Antibiotica zijn chemische stoffen die door micro-organismen worden geproduceerd of chemisch worden gesynthetiseerd en de groei van bacteriën remmen of doden. Ze vormen een hoeksteen van de moderne geneeskunde en worden gebruikt om bacteriële infecties te behandelen door specifieke bacteriële structuren of functies aan te vallen zonder de gastheer te schaden.

Werkingsmechanismen van antibiotica

Antibiotica werken door vitale bacteriële processen te verstoren. De belangrijkste mechanismen zijn:

1. Remming van de celwandsynthese

De bacteriële celwand, voornamelijk bestaande uit peptidoglycaan, is essentieel voor het behoud van de celvorm en integriteit. Antibiotica die dit proces targeten voorkomen de vorming van een functionele celwand, wat door osmotische druk leidt tot celdood.

• Beta-lactams (penicillines, cefalosporines, carbapenems): Binden aan penicilline-bindende eiwitten (PBPs), waardoor crosslinking van peptidoglycaan wordt geremd.
• Glycopeptiden (bijv. vancomycine): Binden aan D-alanyl-D-alanine residuen en blokkeren de opname in de celwand.
• Bacitracine: Verstoort het transport van peptidoglycaan-subunits door het membraan.

2. Verstoring van het cytoplasmatisch membraan

Sommige antibiotica verstoren de selectieve permeabiliteit van het bacteriële celmembraan, waardoor lekkage en celdood ontstaat.

• Polymyxinen (polymyxine B, colistine): Binden aan membraanlipiden bij Gram-negatieve bacteriën en verstoren de integriteit.

3. Remming van eiwitsynthese

Bacteriën synthetiseren eiwitten via 70S ribosomen, bestaande uit 30S en 50S subunits, verschillend van eukaryote ribosomen, waardoor selectieve targeting mogelijk is.

• 30S subunit remmers:
  • Aminoglycosiden (bijv. gentamicine): Binden aan 16S rRNA, veroorzaken foutlezing van mRNA (bactericide).
  • Tetracyclines: Blokkeren tRNA-binding en remmen elongatie (bacteriostatisch).
• 50S subunit remmers:
  • Macroliden (bijv. erytromycine), lincosamiden, chloramfenicol, oxazolidinonen (bijv. linezolid): Remmen elongatie of ribosoomcomplexvorming (bacteriostatisch).

4. Remming van nucleïnezuursynthese

Antibiotica kunnen bacteriële DNA-replicatie of RNA-transcriptie targeten.

• Fluoroquinolonen: Remmen DNA-gyrase en topoisomerase IV.
• Rifamycinen: Binden aan RNA-polymerase en blokkeren RNA-synthese.

5. Antimetabole activiteit

Sommige antibiotica remmen essentiële bacteriële stofwisselingsroutes.

• Sulfonamiden en trimethoprim: Remmen foliumzuursynthese.
• Isoniazide: Richt zich op mycolinezuursynthese bij mycobacteriën.

Classificatie op basis van bactericide vs. bacteriostatische werking

Bactericide antibiotica doden bacteriën direct (bijv. beta-lactams, aminoglycosiden, fluoroquinolonen).

Bacteriostatische antibiotica remmen bacteriegroei en maken immuunverwijdering mogelijk (bijv. tetracyclines, macroliden).