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Polymyxine sind eine Gruppe von Polypeptid Antibiotika die erstmals 1947 aus Stämmen von Bacillus polymyxa gewonnen wurd

Polymyxine

Polymyxine sind eine Gruppe von Polypeptid-Antibiotika, die erstmals 1947 aus Stämmen von Bacillus polymyxa gewonnen wurden. Ähnlich wie die Zellmembran besitzen sie eine Polarität. Dadurch werden sie in die Zellmembran gramnegativer Bakterien eingelagert und stören deren Permeabilität. Aufgrund dessen besitzen diese Antibiotika eine bakterizide Wirkung, allerdings nur gegen außerhalb der Körperzellen (extrazellulär) lokalisierte Keime. Zu den Polymyxinen gehören Polymyxin B und das erstmals 1950 von Shizuo Kayama aus Kulturfiltraten von Bacillus colistinus gewonnene Colistin (= Polymyxin E). Ursprünglich wurden fünf verschiedene Polymyxine identifiziert, sie wurden mit A bis E bezeichnet.

Polymyxin B1 und B2 (türkis: D-Phenylalanylstruktur)

Bei parenteraler Anwendung können Polymyxine toxische Nebenwirkungen entfalten, insbesondere in Bezug auf das Nervensystem (Neurotoxizität) und die Niere (Nephrotoxizität). Bei Nierenversagen sind sie kontraindiziert. In der Humanmedizin werden daher Colistin-Präparate in Form eines besser verträglichen Prodrug Colistimethat-Natrium (CMS) parenteral angewendet. Bei der oralen Anwendung von Colistin-Präparaten kommt es im Darm zu keiner relevanten Resorption.

Polymyxine gelten als Reserveantibiotika.

Struktur Bearbeiten

Polymyxine zählen zu den verzweigten, zyklischen Polypeptiden und bestehen aus zehn Aminosäuren (Dekapeptid). Mehrheitlich vertreten ist die L-2,4-Diaminobuttersäure (L-Dab), zudem ist mindestens einmal das L-Threonin enthalten. Am N-Terminus weisen sie eine(+)-(6S)-6-Methyl-Octansäure (MOA) auf, die als Fettsäure den lipophilen Teil des Moleküls realisiert. Demgegenüber steht ein Kationen-aktiver, hydrophiler Bereich. Polymyxine haben daher einen polaren Aufbau und sind oberflächenaktiv. Die verschiedenen Polymyxine differieren jeweils geringfügig in der Peptidsequenz und werden mit Buchstaben klassifiziert. Weitere Unterschiede können sich durch Variationen am Fettsäurerest ergeben.

Medizinisch bedeutsam sind die Polymyxine B und E (=Colistin), die sich voneinander nur durch eine unterschiedliche Aminosäure in der zyklischen Struktur unterscheiden: Während Polymyxin B, dessen Wirkungsmechanismus der Milchwissenschaftler Michael Teuber entdeckte, dort in der Sequenzposition 6 ein D-Phenylalanin trägt, ist es bei Colistin ein D-Leucin.

Übersicht Bearbeiten

Tabellarische Übersicht über einige Polymyxine
Polymyxin A3 A6 A7 R1 R2 Mr CASRN
A1 D-Dab D-Leu L-Thr CH3 CH3
A2 CH3 H
B1 L-Dab D-Phe L-Leu CH3 CH3 1204 4135-11-9
B2 CH3 H 1190 34503-87-2
B3 H CH3 1190 71140-58-4
B1-I (I1) L-Ile CH3 CH3 1204 80469-10-9
D1 D-Ser D-Leu L-Thr CH3 CH3 1144 10072-50-1
D2 CH3 H 1130 34167-45-8
E1 (Colistin A) L-Dab D-Leu L-Leu CH3 CH3 1169 7722-44-3
E2 (Colistin B) CH3 H 1155 7239-48-7
E3 H CH3 1155
E4 H H 1141
E1-I L-Ile CH3 CH3 1169
E1-Nva L-Nva CH3 CH3 1155
E1-Thr (M, Mattacin) L-Thr CH3 CH3 1157 6683-17-6
E2-I (Circulin A) L-Ile CH3 H 1155
E2-Val L-Val CH3 H 1141

Anmerkungen zur Tabelle:

  1. Henry Paulus: Polymyxins. In: Springer eBooks. 1967, S. 254–267 doi:10.1007/978-3-662-38441-1_22 (Polymyxin A1, A2, B1, B2, D1, D2, E1, E2, Circulin).
  2. European Pharmacopoeia, 10.0, Monograph Colistin sulfate (Polymyxin E1, E2, E3, E4, E1-I, E2-I).
  3. European Pharmacopoeia, 8.0, Monograph Polymyxin B sulfate (Polymyxin B1, B2, B3, B1-I)
  4. Nathaniel I. Martin, Haijing Hu, Matthew M. Moake, John J. Churey, Randy M. Whittal, Randy W. Worobo, John C. Vederas: Isolation, Structural Characterization, and Properties of Mattacin (Polymyxin M), a Cyclic Peptide Antibiotic Produced by Paenibacillus kobensis M. In: Journal of Biological Chemistry. 2003, Band 278, Nummer 15, S. 13124–13132. DOI:10.1074/jbc.M212364200. (Polymyxin M)
  5. Molare Masse, in g·mol−1

Literatur Bearbeiten

  • Ingo Stock: Die „Renaissance“ der Polymyxine. Arzneimitteltherapie, Bd. 29, Nr. 3, 2011.
  • Löscher et al. (Hrsg.): Pharmakotherapie bei Haus- und Nutztieren. Paul Parey Verlag, 7. Aufl. 2006, S. 266, ISBN 3-8304-4160-6.
  • Karl Wurm, A. M. Walter: Infektionskrankheiten. In: Ludwig Heilmeyer (Hrsg.): Lehrbuch der Inneren Medizin. Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg 1955; 2. Auflage ebenda 1961, S. 9–223, hier: S. 55.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Karl Bartmann: Antimikrobielle Chemotherapie. Heidelberger Taschenbücher, Springer-Verlag, Berlin / Heidelberg / New York 1974, ISBN 3-540-06379-X, S. 143–148, Zitat S. 143.
  2. ↑ Manfred Schubert-Zsilavecz, Hermann J. Roth: Medizinische Chemie : Targets – Arzneistoffe – chemische Biologie ; 191 Tabellen. 2., völlig neu bearb. und erw. Auflage. Deutscher Apotheker Verlag, Stuttgart 2010, ISBN 978-3-7692-5002-2.
  3. Henry Paulus: Polymyxins. In: Springer eBooks. 1967, S. 254–267 doi:10.1007/978-3-662-38441-1_22.
  4. Walter Habel (Hrsg.): Wer ist wer? Das deutsche Who's who. 24. Ausgabe. Schmidt-Römhild, Lübeck 1985, ISBN 3-7950-2005-0, S. 1240.
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Polymyxine sind eine Gruppe von Polypeptid Antibiotika die erstmals 1947 aus Stammen von Bacillus polymyxa gewonnen wurden Ahnlich wie die Zellmembran besitzen sie eine Polaritat Dadurch werden sie in die Zellmembran gramnegativer Bakterien eingelagert und storen deren Permeabilitat Aufgrund dessen besitzen diese Antibiotika eine bakterizide Wirkung allerdings nur gegen ausserhalb der Korperzellen extrazellular lokalisierte Keime Zu den Polymyxinen gehoren Polymyxin B und das erstmals 1950 von Shizuo Kayama aus Kulturfiltraten von Bacillus colistinus gewonnene Colistin Polymyxin E Ursprunglich wurden funf verschiedene Polymyxine identifiziert sie wurden mit A bis E bezeichnet 1 Polymyxin B1 und B2 turkis D Phenylalanylstruktur Bei parenteraler Anwendung konnen Polymyxine toxische Nebenwirkungen entfalten insbesondere in Bezug auf das Nervensystem Neurotoxizitat und die Niere Nephrotoxizitat Bei Nierenversagen sind sie kontraindiziert In der Humanmedizin werden daher Colistin Praparate in Form eines besser vertraglichen Prodrug Colistimethat Natrium CMS parenteral angewendet Bei der oralen Anwendung von Colistin Praparaten kommt es im Darm zu keiner relevanten Resorption Polymyxine gelten als Reserveantibiotika 2 Inhaltsverzeichnis 1 Struktur 2 Ubersicht 3 Literatur 4 EinzelnachweiseStruktur BearbeitenPolymyxine zahlen zu den verzweigten zyklischen Polypeptiden und bestehen aus zehn Aminosauren Dekapeptid Mehrheitlich vertreten ist die L 2 4 Diaminobuttersaure L Dab zudem ist mindestens einmal das L Threonin enthalten 3 Am N Terminus weisen sie eine 6S 6 Methyl Octansaure MOA auf die als Fettsaure den lipophilen Teil des Molekuls realisiert Demgegenuber steht ein Kationen aktiver hydrophiler Bereich Polymyxine haben daher einen polaren Aufbau und sind oberflachenaktiv 2 Die verschiedenen Polymyxine differieren jeweils geringfugig in der Peptidsequenz und werden mit Buchstaben klassifiziert Weitere Unterschiede konnen sich durch Variationen am Fettsaurerest ergeben Medizinisch bedeutsam sind die Polymyxine B und E Colistin die sich voneinander nur durch eine unterschiedliche Aminosaure in der zyklischen Struktur unterscheiden Wahrend Polymyxin B dessen Wirkungsmechanismus der Milchwissenschaftler Michael Teuber 4 entdeckte dort in der Sequenzposition 6 ein D Phenylalanin tragt ist es bei Colistin ein D Leucin 2 Ubersicht BearbeitenTabellarische Ubersicht uber einige Polymyxine nbsp Polymyxin A 1 A 2 A 3 A 4 A3 A6 A7 R1 R2 Mr A 5 CASRNA1 D Dab D Leu L Thr CH3 CH3A2 CH3 HB1 L Dab D Phe L Leu CH3 CH3 1204 4135 11 9B2 CH3 H 1190 34503 87 2B3 H CH3 1190 71140 58 4B1 I I1 L Ile CH3 CH3 1204 80469 10 9D1 D Ser D Leu L Thr CH3 CH3 1144 10072 50 1D2 CH3 H 1130 34167 45 8E1 Colistin A L Dab D Leu L Leu CH3 CH3 1169 7722 44 3E2 Colistin B CH3 H 1155 7239 48 7E3 H CH3 1155E4 H H 1141E1 I L Ile CH3 CH3 1169E1 Nva L Nva CH3 CH3 1155E1 Thr M Mattacin L Thr CH3 CH3 1157 6683 17 6E2 I Circulin A L Ile CH3 H 1155E2 Val L Val CH3 H 1141Anmerkungen zur Tabelle Henry Paulus Polymyxins In Springer eBooks 1967 S 254 267 doi 10 1007 978 3 662 38441 1 22 Polymyxin A1 A2 B1 B2 D1 D2 E1 E2 Circulin European Pharmacopoeia 10 0 Monograph Colistin sulfate Polymyxin E1 E2 E3 E4 E1 I E2 I European Pharmacopoeia 8 0 Monograph Polymyxin B sulfate Polymyxin B1 B2 B3 B1 I Nathaniel I Martin Haijing Hu Matthew M Moake John J Churey Randy M Whittal Randy W Worobo John C Vederas Isolation Structural Characterization and Properties of Mattacin Polymyxin M a Cyclic Peptide Antibiotic Produced by Paenibacillus kobensis M In Journal of Biological Chemistry 2003 Band 278 Nummer 15 S 13124 13132 DOI 10 1074 jbc M212364200 Polymyxin M Molare Masse in g mol 1Literatur BearbeitenIngo Stock Die Renaissance der Polymyxine Arzneimitteltherapie Bd 29 Nr 3 2011 Loscher et al Hrsg Pharmakotherapie bei Haus und Nutztieren Paul Parey Verlag 7 Aufl 2006 S 266 ISBN 3 8304 4160 6 Karl Wurm A M Walter Infektionskrankheiten In Ludwig Heilmeyer Hrsg Lehrbuch der Inneren Medizin Springer Verlag Berlin Gottingen Heidelberg 1955 2 Auflage ebenda 1961 S 9 223 hier S 55 Einzelnachweise Bearbeiten Karl Bartmann Antimikrobielle Chemotherapie Heidelberger Taschenbucher Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 1974 ISBN 3 540 06379 X S 143 148 Zitat S 143 a b c Manfred Schubert Zsilavecz Hermann J Roth Medizinische Chemie Targets Arzneistoffe chemische Biologie 191 Tabellen 2 vollig neu bearb und erw Auflage Deutscher Apotheker Verlag Stuttgart 2010 ISBN 978 3 7692 5002 2 Henry Paulus Polymyxins In Springer eBooks 1967 S 254 267 doi 10 1007 978 3 662 38441 1 22 Walter Habel Hrsg Wer ist wer Das deutsche Who s who 24 Ausgabe Schmidt Romhild Lubeck 1985 ISBN 3 7950 2005 0 S 1240 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Polymyxine amp oldid 235893389