Aktiver Transport von Antibiotika

Zusammenfassung

Zur Illustration der Verbesserung der Wirksamkeit bestimmter Antibiotika um mehr als das Hunderfache sei aus der eigenen Forschung der aktive Transport von Antibiotika in Bakterien genannt. Die intrazelluläre Konzentration eines Antibiotikums bestimmt dessen Wirksamkeit. Die meisten Antibiotika erreichen ihren Zielort in der Zelle durch Diffusion, was dazu führt, daß intrazellulär die gleiche Konzentration wie extrazellulär erreicht wird. Nur dann wenn Antibiotika an Zielorte gebunden werden, können sie intrazellulär angereichert werden. Die Diffusionsrate der Antibiotika wird von ihren physikalischen Eigenschaften (Größe, Polarität) und den Permeabilitätseigenschaften der Membranen bestimmt, die die Zellen umgeben. Einige Antibiotika mißbrauchen aktive Transportsysteme, über die Nährstoffe in die Zellen gelangen. Solche energieverbrauchenden Transportsyteme können Substrate und damit auch die Antibiotika bis zum 1000-fachen in Zellen anreichern. Damit sind diese Antibiotika bei üblichen therapeutischen Dosen sehr viel wirksamer als solche Antibiotika, die durch Diffusion in Zellen gelangen. Ferner reduziert die geringere therapeutische wirksame Dosis die Toxizität. Im folgenden sollen zwei Beispiele aus der eigenen Forschung geschildert werden, die bis zur Kristallstrukturanalyse der mit Antibiotika-beladenenen Transportproteinen gediehen sind. Diese Antibiotika gelangen durch Transportsysteme von Eisen in die Zellen, so daß zunächst der Eisenstoffwechsel kurz skizziert wird.