Antibiotika und Pencillin sind wohl die Begriffe, die wir als erste mit dem Namen Alexander Fleming in Verbindung bringen. Und sicher, Fleming hat 1928 zufällig entdeckt, dass der Schimmelpilz Penicillium notatum die Staphylokokkus-Bakterien daran hindert, sich in einer Petrischale zu vermehren. Doch Flemmings Entdeckung ist nur ein Baustein in einer ansonsten wesentlich umfangreicheren Geschichte der Antibiotika. In diesem Museum können Sie sich hierüber ein vollständiges Bild machen.
Das Museum, das sich über vier Stockwerke erstreckt, beherbergt eine Rekonstruktion von Flemings Labor aus dem Jahr 1928 (Abbildung 38.1), komplett mit Mikroskop, von Fleming selbst vorbereiteten Proben des Penicillium notatum, einer Petrischale, die die Wirkung des Penicillins auf Staphylokokkus aureus (der häufigsten Ursache für eine Staphylokokkeninfektion) und auf B. Coli (ein bei Schweinen vorkommendes Bakterium, das auch Menschen befällt und ernste Darmproblemen hervorrufen kann) zeigt, sowie einer Petrischale mit Penicillinase (das für die Penicillinresistenz verantwortliche Enzym).
Zwar ist Fleming der Star der Antibiotika-Forschung, aber er war nicht der erste, der Antibiotika hergestellt hat. Sein Aufsatz zu seiner Entdeckung aus dem Jahre 1929, in dem er beschrieb, wie er Penicillin bei vielen Krankheitserregern getestet hatte, wurde größtenteils ignoriert. Fleming hat außerdem nie genug Penicillin produziert, um infizierte Personen heilen zu können. Diese Leistung ist Florey und Chain (Kapitel 56) zuzuerkennen, die sich 1945 den Nobelpreis mit Fleming teilten.
Bevor Penicillin auf den Markt kam, wurde das Antibiotikum Salvarsan, das von dem deutschen Wissenschaftler Paul Ehrlich entwickelt worden war und 1910 erstmals verkauft wurde, erfolgreich gegen die Syphilis eingesetzt. Ein weiteres Antibiotikum, Prontosil, an dessen Entwicklung ein weiterer deutscher Wissenschaftler, nämlich Gerhard Domagk, den größten Anteil hatte, kam 1935 als Mittel gegen Streptokokkus auf den Markt.
Am Institut Pasteur (siehe Kapitel 11) entdeckte man schnell, dass Prontosil zu Sulfanilamid metabolisiert, und dass dieses Sulfanilamid die eigentliche antibiotische Wirkung besitzt. Die führte zur Entwicklung einer ganzen Reihe von »Sulfa«-Antibiotika, die in den frühen 1940ern gegen eine ganze Reihe von Krankheiten eingesetzt wurden. Penicillin selbst stand 1942 zur Verfügung. 1944 kam dann Streptomycin (das gegen Plaque eingesetzt wurde) auf den Markt.
Abbildung 38.1 Flemings Labor heute; zur Verfügung gestellt von The Alexander Fleming Laboratory Museum (Imperial College Healthcare NHS Trust)
Penicillin ist das berühmteste Antibiotikum. Dies liegt zum Teil in der Rolle, die es im Zweiten Weltkrieg gespielt hat, besonders aber in seiner Wirksamkeit bei sexuell übertragenen Krankheiten begründet. Das Museum zeigt Flemings Arbeit im Kontext anderer Antibiotika-Forschung. Außerdem werden die Schwierigkeiten erläutert, die bei der Massenproduktion von Penicillin vor dem D-Day auftraten.
Das Museum ist außerdem besonders interessant, weil dessen enthusiastischer Kurator Kevin Brown, die definitive Biographie zu Alexander Fleming geschrieben hat: Penicillin Man (The History Press).
Die Website des Alexander Fleming Laboratory Museums ist etwas schwierig zu finden und lautet http://www.imperial.nhs.uk/aboutus/museumsandarchives/. Anders verhält es sich mit dem Museum selbst: Es liegt am St. Mary’s Hospital in London, rechts neben Paddington Station. Alle Besuche im Labor werden begleitet. Während der gesamten Führung erhalten Sie zahlreiche Informationen.
Penicillin
Penicillin greift das Wachstum der Zellwände eines Bakteriums an. Es gehört zur Gruppe der β-Lactam-Antibiotika, die alle auf die gleiche Art und Weise wirken. Während sich die Bakterien vermehren, wächst jedes einzelne zuerst in der Länge und teilt sich schließlich in zwei neue Zellen auf. Wird Penicillin verabreicht, wächst das Bakterium nicht richtig, sondern bricht auf. Verursacht wird diese Schwäche der Zellwände durch die β-Lactam-Komponente des Antibiotikums.
Bei â-Lactam handelt es sich um einen Ring aus drei Kohlenstoffatomen und einem Stickstoffatom in der Mitte des Antibiotikums (siehe Abbildung 38.2).
Während sich das Bakterium teilt, baut es eine neue Zellwand auf. Der Bestandteil dieser Wand, der für deren Stärke zuständig ist, wird Peptidoglykanschicht genannt. Diese besteht aus einer aus zwei verschiedenen Substanzen gebildeten Quervernetzung. Für die Quervernetzung werden Ketten alternierender Zuckerarten zu einem Netz verknüpft. Um die Stärke dieses Netzes noch zu erhöhen, erzeugt ein Enzym namens Transpeptidase zusätzliche Querverbindungen.
Penicillin hindert die Transpeptidase daran, diese Querverbindungen herzustellen: Der â-Lactam-Ring setzt sich genau an der Stelle an die Transpeptidase, an der normalerweise die Querverbindungen des Enzyms entstehen. Die Zellwand wird immer noch aufgebaut, ist aber ohne die Querverbindungen zu schwach und zerbricht schließlich.