Ehrlich gratuliert Domagk - 75 Jahre antibakterielle Therapie - Hartmut M Lode - Berlin, 18.11.2011 - e|context
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Berlin, 18.11.2011 Ehrlich gratuliert Domagk - 75 Jahre antibakterielle Therapie - Hartmut M Lode RCMS - affil. Institute for Clinical Pharmacology Charité - Universitätsmedizin Berlin - Berlin -
Paul Ehrlich / Gerhard Domagk Gliederung • Anfänge der antibakt. Chemotherapie • Penicilline/Cephalospor. und mehr • Infektionsepidemiologie • Bakterien und Menschen • Resistenzentwicklung • Mangel an Antibiotika • Lösungsansätze
Die Idee der Chemotherapie von Infektionen • „..die Abtötung der Parasiten ohne erhebliche Schädigung des Organismus, wir müssen chemisch zielen lernen!“ (1906) • Chemotherapie gegen Syphillis (Arsenphenarmin) Paul Ehrlich: 1854-1915
“ Hit hard and hit early ! “ Paul Ehrlich, Lancet 2 : 445 – 451, 1913
Paul Ehrlich´s Ingredients for Success Four German G´s: Geld (money) Geduld (patience) Geschick (cleverness) Glück (luck) Lancet 1998; 352:1712 - Gesundheit (health)
Das erste synthetische Antiinfektivum • Entwicklung der Sulfonamide • Nobelpreis 1939 (1946) • Entwicklung von Isoniazid Gerhard Domagk 1895-1964
American soldiers were tought to immediately sprinkle sulfapowder on any open wound to prevent infection. Every soldier was issued a first aid pouch that was designed to be attached to the soldier’s waist belt.
Sulfa's True Significance Gerhard Domagk's work in the 1930s on sulfonamides, though soon eclipsed by the advent of penicillin, was an equally crucial chapter in the history of antibiotics Dixon B Microbe / Volume 1, Number 11, 2006
Eine mit Penicillium notatum kontaminierte Kultur von S. aureus (Alexander Fleming, Sept. 1928) ● Wiederaufnahme der Isolierungs- bemühungen im Jahr 1938 (nachdem die Sulfonamide entdeckt worden waren!) ● 1941 erste Behandlung eines Patienten mit Staphylokokken-Sepsis "Wenn mein Geist nicht in einem wahrhaft aufnahmebereitem Stadium gewesen wäre, hätte ich der Schale keine Beachtung geschenkt. Ich hätte ja in einer schlechten Laune sein können; mein Verstand hätte von einer jungen Frau angefüllt sein können, oder ich hätte unter der Nachwirkung einer zu schweren Mahlzeit stehen können, oder ich hätte zu träge sein können, es zu merken oder etwas zu unternehmen..." (Flemings Kommentar zu seiner epochalen Beobachtung).
Nobelpreise für Penicillin 1945 Alexander Fleming (1881 – 1955) • Sept. 1928 Entdeckung des Penicillins als Produkt von Penicillium notatum Ernst Boris Chain (1906 – 1979) • In Berlin geboren, 1933 nach Tätigkeit am Patholog. Institut der Charité emigriert nach England Howard Walter Florey (1898 – 1968) • In Adelaide / Australien geboren, seit 1931 in Oxford; 1938 Gründung des “Oxford-Kreises” zur Penicillinforschung
The grim irony of history • It had been demonstrated and documented that sulphonamides were far less active than ß-lactams. •A sulfa drug defeated Churchill’s pneumonia and most probably saved his life in December 1943. • A ß-lactam saved Hitler’s life. His physician treated him with penicillin on several occasions; most notably following the assassination attempt on July 20, 1944. • Alexander Fleming isolated and Howard Walter Florey and Ernst Boris Chain, a German-born Jewish refugee from Hitler’s Berlin, re-invented penicillin.
Entwicklung von Antiinfektiva I Waksmann • 1942 - erstmals begriff „ Antibiotics“ • 1943 - Neomycin, Streptomycin • 1946 - Park Davis : Chloramphenicol • 1948 - Brotzu,Sardinien;Abraham / Newton/Oxford: Cephalosporin • 1952 - Eli Lilly : Erythromycin 1
Entwicklung von Antibiotika I Tetracycline und Penicilline • 1948 – Lederle : Chlortetracyclin • 1949 – Pfizer : Terramycin • 1952 – Pfizer/Lederle : Tetracyclin • 1959 – Chain, Batchelor, Rolinson (Beecham): Para-Aminobenzylpenic.(6-APA) • 1959 – Rolinson,Knudsen (Beecham) : Methicillin
Historische Entwicklung der Penicilline Die heute noch relevanten Penicilline sind markiert, die anderen Derivate haben keine therapeutische Bedeutung mehr.
Antibakterielle Chemotherapie - Prinzipien – “Seit Paul Ehrlich ist die antibakterielle Chemotherapie definiert als eine monokausale, gegen den Erreger gerichtete Behandlung und zwar mit Substanzen, die eine selektive und direkte Wirkung auf die Bakterienzelle haben. Es resultiert die Verpflichtung, die antibakterielle Chemotherapie auch in der praktischen Anwendung an ihren naturwissenschaftlichen Grundlagen zu orientieren” Naumann P Arzneimittelforschung 1962
Entwicklung verschiedener Antibiotikaklassen
Number of new systemic antibacterial agents approved by the US Food and Drug Administration per 5-year period Spellberg, B. Arch Intern Med 2011;171:1080-1081
„Nearly all experts agree that (by the year 2000) all bacterial diseases will have been wiped out.“ TIME Magazine 1966
Das Ende der Infektionskrankheiten? ‘The book of infectious diseases can now ultimately be closed.’ Steinfeld, Surgeon General, 1972 Jesse Leonard Steinfeld
Geschätzte Todesfälle 2002 [Ref.: Fauci et al., Emerg Infect Dis 2006; 4]
Entwicklungstendenz unserer Patienten zu vermehrter Infektionsdisposition 1. Mehr alte und ganz junge Patienten (Lebenserwartung i.M.> 85 Jahre/2020) 2. Zunahme von Patienten mit schweren Grunderkrankungen (Tumoren, Herz-, Nieren-, Leberinsuffizienz etc.) 3. Zunahme von Patienten mit definierten Immunstörungen (Transplantationen, AIDS, Steroidtherapie etc.) 4. Zunahme aggressiver diagnostischer und therapeutischer Maßnahmen
Microbes versus humans Spellberg B et al. Clin Infect Dis. 2008;46:155-164
Evolution als Prinzip der Resistenzentwicklung Unterschiedliche Genotypen (Mutationsrate 1:105 – 1:107) Antibiotika Vermehrung der resistenten Bakterien
Resistenzentwicklung am Beispiel S.aureus DRSA+LRSA (2006) GISA (1997) PRSA (1945) MRSA (1965) VISA (2002) Penicillin (1929) Methicillin (1959) Daptomycin 2004 Vancomycin (1955) Linezolid (2000)
Globale Ausbreitung von Resistenzen: Spain 23F – 1 Finland France BM4200 1978 ? Cleveland Spain South Korea Tennessee Mexico Taiwan Hong Kong Philippines Thailand Colombia Malaysia Singapore Brazil Chile South Uruguay Africa Argentina
An Update on the Development Pipeline from the Antimicrobial Availability Task Force(AATF) of the Infectious Diseases Society of America AATF identified particularly Bad Bugs Need Drugs: problematic pathogens: Acinetobacter baumanii, Aspergillus spec., ESBL-producing Enterobacter., Vancomycin-resistant Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa, Methicillin-resistant Staph. aureus( MRSA) Talbot G et al, CID 2006; 42:657-668
Peleg. A & Hooper, D, NEJM 2010;362:1804
Antibiotic Future The Drug Discovery Pipeline for Antibiotics Is slowing to a trickle . . . . . . We need to conserve what we have through Appropriate Use Drug • Gemifloxacin • Telithromycin • Linezolid
Number of new systemic antibacterial agents approved by the US Food and Drug Administration per 5-year period Spellberg, B. Arch Intern Med 2011;171:1080-1081
Realities are Worrisome Antibacterial resistance . Antibacterial R&D 1998 2009 YEARS
WHO 2001 Statement zur globalen Resistenzentwicklung: “Die unaufhaltsame Zunahme des Auftretens, der Entwicklung und der Ausbreitung von Resistenzen und der Mangel an neuen Antibiotika, die gegenüber den resistenten Stämmen aktiv sind, läßt befürchten, daß wir tatsächlich in die postantibiotische Ära eintreten werden.”
Massnahmen zur Lösung des Resistenzproblems • Patientennahe Diagnostik (point of care) • Rationale Antibiotikatherapie (antibiotic stewartship ) • Infektionsprävention und Hygiene (Infektionskontrolle, Vakzination etc.) • Neue wirksame Antibiotika
Annual Incidence of Invasive Disease Caused by Penicillin-Susceptible and Penicillin-Nonsusceptible Pneumococci among Children under Two Years of Age, 1996 to 2004 Kyaw MH et al. N Engl J Med 2006; 354:1455-1463
Antibiotic Resistance of IPD in Children in Germany, July 1997 - June 2011 50 50 Clari R (%) Pen I+R (%) 0-23 Mo 24-59 Mo Start PCV7 Impfung ClariR (%) 40 40 PenI+R (%) Start PCV7 Impfung → (%) 30 30 → (%) 20 20 10 10 0 0 97-98 98-99 99-00 00-01 01-02 02-03 03-04 04-05 05-06 06-07 07-08 08-09 09-10 10-11 97- 98- 99- 00- 01- 02- 03- 04- 05- 06- 07- 08- 09- 10- → Pneumokokken Saison 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 50 50 60-191 Mo
Effective Antibacterials: at what cost? The economics of antibacterial resistance and its control (I) • Antibacterials, along with other anti- infective agents are unique in that the targets of their action can change and become resistant. • The very use of antibacterials brings about their obsolence over time. White AR and the BSAC Working Party;JAC 2011;66:1939
Effective Antibacterials: at what cost? The economics of antibacterial resistance and its control (II) Rebuild the Model • Now is the time to rebuild the model: Robust data and information on the value of antibacterials and the cost of resistance need to be generated, communicated and used in order to set prizing and reimbursement to commensurate with value. XX We need a research, development and funding model that succeeds and delivers antibacterials for future generation throughout their lifetime. White AR and the BSAC Working Party; JAC 2011;66:1939
Vielen Dank !
From the past to the future: hypothetical potential scenarios evolving from the relationship between antibacterial needs/resistance, antibacterial productivity and policy. White A R J. Antimicrob. Chemother. 2011;66:1948-1953 © The Author 2011. Published by Oxford University Press on behalf of the British Society for Antimicrobial Chemotherapy. All rights reserved. For Permissions, please e-mail: journals.permissions@oup.com
Mortality of COPD Patients Infected with Multi-Resistant Pseudomonas aeruginosa: A Case and Control Study Montero et al. Infection 2009;37:16-19 Results: During the study period (2000–2005), 50 case patients and 50 controls were included. Crude mortality at 2 years was 60% for the case patients and 28% for the control group. Conclusions: In COPD patients admitted to the general ward, acute exacerbation with MDRP in sputum was associated with higher mortality.
Mortality of COPD Patients Infected with Multi-Resistant Pseudomonas aeruginosa - Mortality - 1 month: 12% MDRP - 8% controls 1 year: 32% MDRP - 18% controls 2 years: 60% MDRP - 28% controls Montero et al. Infection 2009;37:16-19
Angriffspunkte der antibakteriell wirksamen Antibiotika Struktur und Funktion Struktur und Funktion Zellwandsynthese der Zellmembran der DNA ß-Laktam-Antibiotika Colistin, Polymyxin B Chinolone Glykopeptide Daptomycin Nitrofurane Fosfomycin Nitroimidazole Folsäure- Metabolismu DNA-abhängige DNA s THFS RNA-Polymerase Rifampicin (Reduktase) Trimethoprim DHFS Proteinsynthese Ribosomen (Einbau 50 S mRNA • Blockade Sulfonamide in DHFS) der 50S-Untereinheit; Hemmung der PABS Transpeptidierung 30 S Chloramphenicol Streptogramine Proteinsynthese • Blockade Proteinsynthese der 50S-Untereinheit; Proteinsynthese Proteinsynthese • Blockade Hemmung der Translokation • Hemmung der Bildung • Fehlsteuerung der der 30S-Untereinheit Makrolide, Azalide, Ketolide des Initiationskomplexes Synthese (Akzeptorposition) (Ketolide hemmen zusätzlich Oxazolidinone Aminoglykoside Tetracycline die Bildung der 30S- und 50S- Untereinheiten) PABS = p-Aminobenzoesäure, DHFS = Dihydrofolsäure; THFS = Tetrahydrofolsäure
Die treibenden Kräfte der Resistenzentwicklung • Mutation Mutationsrate, Übertragungsmöglichkeit durch Konjugation, Transformation oder Transduction • Selektion einseitiger massiver Antibiotikagebrauch • klonale Ausbreitung sexuelle Übertragung, durch Fäkalien u.ä.
The Urgent Need for New Antibacterial Agents • “I find it continually amazing that society as a whole does not recognize the consequences of rising antimicrobial resistance as a threat it most certainly is.” • In 2009 the WHO called antibiotic resistance one of the greatest threats to human health and in 2011 the focus of World Health Day was “Combating Antibiotic Resistance”. Wise R and the BSAC Working Party, JAC 2011;66: 1939
The development of new classes of antimicrobial agents has slowed Livermore DM et al. Ann Med 2003;35:226-231
Antibiotikaentwicklung weltweit • Rückgang der Anmeldungen neuer Substanzen bei der FDA um mehr als 50% seit 1983 • Keine Antibiotikaanmeldung 2002-4 Spellberg B. CID 2004; 38: 1279-86
Systemic (i.e., nontopical) antibacterial new molecular entities approved by the US Food and Drug Administration, per 5-year period Spellberg B et al. Clin Infect Dis. 2008;46:155-164
Antibacterial and anti-HIV new molecular entities (NMEs) approved by the US Food and Drug Administration, per 5-year period Spellberg B et al. Clin Infect Dis. 2008;46:155-164
Antibacterials: value to society from cradle to grave. White A R J. Antimicrob. Chemother. 2011;66:1948-1953 © The Author 2011. Published by Oxford University Press on behalf of the British Society for Antimicrobial Chemotherapy. All rights reserved. For Permissions, please e-mail: journals.permissions@oup.com
Die Zukunft der Infektionen - Der Mensch - • Extremes Alter • Rauchen • Armut • Alkohol • Mangelernährung • Reisegewohnheiten • Sexualverhalten • Bevölkerungskontrolle • Immunstatus
Die Zukunft der Infektionen - Erreger - • Veränderung des genetischen Materials • Veränderung der Resistenz • Kommensale Erreger werden pathogen • Toxinproduktion nimmt zu • „Neue“ Erreger werden entdeckt • Erreger-Wirt Interaktionen nehmen zu
From sulphonamides to fluoroquinolones Time Magazine, January 10, 1944 Medicine: Admirable M&B • "On the 11th of December I felt so tired out that I had to ask General Eisenhower for a few days' rest before proceeding. This was accorded me in the most generous manner. • The next day came the fever, and the day after, when the photographs showed that there was a shadow on one of my lungs, I found that everything had been foreseen. . . . Excellent nurses and the highest medical authorities in the Mediterranean arrived from all quarters as if by magic. This admirable M & B [sulfapyridinewas originally called May & Baker 693, after the firm which made it], from which I did not suffer any inconvenience, was used at the earliest moment and after a week's fever the intruders were repulsed. I hope all our battles will be equally well conducted.”
From sulphonamides to fluoroquinolones Bayer’s prontosil and May & Baker’s sulfapyridine
From sulphonamides to fluoroquinolones History of sulphonamides: • Sulfanilamide had been synthesized by the Australian PhD-student Paul Gelmoin 1908. Bayer produced it as an intermediate for the production of p-azo-dyes on a scale of hundreds of kilograms per day. • Domagk’s technician MargareteGerresheim performed the first in vivo experiment with 4’-sulfonamido-2,4-diaminoazo-benzene mid-December 1932 while Domagk attended a conference. Domagk was sceptical of her results and repeated the experiments personally a few days prior to Christmas. • Trefouelet al. discovered that the reductive cleavage product of prontosil, i.e. sulfanilamide, was the active principle. • Domagk was awarded with the Nobel Price in 1939 and finally accepted the price in 1947.
From sulphonamides to fluoroquinolones Contents: 1. Sulphonamides • History • Chemistry, or: it is just due to their structural resemblance • Mode of action • PK/PD and protein binding 2. Fluoroquinolones • History • Chemistry • PK/PD
Antimikrobielle Therapie Direkte Bekämpfung Stärkung der oder der Erreger körpereigenen Abwehr „Chemotherapie“ „Serotherapie“ Medikamen Patient t Erreger
From azodyes to sulphonamides • In 1931 it was noted that azodyes, “compounds A and B”, were highly active in vitro against E coli but not in vivo in Domagk’s ß-hemolytic streptococcal sepsis model. But, another azodye, “compound C”, cured rats infected with M. leprae. • Question:is the para- or meta-positioning of one of the phenyl rings decisive for antibacterial activity? • In October 1932 Domagk described that azodyes with a sulfonamide moiety para to the azogroup was active in vivo. • Shortly thereafter it became clear that an alkyl side chain - indispensible for antiparasitic action of e.g. Plasmo - or Resoquine was not required for antistreptococcal activity of 4’-sulfonamido-2,4- diaminobenzobenzene (KI 730, or Streptozon, or Prüfpräparat D 5214 = Prontosil).
Sulphonamides: The grim irony of history The Nazis discovered it. The Allies won the war with it. It conquered diseases,changed laws, and single-handedly launched the era of antibiotics. This incredible discovery was sulfa, the first antibiotic. In The Demon Under the Microscope, Thomas Hager chronicles the dramatic history of the drug that shaped modern medicine.
„Zufällige“ Entdeckung des Penicillins Alexander Fleming: 1881-1955
Main causes of death among children Ages 0 to 4 yrs, estimates 1998, worldwide Perinatal 20% Nutritional 3% Non- Infectious communicable diseases conditions 63% 8% Injuries 6% WHO 1999
Evolution als Prinzip der Resistenzentwicklung Unterschiedliche Genotypen (Mutationsrate 1:105 – 1:107) Antibiotika Vermehrung der resistenten Bakterien
Wettlauf: Antibiotika vs. Resistenzen
Historical evolution quinolones
WHO 1999 Statement zur globalen Resistenzentwicklung: “Die unaufhaltsame Zunahme des Auftretens, der Entwicklung und der Ausbreitung von Resistenzen und der Mangel an neuen Antibiotika, die gegenüber den resistenten Stämmen aktiv sind, läßt befürchten, daß wir tatsächlich in die postantibiotische Ära eintreten werden.”
Resistenzentwicklung existenter genetischer Komplex Mutation oder Aufnahme von Genen Selektionsdruck Überleben im Ökosystem Ausbreitung in der Umgebung
The Situation Today • Bad Bugs, No Drugs: As Antibiotic Discovery Stagnates… A Public Crisis Brews1 • Lack of Development of New Antimicrobial Drugs: A Potential Serious Threat to Public Health2 2005, ESCMID 1. IDSA White Paper, July 2004 2. Norrby SR, et al. Lancet Infect Dis 2005;5:115-119
Structures of the first-generation cephalosporins
Third-generation quinolones
Sie können auch lesen