Aangrijpingspunten van antibiotica in de prokaryoten
- Celwandsynthese
- DNA, RNA en eiwitsynthese
Dwarsdoorsnede celwand micro-organisme Gram-negatief
Gram-positief
Algemene mechanismen van antibioticum resistentie •verlaging van de intracellulaire antibioticum concentratie verlaagde opname verhoogde efflux •onwerkzaam maken van het antibioticum door enzymatische modificatie of degradatie •vermindering van de affiniteit van het doeleiwit voor het antibioticum •overproductie van het getroffen doeleiwit of van het substraat
Klasse van antibiotica • • • • • • •
bèta-lactams aminoglycosiden quinolonen macroliden tetracyclines glycopeptiden folaat remmers
penicillines gentamicine,tobramycine ciprofloxacin, ofloxacin erythromycine doxycycline vancomycine, teicoplanine sulfa/trimethoprim
Mechanismen van resistentie tegen bèta-lactam antibiotica • enzymatische hydrolyse van de bèta-lactam ring • veranderde doorlaatbaarheid van de buitenmembraan voor bèta-lactams • veranderde Penicillin Binding Proteins (PBPs) met andere affiniteit voor de bèta-lactams
afbraak penicilline molecuul door bèta-lactamase N
O N
S N H
CH3 O
N
O N
CH3
N
COOH
CH3
CH3 HN
(active)
COOH S
N H
Penicillin
COOH
Penicilloate (inactive)
Mechanismen van resistentie tegen bèta-lactam antibiotica • enzymatische hydrolyse van de bèta-lactam ring • veranderde doorlaatbaarheid van de buitenmembraan voor bèta-lactams • veranderde PBP’s met andere affiniteit voor de bèta-lactams
How ß-lactamase & impermeability combine Outer membranehas porins Periplasm has–ß lactamase Cytoplasmic membrane has targets
Mechanismen van resistentie tegen bèta-lactam antibiotica • enzymatische hydrolyse van de bèta-lactam ring • veranderde doorlaatbaarheid van de buitenmembraan voor bèta-lactams • veranderde PBP’s met andere affiniteit voor de bèta-lactams
Target mutation in Penicillin Binding Proteins (PBP) Outer membranehas porins
Periplasm has –ß lactamase Cytoplasmic membrane has targets
Eigenschappen antibioticum resistentie I Natuurlijke resistentie
v.b. Streptoccen zijn resistent tegen aminoglycosiden
Eigenschappen antibioticum resistentie II Verworven resistentie door mutatie en selectie o.i.v antibiotica
Eigenschappen antibioticum resistentie II Verworven resistentie door mutatie en selectie o.i.v antibiotica
chromosomaal
v.b. rifampicine resistentie bij Staphylococcen spec.
Eigenschappen antibioticum resistentie II Verworven resistentie door opname van “vreemd” DNA
transformatie
vrij DNA ingebouwd in het chromosoom v.b. Penicilline resistentie bij S. pneumoniae
conjugatie
plasmidaal DNA (extrachromosomaal) v.b. amoxicilline resistentie bij E. coli, N. gonorrhoea, H. influenzae
Conjugatie
plasmiden kunnen coderen voor:
•Resistentie factoren: antibiotica •Virulentie factoren: adhesinen e.a. •Productie van bacteriocines
Antibioticum resistentie via plasmiden • • • •
deling plasmiden onafhankelijk deling van bacteriën deling kan snel zijn uitwisseling tussen bacteriesoorten is mogelijk vaak resistentie genen tegen meerdere klassen van antibiotica
“doemscenario” MRSA Methicilline resistente Staphylococcus aureus
erythromycine
resistent
clindamycine
resistent
methicilline
resistent
flucloxacilline
resistent
gentamicine
resistent
vancomycine
gevoelig
Enterococcus species
vancomycine resistent
Escherichia coli WT
WT + TEM-1
ESBL (CTX-M)
ESBL + integron ESBL + integron+ OMPdef (CTX-M)
(CTX-M)
Ampicillin Amoxy/clav. acid Piperacillin
S S S
R S R
R R R
R R R
R R R
Cefuroxim Ceftazidime Cefotaxim Cefepime
S S S S
S S S S
R R R R
R R R R
R R R R
Imipenem Meropenem
S S
S S
S S
S S
R R
Gentamicin Tobramycin
S S
S S
S S
R R
R R
Norfloxacin Ciprofloxacin
S S
S S
R R
R R
R R
Trimethoprim/sulfa
S
S
S
R
R
colistin
S
S
S
S
S
Antibioticum resistentie via plasmiden • • • •
deling plasmiden onafhankelijk deling van bacteriën deling kan snel zijn uitwisseling tussen bacteriesoorten is mogelijk vaak resistentie genen tegen meerdere klassen van antibiotica
Proteus mirabilis WT
+ integron
+ integron +ESBL (CTX-M)
ampicilline
S
R
R
augmentin
S
S
R
cefuroxim
S
S
R
ceftazidime
S
S
R
ceftriaxon
S
S
R
imipenem
S
S
S
gentamicine
S
R
R
nitrofurantoine
R
R
R
ciprofloxacin
S
S
R
norfloxacin
S
S
R
cotrimoxazol
S
R
R
colistine
R
R
R
Karen Bush & George Jacoby. 2010. Updated functional classification of β-lactamases. Antimicrob Agents Chemother. 54:969-976
Worldwide increase in resistance • worldwide spread of ESBL CTX-M-15 in E. coli (mix of multi-clonal and clonal spread; clone A) prevalence in Thailand 50%
•metallo-β-lactamase in Pseudomonas (VIM/IMP) and Acinetobacter • Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) • New Delhi Metallo-β-lactamase • OXA-48 in Klebsiella pneumoniae
β-lactamase classification Class A β-lactamases (serine) penicillins & cephalosporins carbapenems TEM-1 SHV-1 TEM-3 SHV-2 CTX-M-15 KPC GES
Class B metallo βlactamases (zinc) carbapenems VIM IMP NDM-1
Class C Cephalosporinases
cephalosporins AmpC FOX-1 CMY-2 MIR-1
Class D β-lactamases (serine) cloxacillin carbapenems cephalosporins OXA
WT K. pneumoniae
NDM K. pneumoniae
Susceptibility results of NDM isolate
NDM-1
