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Antibiotika

Antibiotika-Resistenzmechanismen

Antibiotika wirken immer gegen ein bestimmtes Spektrum an Erregern, da die meisten Antibiotika spezifisch gegen eine oder mehrere Zielstrukturen gerichtet sind. So können β-Lactam-Antibiotika, die die Zellwandsynthese Gram-positiver Bakterien inhibieren, nicht gegen die zellwandlosen Mycoplasmen eingesetzt werden. Penicillin bzw. Ampicillin ist völlig unwirksam gegen Bakterien, die über β-Lactamase-Gene verfügen wie z.B. Pseudomonas aeruginosa.

Neben dieser natürlichen Resistenz können Bakterien aber auch durch Mutationen oder den Austausch von DNA (Plasmide) resistent gegen bestimmte Antibiotika werden (erworbene Resistenz). Die Plasmid-codierten Resistenzgene sind oft Proteine, die das Antibiotikum direkt angreifen und inaktivieren, oder aber z.B. die Aufnahme eines Antibiotikums verhindern. In der Medizin werden drei grundsätzliche Resistenzmechanismen unterschieden:

  • Die Inaktivierung des Antibiotikums durch z.B. Hydrolyse, Phosphat-Transfer, Acetylierung etc.
  • Die Veränderung der Zielstruktur durch Mutation oder durch neues genetisches Material wie z.B. Plasmide. Punktmutationen in Genen für ribosomale Untereinheiten können beispielsweise dazu führen, dass ein Antibiotikum, das die Translation inhibiert, das Ribosom nicht mehr bindet.
  • Verstärkten Abbau, erhöhten Export oder verminderte Aufnahme des Antibiotikums (Kapselbildung, Schleimhüllen).
Hinweis
Nicht nur Bakterien können Resistenzen entwickeln. Auch bei der Behandlung von Virusinfekten oder Mykosen sind resistente Keime ein enormes Problem. Die zugrunde liegenden Mechanismen unterscheiden sich naturgemäß, während bei Viren vor allem Mutationen zu Resistenzen gegen Virostatika führen, sind bei Hefen und Pilzen oft veränderte Zellwände die Ursache für eine Resistenz.

Resistenzplasmide

Bakterien können genetisches Material aus der Umbgebung aufnehmen oder direkt von Zelle zu Zelle übertragen. Bei der so genannten Konjugation bilden Bakterien haarförmige Ausläufer (Pili), mit denen sie Kontakt zu anderen Bakterien aufnehmen. Über Plasmabrücken können dann Resistenz-Plasmide von einer Donor-Zelle auf das Akzeptor-Bakterium übertragen werden. Dieser Vorgang ist die Urache für das Auftreten mehrfach resistenzer Arten (besonders Salmonellen, Shigellen, Pseudomonaden, Staphylococcen und auch E. coli).

Resistenzplasmide (R-Plasmid, auch R-Faktor genannt) sind bei vielen Bakterienarten bekannt. Diese Plasmide haben neben dem Gen für eine oder auch mehrere Antibiotika-Resistenzen einen Replikationsursprung für die autonome Vermehrung in der Zelle (ori), eine tra-Region, die die Kontaktaufnahmen und Pilusbildung zwischen den Bakterien reguliert, und mob-Gene, die eine Einzelstrang-Kopie des Resistenzplasmids über eine Plasmabücke in das andere Bakterium katalysiert. Auch Transposons, die zwischen Chromosom und Plasmid springen können, übertragen in einigen Fällen Resistenzgene.

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