Polymyxin

Polymyxine sind zyklische Heptapeptide mit einem Tripeptid als Seitenkette, an deren Ende sich eine verzweigte hydrophobe Fettsäure befindet. Somit handelt es sich um ein Dekapeptid, dessen Molekülstruktur die Ausbildung einer Polarität ermöglicht, die jener der Phospholipide der Zellmembranen entspricht. Dadurch sind diese Moleküle in der Lage, mit den Phospholipiden zu interagieren und deren Struktur zu zerstören.

Grundlagen

Die bakterielle Zellmembran ist eine Phospholipid-Doppelschicht. Statt der in eukaryontischen Membranen vorhandenen Sterole besitzen viele Bakterien Hopanoide. Eine zusätzliche Stabilisierung wird durch Kationen wie Ca²⁺ und Mg²⁺ erreicht. Diese lagern sich an die negativ geladenen Phospholipide an. Eine intakte Membran ist nicht nur eine Permeabilitätsbarriere, sondern sie ermöglicht zusätzlich die geordnete Aufnahme wichtiger Nährstoffe. Dieser gerichtete Membrantransport wird von Proteinen geleistet, die der Membran aufgelagert oder in sie integriert sind.

Grampositive und gramnegative Bakterien unterscheiden sich im Aufbau ihrer Zellmembran. Während der Zellmembran grampositiver Bakterien mehrere Mureinschichten aus Peptidoglykanen aufgelagert sind, weisen gramnegative Bakterien nur eine Mureinschicht auf, die noch von einer äußeren Membran, in der u.a. Lipopolysaccharide verankert sind, umgeben ist. Aufgrund dieses Unterschiedes wirken Polymyxine vorwiegend gegen gramnegative Bakterien.

Antibakterielle Wirkung

Polymyxine reagieren durch ihre Polarität hauptsächlich mit Phospholipiden, die an Polysaccharide gebunden sind. So werden chemische Verbindungen zwischen Polymyxinen und den Lipopolysacchariden (LPS) ausgebildet. Durch die dünne Mureinschicht bei gramnegativen Bakterien werden bei diesen die Lipopolysaccharide besser erreicht. Die Polymyxine wirken als Detergenzien und destabilisieren so die Bakterienmembran. In der Folge kommt es zur vollständigen Zerstörung der bakteriellen Zellmembran bis hin zur Lyse des Bakteriums.

Polymyxin B

Aus dem sporenbildenden Erdbazillus Bacillus polymyxa wurden einige bakterizide Polymyxine gewonnen, von denen Polymyxin B am wenigsten giftig ist. Es handelt sich um ein basisches Polypeptid, das die Permeabilität der bakteriellen Zytoplasmamembran erhöht, so dass niedermolekulare Stoffe verloren gehen.

Nach oraler Applikation ist die Resorption schlecht, weshalb es lediglich zur Darmdekontamination zugelassen ist. Ansonsten erfolgt die Verwendung lokal.

Polymyxin B ist neuro- und nephrotoxisch. Außerdem sind allergische Reaktionen möglich. Kontraindiziert ist die lokale Anwendung bei offenen Wunden.

Colistin

Colistin, auch Polymyxin E genannt, ist ein aus dem sporenbildenden Bacillus colistinus gewonnenes, zyklisch gebautes Polypeptid mit Eigenschaften, die weitgehend mit denen von Polymyxin B übereinstimmen.

Sowohl Polymyxin B als auch Colistin weisen dasselbe Wirkspektrum auf. Sie zeigen besonders gute Aktivität gegen gramnegative Stäbchen, u.a. Pseudomonas aeruginosa und Enterobacteriaceae. Aufgrund ihrer Toxizität kommen sie aber nur noch selten zum Einsatz.

• Aktories/Förstermann/Hofmann/Starke: Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie, Elsevier Urban & Fischer, 10. Auflage
• Lüllmann/Mohr/Wehling: Pharmakologie und Toxikologie, Thieme Verlag, 15. Auflage