Penicillin – ein ganz besonderer Schimmelpilz

Was genau ist Penicillin? Auf die meisten Schimmelarten trifft die Bezeichnung Human-Parasit im erweiterten Sinne zu. Weil er seinen Ressourcenerwerb nicht zwangsweise zum Schaden der Menschen einsetzt, wird Schimmel aus fachlicher Sicht der Mikrobiologie zugeordnet.

Die Mykologie befasst sich mit der Wissenschaft und der Lehre von Pilzen. Neben diversen Abteilungen (z. B. Schlauchpilze, Jochpilze, Ständerpilze) erstreckt sich dieser Bereich auch auf unsystematische Gruppen wie Hefen und Schimmelpilze. Als Folgezersetzer leben Schimmelpilze von toter organischer Substanz. Damit sie gedeihen, benötigen sie Feuchtigkeit und Sauerstoff.

Für Penicillin liefert das Mykotoxin eines Schimmelpilzes die Grundlage

Etwa 100.000 verschiedene Schimmelpilze sind derzeit bekannt. Experten gehen aber von viel mehr Arten aus, die es auf unserem Globus gibt. Die Vermutungen liegen teilweise sogar bei 250.000. Aspergillus niger, der Schwarze Gießkannenschimmel, ist überall auf der Erde im Boden anzutreffen. Zu seinen bevorzugten Lebensräumen innerhalb eines Hauses gehören verdorbene Lebensmittel und nasse Stellen auf Mauern und Putz.

Weil sich der schwarze Gießkannenschimmel überall einnistet, wo feuchtes Klima herrscht, sind Bäder, Küchen und Keller besonders gefährdet. Schimmelpilze entwickeln Gifte. Eines dieser Toxine dient der Herstellung von Penicillin.

Nutzbare Schimmelpilze

Im Allgemeinen wird vor Schimmelpilzen gewarnt, denn ihre Sporen und toxinhaltigen Stoffwechselprodukte können Allergien und Atemwegserkrankungen auslösen. Unter Umständen tritt eine Aspergillose auf, eine Infektion, die Nasennebenhöhlen, Ohren, Haut oder Lungen befällt. Trotz der Gefährlichkeit von Schimmelpilzen, bieten einige Arten einen Nutzen:

  • Edelschimmel auf Salami und Weichkäse (Camembert, Roquefort).
  • Der vegetarische Fleischersatz Quorn wird aus Fäden des Schimmelpilzes Fusarium venenatium hergestellt.
  • Die biotechnische Erzeugung von Zitronensäure erfolgt mit Mikroorganismen, speziell mit Hilfe des Schwarzen Gießkannenschimmels.
  • Stoffwechselprodukte des Schimmelpilzes Penicillium chrysogenum bilden die Ausgangsbasis für Penicillin.

Tipp:

Weiße Beläge auf Käse sind in der Regel unbedenklich, selbst wenn im Kühlschrank die Schimmelkultur eventuell auf Hartkäse (z.B. Emmentaler) überspringt. Im Gegensatz dazu birgt grünlich-grauer Schimmel auf Lebensmitteln immer ein gesundheitliches Risiko.

Alexander Fleming, der Entdecker des Penicillins

Mehr per Zufall wurde Fleming (1881-1955), ein schottischer Biologe, auf die bakterienschädigende Wirkung von Penicillin aufmerksam. Er hatte vor den Ferien eine Agarplatte mit Staphylokokken geimpft und nach seinem Urlaub stellte er Schimmelpilze auf diesem Nährboden fest.

Offenbar war die Petrischale mit Penicillium notatum kontaminiert gewesen. In direkter Nachbarschaft befanden sich die Bakterien aus der Gruppe der Kokken, die überraschenderweise ihre Vermehrung eingestellt hatten.

Dass ein Zusammenhang bestehen musste, war Fleming auf Anhieb klar, deshalb befasste er sich mit weiterführenden Untersuchungen. Er kam zu dem Schluss, dass Penicillin nur bei grampositiven Bakterien mit dickerer, mehrschichtiger Zellwand wirkt, aber nicht bei gramnegativen, wie Salmonellen und Legionellen. Fleming erwähnte Penicillin 1929 das erste Mal in einem britischen Fachjournal für experimentelle Pathologie.

Der lange Weg bis zum Durchbruch

Die Umwandlung von Penicillin in ein Arzneimittel bereitete zunächst Schwierigkeiten, was der hauptsächliche Grund war, weshalb die Wirkung von Penicillin eine Zeit lang im Verborgenen blieb. Erst als die britischen Forscher Chain und Florey 1938 nach Substanzen suchten, die Bakterien abtöten, rückte Penicillin wieder ins Zentrum des Interesses.

Die beiden Wissenschaftler fanden heraus, dass der Stoff in der Blutbahn seine volle Wirkung entfaltet. Während die Popularität von Penicillin stieg, ließ das nächste Problem nicht lange auf sich warten: Die professionelle Züchtung von Penicillium notatum war überaus schwierig. Einerseits wurde nach einem einträglichen Nährboden und andererseits nach einem ergiebigen Pilzstamm gesucht.

Des Rätsels Lösung kam erneut per Zufall: Eine Laborassistentin entdeckte im Abfall eines Wochenmarktes üppig wachsende Schimmelpilze. Es handelte sich um Penicillium chrysogenum, ein Penicillin-Stamm, der sich auf Melonen geradezu rasant vermehrte. Die Entdeckung des Penicillins stellte einen Wendepunkt in der Geschichte der Medizin dar. Im Jahre 1945 erhielten Fleming, Chain und Florey für ihre hervorragenden Leistungen gemeinsam den Nobelpreis.

Die Wirkungsweise von Penicillin

Ursprünglich stammten die Stoffe für Antibiotika vorwiegend von Pilzen und Bakterien. Obwohl es inzwischen eine synthetische Herstellungsweise gibt, wird Penicillin noch immer meist biotechnologisch aus Schimmelpilzen gewonnen. Das Wirkprinzip des Antibiotikums beruht auf der Blockierung der Zellwandsynthese von Bakterien.

Eine Ausbildung von neuen Zellwänden ist in Verbindung mit Penicillin nicht mehr möglich. Somit vollzieht sich kein sofortiges Abtöten der Bakterien, doch durch die Zellteilungsbehinderung können sich keine neue Bakterien mehr herausbilden.

Gegen bereits ausgereifte Bakterien wehrt sich in der Regel das körpereigene Immunabwehrsystem oder das Penicillin greift beim nächsten Vermehrungszyklus ein. Deshalb muss das Antibiotikum über mehrere Tage, auch nach Abklingen der Beschwerden, eingenommen werden. Penicillin bringt keine Viren zum Erliegen, denn Viren haben keinen Stoffwechsel und pflanzen sich nicht eigenständig fort.

Schlussbemerkung:

Penicillin ist für die Menschheit ein Segen, denn es kann Leben retten, vorausgesetzt, der bakterienbekämpfende Wirkstoff kommt sinnvoll zum Einsatz. Durch unnötig verschriebene Antibiotika erhöhen sich die Resistenzen.

Leider werden teilweise noch immer relativ harmlose Erkrankungen, wie Erkältung und Grippe, auch mit Penicillin oder einem anderen Antibiotikum behandelt, obwohl diese Mittel weder schmerzstillend noch fiebersenkend wirken und gegen Viren nicht ankommen.

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