Resistenztestung in der Mikrobiologie: Phänotypische und genotypische Ansätze
Als Krankheitserreger entwickeln Bakterien immer häufiger mindestens eine Resistenz gegen gängige Antibiotika. Die Ursachen dafür sind vielfältig: Sie reichen von Spontanmutationen und Gentransfer im Rahmen der natürlichen Evolution über die gezielte Begünstigung der Resistenzentwicklung durch übermäßigen Einsatz von Antibiotika beim Menschen und in der Nutztierhaltung bis hin zur weltweiten Verbreitung resistenter Bakterien durch die Globalisierung.
Drei molekulare Mechanismen der Resistenzentwicklung stehen im Vordergrund:
- Veränderungen von Zielstrukturen auf der Zellmembran senken die Affinität von Antibiotika.
- Effluxpumpen transportieren Antibiotika gezielt aus der Zelle hinaus.
- Hydrolytische Enzyme bauen Antibiotika ab.
In die erste Gruppe fallen beispielsweise Vancomycin-Resistenzen durch Modifikation von Peptidoglykan-Vorstufen für die Synthese der Bakterienzellwand. Die zweite Gruppe umfasst zahlreiche Moleküle mit exotischen Namen wie AcrAB-TolC oder MexAB-OprM, die β-Lactame und Chinolone aus Escherichia coli bzw. Pseudomonas aeruginosa hinausbefördern.
Am bedeutsamsten für die Resistenztestung sind derzeit die β-Lactamasen, die in der Lage sind, β-Lactam-Antibiotika wie Penicilline, Cephalosporine, Monobactame und Carbapeneme wirkungslos zu machen. Dagegen können β-Lactamase-Inhibitoren wie etwa die Clavulansäure eingesetzt werden, die keine direkt antibiotische Wirkung haben, sondern β-Lactam-Antibiotika vor dem enzymatischen Abbau schützen.
Verfahren der Resistenztestung
Die Antibiotika-Resistenz von Bakterien kann mithilfe verschiedener Laborverfahren erkannt und quantifiziert werden. Sie lassen sich in erster Linie in phänotypische und genotypische Ansätze unterteilen. Zunehmend kommen auch Nachweise von resistenzvermittelnden Proteinen mittels MALDI-TOF-Massenspektrometrie und Immunoassay zum Einsatz.
