Miért veszítik el hatékonyságukat az antibiotikumok?

A hatóanyagnak célpontra van szüksége

Ahhoz, hogy egy antibiotikum hatásos legyen, a baktériumsejten belül egy létfontosságú folyamatot kell megfelelően megzavarnia. A penicillinek például a stabil sejtfal felépítéséhez szükséges enzimeket gátolják. Más antibiotikumok a fehérjeszintézist gátolják, vagy megzavarják az örökítőanyag replikációját. Ennek következtében az érzékeny baktériumok szaporodása leáll, vagy a sejtek elpusztulnak.

A rezisztens baktériumok olyan tulajdonságokkal bírnak, amelyek hatástalanná teszik az adott antibiotikumot. Ez több különböző módon valósulhat meg. Az egyik legszemléletesebb példa: a baktérium olyan enzimet termel, amely lebontja a hatóanyagot. Az antibiotikum ugyan jelen van, ám feladatát már képtelen ellátni.

ESBL-ek és karbapenemázok: a hatóanyag hatástalanná válik

Az ESBL-ek, azaz a kiterjesztett spektrumú béta-laktamázok (extended-spectrum beta-lactamases) pontosan ezen az elven működnek. Ezek az enzimek számos penicillint és cefalosporint képesek hatástalanná tenni. Termelésükre olyan baktériumok képesek, mint az Escherichia coli vagy a Klebsiella pneumoniae.

A karbapenemázok a karbapenemeket is képesek lebontani. Ez különösen súlyos probléma, mivel ezekre az antibiotikumokra bizonyos nehezen kezelhető fertőzések terápiájában van szükség. Az Enterobacterales rendbe tartozó, karbapenemázt termelő baktériumokat CPE-ként (carbapenemase-producing Enterobacterales) jelölik.

A rezisztencia egyéb formái a támadáspont megváltozásán alapulnak. Az MRSA (meticillin-rezisztens Staphylococcus aureus) esetében egy járulékos enzim teszi lehetővé a sejtfalszintézis folytatását, amelyet a legtöbb béta-laktám antibiotikum nehezen tud gátolni. A VRE (vankomicin-rezisztens enterococcusok) esetében azok a sejtfalkomponensek módosulnak, amelyekhez a vankomicin alapesetben kötődne.

A baktériumok ezenkívül csökkenthetik a hatóanyag bejutását, vagy speciális efflux pumpák segítségével visszapumpálhatják azt a sejtből. E mechanizmusok közül egyszerre több is érvényesülhet, ami több antibiotikum-osztállyal szembeni multirezisztenciához vezethet.

Mely rezisztenciatípusok a leggyakoribbak

Ez a kórokozótól, az antibiotikumtól és a vizsgált területtől függ. Németországban 2024-ben például a vizsgált E. coli minták mintegy fele rezisztens volt az aminopenicillinekkel, például az ampicillinnel vagy az amoxicillinnel szemben. Szintén gyakori volt a fluorokinolonokkal és bizonyos harmadik generációs cefalosporinokkal szembeni rezisztencia.

Ezek az adatok vér- és agy-gerincvelői folyadékminták (liquor) elemzésén alapulnak, így a klinikai eredményeket tükrözik. A szennyvízben vagy egyéb környezeti közegekben tapasztalható megoszlást külön kell vizsgálni.

Amikor a rezisztencia előnyt jelent

Egyes rezisztenciajegyek természetesek (inherensek), míg mások genetikai mutációk révén alakulnak ki, vagy járulékos gének felvételével válnak szerzetté.

A döntő tényezőt a baktériumok életkörülményei jelentik. Antibiotikum alkalmazásakor az érzékeny baktériumok gátlódnak, a rezisztensek viszont túlélnek és tovább szaporodnak. Ennek következtében arányuk megnövekedhet a mikrobiális közösségen belül.

Ehhez társul a genetikai információcsere. A rezisztenciagéneket gyakran plazmidok hordozzák – olyan járulékos DNS-molekulák, amelyek képesek átadódni a baktériumok között. Egyetlen plazmid akár több rezisztenciagént is tartalmazhat.

A rezisztencia így egy adott baktérium utódain túlmutatóan is elterjedhet. Meghatározott feltételek mellett akár különböző baktériumfajok között is átadódhat.

Miről árulkodik a szennyvízminta

A háztartásokból és a kórházakból a szennyvízzel együtt naponta kerülnek baktériumok a szennyvíztisztító telepekre. Velük együtt a rezisztenciagének is megérkeznek, így a szennyvízminták kiegészítő lehetőséget biztosítanak a terjedésük nyomon követésére.

A vermicon kvantitatív PCR (qPCR) segítségével mutatja ki a kiválasztott rezisztenciagéneket, és meghatározza azok mennyiségét. Ide tartoznak az ESBL- és karbapenemáz-gének is. Az ismételt vizsgálatok feltárhatják a kimutatott rezisztenciagének változásait. A megbízható összehasonlításhoz a mintavételi módszereket és a szennyvíz változó hígulását is figyelembe kell venni.

A helyes értelmezés továbbra is kulcsfontosságú: a gének kimutatása első lépésben azt igazolja, hogy a megfelelő genetikai információ jelen van a mintában. Azt, hogy mely élő baktériumok hordozzák ezeket a géneket, és hogy a rezisztenciájuk a valóságban miként nyilvánul meg, további vizsgálatokkal szükséges tisztázni.

Aki meg akarja érteni az antibiotikum-rezisztenciát, annak a terjedését is követnie kell. A szennyvíztisztító telep befolyójánál vett szennyvízminta átfogó képet ad arról, mi gyűlik össze a sok különféle háztartásból és intézményből.

Szerző: Dr. Jiri Snaidr
Forrás: vermicon AG – Why Antibiotics Lose Their Effectiveness