Wie wird ein Bakterium resistent?

Was macht Bakterien eigentlich resistent?

Als Leser unseres Blogs weißt Du längst, dass viele Bakterien Resistenzen entwickelt haben. Wie Resistenzen entstehen, das haben wir uns auch schon im Detail angesehen. Heute wollen wir mal einen genaueren Blick darauf werfen, durch welche Mechanismen die Bakterien resistent werden, also mit welchen Methoden sie die Antibiotika austricksen.

Viele Wege führen nach Rom

Es gibt Antibiotika mit ganz unterschiedlichen Wirkmechanismen. Einige greifen die Zellwand an, andere verschiedene Stoffwechselvorgänge. Je nach Wirkmechanismus sind die unterschiedlichen Antibiotika daher auch in der Lage, viele verschiedene Bakterienarten abzutöten oder in ihrem Wachstum zu hindern, weil sie an Stellen angreifen, die bei vielen Bakterienarten gleich sind (Breitbandantibiotika). Oder sie können nur einzelne Bakterienarten bekämpfen, weil sie ganz spezielle Stoffwechselvorgänge blockieren.

Da Antibiotika teilweise so unterschiedlich wirken, haben auch die Bakterien eine ganze Reihe von Resistenzmechanismen entwickelt, um sich vor den spezifischen Wirkungen der Antibiotika zu schützen. Manche Bakterienarten verfügen inzwischen auch über mehrere dieser Resistenzmechanismen – bei ihnen spricht man dann von „multiresistenten Bakterien“.

Die 3 Prinzipien hinter einer Antibiotikaresistenz…

Auch wenn sich die Mechanismen teils deutlich voneinander unterscheiden, folgen sie im Großen und Ganzen drei unterschiedlichen Prinzipien:

  1. Die Zielstruktur, an der das Antibiotikum angreift, wird verändert.
  2. Die Zielstruktur wird dadurch geschützt, dass die Konzentration des Antibiotikums im Bakterium gesenkt wird.
  3. Das Antibiotikum wird so verändert, dass es nicht mehr wirken kann.

…und die 5 Resistenzmechanismen von Bakterien

Schaut man sich die Mechanismen etwas genauer an, dann lassen sie sich in fünf verschiedene Kategorien einteilen:

Veränderung von Bindungsstellen

Viele Antibiotika docken zunächst an Bindungsstellen am oder im Bakterium an. Entweder an der Bakterienzellwand, um überhaupt in die Zelle hineinzukommen, oder an der Zellstruktur, an der das Antibiotikum angreift (z.B. ein Enzym oder eine Zellorganelle wie die Ribosomen). Das funktioniert nach einem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Wenn das Bakterium die Schlösser austauscht, hat das Antibiotikum keinen passenden Schlüssel mehr und kann auch nicht mehr wirken.

Veränderung der Oberfläche

Die Oberfläche des Bakteriums verändert sich, sodass das Antibiotikum nicht mehr in die Zelle eindringen kann und dadurch nicht mehr an seinen Wirkort kommt.

Herauspumpen des Antibiotikums

In der Bakterienzellwand gibt es Pumpen, die Stoffe aus der Zelle heraus befördern (sogenannte Effluxpumpen oder genauer: Membran-ATPasen und Membrantransporter (Carrier)). Bei einer Resistenzbildung über diesen Mechanismus haben die resistenten Bakterien viel mehr dieser Pumpen.

Andere Stoffwechselwege

Einige Antibiotika blockieren Stoffwechselwege, sodass die Bakterien für sie lebenswichtige Substanzen nicht mehr bilden können. Manche Bakterien schaffen es jedoch, Alternativen zur Produktion zu entwickeln – sie können die Substanzen dann bilden, obwohl der eigentliche Versorgungsweg durch das Antibiotikum blockiert wird. Wie eine Umleitung: Wenn auf der Autobahn Stau ist, fährt man halt über die Landstraße.

Bildung eines Anti-Antibiotikums

Das Bakterium kann außerdem dazu fähig werden, Enzyme zu bilden, die das Antibiotikum unwirksam machen. Entweder, indem sie das Antibiotikum vollständig spalten, oder indem sie die Struktur des Antibiotikums so verändern, dass es nicht mehr wirken kann.

Resistent zu sein, kann zu Beginn Nachteile haben

Studien haben gezeigt, dass die Entwicklung einer Antibiotikum-Resistenz durchaus auch Nachteile haben kann – zumindest zu Beginn der Entwicklung wachsen die frisch resistenten Bakterien unter Umständen nicht so schnell oder sind weniger lebensfähig. Stell Dir einfach vor, Du hättest Dir Deine Schreibhand gebrochen und müsstest mit der anderen Hand schreiben – dann bräuchtest Du am Anfang deutlich mehr Zeit, um eine Nachricht zu schreiben und Deine Notizen wären zu Beginn weniger gut lesbar. Aber dies gibt sich mit der Zeit. Und so ist es bei den Bakterien auch: Die anfänglichen Beeinträchtigungen werden nach und nach durch weitere Mutationen oder einen Ausbau oder Optimierung des neuen Stoffwechselwegs ausgeglichen.

Auch darum ist es so wichtig, ein Antibiotikum, wenn es nötig ist, genau nach Vorschrift einzunehmen. Denn wenn ein Bakterium es schafft, angeschlagen und mit gebrochener Hand vom Schlachtfeld zu wanken, kommen irgendwann seine Nachkommen die ihr Schwert mit der anderen Hand genauso gut führen – und resistent sind.


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