Az antibiotikum-rezisztencia mechanizmusai

Az antibiotikum-rezisztencia a baktériumok öröklődő képessége arra, hogy olyan gyógyszerkoncentrációban is növekedjenek, amely normálisan gátolná őket. Az antibakteriális szerek sokfélesége ellenére a baktériumok kevés biokémiai stratégiával győzik le őket – a szer inaktiválásával, célpontjának módosításával vagy védelmével, a szer bejutásának megakadályozásával vagy kifordításával –, amelyek a kromoszómán kódolódhatnak, vagy más baktériumoktól szerezhetők meg.

Definition

Az antibiotikum-rezisztencia a baktériumpopuláció azon képessége, hogy a szuszceptibilis törzseket gátló gyógyszerkoncentrációkban túléljen és szaporodjon, amelyet enzimatikus gyógyszer-inaktiválás, célpont-módosítás vagy -védelem, csökkent membránpermeabilitás vagy aktív efflux révén ér el, amelyet mutáció vagy szerzett gének kódolnak.

Scope

A cikk a rezisztenciát alapvető biokémiai mechanizmusaira és genetikai hátterére bontja, megkülönböztetve az intrinzik és a szerzett rezisztenciát, és elmagyarázza, hogyan terjesztik a rezisztencia-determinánsokat a horizontális génátvitel útján. Ez egy referenciatéma és oktatási anyag arról, hogyan működik a rezisztencia; nem foglalkozik a rezisztens fertőzések kezelésével.

Core questions

• Mik a rezisztencia négy fő biokémiai mechanizmusa?
• Miben különbözik az intrinzik rezisztencia a szerzett rezisztenciától?
• Hogyan terjednek a mobil genetikai elemek a rezisztencia gének között a baktériumokban?
• Miért halmozódik a multirezisztencia egyes baktériumpopulációkban?

Key concepts

• Enzimatikus gyógyszer-inaktiválás (pl. béta-laktamázok, aminoglikozid-módosító enzimek)
• Célpont módosítása és célpont védelme
• Csökkent permeabilitás (porinvesztés)
• Aktív efflux pumpák
• Intrinzik kontra szerzett rezisztencia
• Horizontális génátvitel (plazmidok, transzpozomok, integronok)
• Szelekciós nyomás és multirezisztencia

Mechanisms

A rezisztencia négy visszatérő stratégia révén működik. Először, az enzimatikus inaktiválás, amely során a baktériumok olyan enzimeket termelnek, amelyek kémiailag módosítják vagy elpusztítják a szert – a béta-laktám gyűrűt hidrolizáló béta-laktamázok a példa (Bush & Bradford, 2016). Másodszor, a célpont módosítása vagy védelme, ahol mutáció, a célpont enzimatikus módosítása (mint például a riboszomális RNS metilációja) vagy egy védő fehérje csökkenti a szer kötődését. Harmadszor, a csökkent bejutás, gyakran a külső membrán porinjainak elvesztése vagy módosulása révén. Negyedszer, az aktív efflux, amely során membránpumpák ürítik ki a szert, gyakran széles szubsztrátspektrummal, ami multirezisztenciát eredményez (Blair et al., 2015; Alekshun & Levy, 2007). Genetikailag a rezisztencia vagy intrinzik (egy faj veleszületett tulajdonsága), vagy szerzett kromoszomális mutáció vagy horizontális génátvitel révén; a plazmidok, transzpozomok és integronok rezisztencia géneket hordoznak és kevernek a törzsek és fajok között, felgyorsítva a terjedést (Partridge et al., 2018).

Clinical relevance

A biokémiai és genetikai rezisztenciamanizmusok magyarázzák, miért tesztelnek bizonyos organizmusok rezisztensnek bizonyos szerekre, és hogyan terjed a rezisztencia a populációkban, ami az ellenőrzés, a fertőzéskontroll és a stewardship alapját képezi. Ez a cikk az említett mechanizmusokat orientáció és tanulmányozás céljából írja le, és nem nyújt útmutatást a rezisztens fertőzések kezelésére.

Epidemiology

A bakteriális antimikrobiális rezisztencia a halálozás egyik vezető globális oka, amely 2019-ben becslések szerint 4,95 millió halálesethez kapcsolódott, és közvetlenül 1,27 millió halálesetért volt felelős (Murray et al., 2022). A rezisztencia gének mobilitása plazmidokon, transzpozomokon és integronokon lehetővé teszi a determinánsok fajok közötti átjutását és multirezisztens vonalakba való összeállását (Partridge et al., 2018).

History

A rezisztenciát az első antibakterikumok használatba vétele után hamar felismerték, és a béta-laktamáz aktivitást még a penicillin széles körű klinikai bevezetése előtt leírták. Az ezt követő évtizedekben a plazmid-hordozta rezisztencia, valamint az integronok és transzpozomok felfedezése a rezisztenciát egy átadható, ökológiailag mobilis tulajdonságként keretezte át, szemben az egyes törzsek rögzített tulajdonságával (Alekshun & Levy, 2007; Partridge et al., 2018).

Key figures

• Stuart B. Levy
• Laura J. V. Piddock
• Julian Davies

Seminal works

• blair-2015
• alekshun-levy-2007
• partridge-2018

Frequently asked questions

Mik a fő mechanizmusok, amelyekkel a baktériumok ellenállnak az antibiotikumoknak?

Négy visszatérő stratégia: a szer enzimekkel történő inaktiválása, a szer célpontjának módosítása vagy védelme, a szer sejtekbe való bejutásának csökkentése és a szer kifordítása az effluxen keresztül.

Hogyan terjed az antibiotikum-rezisztencia a baktériumok között?

Nagyrészt horizontális génátvitel útján, amely során a mobil elemeken, például plazmidokon, transzpozomokon és integronokon hordozott rezisztencia gének baktériumok között, néha különböző fajok között is mozognak.