(Fr.: antibiotique; Du.: Antibiotikum; Eng.: antibiotic), organische verbinding die geproduceerd wordt door levende organismen en die, in lage concentraties, de groei van micro-organismen remt (biostatische werking) of deze organismen doodt (biocide werking). Meestal wordt de term antibioticum gebruikt indien de stof geproduceerd wordt door een micro-organisme, maar soms duidt men er ook produkten van hogere planten of zelfs dieren mee aan. De bovenstaande definitie sluit dus de zgn. chemotherapeutica uit aangezien deze eveneens tegen microorganismen werkzame stoffen (bijv. de sulfonamiden), synthetisch worden bereid en niet worden geproduceerd door levende organismen. Tegenwoordig worden ook sommige antibiotica niet meer verkregen door isolatie uit de fermentatievloeistof van de producerende micro-organismen, doch synthetisch gemaakt (chlooramfenicol). Ook bestaan er zgn. semisynthetische produkten, die worden geproduceerd door aan het fermentatie-moederprodukt chemische groepen te koppelen (semisynthetische penicillinen). Deze synthetische en semisynthetische antibiotica blijven wel onder de definitie vallen, daar ze oorspronkelijk of in hoofdzaak produkten van micro-organismen zijn.
Beide worden zeer algemeen toegepast in de medische wetenschap.
Geschiedenis.
Hoewel de grote medische betekenis van antibiotica pas in de laatste decennia is erkend, is het verschijnsel van de antibiose (afscheidingsprodukten van het ene micro-organisme zijn toxisch voor andere micro-organismen) reeds een eeuw geleden ontdekt door Louis Pasteur: het werd daarna herhaaldelijk opnieuw door andere onderzoekers gedemonstreerd. In 1929 ontdekte Alexander Fleming dat de schimmel Penicillium notatum een antibioticum (penicilline) vormde dat zeer actief was tegen een groot aantal verschillende pathogene bacteriën en dat bovendien niet giftig leek te zijn voor mens en dier. Tien jaar later nam een groep onderzoekers in Oxford, onder leiding van H. Florey en E.B. Chain, de ontdekking van Fleming opnieuw in onderzoek, hetgeen resulteerde in de praktische ontwikkeling van het eerste en misschien wel het belangrijkste antibioticum.
Belangrijke antibiotica.
Van de vele honderden antibiotica die tot nu toe ontdekt zijn, wordt slechts een relatief klein aantal in de praktijk toegepast en dus commercieel geproduceerd. Dit is begrijpelijk omdat, wil een antibioticum bijv. medisch bruikbaar zijn, het moet voldoen aan verschillende voorwaarden: het moet giftig zijn voor het pathogene micro-organisme, maar het moet een zo klein mogelijke giftigheid hebben voor mens en dier; het moet een tamelijk stabiele chemische verbinding zijn die gemakkelijk door het lichaam wordt opgenomen, daarin geen schadelijke bijeffecten veroorzaakt en, na werkzaam te zijn geweest, weer gemakkelijk verdwijnt. Behalve voor de bestrijding van infectieziekten bij de mens, worden antibiotica ook toegepast in de diergeneeskunde. Bovendien worden ze in grote hoeveelheden vervaardigd om te worden toegevoegd (in lage doses) aan het voer voor slachtdieren zoals varkens, kalveren en kuikens. Ook worden ze toegepast bij de bestrijding van schimmel- en bacterieziekten in de landbouw.
Ze worden op de markt gebracht onder verschillende fantasienamen: voor één bepaald antibioticum worden dikwijls verschillende namen gebruikt al naar gelang de fabriek die het produceert. Om verwarring te voorkomen, zullen hier alleen de generische namen worden vermeld. Het is opmerkelijk dat van de hierna te noemen antibiotica een groot deel geproduceerd wordt door Streptomyces-soorten; slechts een klein gedeelte is afkomstig van schimmels of bacteriën.
Penicillinen, bijv. penicilline G en V (resp. benzylpenicilline en methoxibenzylpenicilline), worden geproduceerd door Penicillium chrysogenum. Ze zijn voornamelijk werkzaam tegen grampositieve bacteriën zoals bijvoorbeeld Staphylococcus Pneumococcus en Streptococcus, maar bovendien tegen gonokokken, bijv. Neisseria gonorrhoeae (gonorroe) en spirocheten zoals Treponema pallidum (syfilis). Streptomycine wordt geproduceerd door Streptomyces griseus. Het is zowel werkzaam tegen grampositieve als gramnegatieve bacteriën en heeft vooral grote betekenis gekregen bij de bestrijding van Mycobacterium tuberculosis (tuberculose). Andere Streptomyceten produceren antibiotica zoals kanamycine en neomycine B, welke een soortgelijke werking hebben.
Naast deze antibiotica met een min of meer specifieke werking wordt veel gebruik gemaakt van zgn. breedspectrum-antibiotica die behalve tegen bacteriën tevens werkzaam zijn tegen Rickettsia’s, ‘grote’ virussen en sommige protozoën: chloortetracycline, geproduceerd door Streptomyces aureofaciens; oxitetracycline, geproduceerd door Streptomyces rimosus; chlooramfenicol, geproduceerd door Streptomyces venezuelae (thans op grote schaal chemisch-synthetisch gemaakt); erythromycine, geproduceerd door Streptomyces erythreus.
Werkingswijze van antibiotica.
Antibiotica bezitten zeer uiteenlopende chemische structuren. Toch hebben ze alle de eigenschap micro-organismen te doden. De oorzaak hiervan is, dat groei en stofwisseling van levende organismen bepaald worden door een samenspel van een groot aantal processen. Remming van één van deze processen kan fatale invloeden hebben op het organisme als geheel. Zo zijn er antibiotica die interfereren met de vorming van de bacteriecelwand. Goed onderzocht is de werking van penicilline; het heeft een remmende invloed op de biosynthese van het zgn. mucopeptidecomplex, een polymere verbinding die bij grampositieve bacteriën het belangrijkste stevigheidselement in de celwand vertegenwoordigt. Aangezien dit celwandpolymeer niet voorkomt bij mens of dier, is hierdoor verklaard waarom penicilline zo’n opmerkelijke specificiteit heeft en door het lichaam verdragen wordt in concentraties die honderden malen groter zijn dan nodig voor het doden van de bacteriën.
Andere antibiotica verstoren de goede werking van de cytoplasmatische membraan. Een groot aantal heeft een remmende invloed op de eiwit- of nucleïnezuursynthese. Actinomycine verhindert de synthese van boodschapper-RNA aan DNA. Puromycine blokkeert de hechting van transport-RNA aan boodschapper-RNA tijdens de groei van eiwitketens. Daarbij is interessant dat de chemische structuur van puromycine veel lijkt op het eindstandige deel van transport-RNA. Streptomycine schijnt een mankement teweeg te brengen in de codering voor eiwitten, weer andere antibiotica remmen de oxidatieve fosforylering enz.
Medische toepassing.
De ontwikkeling van de antibiotica heeft de therapeutische mogelijkheden bij vele infectieziekten belangrijk uitgebreid. Verscheidene infectieziekten die vroeger dikwijls fataal verliepen, zijn door antibiotica momenteel relatief gemakkelijk te genezen (hersenvliesontsteking, pneumonie, tyfus, stafylococcosen, geslachtsziekten, sommige tropische ziekten enz.). De therapie met antibiotica is erop gericht om een zo hoge concentratie van het middel in het bloed en andere lichaamsvloeistoffen te verkrijgen, dat het ziekteveroorzakende micro-organisme óf in zijn groei wordt geremd, óf wordt gedood. In het eerstgenoemde geval zijn dan de verweringsmogelijkheden van het lichaam (de witte bloedlichaampjes) in staat om de zich nu niet meer vermeerderende bacteriën te overmeesteren.
De keuze van het antibioticum in een bepaald geval hangt af van de aard van de ziekteverwekker. Deze moet eerst bepaald worden, meestal door laboratoriumonderzoek. Tevens wordt dan in de regel met een laboratoriumproef ook bepaald voor welk antibioticum het micro-organisme het meest gevoelig is.
De therapie met antibiotica heeft twee schaduwzijden:
1. de ontwikkeling van zgn. resistente bacteriën;
2. de onaangename bijwerking die sommige antibiotica veroorzaken.
Resistente bacteriën zijn bacteriën waarvan de gevoeligheid voor één of meer antibiotica is verminderd. Onder de vele miljoenen bacteriën die de infectie veroorzaken, zijn er meestal wel enkele die toevallig voor een bepaald antibioticum ongevoelig zijn (zgn. resistente mutanten). Wordt nu bij deze infectie dit bepaalde antibioticum gebruikt, dan worden alle gevoelige bacteriën geëlimineerd, maar de resistente mutanten blijven in leven en krijgen juist de gelegenheid zich te vermenigvuldigen. Daardoor ontstaan ongevoelige stammen (‘hospitaalstammen’); dit is dus een selectieproces van reeds bestaande resistente vormen door de werking van het antibioticum zelf. Men kan resistentie voorkomen door het antibioticum toe te dienen in combinatie met een ander, zodat de bacteriën die resistent zijn tegen het ene middel gedood worden door het andere.
Er kunnen evenwel bacteriën aanwezig zijn die twee mutaties hebben ondergaan en die voor beide geneesmiddelen resistent zijn. Als de frequentie van een mutatie één op de miljoen (1:106) is, dan is de kans op het ontstaan van dubbel resistente mutanten één op de biljoen (1:1012), dus uiterst gering. Toch past men, vooral bij infectieziekten die veroorzaakt worden door snel resistent wordende bacteriën, in de regel ook een combinatietherapie van twee of zelfs meer antibiotica toe (bijv. bij tuberculose).
Vele antibiotica kunnen onaangename bijwerkingen veroorzaken, die zeer ernstige vormen kunnen aannemen, zoals bijv. ernstige bloedafwijkingen of gehoorafwijkingen, of van minder ernstige aard zijn, zoals bijv. huidreacties. In het algemeen kan worden gesteld dat de medisch toegepaste antibiotica weinig toxisch zijn. Behalve antibiotica die tegen bacteriën werkzaam zijn, heeft men ook middelen gevonden die van grote betekenis zijn bij de genezing van infecties door schimmels. Griseofulvine is het thans meest waardevolle geneesmiddel tegen schimmelinfecties van de huid (bijv. ringworm); Amfotericine is een middel tegen diep in de organen liggende schimmelinfecties (blastomycose). Van recente datum zijn ook talrijke antibiotica die een remmende werking hebben op de groei van lichaamscellen. Hierdoor zouden ze kunnen worden gebruikt als middel tegen kwaadaardige gezwellen zoals kanker. Op dit gebied is een zeer intensief onderzoek gaande op tal van plaatsen in de wereld.
Toepassing in veevoeding.
Antibiotica spelen sinds 1949...1950 een grote rol in de veevoeding. Toen werd bij onderzoek in de Verenigde Staten vastgesteld, dat ruwe preparaten van Streptomyces aureofaciens-cultures een bijzonder gunstige invloed op de dagelijkse groei van kuikens uitoefenden. Penicilline, bacitracine, oxytetracycline en andere antibiotica bleken eenzelfde werking te hebben. Deze werking is het sterkst bij dieren in de groei: de groeisnelheid neemt gemiddeld bij kuikens en mestvarkens met 10...15%, bij mestkalveren nog iets meer toe, hoewel er grote schommelingen om dit gemiddelde voorkomen. Door de versnelde groei (verkorte mestperiode) neemt het voederverbruik af met gemiddeld 5...10%. Tegenover deze voordelen van antibiotica in de veevoeding werd aanvankelijk een aantal bezwaren gesteld. Op grond van talrijke proeven wordt thans echter algemeen aangenomen, dat bij de toepassing van de lage dosering niet gevreesd hoeft te worden voor het bemoeilijken van de foktechnische selectie van jonge dieren, voor het ontstaan van te veel antibioticum-resistente bacteriën of voor antibioticumsporen in levensmiddelen met mogelijk schadelijke gevolgen voor de mens.