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Wenn zufällig bakterielle Resistenzen auftreten, warum sollte dann der Einsatz von Breitbandantibiotika eingeschränkt werden?

Wenn zufällig bakterielle Resistenzen auftreten, warum sollte dann der Einsatz von Breitbandantibiotika eingeschränkt werden?



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Wenn es wichtig ist, eine Disziplin zu studieren, dann ist eine der Hauptangelegenheiten ihre Anwendung Feld selbst ist eine sehr wichtige Angelegenheit. Ich werde hier meine Aufmerksamkeit auf die Evolution und ihre Mechanismen richten. Also entsprechend, wenn ich mir persönlich etwas einfallen lassen möchte, dieses Wissen auf mein Arbeitsfeld anzuwenden.

In Wirklichkeit untersuchen wir die Evolution auf College-Niveau in der Medizin nicht umfassend, da sie in den meisten Fällen keinen direkten klinischen Einfluss auf die Diagnose und Behandlung von Patienten hat. Ein möglicher Interaktionsbereich ist jedoch die "Bakterienresistenz gegen Antibiotika", da dies mit "Mutationen" zusammenhängt und allgemein als Mechanismus angesehen wird, mit dem sich das Bakterium an seine Umgebung anpasst.

Nun, mein ganzes Leben in der Medizin vom College bis zur Fach- und akademischen Lehre, wurden wir immer wieder daran erinnert, Antibiotika nicht großzügig zu verabreichen, und das Hauptanliegen ist das "Auftreten resistenter Bakterienstämme" aufgrund dieses großzügigen Einsatzes von Antibiotika selbst . Es gibt natürlich noch andere Gründe, wie Nebenwirkungen und Kosten, aber diese sind meistens nicht das Hauptanliegen.

Während meiner letzten Besprechung von Evolution, bei der ich mir die Einführungskurse ansehe, die mir von vielen Teilnehmern hier zitiert wurden, insbesondere diese Seite von Evo101 mit dem Titel "Mutationen sind zufällig" Ich war wirklich schockiert zu wissen, dass selbst die Mutationen, die zu einer bakteriellen Resistenz führten, keine "gerichteten Mutationen" waren, dh es ist nicht der Fall, dass die Exposition gegenüber dem Antibiotikum diese Mutation bei den Bakterien überhaupt verursacht hat, eigentlich die Seite erwähnt Experimente von Esther und Joshua Lederberg zeigen, dass diese resistenten Bakterien bereits vorhanden waren, bevor die Bevölkerung den Antibiotika ausgesetzt war?

Warum wurden wir von Bakteriologen immer daran erinnert, unseren Antibiotika-Einsatz zu begrenzen, wenn das Auftreten von Arzneimittelresistenzen nicht auf die Exposition zurückzuführen ist?

Tatsächlich ist es nicht nur das, in vielen Vorträgen, die wir besuchen, die von offiziellen Stellen gehalten werden, wird das Auftreten von Antibiotikaresistenzen als DIREKTE Mutationsreaktion auf die Exposition gegenüber dem jeweiligen Antibiotikum erwähnt, an die fast die meisten von uns, wir Kliniker, dachten dass dies eine Tatsache ist. Krankenhauskeime sind beispielsweise die resistentesten Bakterien, insbesondere solche in Intensivstationen. Der Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber Antibiotika und dem Auftreten arzneimittelresistenter Bakterien ist in unserem Gehirn fast eingehämmert, dass die Entdeckung, dass die Mutation bereits vor der Exposition gegenüber dem Antibiotikum vorhanden war, zumindest für mich persönlich ziemlich schockierend ist.

Meine Frage hier ist folgende:

Ist es eine wissenschaftliche Tatsache, dass die Entstehung bakterieller Resistenzen durch Mutationen? immer zufällig, d. h. in dem Sinne, dass es sich nicht um eine gezielte Reaktion auf die Exposition der Bevölkerung gegenüber diesem Antibiotikum handelt?

Dies scheint zum Beispiel ein Gegenbeispiel zu sein.

Wenn dies der Fall ist, warum sollte man sich dann um den großzügigen Einsatz von Breitbandantibiotika kümmern? Ich meine, was die Entstehung bakterieller Resistenzen betrifft!

Ich meine, es ist nicht der Fall, dass ich die "nützlichen Bakterien", die mit den pathogenen resistenten Bakterien konkurrieren könnten, durch diesen großzügigen Einsatz von Breitbandantibiotika ausrotten werde. Wenn das vorübergehend passiert, können wir sie im Prinzip wieder ersetzen, wie bei der Verwendung von Probiotika.

Beim Surfen im Internet habe ich festgestellt, dass diese Seite den gleichen Punkt anspricht, aber die Antworten sind nicht so eindeutig und alles andere als überzeugend?


Sie haben Recht, dies ist äußerst relevant, und es ist bedauerlich, dass Ihre medizinische Ausbildung keine gute Ausbildung über Evolution beinhaltete.

Sie weisen auf einige sehr nützliche und interessante Studien hin. Besonders gut gefallen mir die Studien, die die frühe Existenz antibakterieller Resistenzgene z. B. im alten Permafrostboden belegen.

Nun zu deiner Frage

Ist es eine wissenschaftliche Tatsache, dass die Entstehung bakterieller Resistenzen durch Mutationen immer zufällig ist, d. h. in dem Sinne, dass es sich nicht um eine gezielte Reaktion auf die Exposition der Bevölkerung gegenüber diesem Antibiotikum handelt?

Ich denke, das Problem hier ist eine Verschmelzung von zwei getrennten Konzepten. Mutation ist ein Mechanismus zur Erzeugung von Variation. Mutation kann als stochastischer Prozess verstanden werden, der zufällig Veränderungen im Genom eines Individuums bewirkt.

Evolution findet aufgrund bestehender Variation statt. Evolution ist nicht ein stochastischer Prozess. Es ist ein voreingenommener Prozess, eine Änderung in der Verteilung der bestehenden Variation.

Die Entstehung der antibakteriellen Resistenz ist eine Evolution, die aus einer Selektion resultiert, die auf bestehende Variationen einwirkt. Emergenz bezieht sich hier auf das Auftreten einer resistenten Variante innerhalb einer Population. Selektiver Druck (Anwendung von Antibiotika) bewirkt eine vorhersagbare Änderung der Häufigkeit von Genen, die die Reproduktion in dieser Umgebung ermöglichen würden, die Häufigkeit vorhandener Resistenzgene steigt in der Bakterienpopulation.

Obwohl es Hinweise auf wichtige antibakterielle Resistenzmutationen vor der Verwendung von Antibiotika gibt, schließt dies das Auftreten spontaner Mutationen nicht aus, wie in dem von Ihnen verlinkten Artikel gezeigt. Der Erzeugung genetischer Variation durch zufällige Mutation kann ein rascher Anstieg der Häufigkeit einer neuen genetischen Variation folgen, die in einer gegebenen Umgebung ausgewählt wird. Besonders wahrscheinlich ist dies bei Organismen mit hohen Fehlerraten, kurzen Generationszeiten und großen Individuenzahlen. Die spontane Mutation ist nicht gerichtet, wie du sagst. Es ist zufällig. Die Auswahl dieser bestimmten zufälligen Mutation ist allerdings gerichtet. Sobald die zufällige Mutation aufgetreten ist, können wir sagen, dass die Variation existiert. Dann wirkt selektiver Druck auf bestehende Variationen und ermöglicht die Evolution, eine Veränderung der Frequenz des in diesem Fall Resistenzgens.

Goodman & Gilman, eine meiner Referenzen zur Pharmakologie, hat diese Konzepte in Bezug auf die antibakterielle Resistenz in Kap. 48, unter dem Unterabschnitt NOTFALL. Es gibt eine gute Diskussion der verschiedenen Entstehungsmechanismen, aber diese allgemeine Aussage ist hilfreich:

Mutationen werden nicht per se durch Drogenexposition verursacht. Sie sind zufällige Ereignisse, die einen Überlebensvorteil verleihen, wenn das Medikament vorhanden ist. Jede große Population arzneimittelempfindlicher Bakterien enthält wahrscheinlich seltene Mutanten, die nur geringfügig weniger anfällig sind als die Eltern. Suboptimale Dosierungsstrategien führen jedoch zur selektiven Abtötung der anfälligeren Population, wodurch die resistenten Isolate gedeihen können.


Die Mutationen sind zufällig, das Überleben und die Verbreitung von Bakterien mit diesen Mutationen ist NICHT zufällig.

Evolution und Selektion sind situativ.

Der sorglose Einsatz von Antibiotika führt dazu, dass sich diese Mutationen und Bakterien ausbreiten, weil sie andere ohne Resistenz konkurrieren. Diese werden jedoch oft nicht übertreffen, wenn Antibiotika nicht vorhanden sind. Mutationen, die Resistenzen erzeugen, sind oft schädlich, wenn keine Antibiotika vorhanden sind, oder genauer gesagt, die Nachteile der Mutation werden durch die Vorteile der Resistenz bei Vorhandensein von Antibiotika mehr als ausgeglichen. Das heißt, auch wenn es zu Mutationen kommt, sterben die Resistenzen ohne Antibiotika schnell ab.

Auch wenn sie ohne das Vorhandensein von Antibiotika keinen Vorteil oder Nachteil bieten, kann eine normale genetische Drift sie beseitigen, aber wenn Antibiotika vorhanden sind und eine Mutation auftritt, bietet die Mutation einen Vorteil und breitet sich aus. Das bedeutet, dass eine Person eher einen resistenten Stamm bekommt, als wenn keine Antibiotika in der Umgebung der Bakterien vorhanden wären.

Beachten Sie, dass die "Umgebung" alles sein kann, von der größeren Ökosphäre bis hin zu einem einzelnen Patienten. und Population kann die Population innerhalb eines Individuums oder die Population von Bakterien auf der ganzen Welt sein.

lass uns ein paar szenarien ausprobieren

In jedem trat die Mutation für Resistenz bei 1% der Bakterienpopulation auf.

Szenario 1 keine Antibiotika. Sie haben eine Chance von 1%, eine resistente Sorte zu bekommen.

Szenario 2 Antibiotika vorhanden. Jetzt verändert der Selektionsdruck die Population schnell, so dass resistente Stämme jetzt die Mehrheit ausmachen (wir sagen 75%). Jetzt haben Sie eine 75%ige Chance, einen resistenten Stamm zu bekommen, und schlimmer noch, diese resistenten Stämme haben jetzt eine hohe Chance, andere Stämme mit anderen Resistenzen zu treffen oder eine andere resistente Mutation zu haben (jetzt 1% von 75% statt 1% von 1 %) bedeutet dies, dass die Bevölkerung noch resistenter wird, und zwar relativ schnell, bis keine Antibiotika mehr wirken.

So Entstehung, AKA Exposition des Menschen gegenüber resistenten Stämmen, IS aufgrund der Verwendung von Antibiotika.

Unvorsichtiger Einsatz von Antibiotika gehören.

  1. Anwendung von Antibiotika bei Menschen/Tieren/Dingen, die es nicht benötigen.

  2. Entsorgung von Antibiotika in der Umwelt.

  3. Unvollständige Antibiotikakurse.

Aber es gibt eine verborgene vierte und fünfte Sorge, das ist das Thema, mit dem sich Ihr Papier befasst. Patienten und Ärzte sind Menschen und jedes dieser Dinge wird unweigerlich passieren, Patienten nehmen Medikamente nicht ein oder unreine Medikamente werden unsachgemäß entsorgt oder hundert andere Fehler setzen die Bakterienpopulation Antibiotika aus. Ein weiteres Anliegen, nützliche Antibiotika zu haben, indem wir einschränken, welche Antibiotika wir verwenden, d widerstandsfähiger Stamm.

Schließlich haben Menschen bereits Bakterien in ihrem System, so dass diese Mikroben Antibiotika ausgesetzt werden können, die gegen andere nicht verwandte Infektionen gerichtet sind, und so die Resistenz fördern. Einige sind sogar durch natürliche Barrieren geschützt, die die Exposition gegenüber Antibiotika reduzieren, die zur Behandlung anderer Dinge verwendet werden, wie z. B. Bakterien auf der Außenseite der Haut für interne Antibiotika. Schlimmer noch, Bakterien können Resistenzen horizontal übertragen, sodass diese Mikroben die Resistenz dann mit späteren Infektionen teilen können. Selbst die korrekte Anwendung des Antibiotikums A bei einem Patienten zur Abtötung von Mikrobe X kann dazu führen, dass Mikrobe Z eine Resistenz entwickelt, nur weil die Behandlung von X nicht ausreicht, um alle Z abzutöten. Staph ist besonders anfällig dafür, da es überall ist. Selbst wenn Sie Antibiotika richtig anwenden, können Sie also immer noch resistente Stämme anderer Bakterien produzieren.

Als Randbemerkung wird einige Verwirrung verursacht durch eine Eigenart der Sprache und Terminologie in der Evolutionsforschung. Wenn X eine Umgebung erzeugt, in der eine Mutation, die das Merkmal Z erzeugt, begünstigt wird, wodurch diese Mutation und damit die Ausbreitung von Z in einer Population begünstigt wird, sagen Wissenschaftler oft nur, dass X Z verursacht hat, nur um Zeit zu sparen. Menschen sind faul und tippen ab"X erzeugt eine Umgebung, in der eine Mutation, die das Merkmal Z erzeugt, begünstigt wird, wodurch bewirkt wird, dass sich die Mutation in der Population ausbreitet und somit Z sich in einer Population ausbreitet." dauert viel länger und benötigt mehr Platz als "X bewirkt, dass Z sich ausbreitet" oder nur X verursacht Z. Andere Evolutionswissenschaftler wissen, was sie meinen, aber es kann für alle anderen verwirrend sein. Es ist keine großartige Praxis, aber Jargon schleicht sich in alle Wissenschaft ein.

Persönlich war es mir immer ein Anliegen, dass die medizinischen Fakultäten zumindest für Forschungsfelder kein Verständnis von Evolution erfordern; Infektionen, Krebs und eine Million anderer seltsamer Eigenarten der Anatomie und Physiologie werden durch Evolution oder evolutionäres Gepäck verursacht. Heck-Infektion und Krebs SIND evolutionäre Wettbewerbe und einige der vorhersehbarsten.


Evolutionäre Ursachen und Folgen bakterieller Antibiotikapersistenz

Das Versagen der Antibiotika-Behandlung gibt zunehmend Anlass zur Sorge. Genetisch codierter Widerstand ist der Schlüssel zu diesem Prozess. Es gibt jedoch zunehmend Hinweise darauf, dass die bakterielle Antibiotikapersistenz, ein nicht genetisch kodierter und reversibler Verlust der Antibiotikaempfindlichkeit, auch zum Therapieversagen und zum Auftreten resistenter Stämme beiträgt. In diesem Aufsatz diskutieren wir die evolutionären Kräfte, die die Selektion auf die Persistenz von Antibiotika antreiben können. Wir überprüfen, wie einige Aspekte der Antibiotikapersistenz direkt ausgewählt wurden, während andere aus einer indirekten Auswahl in unterschiedlichen ökologischen Kontexten resultieren. Anschließend diskutieren wir die Konsequenzen der Antibiotika-Persistenz auf die Pathogen-Evolution. Persister können die Entwicklung von Antibiotikaresistenzen und Virulenz begünstigen. Schließlich schlagen wir praktische Mittel vor, um die Bildung von Persistenzen zu verhindern und wie dies dazu beitragen kann, die Entwicklung von Virulenz und Resistenz bei Krankheitserregern zu verlangsamen.


Abstrakt

Das Ribosom ist eines der wichtigsten antibiotischen Ziele in der Bakterienzelle. Kristallstrukturen von natürlich produzierten Antibiotika und ihren halbsynthetischen Derivaten, die an ribosomale Partikel gebunden sind, haben beispiellose Einblicke in ihre Wirkmechanismen geliefert und erleichtern auch die Entwicklung wirksamerer Antibiotika gegen multiresistente Bakterien. In diesem Aufsatz diskutiere ich die jüngsten strukturellen Erkenntnisse über den Wirkmechanismus von Ribosomen-zielenden Antibiotika und die molekularen Mechanismen der bakteriellen Resistenz sowie die Ansätze, die zur Herstellung verbesserter Medikamente zur Hemmung der bakteriellen Proteinsynthese verfolgt werden.


Über Antibiotikaresistenz

Antibiotikaresistenz tritt auf, wenn Keime wie Bakterien und Pilze die Fähigkeit entwickeln, die Medikamente zu besiegen, die sie abtöten sollen. Das heißt, die Keime werden nicht abgetötet und wachsen weiter.

Infektionen durch antibiotikaresistente Keime sind schwer und manchmal unmöglich zu behandeln. In den meisten Fällen erfordern antibiotikaresistente Infektionen längere Krankenhausaufenthalte, zusätzliche Nachsorgeuntersuchungen und kostspielige und toxische Alternativen.

Antibiotikaresistenz bedeutet nicht, dass der Körper gegen Antibiotika resistent wird, sondern dass Bakterien gegen Antibiotika resistent geworden sind, die sie abtöten sollen.

Antibiotikaresistenz bedroht jeden

Auf der CDC-Website wird Antibiotikaresistenz auch als antimikrobielle Resistenz oder Arzneimittelresistenz bezeichnet.

Antibiotikaresistenzen haben das Potenzial, Menschen in jeder Lebensphase sowie die Gesundheits-, Veterinär- und Landwirtschaftsindustrie zu treffen, was sie zu einem der dringendsten Probleme der öffentlichen Gesundheit weltweit macht.

In den USA infizieren sich jedes Jahr mindestens 2,8 Millionen Menschen mit antibiotikaresistenten Bakterien oder Pilzen und mehr als 35.000 Menschen sterben daran.

Niemand kann das Risiko resistenter Infektionen vollständig vermeiden, aber manche Menschen sind stärker gefährdet als andere (zum Beispiel Menschen mit chronischen Erkrankungen). Wenn Antibiotika ihre Wirksamkeit verlieren, verlieren wir die Fähigkeit, Infektionen zu behandeln und Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit zu kontrollieren.

Viele medizinische Fortschritte hängen von der Fähigkeit ab, Infektionen mit Antibiotika zu bekämpfen, darunter Gelenkersatz, Organtransplantationen, Krebstherapie und die Behandlung chronischer Krankheiten wie Diabetes, Asthma und rheumatoider Arthritis.

Kurze Geschichte von Resistenzen und Antibiotika

Erfahren Sie, wie CDC die Bemühungen zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen durch die Antibiotic Resistance Solutions Initiative anführt.

Penicillin, das erste kommerziell erhältliche Antibiotikum, wurde 1928 von Alexander Fleming entdeckt. Seither werden neben der Entdeckung neuer Antibiotika auch Resistenzen entdeckt und anerkannt. Tatsächlich werden Keime immer nach Wegen suchen, um zu überleben und neuen Medikamenten zu widerstehen. Immer mehr Keime teilen ihre Resistenzen miteinander und erschweren es uns, mitzuhalten.

Ausgewählte Keime, die im Laufe der Zeit Resistenz zeigen

Penicillin-resistent Staphylococcus aureus

Penicillin-resistent Streptococcus pneumoniae

Penicillinase-produzierend Neisseria gonorrhoeae

Vancomycin-resistent Staphylococcus aureus

Weitere Informationen zur Entwicklung von Antibiotikaresistenzen finden Sie im aktuellen AR Threats Report.


Biologie und Krankheiten von Frettchen

Jörg Mayer Dr. med.vet., MSc, Dipl.-Ing. ACZM, Dipl.-Ing. ECZM (Kleinsäuger), Dipl.-Ing. ABVP (ECM) , . James G. Fox DVM, MS, DACLAM, in Labortiermedizin (Dritte Ausgabe), 2015

Behandlung

Bis zu den Kultur- und Sensitivitätsergebnissen der Milch kann eine Breitbandantibiotikumtherapie eingeleitet werden. Enrofloxacin (10 mg/kg 2-mal täglich p.o.) ist oft wirksam. Jills können eine aggressive Pflege erfordern, da eine akute Mastitis schnell fortschreiten kann und Tiere septikämisch und sterbend werden können ( Liberson et al., 1983). Die orale Verabreichung von Antibiotika an Kits, die betroffene Jills stillen, wird empfohlen (Bell, 1997a). Die Ergänzung von Kits mit Milchaustauscher kann auch erforderlich sein, da Jills mit akuter Mastitis nur ungern gestillt werden und Jills mit der chronischen Form eine verminderte Laktation aufweisen, da milchproduzierendes Gewebe durch Narbengewebe ersetzt wird (Bell, 1997a). Bei Jills mit akuter Mastitis können eine chirurgische Resektion und ein Débridement der betroffenen Drüsen sowie eine unterstützende Behandlung erforderlich sein. In Laborumgebungen, in denen oft Pflegemütter zur Verfügung stehen, ist es weitaus üblicher, die Kits zu entfernen und zu pflegen, wonach die Jills medizinisch behandelt werden. Wenn Cross-Fostering-Kits erforderlich sind, können die Kits die Infektion auf gesunde Jills übertragen. Die Einhaltung gründlicher persönlicher Hygienepraktiken beim Umgang mit betroffenen Jills ist wichtig, um die Ausbreitung auf andere laktierende Jills zu minimieren. Jills mit der chronischen Form der Mastitis sollten aussortiert werden (Bell, 1997a).


Bakterielle Antibiotikaresistenz: an der Schwelle zu einer post-antibiotischen Welt

Das spezifische Ziel dieses Artikels ist es, den Nachweis zu erbringen, dass die Antibiotikaresistenz (AR) zu einer eigenständigen menschlichen Krankheit geworden ist, und die aktuellen Mittel zur Prävention, Behandlung und Umkehrung von AR bei Einzelpersonen und betroffenen Bevölkerungsgruppen zu beschreiben.

Aktuelle Erkenntnisse

Immer mehr Infektionen werden als multiresistent (MDR) eingestuft. Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen werden die Verbreitung von AR am wahrscheinlichsten aufgrund der begrenzten Gesundheitsinfrastruktur in Verbindung mit einer Politik, die einen unregulierten Zugang zu Antibiotika fördert, erhöhen. Die genetische Grundlage für AR wurde im Zuge der Bemühungen um einen globalen Big-Data-Ansatz zur Überwachung und Umsetzung wirksamer Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit besser verstanden.

Zusammenfassung

Antibiotic Stewardship (AS)-Programme sind entscheidend, um die Ausbreitung von AR zu verhindern. Da resistente Krankheitserreger nach ihrer ersten Integration in das Mikrobiom noch viele Jahre im Patienten verbleiben, steigt das Potenzial für eine zukünftige Infektion erheblich. Diese Eigenschaft trägt zu der Schlussfolgerung bei, dass AR an sich eine menschliche Krankheit ist, die angemessen behandelt werden muss. Während alle Bakterien gefährdet sind, AR zu werden, Staphylokokken, Klebsiella, Mykobakterium, Acinetobacter, und Pseudomonas stellen die größten Herausforderungen bei der Behandlung von Infektionskrankheiten dar, da eine schnelle AR-Erfassung zu MDR-Infektionen führt.


Einführung

Das Auftreten und die Verbreitung bakterieller Resistenzen gegen klinische Antibiotika ist weltweit ein wachsendes Problem der öffentlichen Gesundheit [1]. Darüber hinaus wird zunehmend anerkannt, dass eine Antibiotikatoleranz auch zum Scheitern von Behandlungen von Infektionen beitragen kann [2] und dass eine Toleranz zur Entwicklung von Resistenzen führen kann [3,4]. Die Resistenz von Bakterien gegenüber Antibiotika ist jedoch alles andere als neu: Mikroben in Umgebungen wie Böden produzieren seit Millionen von Jahren natürliche Antibiotika und entwickeln Mechanismen der Toleranz und Resistenz [5,6]. Hier definieren wir Toleranz als die Fähigkeit, eine vorübergehende Exposition gegenüber einer ansonsten tödlichen Antibiotikakonzentration zu überleben, und Resistenz als die Fähigkeit, in Gegenwart eines Antibiotikums zu wachsen, ähnlich den jüngsten Empfehlungen [2,7,8].

In Anbetracht der Tatsache, dass die meisten der heute verwendeten Antibiotika aus mikrobiell produzierten Molekülen stammen, stellten wir die Hypothese auf, dass molekulare Abwehrmechanismen, die ursprünglich zum Schutz von Zellen vor einem natürlichen Antibiotikum in der Umwelt entwickelt wurden, auch Toleranz und/oder Resistenz gegenüber strukturell oder mechanistisch ähnlichen klinischen Arzneimitteln fördern könnten. Tatsächlich wird angenommen, dass mehrere klinische Antibiotikaresistenzgene aus nicht pathogenen Bodenbakterien stammen, aber es wurde oft angenommen, dass Zwischenschritte des horizontalen Gentransfers notwendig sind, damit solche Gene von humanpathogenen Erregern erworben werden können [6]. In dieser Studie fragten wir, ob es einen direkten Zusammenhang zwischen der Produktion natürlicher Antibiotika durch einen opportunistischen Humanpathogen und seiner Widerspenstigkeit gegenüber einer klinischen Antibiotikabehandlung aufgrund gemeinsamer Schutzmechanismen geben könnte. Darüber hinaus wurde untersucht, ob in Gegenwart eines solchen natürlichen Antibiotika-Produzenten auch bei anderen opportunistischen Pathogenen, die zusammen mit ihm bei polymikrobiellen Infektionen gefunden werden, eine Widerspenstigkeit gegenüber klinischen Antibiotika beobachtet werden kann. Angesichts der Tatsache, dass viele opportunistische Krankheitserreger ihre natürliche Umgebung (z.

Ein gut geeigneter Organismus, um diese Hypothesen zu testen, ist der opportunistische Erreger Pseudomonas aeruginosa, das dafür bekannt ist, chronische Lungeninfektionen bei Patienten mit Mukoviszidose (CF) sowie andere Arten von Infektionen bei immungeschwächten Wirten zu verursachen [9]. P. aeruginosa produziert mehrere redoxaktive, heterocyclische Verbindungen, die als Phenazine bekannt sind [10]. Es hat sich gezeigt, dass Phenazine ihren Herstellern mehrere Vorteile bieten, unter anderem indem sie (i) als alternativer Elektronenakzeptor in Abwesenheit von Sauerstoff dienen und dadurch die Redoxhomöostase und das anaerobe Überleben fördern [11], was insbesondere für oxidativ begrenzte Biofilme relevant ist [ 12] (ii) als Signalmoleküle wirken [13] (iii) die Eisenaufnahme fördern [14] und (iv) konkurrierende Spezies abtöten [15]. Darüber hinaus besitzt es trotz seines breiten antimikrobiellen Wirkungsspektrums [10], auch gegen P. aeruginosa selbst [16] wurde kürzlich gezeigt, dass Phenazine die Toleranz gegenüber klinischen Antibiotika unter bestimmten Umständen über noch zu charakterisierende Mechanismen fördern [17,18]. Hier versuchten wir, mögliche breitere Auswirkungen dieses Phänomens zu bewerten, indem wir untersuchten, ob eine Phenazin-vermittelte Toleranz gegenüber klinischen Antibiotika in P. aeruginosa wird von zellulären Abwehrmechanismen angetrieben, die sich entwickelt haben, um die selbstinduzierte Toxizität zu mildern. Wir haben auch getestet, ob die Phenazin-Produktion durch P. aeruginosa könnte die Antibiotikatoleranz bei anderen klinisch relevanten opportunistischen Krankheitserregern aus dem Burkholderia und Stenotrophomonas Gattungen. Schließlich untersuchten wir die Auswirkungen der Phenazin-induzierten Toleranz auf die Entwicklung einer erblichen Antibiotikaresistenz, sowohl in P. aeruginosa und in einem klinischen Isolat von der Burkholderia cepacia Komplex.


Antibiotika

Antibiotika sind Chemikalien, die Bakterien abtöten oder ihr Wachstum hemmen und zur Behandlung bakterieller Infektionen eingesetzt werden. Sie werden in der Natur von Bodenbakterien und Pilzen produziert. Dies verschafft der Mikrobe einen Vorteil im Wettbewerb um Nahrung und Wasser und andere begrenzte Ressourcen in einem bestimmten Lebensraum, da das Antibiotikum ihre Konkurrenz abtötet.

&Dr_Microbe / iStock kopieren Pilze Penicillium, die Lebensmittel verderben und zur Herstellung des ersten Antibiotikums Penicillin verwendet werden. 3D-Darstellung mit Sporenkonidien und Konidiophoren.

Wie wirken Antibiotika?

Antibiotika nutzen den Unterschied zwischen der Struktur der Bakterienzelle und der Wirtszelle.

Sie können die Vermehrung der Bakterienzellen verhindern, sodass die Bakterienpopulation gleich bleibt, sodass der Abwehrmechanismus des Wirts die Infektion bekämpfen oder die Bakterien abtöten kann, indem sie beispielsweise den Mechanismus stoppt, der für den Aufbau ihrer Zellwände verantwortlich ist.

Ein Antibiotikum kann auch nach dem Erregerspektrum, gegen das es wirksam ist, eingeteilt werden. Penicillin G zerstört nur wenige Bakterienarten und ist als Schmalspektrum-Antibiotikum bekannt. Tetracyclin ist gegen eine Vielzahl von Organismen wirksam und als Breitbandantibiotikum bekannt.

Antibiotika Resistenz

Bakterien werden als arzneimittelresistent bezeichnet, wenn sie durch ein Antibiotikum, auf das sie zuvor empfindlich reagierten, nicht mehr gehemmt werden. Das Auftreten und die Verbreitung von antibakteriell resistenten Bakterien hat sowohl aufgrund des übermäßigen Gebrauchs als auch des Missbrauchs von Antibiotika weiter zugenommen.

Die Behandlung eines Patienten mit Antibiotika führt dazu, dass sich die Mikroben anpassen oder absterben. Dies wird als "selektiver Druck" bezeichnet. Wenn ein Stamm einer Bakterienart gegen ein Antibiotikum resistent wird, überlebt er die Behandlung. Wenn sich die Bakterienzelle mit erworbener Resistenz vermehrt, wird diese Resistenz an ihre Nachkommen weitergegeben. Unter idealen Bedingungen können sich einige Bakterienzellen alle 20 Minuten teilen, daher könnten nach nur 8 Stunden mehr als 16 Millionen Bakterienzellen existieren, die eine Resistenz gegen dieses Antibiotikum tragen.

Wie wird Widerstand verbreitet?

Antibiotikaresistenzen können entweder angeboren oder erworben sein. Einige Bakterien sind aufgrund ihrer physiologischen Eigenschaften von Natur aus gegen manche Antibiotika resistent. Dies ist ein inhärenter Widerstand. Erworbene Resistenzen treten auf, wenn ein Bakterium, das ursprünglich auf ein Antibiotikum empfindlich reagierte, eine Resistenz entwickelt. Beispielsweise können Resistenzgene von einem Plasmid auf ein anderes Plasmid oder Chromosom übertragen werden, oder es kann eine Resistenz aufgrund einer zufälligen spontanen Chromosomenmutation auftreten.

Mikroben und Krankheiten

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Was Sie über Antibiotika wissen sollten

Antibiotika, auch als antibakterielle Mittel bekannt, sind Medikamente, die das Wachstum von Bakterien zerstören oder verlangsamen.

Sie umfassen eine Reihe leistungsstarker Medikamente und werden zur Behandlung von Krankheiten eingesetzt, die durch Bakterien verursacht werden.

Antibiotika können Virusinfektionen wie Erkältung, Grippe und die meisten Husten nicht behandeln.

Dieser Artikel erklärt, was Antibiotika sind, wie sie wirken, mögliche Nebenwirkungen und Antibiotikaresistenzen.


Antibiotika sind ein gängiges Medikament, das Ärzte zur Bekämpfung von Bakterien verschreiben.

Antibiotika sind wirksame Medikamente, die bestimmte Infektionen bekämpfen und bei richtiger Anwendung Leben retten können. Sie verhindern entweder die Vermehrung von Bakterien oder zerstören sie.

Bevor sich Bakterien vermehren und Symptome verursachen können, kann das Immunsystem sie normalerweise abtöten. Weiße Blutkörperchen (WBCs) greifen schädliche Bakterien an und selbst wenn Symptome auftreten, kann das Immunsystem die Infektion normalerweise bewältigen und abwehren.

Manchmal ist die Zahl der schädlichen Bakterien jedoch zu groß, und das Immunsystem kann sie nicht alle bekämpfen. Antibiotika sind in diesem Szenario nützlich.

Das erste Antibiotikum war Penicillin. Antibiotika auf Penicillin-Basis, wie Ampicillin, Amoxicillin und Penicillin G, sind nach wie vor zur Behandlung einer Vielzahl von Infektionen verfügbar und gibt es schon seit langem.

Es gibt verschiedene Arten moderner Antibiotika, die in den meisten Ländern normalerweise nur auf ärztliche Verschreibung erhältlich sind. Topische Antibiotika sind in rezeptfreien (OTC) Cremes und Salben erhältlich.

Einige Mediziner haben Bedenken, dass Menschen zu viel Antibiotika verwenden. Sie glauben auch, dass dieser übermäßige Gebrauch zur wachsenden Zahl bakterieller Infektionen beiträgt, die gegen antibakterielle Medikamente resistent werden.

Nach Angaben der Centers for Disease Control (CDC) ist der ambulante Antibiotika-Übergebrauch ein besonderes Problem. In einigen Regionen, wie im Südosten, scheint der Antibiotikaverbrauch höher zu sein.

Der Einsatz von Carbapenemen, einer wichtigen Klasse von Antibiotika der letzten Wahl, hat von 2007 bis 2010 deutlich zugenommen.

Alexander Fleming sagte in seiner Dankesrede für den Nobelpreis im Jahr 1945:

„Dann besteht die Gefahr, dass der unwissende Mensch sich leicht unterdosiert und seine Mikroben nicht tödlichen Mengen des Medikaments aussetzt, um sie resistent zu machen.“

Wie der Entdecker des ersten Antibiotikums vor fast 70 Jahren voraussagte, werden Medikamentenresistenzen alltäglich.

Es gibt verschiedene Arten von Antibiotika, die auf zwei Arten wirken:

  • Ein bakterizides Antibiotikum wie Penicillin tötet die Bakterien ab. Diese Medikamente stören normalerweise entweder die Bildung der bakteriellen Zellwand oder deren Zellinhalt.
  • Ein Bakteriostatikum verhindert die Vermehrung von Bakterien.


Antibiotika sind gegen Viren unwirksam.

Ein Arzt verschreibt Antibiotika zur Behandlung einer bakteriellen Infektion. Es ist nicht wirksam gegen Viren.

Zu wissen, ob eine Infektion bakteriell oder viral ist, hilft bei der wirksamen Behandlung.

Viren verursachen die meisten Infektionen der oberen Atemwege (URTIs), wie Erkältung und Grippe. Antibiotika wirken nicht gegen diese Viren.

Wenn Menschen Antibiotika übermäßig oder falsch anwenden, können die Bakterien resistent werden. Dies bedeutet, dass das Antibiotikum gegen diese Art von Bakterien weniger wirksam ist, da das Bakterium seine Abwehrkräfte verbessern konnte.

Ein Arzt kann ein Breitbandantibiotikum verschreiben, um eine Vielzahl von Infektionen zu behandeln. Ein Schmalspektrum-Antibiotikum ist nur gegen wenige Bakterienarten wirksam.

Einige Antibiotika greifen aerobe Bakterien an, während andere gegen anaerobe Bakterien wirken. Aerobe Bakterien brauchen Sauerstoff und anaerobe Bakterien nicht.

In einigen Fällen kann ein medizinisches Fachpersonal Antibiotika eher zur Vorbeugung als zur Behandlung einer Infektion verabreichen, wie dies vor einer Operation der Fall sein kann. Dies ist der „prophylaktische“ Einsatz von Antibiotika. Menschen verwenden diese Antibiotika häufig vor Darm- und orthopädischen Operationen.

Antibiotika verursachen häufig die folgenden Nebenwirkungen:

  • Durchfall
  • Brechreiz
  • Erbrechen
  • Ausschlag
  • Magenprobleme
  • mit bestimmten Antibiotika oder längerer Anwendung, Pilzinfektionen des Mundes, des Verdauungstrakts und der Vagina

Weniger häufige Nebenwirkungen von Antibiotika sind:

  • Bildung von Nierensteinen bei Einnahme von Sulfonamiden
  • anormale Blutgerinnung bei Einnahme einiger Cephalosporine)
  • Empfindlichkeit gegenüber Sonnenlicht bei Einnahme von Tetracyclinen
  • Bluterkrankungen, bei Einnahme von Trimethoprim, bei Einnahme von Erythromycin und den Aminoglykosiden

Bei manchen Menschen, insbesondere bei älteren Erwachsenen, kann es zu einer Darmentzündung kommen, die zu schwerem, blutigem Durchfall führen kann.

In selteneren Fällen können auch Penicilline, Cephalosporine und Erythromycin eine Darmentzündung verursachen.

Manche Menschen können eine allergische Reaktion auf Antibiotika, insbesondere Penicilline, entwickeln. Nebenwirkungen können Hautausschlag, Schwellung der Zunge und des Gesichts sowie Atembeschwerden sein.

Allergische Reaktionen auf Antibiotika können sofortige oder verzögerte Überempfindlichkeitsreaktionen sein.

Wer auf ein Antibiotikum allergisch reagiert, muss dies seinem Arzt oder Apotheker mitteilen. Reaktionen auf Antibiotika können schwerwiegend und manchmal tödlich sein. Sie werden anaphylaktische Reaktionen genannt.

Menschen mit eingeschränkter Leber- oder Nierenfunktion sollten bei der Anwendung von Antibiotika vorsichtig sein. Dies kann die Art der Antibiotika, die sie verwenden können, oder die Dosis, die sie erhalten, beeinflussen.

Ebenso sollten Frauen, die schwanger sind oder stillen, mit einem Arzt über die besten Antibiotika sprechen.

Personen, die ein Antibiotikum einnehmen, sollten keine anderen Arzneimittel oder pflanzlichen Heilmittel einnehmen, ohne vorher mit einem Arzt gesprochen zu haben. Certain OTC medicines might also interact with antibiotics.

Some doctors suggest that antibiotics can reduce the effectiveness of oral contraceptives. However, research does not generally support this.

Nonetheless, people who experience diarrhea and vomiting or are not taking their oral contraceptive during illness because of an upset stomach might find that its effectiveness reduces.

In these circumstances, take additional contraceptive precautions.


People must not stop a course of antibiotics halfway through. If in doubt, they can ask their doctor for advice.

People usually take antibiotics by mouth. However, doctors can administer them by injection or apply them directly to the part of the body with infection.

Most antibiotics start combating infection within a few hours. Complete the whole course of medication to prevent the return of the infection.

Stopping the medication before the course has finished increases the risk that the bacteria will become resistant to future treatments. The ones that survive will have had some exposure to the antibiotic and may consequently develop resistance to it.

An individual needs to complete the course of antibiotic treatment even after they see an improvement in symptoms.

Do not take some antibiotics with certain foods and drinks. Take others on an empty stomach, about an hour before meals, or 2 hours after. Follow the instructions correctly for the medication to be effective. People taking metronidazole should not drink alcohol.

Avoid dairy products when taking tetracyclines, as these might disrupt the absorption of the medication.


Schlussfolgerungen

The global human community has an ongoing and worsening crisis of antibiotic-resistant infections in patients. We cannot count on new antibiotics to save us from this crisis—the pipeline is inadequate. We must do a much better job of preserving the effectiveness of the antibiotics we have now. We must therefore use fewer antibiotics. Because nearly 80 percent of antimicrobial use in the United States is in livestock, we must do a much better job of reducing antibiotic use in livestock as well as in humans.

It is important that we not be bogged down or distracted by quibbles over the minutiae of the molecular mechanisms by which antibiotic resistance spreads from animals to humans or the precise proportion of antibiotic-resistant infections in humans that is caused by antibiotic use in animals. The fundamental point is that antibiotic-resistant microbes can move from livestock fed antibiotics to humans, that patients are harmed as a result of this process, and that, in some countries, national policies eliminating growth promotion and routine prophylactic use have reverted or slowed antibiotic resistance rates.

Thus, from a policy perspective, the real question is, what is the “pro” of antimicrobial use in animals that might cause society to agree to take on the corresponding “con”—the risk of harming humans by this use? The pro is the ability of industrial farms to take shortcuts in animal husbandry to increase the potential for profit. So this issue—like so many others—boils down to societal priorities. This is not a science question, it is a policy question. Do we, as a society, believe that livestock producers should be afforded the right to profligate antimicrobial use by growing animals in unsanitary and crowded conditions despite the clear associated risk of transmission of antibiotic resistant bacteria from animals to humans, resulting in harm to humans? That is the question that confronts us as a society.

Finally, a critical lesson from this dialogue has not been clearly stated. If we reduce the amount of antibiotics fed to animals by 50 percent per animal, but we grow twice as many animals, we still will be exposing the bacteria in the food production environment to the same amount of antibiotics, driving antibiotic resistance. As a society, if we want to reduce the selection of antibiotic-resistant bacteria, and thereby reduce the risk of antibiotic-resistant infections, we should be consuming less meat. This real, transformative opportunity has had insufficient attention at the level of national health and commerce policy.

Note: Affiliations for the authors of this paper are shown for identification purposes only. The opinions stated in the manuscript do not reflect or represent those of the institutions or employers shown.