Mekanismer för antibiotikaresistens Bengt Wretlind Avd för klinisk bakteriologi Karolinska Institutet, Huddinge
Vilka bakterier har ännu inte utvecklat resistens? Betastreptokocker har ännu inte utvecklat resistens mot penicillin / cefalosporin (trots 60 års användning, men de kan bli resistenta mot alla andra antibiotika) Rickettsia spp, Brucella, Borrelia,Treponema pallidum, Chlamydia trachomatis
Resistensmekanismer Inaktivering av antibiotika: Penicillin förstörs av betalaktamaser (stafylokocker) Förändring av target för antibiotika (MRSA, penicillinresistenta pneumokocker) även kallat metabolic bypass.
Resistensmekanismer Förhindrat upptag genom cellväggen: Betalaktamantibiotika Efflux (utpumpning): Många olika antibiotika, samma pump kan utsöndra kemiskt helt olika preparat
Uppkomst av resisten Mutationer i kromosomen Spridning av ny genetisk information De flesta bakterier har metoder att sprida nya resistensmekanismer, också mellan olika bakteriearter Samma TEM-betalaktamas finns hos E.coli, Klebsiella, Salmonella, gonokocker, Haemophilus och Pseudomonas.
Inaktivering: betalaktamaser Stafylokocker: Betalaktamas förstör penicillin men har ingen effekt mot isoxa-penicilliner eller cefalosporiner I dag bildar >90% av alla stafylokockstammar betalaktamas
Penicillin och betalaktamas
Betalaktamaser Gramnegativa bakterier (E. coli med flera) bildar kromosomalt betalaktamas. Detta betalaktamas kan produceras i stora mängder (framför allt hos Enterobacter, Citrobacter) och stammen blir då resistent mot penicilliner och cefalosporiner (men inte mot imipenem, meropenem). Betalaktamaset kan förändras genom mutationer ändrat spektrum
Betalaktamaser Vissa stammar av Gramnegativa bakterier kan också ha andra betalaktamaser (ofta på plasmider) TEM, SHV, CTX, OXA med flera TEM finns numera i 80-tal varianter med olika spektrum, en del med ESBL-aktivitet (ESBL = extended spectrum betalactamase)
Metallobetalaktamaser Metallobetalaktamaser (hos Pseudomonas aeruginosa, Bacteroides) ger resistens mot karbapenemer (imipenem, meropenem)
Förändring av target Betalaktamer penicillinbindande proteiner (PBP) förändras Trimetoprim nytt eller förändrat enzym (dihydrofolatreduktas)
Förändring av target Erytromycin, klindamycin förändring i 23S ribosomalt RNA Kinoloner förändring i genen för DNA-gyras (Gram-negativa bakt) och/eller topoisomeras IV (Gram-positiva bakterier)
Pc-resistenta pneumokocker Första penicillinresistenta pneumokockerna beskrevs 1970 från Nya Guinea Senare på 70-talet påvisades multiresistenta stammar i Sydafrika 1980-talet påvisade i många länder. Global spridning i dag, högst frekvens i Spanien och Sydafrika
Pneumokocker Penicillinbindande proteiner (PBP) PBP 1 3 nödvändiga Pneumokocker kan ta upp DNA från omgivningen Förändrat PBP2 ger resistens mot pc pbp2 en mosaik-gen med DNA-fragment från orala streptokocker
Staph. aureus evolution av resistens Staph aureus penicillinkänslig 1940. Sedan mitten av 40-talet stigande frekvens betalaktamasbildande stammar 1960 kom meticillin effektivt mot betalaktamasbildande stammar, meticillin nu ersatt av isoxa-pc (Ekvacillin, Diclocil, Heracillin)
Staph. aureus Omkring 1970 spridning av MRSA (meticillinresistenta Staph aureus), då oftast multiresistenta Försvann spontant efter några år Återkom mot slutet av 70-talet, troligen för att stanna.
MRSA Resistensmekanism: meca-gen, ett PBP importerat sannolikt från Staph sciuri (finns hos ekorrar) men S. sciuri är pencillinkänslig
Förhindrad penetration Penicilliner och cefalosporiner har varierande förmåga att penetrera yttre cellmembranet hos gramnegativa bakterier Antibiotika kan penetrera direkt genom cellväggen eller utnyttja kanaler (poriner)
Förhindrad penetration Pseudomonas blir resistent mot imipenem (Tienam) genom att inte producera OprD (porin för upptag av basiska aminosyror)
Efflux Alla celler (bakterier och eukaryota celler) har effluxpumpar Bakterier kan utnyttja effluxpumpar för att bli resistenta mot antibiotika Överproduktion av en effluxpump kan medföra resistens mot ett eller flera medel
Efflux Antibiotika som kan utsöndras via efflux: Betalaktamantibiotika Tetracycliner, erytromycin, kloramfenikol, sulfa, trimetoprim, aminoglykosider Samma effluxpump kan utsöndra flera antibiotika
Pseudomonas och kinolonresistens MIC norfloxacin (mg/l) Känslig Pseudomonas-stam 0,25 Mutation i gen för DNA-gyras 2 En effluxpump aktiverad 1 2
Pseudomonas och kinolonresistens Känslig Pseudomonas-stam 0,25 Mutation i DNA-gyras + efflux 4 8 DNA-gyras + topo IV + + flera effluxpumpar >256
FRAMTIDSUTSIKTER Sannolikt inga väsentliga nya antibiotika under de närmaste 10 åren. Ingen antibiotikaforskning på de stora läkemedelsföretagen. Fortsatt ökning av frekvensen antibiotikaresistenta stammar När kommer den postantibiotiska eran?