Es gibt mehrere genetische Mechanismen, durch die sich in Bakterien eine Antibiotikaresistenz entwickeln kann. Diese Mechanismen führen zu Resistenz, da sie biochemische Modifikationen verursachen, die bestimmte Eigenschaften von Bakterienzellen modifizieren, die normalerweise die Zellempfindlichkeit gegenüber einem Antibiotika machen. Beispiele für biochemische Modifikationen, die zu Resistenz führen, umfassen die Produktion von Enzymen, die das Medikament inaktiv sind. Veränderung von Protein, Enzym oder Empfänger, auf das durch Medikamente abzielt; Die Aktivierung der Pumpen mit Medikamentenausfluss, die das Zellmedikament absichtlich beseitigen; und die Veränderung von Zellwandproteinen, die die Absorption des Arzneimittels hemmen.
Es gibt zwei wichtige Arten von genetischen Mechanismen, die zu Antibiotika -Resistenz führen können: Änderung und Erwerb neuer genetischer Materialien. Bei der Mutation kann die Geschwindigkeit, mit der sich Resistenz entwickelt, auf die Geschwindigkeit zurückgeführt werden, mit der Bakterien mutieren. Eine Mutation ist eine dauerhafte Veränderung des genetischen Materials eines Organismus. Mutationen treten natürlich auf, wenn sich die Zellen teilen. Bakterien unterliegen besonders einer Mutation, da ihr Genom aus einem einzelnen Chromosom besteht und weil sie eine hohe Replikationsrate aufweisen. Je mehr eine Zelle Replikationen durchläuft, desto wichtiger ist sie zu mutieren. Der Erwerb neuer genetischer Materialien ist auch ein natürlicher Prozess in Bakterien. Dieser Prozess scheint der häufigste Mechanismus zu sein, durch den sich Widerstand entwickelt; Es wird durch die Tatsache erleichtert, dass Bakterien prokaryotische Organismen sind (was bedeutet, dass sie keinen Kern haben, der das Genom schützt) und durch das Vorhandensein kleiner DNA -Stücke, die als Plasmide bezeichnet werden und die in einer vom Chromosom getrennten bakteriellen Zelle existieren. Somit ist das genetische Material von Bakterien in der Zelle frei frei, was es für die Übertragung von Genen offen macht (die Bewegung eines Segments von genetischem Material von einer Bakterienzelle zu einer anderen), was häufig die Übertragung von Plasmiden impliziert.
Wie die Hauptmechanismen für den Transfer bakterieller Gene sind wechseln Und Konjugation. Transduktion tritt beim Bakterien auf VIrus, genannt a Bakteriophagefällt aus einer Bakterienzelle ab und trägt einen Teil des Genoms dieser Bakterien mit und infiziert dann eine andere Zelle. Wenn der Bakteriophagus seinen Genetikgehalt in das Genom der folgenden Bakterien einfügt, wird auch die DNA der vorherigen Bakterien in das Genom eingebaut. Konjugation tritt auf, wenn zwei Bakterien in physikalischen Kontakt kommen PlasmidManchmal wird das Tragen eines Stücks chromosomaler DNA von der Spenderzelle in die Empfängerzelle übertragen. Plasmide tragen häufig Gene, die für Enzyme kodieren, die bestimmte Antibiotika inaktivieren können. Die ursprüngliche Quelle der Gene dieser Enzyme ist nicht mit Sicherheit bekannt; Mobile genetische Elemente, als Transposons genannte (“Jump” -Gene), können jedoch eine Rolle in ihrem Aussehen gespielt haben und können erleichtern ihre Übertragung auf andere Bakterienarten. Da viele Plasmide mit antibiotikare resistenten Genen zwischen verschiedenen Bakterienarten übertragen werden können, kann sich eine allgemeine Resistenz gegen ein spezifisches Antibiotikum schnell entwickeln.
Die Übertragung von Plasmiden während der Konjugation wurde mit der Erzeugung vieler Arten von Antibiotika -resistenten Bakterien in Verbindung gebracht. Beispielsweise wird die Konjugation mit einem Plasmid mit dem Methicillin -Resistenzgen (einem aus Penicillin abgeleiteten Antibiotikum) vermutet, dass zur Erzeugung von SARM geführt wurde. Penicillin und Methicillin arbeiten, indem die Wand der Bakterienzelle geschwächt wird; Wenn die Wand beeinträchtigt wird, verpflichtet der osmotische Gradient zwischen dem Zytoplasma einer Bakterienzelle und seiner Umgebung die Lysezelle (bricht). In der STM, das von Konjugationscode für ein Protein erworbene Gen, das die Verbindung zu Methicillin hemmen kann, wodurch das Arzneimittel daran hindert, sich selbst zu fixieren und sein Zielprotein in der Bakterienzellwand zu stören. Ein weiteres Beispiel ist ein Plasmid mit einem Gen, das für enzymatische Beta-Lactamase kodiert. Beta-Lactamase verändert die Struktur des Penicillin-Moleküls und macht es inaktiv.
Transduktion und Konjugation führen zu einem Prozess, der als Rekombination bezeichnet wird. Die neuen bakteriellen Genome, die aus genetischer Rekombination produziert werden, werden als rekombinant bezeichnet. Antibiotika erzeugen keine Rekombinanten – Antibiotika -resistente Rekombinanten existieren natürlich durch normale Gentransfer -Ereignisse. Antibiotika und insbesondere die unsachgemäße Verwendung dieser Medikamente liefern bakterielle Kolonien, durch die die empfindlichsten Organismen schnell getötet werden, und die resistenten Organismen können überleben und sich reproduzieren.
Prävention und Entwicklung von Drogen
Die Perspektiven, dass Wissenschaftler neue Antibiotika so schnell entwickeln, wie Bakterien Resistenz entwickeln, sind schlecht. Infolgedessen wurden andere Maßnahmen ergriffen, darunter die öffentliche Bildung über den angemessenen Gebrauch von Antibiotika und die Bedeutung einer vollständigen Ernährung wie vorgeschrieben. Verbesserungen der diagnostischen Geräte zur Erleichterung der Isolierung und Erkennung resistenter Bakterien wie MRSA im Krankenhaus ermöglichten es in wenigen Stunden, anstelle von Tagen oder Wochen eine schnelle Identifizierung dieser Organisationen. Obwohl die Bemühungen zur Bekämpfung von Bakterien, indem sie mit Bakteriophagi abzielen, in den 1940er Jahren weitgehend mit der Entdeckung von Penicillin- und breiten Spektrum -Antibiotika aufgegeben wurden, wurde das zunehmende Vorhandensein von Resistenzinteresse an diesen Methoden erneuert. Darüber hinaus wurde im 20. Jahrhundert in den Regionen der ehemaligen Sowjetunion eine erhebliche Auswahl an Phagentherapie im 20. Jahrhundert durchgeführt. Folglich heute in Georgien, die einst unter sowjetischer Herrschaft stand, werden die gesättigten Bandagen von Bakteriophagen gegen Staphylococcus als topische Behandlungen für Wunden und Verbrennungen gehandelt. Im 21. Jahrhundert arbeiteten Forscher aus der ganzen Welt daran, andere Phagentherapien der Phagen zu entwickeln.
