Ursprünge der Antibiotikaresistenz

Einführung
Evolutionäre Wurzeln des Nachhaltigkeitsproblems
Wie entstehen und verbreiten sich Antibiotikaresistenzen?
Die Erfindung der Antibiotika
Klassifikationen von Antibiotika
Reaktion der Weltgesundheitsorganisation
Verweise
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Antibiotikaresistenz ist ein dringendes Problem, das kürzlich von dem Entdecker der DNA-Struktur, James Watson, der wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Kenntnis gebracht wurde.

Antibiotika Resistenz. Bildnachweis: Fahroni/Shutterstock.com

2011 trafen er und 30 weitere Biologen aus Kanada, Frankreich, Finnland, Belgien, Deutschland, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten in New York zu einer Konferenz über Antibiotikaresistenz bei Bakterien zusammen.

Nach seinen Erkenntnissen gaben die Teilnehmer eine gemeinsame Erklärung ab, in der sie mit unverhohlener Besorgnis erklärten: „Die Entwicklung und Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen bei Bakterien ist eine globale Bedrohung für Mensch und Tier, die im Allgemeinen schwer zu verhindern, aber beherrschbar ist und effektiver bekämpft werden muss. ”

„Darüber hinaus müssen die Tatsachen über die wesentliche Rolle von Bakterien für das menschliche Leben und Wohlbefinden, die Natur von Antibiotika und die Bedeutung ihres umsichtigen Einsatzes der breiten Öffentlichkeit zur Kenntnis gebracht werden.“

Evolutionäre Wurzeln des Nachhaltigkeitsproblems

Bereits 1973 wurde von den amerikanischen Wissenschaftlern Benveniste und Davies die Hypothese formuliert, dass im Boden lebende Antibiotika-produzierende Actinomyceten eine Quelle von Antibiotika-Resistenzgenen werden.

Später stellte sich jedoch heraus, dass die Gene von AB-Produzenten eine sehr geringe Ähnlichkeit mit den Genen pathogener Bakterien aufweisen. Daher wurde vermutet, dass alle natürlichen Bakterien, nicht nur die Züchter selbst, die Quelle von AB-Resistenzgenen sind.

Der erste Beweis für diese Hypothese wurde von französischen Wissenschaftlern erhalten, als sie den Ursprung von Beta-Lactamase-Genen und Chinolon-Resistenzgenen untersuchten. In beiden Fällen war es möglich, natürliche Bakterien zu finden, die Gene trugen, die mit den klinischen Genen nahezu identisch waren. Dies waren jedoch nur vereinzelte Beispiele.

Um diese Hypothese überzeugend zu bestätigen, war es notwendig, Gene zu isolieren, die mit klinischen Genen identisch oder nahezu identisch sind, aus natürlichen Ökosystemen, die keinen anthropogenen Einfluss erfahren haben.

Erstmals wurden solche AB-Resistenzgene aus intakten Ökosystemen 2008 von russischen Genetikern des Instituts für Molekulargenetik der Russischen Akademie der Wissenschaften entdeckt.

Für diese Studien wurden „Permafrost“-Proben verwendet, die zwischen 20.000 und 3 Millionen Jahre alt sind. Im Jahr 2011 entdeckten kanadische Forscher auch Resistenzgene in DNA, die aus einer 30.000 Jahre alten Permafrostprobe aus dem Klondike isoliert wurde. Gegenwärtig wird Genomforschung in dieser Richtung in den Laboratorien mehrerer Länder aktiv durchgeführt.

Wie entstehen und verbreiten sich Antibiotikaresistenzen?

Warum kam es zu einer solchen Situation, dass die einst allmächtigen ABs plötzlich aufhörten, effektiv auf Bakterien einzuwirken? Um diese Frage zu beantworten, ist es notwendig, die Hauptwege zu verstehen, auf denen Resistenzen entstehen und wie sie sich ausbreiten.

Bakterielle Resistenzen gegen Antibiotika können angeboren oder erworben sein. Angeborene Resistenz beruht auf strukturellen Eigenschaften von Zellstrukturen, auf die die Wirkung des Antibiotikums abzielt. Eine solche Resistenz kann beispielsweise mit dem Fehlen eines AB-Wirkungsziels in Mikroorganismen oder mit der Unzugänglichkeit des Ziels aufgrund der geringen Permeabilität der Zellmembran in Verbindung gebracht werden.

Erworbene Resistenzen entstehen durch den Kontakt eines Mikroorganismus mit einem antimikrobiellen Wirkstoff aufgrund des Auftretens von Mutationen oder durch horizontalen Gentransfer (HGT) der Resistenz. Derzeit ist der horizontale Transfer verschiedener Resistenzgene der Hauptgrund für das schnelle Auftreten von Multiresistenzen bei Bakterien.

HGT ist der Prozess, bei dem ein Organismus genetisches Material an einen anderen Organismus überträgt, der nicht sein Nachkomme ist. Diese übertragene DNA wird in das Genom integriert und dann stabil vererbt. In den letzten Jahren hat sich ein klares Verständnis herausgebildet, dass HGT einer der Hauptmechanismen der bakteriellen Evolution ist.

Die Erfindung der Antibiotika

Wissenschaftler betrachten die Erfindung der Antibiotika als die größte Entdeckung des 20. Jahrhunderts. Penicillin hat zahllosen Infektionskrankheiten ein Ende gesetzt, die in der Vergangenheit zu einer hohen globalen Moral geführt haben.

Heutzutage werden Antibiotika häufig im Kampf gegen verschiedene Bakterienarten eingesetzt. Die breite Verfügbarkeit dieser Medikamente wurde jedoch schließlich zu einem Nachteil, der zu Antibiotikaresistenzen führte.

Antibiotika Resistenz

Antibiotika Resistenz. Bildnachweis: Jarun Ontakrai/Shutterstock.com

Klassifikationen von Antibiotika

Es gibt mehrere Kategorien, in die Antibiotika eingeteilt werden können, hauptsächlich natürliche und synthetische. Das Hauptkriterium ist die chemische Struktur von Antibiotika nach ihrem Wirkmechanismus gegen Bakterien.

Es gibt folgende Kategorien:

  • Peptid-Antibiotika
  • Aminoglykoside
  • Tetracyclin
  • Makrolide

Macrolides, tetracyclines, carbapenems, 3rd, 4th, and 5th generation cephalosporins and some penicillin have a very broad spectrum of activity. They fight so-called gram-positive and gram-negative bacteria, as well as atypical microorganisms

Response from the World Health Organisation

Finding a solution to antibiotic resistance is of high priority for the  World Health Organisation (WHO). In May 2015, the WHO approved the Global Action Plan on Antimicrobial Resistance, which includes antibiotic resistance. The Global Plan of Action aims to ensure the prevention and treatment of infectious diseases through safe and effective medicines.

The global action plan on antimicrobial resistance has 5 strategic objectives:

  • Sensibilisierung und Verständnis für antimikrobielle Resistenzen
  • Überwachung und Forschung stärken
  • Reduzieren Sie die Zahl der Infektionen
  • Optimierung des Einsatzes von Antibiotika
  • Gewährleistung nachhaltiger Investitionen im Kampf gegen antimikrobielle Resistenzen

During a meeting at the United Nations General Assembly in New York in September 2016, heads of state committed to launching broad and coordinated actions to tackle the root causes of antibiotic resistance in several sectors, especially in human and animal health and agriculture.

The member states reaffirmed their commitment to developing national action plans to combat this phenomenon, building on the global action plan.

References

  • Laxminarayan R, Duse A, Wattal C, Zaidi AK, Wertheim HF, Sumpradit N, et al. (Dezember 2013). „Antibiotikaresistenz – die Notwendigkeit globaler Lösungen“. Die Lanzette. Infektionskrankheiten.
  • Gualerzi CO, Brandi L, Fabbretti A, Pon CL (4. Dezember 2013). Antibiotika: Ziele, Mechanismen und Resistenzen. John Wiley und Söhne.
  • Murray, Christopher JL; Ikuta, Kevin Shunji; Sharara, Fablina; Swetschinski, Lucien; Aguilar, Gisela Robles; Grau, Authia; Han, Chieh; Bisignano, Katharina; Rao, Puja; Wolle, Eva; Johnson, Sarah C. (12. Februar 2022). „Globale Belastung durch bakterielle Antibiotikaresistenz im Jahr 2019: eine systematische Analyse“. Die Lanzette.
  • „Der erste globale Bericht der WHO über Antibiotikaresistenzen zeigt eine ernsthafte globale Bedrohung der öffentlichen Gesundheit auf.“ WER.
  • Davies J, Davies D (September 2010). „Ursprünge und Entwicklung der Antibiotikaresistenz“. Zeitschriften für Mikrobiologie und Molekularbiologie.
  • Miller AA (2011). Miller PF (Hrsg.). Neue Trends in der Entdeckung antibakterieller Wirkstoffe: Dem Ruf zu den Waffen folgen. Caister Academic Press.

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Ebert Maier

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