Carbapeneme
Carbapeneme sind die Betalactame mit dem breitesten Spektrum und Reserveantibiotika für schwere Infektionen. Den Kern bilden die Stabilität gegenüber ESBL und AmpC, die Spektrumlücken, Cilastatin als Schutz vor renalem Abbau sowie Krampfrisiko und Valproat-Interaktion.
Dein roter Faden
- Einordnung: Carbapeneme sind die Betalactame mit dem breitesten Spektrum und Reserveantibiotika für schwere, oft nosokomiale Infektionen.
- Stabilität: Die trans-Hydroxyethyl-Seitenkette macht sie stabil gegen ESBL und AmpC; ihre Grenze sind Carbapenemasen und bei Pseudomonas der Verlust des Porins OprD.
- Spektrum und Lücken: Sie erfassen grampositive und gramnegative Erreger sowie Anaerobier, nicht aber MRSA, E. faecium, Stenotrophomonas und atypische Erreger; Ertapenem wirkt nicht gegen Pseudomonas.
- Kinetik und Cilastatin: Sie werden nur intravenös gegeben und renal eliminiert. Imipenem wird von der renalen Dehydropeptidase I abgebaut und braucht daher Cilastatin, Meropenem und Ertapenem sind durch eine 1β-Methylgruppe geschützt.
- UAW: Krampfanfälle durch GABA-A-Antagonismus (bei Imipenem am stärksten), Allergie, C.-difficile-Infektion und Resistenzselektion.
- KI und WW: Vorsicht bei Krampfleiden und nach schwerer Betalactam-Allergie; Carbapeneme senken den Valproatspiegel drastisch, die Kombination ist zu vermeiden.
- Unterschiede: Meropenem ist das Carbapenem für ZNS-Infektionen; Ertapenem genügt dank langer Halbwertszeit einmal täglich, wirkt aber nicht gegen Pseudomonas.
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Überblick
Carbapeneme sind Betalactam-Antibiotika. Wie alle Betalactame acylieren sie Penicillin-bindende Proteine (PBP) und hemmen so die Quervernetzung der Zellwand. Sie haben das breiteste Spektrum aller Betalactame, weil sie gegenüber fast allen Betalactamasen stabil sind, einschließlich ESBL und AmpC. Deshalb sind sie Reserveantibiotika für schwere Infektionen.
- Spektrum: grampositive und gramnegative Erreger einschließlich Anaerobier sowie ESBL- und AmpC-Bildner; Imipenem und Meropenem erfassen auch Pseudomonas aeruginosa.
- Applikation: nur parenteral, weil sie polar sind und oral nicht resorbiert werden.
- Stellenwert: gezielt bei ESBL-Enterobacterales, empirisch bei septischem Schock oder hohem Risiko für multiresistente gramnegative Erreger (MRGN). Der Einsatz bleibt restriktiv, weil jede Gabe Carbapenemase-Bildner selektiert.
Antibiotikum, das bewusst für schwere Infektionen zurückgehalten wird oder für Erreger, gegen die Standardmittel versagen. Ein breiter Einsatz würde Resistenzen fördern und damit eine der letzten wirksamen Optionen verbrauchen.
Typischer Vertreter ist Meropenem: Es wirkt gegen Pseudomonas, ist ohne Partner in der Niere stabil und hat ein geringes Krampfpotenzial.
- Prinzip: acyliert bevorzugt PBP2 und PBP3, stabil gegenüber ESBL und AmpC.
- Kinetik: intravenös, kurze Halbwertszeit, überwiegend unverändert renal eliminiert; die 1β-Methylgruppe schützt vor der Dehydropeptidase I.
- Einsatz: nosokomiale Pneumonie, septischer Schock, intraabdominelle Infektionen, Meningitis, Pseudomonas-Exazerbation bei Mukoviszidose.
- Besonderheit: wirkt zeitabhängig und wird daher auch prolongiert infundiert.
Vertreter
Alle Carbapeneme teilen das Grundgerüst und die Betalactamase-Stabilität. Sie unterscheiden sich in der Pseudomonas-Wirkung, in der Stabilität gegenüber der renalen Dehydropeptidase I und in der Halbwertszeit. Cilastatin ist kein Antibiotikum, sondern der feste Partner von Imipenem.
Wirkmechanismus
Der Angriff an den PBP entspricht dem aller Betalactam-Antibiotika. Das Besondere der Carbapeneme liegt in ihrer Struktur. Im Fünfring ersetzt ein Kohlenstoff den Schwefel der Penicilline, und eine Doppelbindung erhöht die Ringspannung und damit die Reaktivität des Betalactams.
- 6-trans-Hydroxyethyl-Seitenkette: ersetzt die Acylaminogruppe der Penicilline. Das Acyl-Enzym mit Serin-Betalactamasen (ESBL, AmpC) wird kaum deacyliert, die Betalactamase bleibt blockiert.
- Kleines, zwitterionisches Molekül: passiert rasch die Porine der äußeren Membran gramnegativer Bakterien, bei Pseudomonas das Porin OprD.
- Hohe Affinität zu PBP2 und PBP3: führt zu rascher Bakterizidie, auch gegen gramnegative Stäbchen.
Die Grenze sind Carbapenemasen (etwa KPC, OXA-48 und Metallo-Betalactamasen), die auch den Carbapenem-Ring hydrolysieren. Ihre Typen und die neuen Inhibitor-Kombinationen stehen bei den Betalactamase-Inhibitoren. Bei Pseudomonas reicht oft schon der Verlust von OprD zusammen mit einer AmpC-Überexpression, besonders gegenüber Imipenem.
Wirkungen und Anwendung
Carbapeneme wirken bakterizid und zeitabhängig. Eingesetzt werden sie dort, wo das breite Spektrum und die Betalactamase-Stabilität wirklich gebraucht werden.
- Schwere nosokomiale Infektionen und Sepsis: nosokomiale Pneumonie bei Pseudomonas- oder MRE-Risiko, komplizierte intraabdominelle Infektionen; Meropenem auch als Monotherapie im septischen Schock.
- ESBL-Bildner: gezielte Therapie der Wahl bei ESBL-Enterobacterales; Mittel der zweiten Wahl bei schwerer Pyelonephritis.
- Pseudomonas: Meropenem plus Aminoglykosid bei Exazerbation der Mukoviszidose.
- Lücken: MRSA (PBP2a), Enterococcus faecium (PBP5), Stenotrophomonas maltophilia (chromosomale Metallo-Betalactamase), atypische Erreger (Mykoplasmen ohne Zellwand, Chlamydien und Legionellen intrazellulär).
- Ertapenem: erfasst weder Pseudomonas noch Acinetobacter und ist daher für die empirische Therapie nosokomialer Infektionen ungeeignet.
Pharmakokinetik
Carbapeneme werden nur intravenös gegeben und überwiegend renal eliminiert. Die Dosis wird an die Nierenfunktion angepasst. Imipenem hat dabei ein Problem, das die anderen Vertreter nicht haben.
Zinkabhängige Dipeptidase im Bürstensaum des proximalen Tubulus (DHP-I). Sie hydrolysiert den Betalactamring von Imipenem und inaktiviert es dadurch.
- Cilastatin: hemmt die DHP-I reversibel und hat keine eigene antibakterielle Wirkung; es liegt als fixe Kombination mit Imipenem vor.
- Halbwertszeit: Imipenem und Meropenem etwa 1 h. Ertapenem etwa 4 h, weil es stark an Plasmaproteine gebunden ist; daher genügt eine einmal tägliche Gabe.
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Ohne Cilastatin würde die DHP-I Imipenem im proximalen Tubulus spalten: Die Harnspiegel wären zu niedrig, und die Abbauprodukte gelten als nephrotoxisch. Cilastatin blockiert das Enzym und hat eine ähnliche Kinetik wie Imipenem, so dass beide gemeinsam eliminiert werden. Meropenem und Ertapenem tragen eine 1β-Methylgruppe am Fünfring, die den Angriff der DHP-I sterisch verhindert.
Unerwünschte Wirkungen
Carbapeneme sind insgesamt gut verträglich. Die typischen Risiken ergeben sich aus der Struktur (GABA-A-Bindung, Betalactamring) und aus dem breiten Spektrum.
| UAW | warum | |
|---|---|---|
ZNS |
Krampfanfälle (selten) | Antagonismus am GABA-A-Rezeptor; am stärksten bei Imipenem (basische Seitenkette an C2), begünstigt durch Niereninsuffizienz und ZNS-Vorschädigung |
Immunsystem |
Allergie (Exanthem bis Anaphylaxie) | Betalactamring acyliert körpereigene Proteine → Hapten |
Magen-Darm |
Clostridioides-difficile-Infektion | breites Spektrum einschließlich Anaerobier zerstört die Darmflora |
Immunsystem |
Resistenzselektion, Superinfektion | Selektionsdruck fördert Carbapenemase-Bildner und Erreger in den Lücken (E. faecium, Stenotrophomonas, Candida) |
ZNS · Leber |
Übelkeit, Transaminasenanstieg, Phlebitis | häufig und meist harmlos; Übelkeit vor allem bei rascher Imipenem-Infusion |
Kontraindikationen und Wechselwirkungen
Die Kontraindikationen folgen aus Allergie und Krampfrisiko. Die bedrohlichste Wechselwirkung betrifft Valproat.
- Betalactam-Allergie: kontraindiziert bei Überempfindlichkeit gegen Carbapeneme und nach schwerer Soforttypreaktion auf andere Betalactame. Nach leichter Penicillinallergie ist der Einsatz meist vertretbar, weil die Kreuzreaktivität gering ist.
- Krampfleiden, ZNS-Schäden: Imipenem meiden, Meropenem bevorzugen; bei Niereninsuffizienz die Kumulation durch Dosisanpassung verhindern.
- Probenecid: hemmt die tubuläre Sekretion, die Carbapenemspiegel steigen; die Kombination wird nicht empfohlen.
- Ganciclovir: zusammen mit Imipenem/Cilastatin sind generalisierte Krampfanfälle beschrieben.
Carbapeneme senken den Valproatspiegel binnen eines Tages drastisch. Sie hemmen die Acylpeptid-Hydrolase, die Valproat-Glucuronid zu Valproat zurückspaltet; eine Dosiserhöhung gleicht das nicht aus, und der Effekt hält nach dem Absetzen tagelang an. Die Kombination vermeiden und auf ein anderes Antibiotikum oder vorübergehend auf ein anderes Antiepileptikum ausweichen (Arzneimittelwechselwirkungen).
Unterschiede innerhalb der Klasse
Imipenem, Meropenem und Ertapenem unterscheiden sich in Spektrum, Nierenstabilität, Kinetik und Krampfpotenzial.
| Merkmal | Imipenem/Cilastatin | Meropenem | Ertapenem |
|---|---|---|---|
| Pseudomonas, Acinetobacter | ja | ja | nein |
| E. faecalis | mäßig wirksam | schwach | schwach |
| DHP-I | instabil → Cilastatin | stabil | stabil |
| Halbwertszeit | kurz | kurz | lang |
| Krampfpotenzial | am höchsten | gering | gering |
| Meningitis | ungeeignet | geeignet | nicht zugelassen |
Bei ZNS-Infektionen ist Meropenem das Carbapenem der Wahl. Es ist für die bakterielle Meningitis zugelassen, erreicht bei entzündeten Meningen wirksame Liquorspiegel und senkt die Krampfschwelle deutlich weniger als Imipenem. Gerade bei gereiztem ZNS ist dieser Unterschied entscheidend.
Teste dich
Aussage 1
Unter Carbapenemen steigt der Valproatspiegel an, so dass Intoxikationen drohen.
Der Valproatspiegel fällt drastisch, weil die Rückspaltung des Valproat-Glucuronids gehemmt wird. Es drohen Krampfanfälle durch Wirkverlust.
Aussage 2
Cilastatin verstärkt Imipenem, indem es bakterielle Betalactamasen hemmt.
Cilastatin hemmt die renale Dehydropeptidase I und schützt Imipenem so vor dem Abbau im proximalen Tubulus. Es hat keine antibakterielle Wirkung und hemmt keine Betalactamasen.
Aussage 3
Carbapeneme sind gegenüber ESBL und AmpC-Betalactamasen stabil.
Die trans-Hydroxyethyl-Seitenkette verhindert die Deacylierung durch Serin-Betalactamasen. Erst Carbapenemasen hydrolysieren den Ring.
Aussage 4
Ertapenem ist ein zuverlässiges Mittel gegen Pseudomonas aeruginosa.
Ertapenem erfasst weder Pseudomonas noch Acinetobacter. Pseudomonas-wirksam sind Meropenem und Imipenem.
Lückentext
Aussage 6
Das Krampfpotenzial ist bei Imipenem höher als bei Meropenem.
Imipenem antagonisiert den GABA-A-Rezeptor am stärksten. Deshalb ist Meropenem bei ZNS-Infektionen und Krampfleiden das Carbapenem der Wahl.
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