Unter Antibiotikaresistenz versteht man die Fähigkeit von Bakterien, der Wirkung antimikrobieller Medikamente zu widerstehen, die sie andernfalls abtöten oder ihr Wachstum hemmen würden. Resistenzen können intrinsisch (natürlich vorhanden) oder durch Mutation oder horizontalen Gentransfer erworben sein.

Enzymatische Inaktivierung

1. Beta-Lactamasen hydrolysieren den Beta-Lactam-Ring von Penicillinen, Cephalosporinen und Carbapenemen. Beispiele hierfür sind TEM-1, SHV-1 und Extended-Spectrum-Beta-Lactamasen (ESBLs).
2. Aminoglycosid-modifizierende Enzyme übertragen Acetyl-, Phosphoryl- oder Adenylgruppen auf Aminoglycoside und reduzieren so die Ribosomenbindung. Zu den Typen gehören AACs, APHs und AADs.
3. Chloramphenicol-Acetyltransferase (CAT) inaktiviert Chloramphenicol durch Acetylierung und verhindert so die Hemmung der Proteinsynthese.

Zielmodifikation

1. Mutationen in Penicillin-bindenden Proteinen (PBPs) verringern die Beta-Lactam-Affinität. MRSA trägt mecA, das für PBP2a mit geringer Beta-Lactam-Bindung kodiert.
2. Mutationen in der DNA-Gyrase (gyrA) und Topoisomerase IV (parC) führen zu Chinolonresistenz, indem sie die Zielstellen des Arzneimittels verändern.
3. Die Methylierung der 23S-rRNA (erm-Gene) verhindert die Bindung von Makrolid, Lincosamid und Streptogramin B (MLSB).
4. Mutationen in ribosomalen Proteinen oder 16S-rRNA verleihen Resistenz gegen Aminoglykoside (z. B. rpsL-Mutationen bei Mycobacterium tuberculosis).

Effluxpumpen

1. Effluxpumpen transportieren aktiv Antibiotika aus der Zelle und reduzieren so die intrazellulären Konzentrationen. Sie werden in fünf Familien eingeteilt: MFS, ABC, RND, SMR und MATE.
2. RND-Pumpen (z. B. AcrAB-TolC in E. coli) sind dreiteilige Systeme, die beide Membranen gramnegativer Bakterien überspannen und mehrere Wirkstoffklassen exportieren.
3. Die Überexpression von Effluxpumpengenen (z. B. mexAB-oprM in Pseudomonas aeruginosa) trägt zur Multiresistenz bei.

Reduzierte Durchlässigkeit

1. Gramnegative Bakterien begrenzen den Eintritt von Antibiotika durch Porinkanäle in der Außenmembran. Der Verlust oder die Herunterregulierung von Porinen (OmpF, OmpC) verringert den Zufluss.
2. Veränderungen in der Lipopolysaccharid (LPS)-Struktur können die Bindung von Polymyxinen und Aminoglykosiden verringern.
3. Die Bildung von Biofilmen schafft eine physikalische Barriere, die das Eindringen von Antibiotika begrenzt und Mikroumgebungen mit reduzierter Stoffwechselaktivität schafft.

Horizontaler Gentransfer

1. Durch Konjugation werden Resistenzgene auf Plasmiden oder Transposons zwischen Bakterien übertragen, auch über Artgrenzen hinweg.
2. Die Transformation ermöglicht die Aufnahme freier DNA, die Resistenzgene enthält, aus der Umwelt.
3. Transduktion durch Bakteriophagen kann Resistenzgene zwischen Bakterienstämmen übertragen.

Klinische Implikationen

1. Multiresistente (MDR), extensiv resistente (XDR) und panresistente (PDR) Krankheitserreger kommen immer häufiger vor.
2. ESKAPE-Erreger (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter-Arten) sind die Hauptursachen für gesundheitsbezogene Infektionen.
3. Antimicrobial Stewardship-Programme zielen darauf ab, den Einsatz von Antibiotika zu optimieren und die Entwicklung von Resistenzen zu verlangsamen.