Entstehung von Resistenz durch Antibiotika-Einsatz

Def. Antibiotikum:  
Gift, das Bakterien-/Pilzzellen tötet, bzw. an der Vermehrung hindert; z. B. Penicillin, Tetracyclin usw.
Beachte: Gegen Viren helfen keine Antibiotika. Warum?

Befund: Zunehmend lassen sich Bakterieninfektionen nicht mehr mit Antibiotika bekämpfen. Man findet bis zu 6-fach- Resistenzen, d. h. resistente Bakterienstämme, die gegen alle gängigen Antibiotika resistent sind!

Ursache: Der Einsatz von Antibiotika selektiert zufällig entstandene Resistenz-Gene. Durch das Medikament sterben zunächst alle empfindlichen Varianten, die robusteren vermehren sich weiter -falls das Präparat nicht in der richtigen Dosierung und Anwendungsdauer eingenommen wurde. 

Zusammenfassung: Entstehung und Selektion einer Antibiotikum -Resistenz:
1) Mutation: durch Zufall wird ein Bakterium durch ein mutiertes Gen resistent (z.B. Ein verändertes Protein, das z. B.
 Penicillinmoleküle spaltet);  Beachte:   Bevor Antibiotika im Spiel sind! (Präadaptation)  
2) Selektion: Durch Antibiotika-Behandlung überlebt dieses Bakterium, z. B. harmloser Mundkeim, Staubkeim;  
3) Vermehrung nur noch der resistenten Nachkommen durch wiederholte Antibiotika-Einwirkung (= Selektion eines resistenten Stammes);  
4) Dieses Resistenz-Gen in einem harmlosen Bakterium kann parasexuell (Transformation, Konjugation, Transduktion) auf andere z.B. krankheitserregende Bakterienstämme übertragen werden:  

 Ergebnis:  Ein vorher Antibiotika-sensibler Krankheitserreger, z. B. Lungenentzündung, kann auf diese Weise mehrfach hintereinander verschiedene Resistenzen auf seinem Plasmid ansammeln,   
> die akute Infektion ist nicht mehr behandelbar (kein Antibiotikum hilft);  
> Tod durch z. B. Wundvergiftung (Wundsepsis).  

Vorbeugung:  

1)  keine Antibiotika-Einnahme bei leichten Infektionen,  
2)  Antibiotika nie zu früh absetzen, um nicht "fast"-resistente Bakterien durch zu kurze Behandlung überleben zu lassen.
3)  Richtige Dosierung beachten siehe 2) 
3)  keine Human-Antibiotika in der Tierzucht (Rückstände in Fleisch, Eier, Milch..)
4)  Suche nach ständig neuen Antibiotika in der Forschung.  

Mögliche gentechnische Medikamente gegen Viren: (außer der klassischen Impfung)

  • Monoklonale Antikörper:   Man versucht  sog. Hybridomzellen zu erhalten, die sich unbegrenzt teilen und spezifische AK produzieren. Dies erreicht man durch Verschmelzung sensibilisierter Lymphozyten mit Tumorzellen.

  • Gen-Impfstoff: Man "impft" mit DNA, die für Virus-Eiweiß codiert und lässt somit den Körper selbst die körperfremden Antigene synthetisieren. Die aktive Immunantwort auf selbst hergestellten Impfstoff scheint heftiger und damit effektiver zu sein.

  • "Antisense" - mRNA: Man versucht (in Freiburg) bei Hepatitis B Viren  die Transkription der Eiweißhüllen-Gene dadurch zu blockieren, dass man gentechnisch hergestellte komplementäre "Antisense"-mRNA in die infizierten Leberzellen bringt. Die mRNA wird dadurch doppelsträngig und kann nicht an den Ribosomen einfädeln.

Molekulare Wirkung von Antibiotika:
Wichtig: Die Wirkung muss sich gegen Prokaryoten richten, sonst wären die Nebenwirkungen zu gefährlich. Bakterienzellen unterscheiden sich in wichtigen Details (Ribosomen, Biomembran, Zellkern) von unseren eukaryotischen Zellen und können so gezielt angegriffen werden. In der Natur spielt dieser Unterschied eine große Rolle bei der Konkurrenz von Bakterien und Schimmelpilzen um die gleiche Nahrung. Die wirksamsten Antibiotika werden aus Schimmelpilzen (=Eukaryoten) gewonnen (...."mycin"), die damit ihre Nahrungskonkurrenten fernhalten. In Zukunft hofft man, auch aus Tieren, die ihre Schleimhäute bakterienfrei halten müssen wirksame Antibiotika isolieren zu können (Amphibien, Fische, Schnecken..).

1) Antibiotika, die Bakterien-Zellwände =Murein zerstören z.B.Lysozym oder deren Neusynthese blockieren z.B.
     Penicillin und dadurch Bakterienzellen töten . 
2) Antibiotika, die die Proteinbiosynthese blockieren: Transkription (z.B. Actinomycin) oder Translation an den
      Bakterienribosomen z.B. Tetracycline
3) Antibiotika, die den DNA-Stoffwechsel ( Replikation/DNA-Synthese/Nukleotid-Synthese) hemmen: z.B. Sulfonamide

Molekularer Mechanismus der Resistenz
1) Durch Inaktivierung des Antibiotikums: z.B Durch Mutation entsteht ein Enzym, das ein bestimmtes Antibiotikum
     spalten d.h. unschädlich machen kann z.B. das Enzym b-Lactamase spaltet Penicillin.
2) Veränderung des Angriffsortes durch Mutation: z.B. die Transkriptionshemmung von Rifampicin fällt weg, da eine
     mutierte RNA-Polymerase das Antibiotikum nicht mehr bindet.
3) Veränderung der Durchlässigkeit der  Zellwand/Zellmembran: Die Bakterien können das Antibiotikum aktiv aus der
     Zelle pumpen oder die Zellwand wird undurchlässig.

Nachweis der Antibiotika-Resistenz bzw. -Wirksamkeit
Problem: Bei einem Patienten wird eine Antibiotikum-Resistenz festgestellt. Wie findet man ein noch wirksames
                 Medikament?
Nachweis durch Wachstumshemmung:
a) Einzelnachweis: Man gibt zu einer wachsenden Bakterienkultur in Nährlösung das Antibiotikum und überprüft nach einiger Zeit, ob sich die Bakterien vermehrt haben. Meist kann man dies schon an der Trübung der Nährlösung erkennen.
b) Parallelnachweis: Um gleichzeitig mehrere Antibiotika zu testen, verteilt man auf einer Petrischale gleichmäßig die zu testenden Bakterien und lässt sie im Brutschrank durch Kolonienbildung zu einem "Bakterienrasen" zusammenwachsen. Vorher jedoch legt man auf die Platte kleine Filterpapierstücke, die mit den verschiedenen Antibiotika getränkt sind. Nach Vermehrung der Bakterien sieht man um die Papierstücke herum mehr oder weniger große Hemmhöfe d.h. Zonen, in denen keine Bakterien wachsen konnten. Mit einem Blick erkennt man das wirksamste Antibiotikum am größten
Hemmhof.

 

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