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Entwicklung von Resistenzen

Nicht jedes Antibiotikum ist gegen jede Bakterienspezies wirksam. So besitzen manche Bakteriengattungen eine so genannte natürliche (intrinsic) Resistenz gegen bestimmte Antibiotika. Mikroorganismen sind jedoch auch in der Lage, Resistenzen zu erwerben (acquired). Ein Erreger gilt als resistent, wenn die MHK (engl.: MIC) eines Erregers über der am Infektionsort erreichbaren Konzentration liegt (Kroker et al. 1996, Jenni 2001). Während die natürlich auftretende Resistenz die meisten oder alle Spezies einer Gattung umfassen kann, betrifft die Resistenz-Selektion grundsätzlich die einzelne Bakterienspezies.

Erworbene Resistenzen werden durch den Selektionsdruck, dem die Bakterien bei einer Antibiotikabehandlung ausgesetzt sind, ausgelöst und gefördert. Die Häufigkeit des Auftretens resistenter Stämme gegen ein Antibiotikum nimmt zu, wenn ein Selektionsdruck durch eine wiederholte Anwendung im Stallmilieu entsteht und erhalten bleibt (Kroker et al. 1996). Die Resistenz kann gegenüber einzelnen Wirkstoffen, Vertretern der gleichen Wirkstoffgruppe oder auch unterschiedlichen Wirkstoffgruppen, so genannte Mehrfachresistenz, bestehen..

Die Fähigkeit, Resistenzen gegenüber Antibiotika zu erwerben, verdanken Bakterien ihrer extremen Anpassungsfähigkeit sowie ihrer schnellen Vermehrungsrate. Die Dauer einer Zellteilung beträgt unter optimalen Bedingungen weniger als 20 Minuten. Die durchschnittliche Mutationsrate dabei liegt bei etwa einer mutierten Zelle pro 10 Millionen Erreger. Dies bedeutet, dass bei einer Infektion, an der rund 10 Milliarden Bakterien beteiligt sind, etwa 1000 mutierte Zellen vorkommen. Wenn sich nur eines dieser mutierten Bakterien als resistent gegen ein verwendetes Antibiotikum erweist, kann es sich ungehindert vermehren, während die anderen Zellen abgetötet werden (Jenni 2001).

Mutationen, die zu Resistenzen von Bakterien führen, können am Genom, an der Zellwand oder an Enzymen auftreten. Man unterscheidet folgende Resistenzmechanismen (Ungemach 2006):

  1. Enzymatische Inaktivierung oder Modifikation (z.B. durch ß-Lactamasen,
    Konjugation von Aminoglykosiden)
  2. Undurchdringbarkeit von Zellwand/-membran (z.B. Veränderung der Porine)
  3. Aktivierung von Efflux-Mechanismen (Pumpen)
  4. Veränderungen der Zielstrukturen (z.B. strukturelle Veränderung der Penicillin-bindenden-Proteine oder von Bindungsstellen am Ribosom)
  5. Umgehung von Stoffwechselwegen (z.B. vermehrte Produktion von kompetitiven Substraten)

Die anschließende, schnelle Ausbreitung der einmal erworbenen Resistenz
erfolgt durch die Plasmide der Bakterien. Sie können eigenständig vermehrt und zwischen verschiedenen Bakterienzellen und -arten ausgetauscht werden. Die auf ihnen gesammelten Resistenzgene definieren die Antibiotikaresistenz. Sie können gelegentlich in so genannten Transposonen abgetrennt und in das Chromosom der Bakterien eingebaut werden. Wie alle Resistenzen, welche über Chromosomen definiert sind, verbreiten sich diese dann über die normale Vermehrung der Bakterien (Jenni 2001).