoxine; selbstlimitierend)W di f kti t OP S i / E dWundinfektionen post OP, Sepsis/ Endo-karditis, Osteomyelitis
„Toxic shock syndrome“„Scalded skin syndrome“
MRSA - Methicillin-resistente Staph. aureus(PBP-Mutationen meist Hospitalismuskeime)
St h l k kk (S )
(PBP Mutationen, meist Hospitalismuskeime)S. epidermidis: häufiger Befall von Kathetern, Stunts, Implantaten (Biofilm)
Staphylokokken (S. aureus)
St t k kkStreptokokkenGrampositive Kokken; wachsen in Reihentypische Bewohner der Schleimhaut; EitererregerT i bild ( B S l i ) S kiToxinbildner (z.B. Streptolysin); StreptokinaseKrankheitsbilder:
Atemwegsinfektionen: Tonsillitis (Angina lacunaris)Atemwegsinfektionen: Tonsillitis (Angina lacunaris), Pharyngitis, Scharlach (S. pyogenes); u.U. Sepsis (Kindbettfieber)
fInfektionen der Haut: Erysipel, Impetigo(selten) Nekrotisierende FasziitisSekundäre Erkrankungen durch Immunantwort:Sekundäre Erkrankungen durch Immunantwort: Glomerulonephritis, rheumat. Fieber
Pneumonien u.a.: Neisseria meningitidisPneumonien u.a.: Pneumokokken = S. pneumoniaeS t R ll b i
Neisseria meningitidis= Meningokokken
Unbehandelt 85% Letalität (ICP etc)S. mutans: Rolle bei
Karies, EndokarditisEnterokokken (E
Letalität (ICP etc)Neisseriagonorrhoreae = Enterokokken (E.
faecalis), Infektionen der Harnwege
C h AG i k
gGonokokken
Tripper, >10.000 Fälle/J.Ceph., AG unwirksam
VRE = Vancomycin-resistente Stämme
Fälle/J.Credé-Prophylaxe (Silbernitrat) – heute ErythromycinErythromycin
Vakzinen gegen Pneumo- und M i k kkMeningokokken
Streptokokken und ihre Verwandte
Infektionen durch EnterokokkenPneumokokken
Gonokokken(„Tripper“)
Kokken ind ierte Erkrank ngenKokken-induzierte Erkrankungen
A fb d Z ll dAufbau der Zellwand
Lipopolysaccharide Schleimkapsel β-Lactamasen
Lipid APorin
äußere Membran
ZellwandMureinschicht
PeriplasmaMureinschicht
Zellmembran
Gram- Gram+
M i hi ht IMureinschicht Inetzartiges Biopolymer aus Peptidoglykanen
Peptidoglykan-
netzartiges Biopolymer aus Peptidoglykanen
p g yKetten-Synthese innerhalb der ZelleAuswärtstrans-port über C55-Carrier-Lipid d h didurch die Membran
Glycin-InterpeptidbrückeN-Acetylmuraminsäure Glycin InterpeptidbrückeAS des Tetrapeptids
N AcetylmuraminsäureN-AcetylglucosaminGrundstruktur des Mureins von Staphylococcus aureus
M i hi ht IIMureinschicht IILängsvernetzung: Polysaccharid-Stänge:Längsvernetzung: Polysaccharid-Stänge:
N-Acetylglucosamin N-Acetylmuraminsäure1,4-β-glykosidisch
M i hi ht IIMureinschicht IIQuervernetzung: Oligopeptid KettenQuervernetzung: Oligopeptid-KettenInterpeptidbrücke
L-Ala D-Glu D-AlaL-LysN-Ac-Mur D-Ala
Gly GlyGly Gly Gly
V k ü f übVerknüpfung überTranspeptidierung
L-Ala D-Glu D-AlaL-LysN-Ac-Mur
Gly GlyGly Gly Gly
P i illi Wi k h iPenicilline Wirkmechanismus
Strukturähnlichkeit:
Penicillin D-Alanyl-D-Alanin
Eingriff in die Transpeptidierungsreaktion:
Suizidsubstrat
Eingriff in die Transpeptidierungsreaktion:Irreversible Bindung an die Aminosäure Serin des Enzyms TranspeptidaseVernetzung bleibt aus instabile Zellwand Bakterium platzt
P i illi St bPenicilline Stammbaum
BenzylpenicillinLängere Wirkung Benzylpenicillin-
Salze mit org. Basen
gewonnen aus Penicillium notatum
Orale Gabe Phenoxymethyl-Penicillin, Propicillin
Oxacillin, Dicloxacillin,Flucloxacillin
6-Amino-penicillansäure
Penicillinase-stabil
AmoxicillinB i illi
Wirksam gegen Enterokokken
Bessere Resorption
Ampicillinaus Penicillium chryogenium
BacampicillinBessere Resorption
Wirksam gegen Pseudomonaden, Mezlocillin,Enterobakterien, Enterokokken Piperacillin
A tibi tik kli i h Wi k k itAntibiotika: klinische Wirksamkeit
Clostridien sind sporenbildende obligate AnaerobierBe ohner des Erdbodens Infektionen hä fig d rch erschm t teBewohner des Erdbodens, Infektionen häufig durch verschmutzte Wunden
Cl tetani: Erreger des Wundstarrkrampfs (Tetanustoxin)Cl. tetani: Erreger des Wundstarrkrampfs (Tetanustoxin)Trismus, Risus sardonicus, OpisthotonusBehandlung: Ruhe, Antitoxin + Antibiose
Cl botulinum: Erreger des BotulismusCl. botulinum: Erreger des BotulismusEigentlich keine Infektion, sondern Vergiftung mit
Botulinustoxin, 100 Nanogramm (!) sind tödlich. Kochen zerstört Toxin !Kochen zerstört Toxin !
Schlaffe Lähmung, beginnt an Augen und Kopf, dann RumpfCl. perfringens: Erreger des Gasbrands
Myonekrose manchmal in Stunden tödlich Behandlung: chirurgischMyonekrose, manchmal in Stunden tödlich. Behandlung: chirurgisch (Amputation) + Pen. G
Cl. difficile: Erreger der pseudomembranösen ColitisBehandlung mit Metronidazol oder Vancomycin
I f kti (V ift ) d h Cl t idi
Behandlung mit Metronidazol oder Vancomycin
Infektionen (Vergiftungen) durch Clostridien
Take a break !Take a break !
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