Kemoterapotik madde: İnfeksiyon hastalıklarının tedavisi amacıyla kullanılan, mikroorganizmalar üzerine zarar verici etkileri fazla buna karşılık organizma üzerindeki etkileri çok az da hiç bulunmayan maddelerdir.
Antibiyotik: Mikroorganizmalar üzerine mikrobisit (öldürücü) mikrobiyostatik (üremelerini durdurucu) etki gösteren bazı bakteri, aktinomiçes mantar cinsinden mikroorganizmalar tarafından üreme ortamlarında oluşturulan ve hastalıklarının tedavisinde kullanılan maddelerdir.
olarak, kimyasal yapıları veya yapay olarak elde edilen maddelere komoterapötik, doğal kaynaklı olanlara ise antibiyotik denmesine karşın günümüzde antibiyotiklerin çoğunun sentetik ya da semisentetik yöntemlerle elde edilmesi mümkün olduğundan, antibiyotik deyimi tedavide kullanılan kemoterapotik ve antibiyotik niteliğindeki maddeler için ad olarak kullanılır.

Antibiyotiklerin Etki Mekanizmaları: 

1. Bakteri hücre duvar sentezini inhibe edenler:
a) Beta-laktam antibiyotikler: Penisilinler, sefalosporinler, karbapenemler, monobaktamlar.
b) Glikopeptitler: Vankomisin, teikoplanin
c) Sikloserin
d) Basitrasin

2. Sitoplazma membran permeabilitesini bozanlar (Deterjan etkisi yapanlar): Polimiksinler,gramisidin, nistanin, nmfoterisin B, imidazoller, triazoller

3. Ribozomlarda sentezini bozanlar: , eritromisin, linkomisin, tetrasiklinler, aminoglikozidler, oleandomisin

4. Nükleik asit sentezini bozanlar:
a) polimerazm inhibisyonu yapanlar: Rifampisinler, aktinomisinler
b) replikasyon inhibisyonu yapanlar: Kinolonlar
c) Prokürsör sentezinin inhibisyonu yapanlar: Sulfanamidler, trimetoprim

1. Bakteri hücre duvar sentezini inhibe edenler

Mycoplazmalar hariç tüm prokaryotlarda sitoplazmik zarı çevreleyen sağlam ve dirençli bir hücre duvarı bulunmaktadır. Gr(+) ve Gr(-) bakterilerde hücre duvarının sağlamlık ve direncini sağlayan peptidoglikan tabakasıdır. Peptidoglikan Gr(+) lerde hücre duvarı kuru ağırlığının %50 sini (%40-50), Gr(-) lerde %5-10 nunu oluşturur. Ancak Gr(-) bakterilerde fosfolipit ve lipopolisakkaritten oluşan ikincibir duvar (dış duvar) bulunmaktadır. İç duvar (peptidogilikan ) ile dış duvar (FL+LPS) arasındaki ilişkiyi lipoprotein molekülleri sağlar. Dış duvarın bir yüzünden diğerine uzanan poruslar, porin adı verilen protein molekülleri içinde bulunurlar ve doğal maddeler ile antimikrobik ilaçların hücre çeperine ve sitoplazmaya sokulmasında rol oynarlar.

Hücre duvarının görevi bakteri sitoplazmasının içindeki yüksek osmotik basınca (yaklaşık 25 atmosfer) direnmek suretiyle hücrenin bütünlüğünü korumaktır. Eğer bu duvar herhangi bir nedenle zayıflayacak olursa veya oluşmazsa hücre şişer ve parçalanır. Hücre duvar sentezini bozan ilaçlar gelişmesini tamamlamış bakteriler üzerine etkisizdir, çünkü bakteri hücre duvarının oluşumu zaten tamamlanmış durumdadır. Murein sentezi en az 30 çeşit enzimin yardımıyla 4 basamakta yapılır.

1. Heksozların prokürsör nükleotidlere dönüştürülmek süretiyle aktive edilmesi: Bu basamakta sitoplazmik enzim yardımıyla heksozlardan UDP-N-asetilglukozamin ve ondan da UDP-N asetilmuremikasit adlı ikinci bir prokürsör nükleotid oluşur.

2. Pentapeptid yan dalının oluşumu ve N-asetil muramik aside eklenmesi: Bu basamakta muramik asidin karboksil gurubuna bağlı olarak beş aminoasidden oluşan pentapeptid yan dalı (L-alanil, D-glutamil, L-lizil, D-alanil_D-alanin) üretilir. Sonuçta UDP-N-asetil muramilpentapeptid maddesi meydana gelir.

3. Peptidoglikan zincirinin oluşması (transglikozilasyon) ve pentaglisin köprüsünün bir uçtan bağlanması: Prokürsör iki nükleotid, UDP gruplarını kaybederek birbirleri ile bağlanırlar. Böylece uzun bir polimer (glikopeptid) olan lineer peptidoglikan zincir oluşur. Bu zincirde iki modifiye heksozun zincirleri sıra ile yer alır. Bu olaylar bakteri sitoplazması membranı içinde onun fosfolipit molekülleri ile etkileşmek suretiyle olur ve sonunda peptidoglikan zinciri membranın periplazmik aralığa bakan yüzüne transfer edilir, sonra zincir fosfolipitlerden koparılır. Kopma vankomisin tarafından inhibe edilir. Polimer oluşumuna eşlik eden bir olay pentapeptid yan dalındaki üçüncü aminoaside (L-lizil rezidüsüne) pentagilisin köprüsünün bir ucundan bağlanmasıdır, böylece köprünün bir ayağı yerine konmuş olur.

4. Transpeptidasyon (Çapraz bağlanma): Boylu boyunca yanyana gelen peptidoglikan zincirleri üzerindeki N-asetilmuramilpentapeptid rezidülerine bir ucundan bağlanmış olan pentaglisin köprüleri diğer zincirdeki pentapeptid yan dalının 4.amino asid rezidüsüne (D-alanil rezidüsü) serbest olan diğer uçlarıyla bağlanırlar ve bu sırada yan dalın ucundaki 5. aminoasid (d-alanin) koparak ayrılır. Yan yana gelen peptidoglikan zincirlerinin pek çok noktadan çapraz bağlanmasını sağlayan bu olay transpeptidazlar tarafından katalize edilir ve sonuçta lineer polimer demetinden oluşan üç boyutlu bir polimer olan murein tabakası oluşur.
Penisilin ve Sefalosporinler henüz bağlanmamış pentapeptid yandalının ucundaki asil D-alanil_D-alanin grubunun yapısal anoloğu (antimetaboliti) olduğundan, transpeptidaz enzimlerini irreversibl olarak inhibe ederler. Sonuçta peptidoglikan murein oluşumu bozulur.

Duvar oluşumunda etkili karboksipeptidaz, transpeptidaz ve endopeptidaz etkinliğindeki proteinler (enzimler) penisilinlere bağlanabildiği için bunlara penisilin bağlayan proteinler (PBP) denmiştir. PBP deyimi tüm betalaktam antibiyotikler için kullanılır. İlk örnek Penisilin olduğu için bunlara PBP denmektedir. PBP’lerin çeşitli tipleri vardır (PBP1a ve 1b, PBP2 ve PBP3 gibi). E.coli’den elde edilen üç tip daha PBP (PBP4, 5, 6) vardır, bunlar penisilinlerin etkisi bakımından önemli değildir. Penisilinler genellikle PBP1 ve PBP3 e bağlanırlar.

Penisilinlere duyarlı bakterilerde otolizinler veya murein hidrolazlar denilen litik enzimler bulunur. Penisilinler ve sefalosporinler doğal otolizin inhibitörlerini bloke etmek suretiyle otolizinlerin etkinliğini arttırırlar ve hücrenin lizise uğratılmalarında rol oynarlar. Bazı S.aureus ve S.pneumonia suşlarında otolizin bulunmadığı ve anılan iki tür antibiyotiğin bu suşların büyümesini durdurdukları fakat lizise neden olmadıkları saptanmıştır; bu suşlara penisilin_toleran suşlar adı verilir.

Glikopeptid antibiyotikler peptidoglikan prokürsörlerinin ucunda yer alan D-alanil_D-alanin’e bağlanarak hücre duvarı prokürsörlerinin hücre duvarına katılmasını engellerler.
Sikloserin ortamda mevcut L-alanin’i D-alanin haline dönüşümünü sağlayan alanin rasemaz enzimini ve ayrıca iki D-alanin molekülünden D-alanil-D-alanin oluşmasını sağlayan dipeptidil sentetaz enzimini inhibe etmek suretiyle pentapeptid yan dalının oluşmasını bozar. Sikloserin alanin’in bakteride bir antimetabolitidir.

2. Sitoplazmik membranın permeabilitesini arttıranlar:

Bakteri için yaşamsal maddeler, zardan pasif difüzyon ve aktif transport ile geçer. Deterjan özelliğine sahip (yüzeyde aktif) antibiyotikler ve bazı antiseptikler sitoplazma membranının permeabilitesini arttırarak sitoplazma içindeki fonksiyonel önemi bulunan nispeten ufak moleküllü bileşiklerin (aa, nükleotidler, K gibi) hücre dışına çıkmasına neden olarak bakterisid etkili olurlar. Duvar sentezi inhibitörlerinden farklı olarak gelişmesini tamamlamış mikroorganizmayada etkilidirler. Bu gruptaki antibiyotiklere örnek polimiksinler, imidazoller, kolistin, nistatin, amfoterisin-B sayılabilir.

3.Bakteri ribozomlarında protein sentezini inhibe etmek süretiyle etki:

Ribozomda protein sentezini bozarak etkili olan aminoglikozidler, tetrasiklinler, kloramfenikoller, makrolidler, linkosamidler, bu etkilerini sentezin çeşitli basamaklarında gösterirler.
Ribozomal protein sentezi dört aşamalıdır ve DNA tarafından kodlanan mRNA’nın getirdiği habere göre yapılır.

a) Aminoasil tRNA oluşumu (tRNA aktivasyonu): tRNA’ların bir ucunu mRNA’nın kodonlarındaki üç nükleotidin tamamlayıcısı olan üç nükleotidden oluşan antikodon teşkil eder, diğer ucuna o tRNA’ya özgü aminoasit bağlanır, aminoasil tRNA oluşur, bu da formillenerek formil metionil tRNA meydana gelir. tRNA’nın aminoasil ucu peptid bağının oluştuğu 50 s ribozomu üzerine, antikodon ucu ise 30 s ribozomuna bağlı mRNA daki kodon üzerine bağlanır.

b) Başlama (inisiasyon): Başlangıç faktörü yardımıyla 70s ribozom, 30s ve 50s alt birimlere ayrılır. mRNA 30s alt birimine kenetlenir ve özgül başlatıcı tRNA (formilmetionil tRNA) başlatıcı kodona tutunur, ardından 50s ve 30s alt birimleri birleşir. 70s ribozomu protein sentezine hazır duruma geçer.

c) Peptid bağı sentezi ve zincir uzaması (elongasyon): Aminoasil tRNA 50s ribozomu üzerindeki akseptör noktasına (A) bağlanır. Translokasyonla peptid noktasına (P) kayar,diğer tRNA onun boşalttığı akseptöre bağlanır. P’deki tRNA dan aminoasid grubu ayrılır, peptidil transferaz enziminin aracılığıyla A’daki aminoasid gurubuna peptid bağı ile bağlanır ve dipeptidil tRNA haline gelir. P deki aminoasid gurubunu yitiren tRNA işi bittiği için aktive edilmek üzere oradan uzaklaştırılır. Ardından gene translokasyonla dipeptidil tRNA, A’dan P’ye taşınır A’ya yeni aminoasil tRNA bağlanır ve peptid zinciri uzar.

d) Protein zincirinin sonlanması ve ribozomdan ayrılması: Bu olay mRNA ucundaki sonlandırıcı kodon A’ya geldiğinde salıverici faktörün aracılığı ile olur. Peptid zinciri ribozomdan uzaklaşır, ribozomda alt birimlere dönüşür.

Kemoterapotiklerin etkilediği olaylar:

1)Aminoasitin tRNA’ya bağlanmasını yani tRNA aktivasyonunu inhibe edebilirler

2) mRNA nın ribozomlara bağlanmasını veya aminoasil_tRNA kompleksinin ribozom_mRNA kompleksine bağlanmasını inhibe edebilirler.

3) Peptidil transferaz etkinliğini azaltarak aminoasitlerin tRNA dan büyüyen peptid zincirine aktarılmasını (peptid bağları oluşumunu) inhibe edebilirler.

4) mRNA üzerindeki kodonların,tRNA lar tarafından yanlış çevirisine neden olabilirler.
Aminoglikozidler bakterilerin 30s ribozomlarına irreversibl bağlanarak, mRNA’nın 30s ribozomuna bağlanmasını bozarlar ve onun üzerindeki kodonların tRNA’lar tarafından yanlış okunmasına neden olurlar. Sonuçta protein sentezi yavaşlar ve anormal polipeptidler meydana gelir. Bakterisid etkilidirler.
Tetrasiklinler, 30s ribozomuna bağlanarak, tRNA ile mRNA arasındaki kodon antikodon etkileşimin bozulmasına bunun sonucunda aminoasil-tRNA’nın ribozomal akseptör bölgesine tutunmasını engelliyerek protein sentezinin inhibisyonuna neden olurlar.

Makrolidler, bakteri ribozomunun 50s alt biriminde bulunan protein L15 ve L16 bölgesine bağlanırlar. En geçerli hipoteze göre makrolidin varlığı, tRNA peptidilinin ribozomdan ayrılmasını stimüle etmektedir. Böylece bakteriyel protein sentezi inhibisyona uğramaktadır. Makrolidler mikroorganizmanın türüne, üreme dönemine ve yoğunluğuna bağlı olarak bakteriyostatik veya bakterisid etkili olabilir.
Linkozamidler, bakteri ribozomunun 50s alt birimine bağlanarak protein sentezini inhibe ederler. Etki tRNA’nın ribozoma bağlanmasının inhibisyonu veya translokasyon reaksiyonunun inhibisyonu şeklinde ortaya çıkar. mRNA’nın erken ayrılmasına da neden oldukları için transpeptidasyon yolu ile protein zincirinin uzamasını engellerler. 50s ribozomal alt birimlerine bağlandıkları bölge makrolidlerin ve kloramfenikol’ün bağlanma yerine çok yakındır. Bu nedenle bu antibiyotiklerle birlikte kullanıldıklarında antagonistik etki gösterirler.

Kloramfenikol 50 s ribozomunu etkileyerek peptidil transferaz etkinliğini azaltırlar, bu nedenle peptid bağı oluşumu ile ribozomun translokasyonu (mRNA üzerindeki kayması) olayı arasındaki kenetlenmeyi bozar. Sonuç olarak peptid bağı oluşmaz. Ayrıca mRNA’nın bakteri ribozomlarına bağlanmasını inhibe edebilir. Çoğunlukla bakteriyostatik etkilidir.

4.Nükleik asit sentezinin inhibisyonu:

Nükleik asit sentezinin inhibisyonu üç ana yolla mümkündür.
a) RNA polimerazın inhibisyonu
b) DNA replikasyonun inhibisyonu
c) Prokürsürlerin inhibisyonu

a) RNA polimerazın inhibisyonu: Aktinomisinler ve rifampisinler DNA ya bağımlı RNA polimeraz enzimini inhibe etmek suretiyle genetik materyalden yapılan mRNA sentezini yani transkripsiyonu inhibe ederler.

b) DNA replikasyonunun inhibisyonu: Kinolonlar (nalidiksik asid, oksolinik asid ve fluorokinolonlar) bakterinin DNA giraz enzimini inhibe ederler. DNA giraz iki yönlü etki gösterir. Süpersarmal haldeki DNA’yı replikasyon sırasında açar ve sonrasında süpersarmal hale getirir. Bu enzimin inhibisyonu bakterisid etki gösterir.

c) Prokürsürlerin inhibisyonu: Sulfonamidler; Para Amino Benzoik Asit (PABA) anologlarıdır. Kimyasal olarak sentezlenebilirler. Ana grup P_Amino gurubu olup yan zincirlerdeki modifikasyonlarla çok çeşitli moleküller üretilebilir.

Sulfonamidler PABA ile yarışarak Tetrahidrofolik asit (THFA) sentezi için gerekli dihidropteroat sentetaz enziminin aktif bölgesine bağlanarak onu inhibe ederler. Bu durumda purin ve pirimidin sentezi inhibe olduğundan nükleik asit sentezi yapılamaz. İnsan hücreleri dışardan folik asit alıp kullandıklarından bu antibiyotikten etkilenmezler. Eksojen folik asit kullanabilen mikroorganizmalar da bu antibiyotikten etkilenmezler.

Trimetoprim, dihidrofolat redüktaz enzimini inhibe ederek THFA sentezini engellerler. Bu enzim memeli hücrelerde var olduğu için memeli hücrelerine de toksik etki yapabilir. Trimetoprim genellikle sulfametoksazol ile kombine olarak kullanılır.

ANTİBİYOTİK DİRENÇ MEKANİZMALARI

Rezistans (direnç): Patojen mikroorganizma veya suşun, kemoterapotik ilacın kullanıldığı doz aralığında serumda meydana getirdiği konsantrasyon düzeyinde ilaç tarafından etkilenmemesi demektir.

Antibiyotik direnci iki tipte sınıflandırılabilir.
1. Doğal direnç
2. Kazanılmış direnç:
a)Mutasyona bağlı kazanılmış direnç
b)Direnç geninin alınmasına bağlı kazanılmış direnç (Plazmid veya transpozon aracılı)

1. Doğal direnç: Temelinde mikroorganizmaların metabolik olarak inaktif fazda bulunması veya ilacın etki mekanizmasına uygun hedef yapıların bulunmaması vardır. Bu duruma örnek olarak M.tuberculosis’in kalsifiye odaklarda metabolizması yavaşlamış olarak uzun süre canlı kalabilmesi ve bunun sonucunda antitüberküloz ilaçlara dirençli olması verilebilir. Bir diğer örnek hücre duvarı olmayan Mycoplasmaların b-laktam antibiyotiklere olan direncidir.

2. Kazanılmış direnç

A) Mutasyona bağlı kazanılmış direnç; Bu şekilde rezistansa yol açan mutasyon olayı bakterinin kemoterapötik ilaç ile temasına bağlı değildir. (İlacın nadiren mutajenik özelliği olması hali hariç) ve arada bir neden sonuç ilişkisi bulunmaz. Mutasyon bakteride genellikle spontan olarak oluşmaktadır. İlaçla temasta olan ve olmayan iki bakteri populasyonunda mutasyon sıklığının genellikle aynı olduğunu gösteren gözlemler vardır. Spontan mutasyonun bakteride bir kuşak boyunca hücre başına sıklığı (olasılığı) 10-5-10-10 oranındadır.

Kromozomal mutasyonla oluşan kazanılmış direnç bir aşamada veya çok aşamada oluşabilir.

a) Bir aşamalı mutasyon (one step mutation): Antibakteriyel ilaçla bir veya birkaç temastan sonra birden ve ileri derecede bir rezistans oluşur. Buna streptomisin tipi resiztans adı da verilir.
Streptomisin ile tedaviye başlandıktan 3-4 gün gibi kısa bir süre sonra, üriner kanalda iltihaba neden olan bazı bakterilerin, bu arada H.influenzae’nın streptomisine karşı ileri derecede rezistans hale geldiği saptanmıştır. Rifampin’e karşı E.coli ve S.aureus’ta bu tipte bir rezistans oluşur. Enterobacter türleri, Serratia türleri, indol pozitif Proteus türleri, Pseudomonas aeroginosa ve az sayıdaki diğer bazı bakterilerde sefalosporinlere karşı tek basamaklı mutasyonla rezistans gelişebilir. Mutasyon bu bakterilerin sefalosporinleri yıkan beta_laktamaz salgılamasında artmaya yol açar.

b) Çok aşamalı mutasyon (multiple step mutation): Rezistans yavaş olarak, derecesi gittikçe artan bir biçimde oluşur. Buna penisilin tipi rezistans da denir. Bu tipteki rezistansın gelişmesi için DNA molekülünde farklı yerlerdeki genlerde birbirini izleyen (ardışık) bir dizi mutasyon olayının meydana gelmesi gerekmektedir. Penisilinlere ve tetrasiklinlere karşı bu tip rezistans oluşabilir.
Sadece kromozomal mutasyonla meydana gelen rezistansın terapötik sorun oluşturan başlıca örnekleri şunlardır: Rifampisin, izoniazid vaya nalidiksik aside rezistans ve S aureus’ta metisiline karşı resiztans.
B) Direnç geninin alınmasına bağlı kazanılmış direnç (Plazmid veya transpozon aracılı):
Plazmidler, ekstrakromozomal genetik elemanlardır. Sirküler yapıda çift zincirli DNA molekülleridir. Plazmidlerin molekül ağırlığı 1-200 milyon dalton arasında değişir. Geçimlilik durumu uygunsuz bir hücrede birden fazla tipte plazmid bulunabilir. Direnç genleri taşıyan plazmidlere rezistans plazmidleri (R plazmidleri) adı verilir.

Transpozonlar, rezistansın taşınmasında rol oynayan diğer bir özel DNA parçasıdır. Hem kromozomal DNA üzerine, hem de plazmidler üzerine sokulabilen (rekombine olan) daha ufak ve hareketli DNA parçacıklarıdır.

Plazmidlerin başka hücreden veya ortamdan hücreye transferinde rol oynayan mekanizmalar

1. Transdüksiyon: Bakteriyofajlar (bakteri virüsleri) rezistans plazmidinin taşıyıcılığını (vektörlüğünü) yapar. Bakteri içine giren bakteriyofaj onun R plazmidini, kendisinin viral protein kılıfı içine alır ve bölünerek plazmidin kopyasını içeren çok sayıda yavru bakteriyofaj oluşturur. Sonuçta bakteri hücresi patlar ve ortama R plazmidi içeren yüzlerce yeni bakteriyofaj saçılır. Bunlarda aynı veya farklı türden diğer bakterileri infekte ederler ve onları rezistan duruma getirirler.

2. Konjugasyon: Rezistan bakteri, duyarlı bakteriyle sitoplazma köprüsü oluşturur ve R plazmidlerinden biri duyarlı hücreye geçer ve onu rezistan yapar.

3. Transformasyon: Bakterinin lizisi sonucu ortama dökülmüş R plazmidleri veya DNA kırıntıları duyarlı bakteri tarafından alınır, rezistan duruma geçer.

Kazanılmış direncin ortaya çıkmasında şu fenotipik mekanizmalar rol oynar:

1. Enzimatik inhibisyon:

a) ß_Laktamazlar: ß_laktam antibiyotiklere karşı oluşan direncin önemli kısmından sorumlu olan enzimlerdir. ß_laktam halkasındaki amid bağını parçalayarak antibiyotiği inaktive ederler. Kromozomal veya nonkromozomal genler tarafından kodlanan çok sayıda ß_laktamaz bulunmaktadır.
Gr(-) bakteriler Gr(+) bakterilere oranla daha fazla çeşitte ß_laktamaz üretebilirler. Bu bakterilerde çoğu ß_laktamazın üretimi plazmidlerle kontrol edilir. Gr(-) ß_laktamazları, geniş spektrumlu enzimler (benzilpenisilin ve sefoloridini hidrolize ederler), oksasilinazlar, karbenisilinazlar, geniş spekturumlu ß_laktamzlar (ESBL), sefalosporinazlar ve karbapenemazlar olarak 6 guruba ayrılırlar.
Gr(+) bakteriler arasında stafilokoklar B_laktamaz oluşturan majör patojenlerdir. Stafilokokal ß_laktamazlar başlıca penisilinleri hidrolize ederler. Yapımını sağlayan genler küçük plazmid ve transpozonlar üzerinde bulunurlar.
Anaerob bakterilerden Fuzobakteriler ve Klostridyaların ß_laktamazları başlıca penisilinaz aktivitesine sahiptir. B.fragilis tarafından üretilenler ise sefalosporinaz aktivitesine sahiptirler.

b) Aminoglikozid direncini düzenleyen enzimler: Aerob bakterilerde kromozomlarda, plazmid üzerinde veya transpozonlar üzerinde bulunan genler tarafından sentezlenen bazı enzimler aracılığı ile aminoglikozid direnci oluşmaktadır. Bu enzimler N_asetilasyon, O_nükleotidilasyon ve O_fosforilasyon reaksiyonlarını katalize ederek direnç oluştururlar. Aminoglikozidin enzimatik değişimi sitoplazmik membranda transport sırasında meydana gelir.

Enterobakterilerde aminoglikozid direncinin yayılmasında en önemli rolü plazmid üzerinde aminoglikozid direnç geni taşıyan K.pneumoniae oynamaktadır. Bu genellikle ANT(2”) genidir ve hem diğer suşlara hem de diğer enterobakteri türlerine iletilir.
Yakın zamanda enterokoklarda da plazmide bağımlı aminoglikozid direncinde artma saptanmıştır. Bu durumun klinik önemi ise bu direncin B-laktamaz direnci ile birlikte aktarılması ve bu durumun da iki grup antibiyotiğin ciddi enterokok infeksiyonlarında kombine kullanımı sonucu elde edilen sinerjik etkinin ortadan kalkmasıdır.

S.aureus ve S.epidermidis’te de tür içinde ve türler arasında yayılan plazmid bağımlı aminoglikozid direnci artmaktadır.

c) Kloramfenikol asetiltransferaz: Gr(+) ve Gr(-) bakterilerin kloramfenikol direncinden sorumludur. O_asetilasyon yaparak antibiyotik molekülünü inaktive eder. Enzim plazmid veya kromozomlar üzerinde olabilen genler tarafından sentezlenir.

d) Eritromisin esteraz: Eritromisin ve diğer makrolidlere direnç genellikle ribozomal hedef bölge değişiklikleri ile meydana gelmesine rağmen yakın zamanlarda birkaç tane substrat inaktive edici enzim tanımlanmıştır. Eritromisin esterazlar E.coli’den izole edilmiştir. Antibiyotik molekülünün lakton halkasını hidrolize ederek etki gösterirler. Bu direnç plazmidle aktarılabilir.

2. Hücre çeperinin ilaca permeabilitesinin ve ilacı uptake yapmasının azalması:

Penisinlere ve kloramfenikole rezistans oluşmasının bazı şekilleri bu mekanizma ile olur. Gr(-) bakterilerde önemli bir permeabilite bariyeri dış duvardaki poruslardır. Porusları taşıyan porin proteinlerinin sentezinin bozulması ve membranda sayısının azalması permeabilite azalması mekanizmalarından birisi olabilir (P.aeruginosa ve K.pneumoniae’de tetrasiklin, sefotaksim, kloramfenikol, siprofloksasine karşı multibl rezistans oluşmasında olduğu gibi).

Özgün porin kaybına neden olan mutasyonlar ß-laktam antibiyotiklere olan direncin artmasından sorumludur. Porin yapımının kaybı tedavi sırasında gelişen aminoglikozid ve karbapenem direncine de neden olabilir. P.aeruginosa’nın imipenem direncinde de kromozomal ß-laktamaz aktivitesi ile birlikte ortaya çıkan D2 porin kaybı rol oynamaktadır. P.aeruginosa’da olduğu gibi Serratia marcescens’te de görülebilen nalidiksik asit ve diğer kinolonlara olan direnç, dış membran proteinlerinde meydana gelen değişiklere bağlıdır. E.coli’de plazmidle aktarılan dış membran protein değişikliği sonucu ortaya çıkan kloramfenikol direnci gösterilmiştir.

Aminoglikozidler ve tetrasiklinler gibi primer etki yeri ribozomlar olan ilaçların sitoplazmaya girebilmeleri için sitoplazmik membranı aktif transpotla aşmaları gerekir. Bazı mutantlarda gereken enerji üretiminde oluşan değişiklik nedeniyle bu aktif transportta blokaj meydana gelir.

3. Antibiyotiğin dışarı atılması (Efflux):

Tetrasiklinlere, fluorokinolonlara ve eritromisine bu tip rezistans gösterilmiştir. Bu işlem iç memranda yer alan bir protein ile yapılır. Gr(-) bakterilerde görülen tetrasiklin direncinin temelinde yer alan mekanizmadır.

4. İlacın hücre içindeki hedefine bağlanmasının azalması ve enzim substitüsyonu:

A) Ribozomal hedef yerinde değişiklik:

Tetrasiklin, makrolid, linkozamid, aminoglikozid ve streptograminler gibi bazı antibiyotiklere karşı gelişen dirençte ribozomal bağlanma yerlerinde meydana gelen değişikliğin rolü vardır. Streptograminler için en az sekiz metilaz enzimi tarafından 50s ribozomal alt ünitenin 23s parçacığında bulunan adeninlerin dimetillenmesi ile bu değişiklik ortaya çıkar. Sonuçta antibiyotik ribozom üzerinde hedef bölgeye bağlanamaz. Gr(+) bakterilerde ve Ureaplasma, Mycoplasma, Campylobacter ve Neisseria’larda bulunan tetM gen ürünleri tetrasiklinlerin ribozoma bağlanmasını önlerler. 30s alt ünitede bulunan S12 proteininde oluşan mutasyon aminoglikozidlere direnç gelişiminde rol oynar.

B) Hücre duvarı prokürsörlerinde değişiklik:

Glikopeptid antibiyotikler peptidoglikan prokürsörlerinin ucunda yer alan D-alanil_D-alanin’e bağlanarak hücre duvarı prokürsörlerinin hücre duvarına katılmasını engeller. Enterokoklarda görülen vankomisin direnci, vankomisine olan direnç ve teikoplanine olan duyarlılık veya dirence göre A, B ve C olmak üzere üçe ayrılır. E.faecium ve E.faecalis’te görülen yüksek seviyedeki vankomisin ve teikoplanin direnci sınıf A direnç olarak adlandırılır. Dirençten sorumlu olan vanA geni plazmidler üzerinde yer alır ve E.faecium tarafından diğer Gr(+) bakterilere aktarılabilir. Bu genin ürünü olan indüklenebilir bir protein olan D-alanil_D-alanin ligaz benzeri fonksiyona sahiptir ve D-alanil_D-laktat yapısında hücre duvarı prokürsörlerinin sentezini sağlar. Bu prokürsörlerin glikopeptid antibiyotiklere ilgisi daha azdır. Sınıf B vankomisin direnci olan E.faecium ve E.faecalis suşları vankomisine dirençli, teikoplanine ise duyarlıdır. Bu direnç geni yine plazmid üzerinde bulunan vanB geni tarafından oluşturulur ve diğer enterokok türlerine aktarılır. E.gallinorum ve E.casseliflavus izolatlarında görülen sınıf C vankomisin direncinde ise düşük seviyede vankomisin direnci ile birlikte teikoplanine duyarlılık vardır. Bu direnç kromozomal genler tarafından meydana getirilir.

C) Hedef enzim değişikliği:

a) ß_laktamlar: ß_laktam antibiyotikler kovalent olarak sitoplazmik membranda bulunan PBP’lere bağlanırlar. Böylece peptidoglikan sentezini engellerler. Bu nedenle PBP’lerde meydana gelen değişikler b_laktam direnci meydana getirir. ß_laktam drenci olan Gr(+) lere, ya PBP nin antibiyotiğe ilgisi azalmış ya da az miktarda PBP yapılmaktadır. S.aureus ve E.faecium suşlarında ortamda bulunan antibiyotikle indüklenebilen ve ß_laktamlara daha az ilgi gösteren PBP’ler bulunmaktadır. S.pneumonia’da PBP değişikliği ile direnç geliştirir. Penisiline dirençli oldukları halde sefalosporinlere duyarlıdırlar.
ß_laktamaz oluşturmayan penisiline dirençli N.meningitidis, N.gonorrhoeae ve H.influenza suşları penisilin bağlama yetenekleri düşük PBP’ler sentezlemektedir. P.aeruginosa hem geçirgenliği azaltarak hem de düşük afineteli PBP’ler sentezleyerek ß_laktam direnci oluşturabilmektedir.

b) Sulfonamidler ve trimetoprim: Sulfonamidin bağlanmasına dirençli dihidropteroat, trimetoprimin bağlanmasına dirençli dihidrofolat redüktaz enzimi yapımı ile direnç geliştirilir. Bu direnç plazmid veya kromozoma bağımlı olarak meydana gelebilir.

c) Kinolonlar: DNA giraz enziminin ilaca düşük afineteli mutantarının oluşturulması ile direnç gelişimi sağlanır. Enzimin gryA geni tarafından sentezlenen iki A subuniti ve gryB geni tarafından sentezlenen iki B subuniti bulunmaktadır. Bu iki gen lokusunda meydana gelebilen mutasyonlara bağlı olarak kinolonlara direçli enzim sentezi olmaktadır.

d) Rifampin: Bakteri hücresinde bu ilaca dayanıklı duyarsız bir RNA polimeraz türünün sentez edilmesine bağlı direnç gelişir.

Kaynaklar:

1) Kayaalp S.O, Tıbbi Farmakoloji, Hacettepe Taş, 8. Basım, Sayfa:175-200, 1998

2) Akalın H.E, Klinik Uygulamada Antibiyotikler ve Diğer Antimikrobiyal İlaçlar, Güneş Kitapevi, 1. Basım, Sayfa:197-217, 219-225, 235-245, 1994

3) Mayer KH, Opal SM, Medeiros AA, Mechanisms of Antibiotic Resistance, Mandell, Douglas and Bennett’s Principles and Practice of Infectious Disease, Aug. 1998, 27 (Supp.1 ): 5-11.