Antibakterielle Aktivität ist die Fähigkeit einer Substanz (Antibiotikum, Desinfektionsmittel, Peptid, Pflanzenextrakt, Nanopartikel usw.), das bakterielle Wachstum zu hemmen (bakteriostatisch) oder Bakterien abzutöten (bakterizid). Die Quantifizierung dieser Aktivität ist grundlegend für die Arzneimittelentwicklung, die Infektionskontrolle und das Antibiotic Stewardship.
Standardisierte In-vitro-Empfindlichkeitsprüfungen
1. Agar-Diffusionstest (Kirby–Bauer)
- Prinzip: Das Antibiotikum diffundiert radial von einer Papierdisk in das beimpfte Agar; der Durchmesser der Hemmzone (ZOI) korreliert mit der Empfindlichkeit.
- Ergebnis: Zonendurchmesser (mm) → interpretiert als empfindlich / intermediär / resistent gemäß CLSI/EUCAST-Breakpoints.
- Einsatzgebiet: Routine-Screening im klinischen Labor; qualitativ.
2. Brühmikrodilution (Referenzmethode)
- Prinzip: Zweifache Serienverdünnungen des Wirkstoffs in kationisch angepasster Müller-Hinton-Brühe, beimpft mit einer standardisierten Bakteriensuspension.
- Ergebnis: Minimale Hemmkonzentration (MIC) = niedrigste Konzentration, die sichtbares Wachstum verhindert (µg/mL).
- Einsatzgebiet: Quantitativer Referenzstandard; erforderlich für Breakpoint-Bestimmung und PK/PD-Modellierung.
3. Zeit–Ababtötung-Kinetik
- Prinzip: Keimzahlen (KBE/mL) werden zu mehreren Zeitpunkten (0, 2, 4, 6, 8, 24 h) nach Exposition gegenüber festen Konzentrationen (z. B. 0,5×, 1×, 2×, 4× MIC) gemessen.
- Ergebnis: Bakterizid definiert als ≥3-log₁₀-KBE/mL-Reduktion nach 24 h; offenbart Toleranz, Persistenz und Synergie.
- Einsatzgebiet: Forschung, Bewertung von Kombinationstherapien, Optimierung von Dosierungsschemata.
Zusätzliche Methoden
- Etest® (Gradientstreifen): MIC auf Agar; praktisch für anspruchsvolle Organismen.
- Automatisierte Systeme (VITEK®, MicroScan®, BD Phoenix®): Schnelle Identifikation + MIC für klinische Labore.
- Biofilm-Tests (MBEC, Calgary-Gerät): Aktivität gegen sitzende Gemeinschaften.
Faktoren, die die Aktivität beeinflussen
- Bakterienart/-stamm (intrinsische Resistenz, erworbene Mechanismen)
- Impfmenge und Wachstumsphase
- Mediumzusammensetzung (Kationengehalt, Proteinbindung)
- pH-Wert, Atmosphäre (CO₂, anaerob)
- Arzneimittelstabilität, Proteinbindung, postantibiotischer Effekt
Klinische Übersetzung
In-vitro-Daten leiten die empirische Therapie, Deeskalation und Dauerentscheidungen, müssen jedoch mit Pharmakokinetik/Pharmakodynamik (PK/PD), Penetration des Infektionsorts, Wirtsimmunität und Quellenkontrolle integriert werden.
