Ogólna charakterystyka antybiotykooporności




Definicje antybiotykooporności:
– „Właściwość bakterii, decydująca o jej zdolności do inaktywacji lub utrudniania penetracji antybiotyku do komórek; albo mechanizm, który blokuje hamujący lub zabójczy efekt działania antybiotyku”;
– „Zdolność mikroorganizmu do przeciwstawiania się antybiotykowi”;
– „Oporność mikrobiologiczna w której oporne mikroorganizmy to te, które przejawiają jakąkolwiek formę oporności lub genu warunkującego oporność;
albo oporność kliniczna w której bakteria klasyfikowana jest jako podatna lub oporna zależnie od tego czy wywoływana przez nią infekcja reaguje na terapię czy nie”.

Wyróżniamy:
Oporność wrodzoną (naturalną) – jest to oporność charakterystyczna dla danego szczepu, gatunku czy całej rodziny bakterii. Nie jest przenoszona w wyniku horyzontalnego transferu genów. Nie istnieje niebezpieczeństwo przeniesienia tej oporności do bakterii patogennych.
Oporność nabytą – pojawia się u bakterii w wyniku presji selekcyjnej, spowodowanej stosowaniem antybiotyków. Początkowo wrażliwe bakterie stają się oporne w wyniku zmian w ich genomie. Zmiany te mogą być spowodowane:
– mutacjami w genomie bakterii, a więc zmianami losowymi, najczęściej błędami w sekwencji nukleotydowej DNA;
– nabyciem genu lub zespołu genów, determinujących oporność od innych bakterii opornych, np. przez koniugację. Taka zmiana jest trwała a w konsekwencji dziedziczna. Może być rozprzestrzeniana w wyniku HTG.
Stwierdzono, że oporność bakterii na antybiotyki jest częściej spowodowana nabywaniem nowych genów niż mutacją.
Oporność krzyżowa, występująca w sytuacji gdy oporność na jeden antybiotyk (grupę antybiotyków) oznacza oporność na inne antybiotyki z danej grupy lub o podobnym mechanizmie działania.

Zmienność genetyczna
Zasadniczą przyczyną występowania wysokiej częstości oporności na antybiotyki u bakterii jest zmienność genetyczna. Najważniejszą rolę odgrywają mechanizmy horyzontalnego przekazywania genów oporności, odpowiedzialne za efektywne rozprzestrzenianie się markerów oporności wśród bakterii.
Horyzontalny (lateralny) transfer genów- HTG (ang. horizontal gene transfer) jest procesem, pozwalającym na nabywanie wielu genów (w tym genów oporności), podczas jednego procesu rekombinacyjnego. Stanowi siłę napędową ewolucji bakteryjnej. HTG związany jest z przenoszeniem informacji genetycznej pomiędzy komórkami bakteryjnymi, należącymi do tego samego gatunku, jak również do różnych gatunków a nawet rodzajów. W HTG uczestniczy pokaźna pula mobilnej informacji genetycznej.
Zjawisko horyzontalnego transferu genów odbywa się na drodze: koniugacji, transdukcji, transformacji.
Głównym mechanizmem horyzontalnego transferu genów u bakterii jest koniugacja. Jest to spowodowane obecnością genów oporności na ruchomych elementach genetycznych (plazmidach czy transpozonach koniugacyjnych). Z kolei ich obecność jest warunkiem koniecznym aby komórka bakteryjna mogła zostać dawcą materiału genetycznego w procesie koniugacji. Poza tym koniugacja umożliwia przenoszenie genów oporności między gatunkami i rodzajami, natomiast transdukcja i transformacja- tylko w obrębie tego samego gatunku.

Pochodzenie genów antybiotykooporności
Wiele szczepów bakteryjnych niesie ze sobą pulę unikatowej informacji genetycznej, kodowanej w zwartych blokach DNA. Obecność analogicznych segmentów w genomach odległych filogenetycznie organizmów wskazuje na mobilność i możliwość ich przekazywania. Klastry genów oporności, bo o nich mowa, grupują determinanty różnego pochodzenia i są najczęściej obce dla bakteryjnego gospodarza. Źródłem genów, warunkujących antybiotykooporność są:
– producenci antybiotyków, u których geny te pełnią funkcje naturalnej samoobrony przeciwko wytwarzanej substancji;
– mutacje, zachodzące w genach metabolizmu podstawowego (ang. Housekeeping genes), w wyniku których dochodzi do przekształcenia mechanizmu biosyntezy czy rozkładu na mechanizm, warunkujący oporność;
– naturalne geny oporności, pochodzące od mikroorganizmów glebowych, które same produkują określony antybiotyk.
Geny kodujące oporność na antybiotyki odnaleziono na chromosomach, plazmidach, transpozonach, integronach oraz w tzw. kasetach genowych. Geny oporności, zlokalizowane na chromosomie, są rozprzestrzeniane na drodze podziału komórkowego, natomiast geny, zlokalizowane na ruchomych elementach genetycznych, są przekazywane albo podczas podziału komórkowego albo na drodze horyzontalnego transferu genów (HTG).