CHINOLONE: ​​WIRKMECHANISMUS UND KLASSIFIKATION - MEDIZIN - 2025

Die Chinolone sind eine Gruppe synthetischer pharmazeutischer Wirkstoffe mit bakteriostatischen und bakteriziden Mitteln, die bei der Behandlung von Infektionen sowohl in der Human- als auch in der Veterinärmedizin weit verbreitet sind. Es ist ein Medikament, das vollständig im Labor synthetisiert wird.

Dies unterscheidet es von klassischen Antibiotika wie Penicillin, bei denen das gesamte Molekül (Penicillin) oder ein großer Teil davon (halbsynthetische Penicilline) von einem Lebewesen (im Fall von Penicillin, einem Pilz) produziert wird. Chinolone werden seit den 1960er Jahren verwendet und haben sich im Laufe der Jahrzehnte weiterentwickelt.

Im Rahmen dieser Entwicklung wurden Änderungen in der Molekülstruktur eingeführt, die die Wirksamkeit erhöhen, die Wirksamkeit erhöhen und das Wirkungsspektrum erweitern.

Chinolone wurden in mehrere "Generationen" unterteilt, von denen sich jede durch subtile Änderungen in ihrer Struktur von der vorherigen unterscheidet, jedoch große Auswirkungen auf ihre klinischen Anwendungen hat.

Wirkmechanismus

Chinolone üben ihre bakterizide Wirkung aus, indem sie die DNA-Duplikation in Bakterienzellen stören.

Damit Bakterien lebensfähig sind, ist eine konstante DNA-Duplikation erforderlich, um eine bakterielle Replikation zu ermöglichen. Ebenso ist es wichtig, dass sich die DNA-Stränge fast ständig trennen, um die Transkription von RNA und damit die Synthese verschiedener Verbindungen zu ermöglichen, die für das Leben des Bakteriums wesentlich sind.

Im Gegensatz zu den eukaryotischen Zellen höherer Organismen, bei denen sich DNA weniger häufig entwickelt, ist dies in Bakterienzellen ein Prozess, der ständig abläuft. Daher ist es durch Eingriffe in die Mechanismen, die den Prozess regulieren, möglich, die Lebensfähigkeit der Zellen zu beenden.

Um dies zu erreichen, interagieren Chinolone bei der DNA-Replikation mit zwei grundlegenden Enzymen: Topoisomerase II und Topoisomerase IV.

Hemmung der Topoisomerase II

Während des DNA-Replikationsprozesses wickelt sich seine Doppelhelixstruktur in Segmenten ab. Dies führt dazu, dass sich "Superspulen" jenseits des Bereichs bilden, in dem das Molekül getrennt ist.

Die normale Wirkung von Topoisomerase II besteht darin, beide DNA-Stränge an dem Punkt zu "schneiden", an dem die positive Superspule gebildet wird, was wiederum DNA-Segmente mit negativer Superspule einführt, um die Spannung an der Molekülkette zu lösen und ihre Topologie aufrechtzuerhalten. normal.

An dem Punkt, an dem die Stränge mit negativen Windungen eingeführt werden, wirkt Ligase, die beide Enden der geschnittenen Kette über einen ATP-abhängigen Mechanismus verbinden kann.

Genau in diesem Teil des Prozesses üben Chinolone ihren Wirkmechanismus aus. Chinolon liegt zwischen DNA und der Topoisomerase II-Ligasedomäne und stellt molekulare Bindungen mit beiden Strukturen her, die das Enzym buchstäblich "sperren" und verhindern, dass sich die DNA wieder verbindet.

DNA-Strangfragmentierung

Auf diese Weise beginnt der DNA-Strang - der kontinuierlich sein muss, damit die Zelle lebensfähig ist - zu fragmentieren, was die Zellreplikation, die DNA-Transkription und die Synthese von Verbindungen durch die Zelle unmöglich macht, was letztendlich unmöglich ist führt zu ihrer Lyse (Zerstörung).

Die Bindung an Topoisomerase II ist der Hauptwirkungsmechanismus von Chinolonen gegen gramnegative Bakterien.

Die Einführung chemischer Modifikationen in den jüngsten Generationen dieses Arzneimittels hat jedoch die Entwicklung von Molekülen mit Aktivität gegen grampositive Bakterien ermöglicht, obwohl in diesen Fällen der Wirkungsmechanismus auf der Hemmung der Topoisomerase IV beruht.

Hemmung der Topoisomerase IV

Wie Topoisomerase II kann Topoisomerase IV die DNA-Doppelhelix trennen und schneiden, in diesem Fall werden jedoch keine negativ gewickelten Segmente eingeführt.

Topoisomerase IV ist bei Bakterien, die für die Zellduplikation negativ sind, von entscheidender Bedeutung, da die DNA der "Tochterbakterien" an die der "Mutterbakterien" gebunden bleibt und die Funktion der Topoisomerase IV ist, die beiden Stränge genau an dem Punkt zu trennen, um dies zu ermöglichen dass beide Zellen (Eltern und Tochter) zwei genau die gleichen Kopien der DNA haben.

Andererseits hilft Topoisomerase IV auch dabei, Superspulen zu eliminieren, die durch die Trennung von DNA-Strängen verursacht werden, ohne jedoch Stränge mit negativen Windungen einzuführen.

Durch die Störung der Wirkung dieses Enzyms hemmen Chinolone nicht nur die Vervielfältigung von Bakterien, sondern führen auch zum Tod der Bakterien, in denen sich ein langer Strang nichtfunktioneller DNA ansammelt, wodurch es unmöglich wird, seine lebenswichtigen Prozesse zu erfüllen.

Dies ist besonders nützlich gegen grampositive Bakterien; Daher wurde intensiv daran gearbeitet, ein Molekül zu entwickeln, das die Wirkung dieses Enzyms stören kann, was bei Chinolonen der dritten und vierten Generation erreicht wurde.

Klassifizierung von Chinolonen

Chinolone werden in zwei große Gruppen eingeteilt: nicht fluorierte Chinolone und Flurochinolone.

Die erste Gruppe ist auch als Chinolone der ersten Generation bekannt und hat eine chemische Struktur, die mit Nalidixinsäure verwandt ist, wobei dies das Typmolekül der Klasse ist. Von allen Chinolonen sind dies diejenigen mit dem am stärksten eingeschränkten Wirkungsspektrum. Heutzutage werden sie selten verschrieben.

In der zweiten Gruppe befinden sich alle Chinolone, die ein Fluoratom in Position 6 oder 7 des Chinolinrings aufweisen. Entsprechend ihrer Entwicklung werden sie in Chinolone der zweiten, dritten und vierten Generation eingeteilt.

Chinolone der zweiten Generation haben ein breiteres Spektrum als Chinolone der ersten Generation, sind jedoch immer noch auf gramnegative Bakterien beschränkt.

Die Chinolone der dritten und vierten Generation sollten ihrerseits auch grampositive Keime beeinflussen, weshalb sie ein breiteres Spektrum aufweisen als ihre Vorgänger.

Hier ist eine Liste der Chinolone, die zu jeder der Gruppen gehören. Ganz oben auf der Liste steht das typische Antibiotikum jeder Klasse, dh das bekannteste, am häufigsten verwendete und verschriebene. In den übrigen Positionen werden die weniger bekannten Moleküle der Gruppe benannt.

Chinolone der ersten Generation

- Nalidixinsäure.

- Oxolinsäure.

- Pipemidsäure.

- Cinoxacin.

Die Chinolone der ersten Generation werden derzeit nur als Antiseptika im Urin verwendet, da ihre Serumkonzentrationen keine bakteriziden Werte erreichen. Daher spielen sie eine wichtige Rolle bei der Vorbeugung von Harnwegsinfektionen, insbesondere wenn Instrumentierungsverfahren durchgeführt werden sollen.

Chinolone der zweiten Generation

- Ciprofloxacin (möglicherweise das am häufigsten verwendete Chinolon, insbesondere bei der Behandlung von Harnwegsinfektionen).

- Ofloxacin.

Ciprofloxacin und Ofloxin sind die beiden Hauptvertreter von Chinolonen der zweiten Generation mit bakterizider Wirkung, sowohl im Harntrakt als auch im systemischen Bereich.

Zu dieser Gruppe gehören auch Lomefloxacin, Norfloxacin, Pefloxacin und Rufloxacin, obwohl sie weniger häufig angewendet werden, da ihre Wirkung hauptsächlich auf die Harnwege beschränkt ist.

Zusätzlich zur Aktivität gegen gramnegative Bakterien wirken Chinolone der zweiten Generation auch gegen einige Enterobacteriaceae, Staphylococci und in gewissem Maße gegen Pseudomonas aeruginosa.

Chinolone der dritten Generation

- Levofloxacin (bekannt als eines der ersten Chinolone mit Wirkung gegen Streptokokken und formal angezeigt bei Infektionen der Atemwege).

- Balofloxacin.

- Temafloxacin.

- Paxufloxacin.

In dieser Gruppe von Antibiotika wurde die Aktivität gegen Gram-Positive bevorzugt, wobei die Aktivität gegen Gram-Negative etwas geopfert wurde.

Chinolone der vierten Generation

Das typische Antibiotikum dieser Gruppe ist Moxifloxacin, das mit dem Ziel entwickelt wurde, die klassische Anti-Gram-negative Aktivität der Fluorchinolone der ersten und zweiten Generation mit der Anti-Gram-positiven Aktivität der dritten Generation in einem einzigen Medikament zu kombinieren.

Zusammen mit Moxifloxacin wurden Gatifloxacin, Clinafloxacin und Prulifloxacin als Teil dieser Gruppe entwickelt; All dies sind Breitbandantibiotika mit systemischer Aktivität gegen gramnegative, grampositive (Streptokokken, Staphylokokken), atypische Bakterien (Chlamydien, Mykoplasmen) und sogar P. Aeruginosa.

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