Resistens utöver betalaktamas - efflux, target och permeabilitet

Efflux är aktivt utpumpande av antibiotika genom bakteriens membran med hjälp av transportproteiner som drivs av protongradient eller ATP. Mekanismen ger sällan högnivåresistens ensam men sänker den intracellulära koncentrationen tillräckligt för att kombinerat med andra mekanismer pressa MIC över brytpunkt.

Hos gramnegativa dominerar tre-komponent-pumpar som spänner över både inre och yttre membranet. AcrAB-TolC hos Escherichia coli och Klebsiella pneumoniae är prototypen och pumpar ut tetracykliner, fluorokinoloner, makrolider och vissa betalaktamer. Hos Pseudomonas aeruginosa sköter MexAB-OprM och MexXY-OprM motsvarande funktion och bidrar till artens intrinsiska multiresistens. Uppreglering sker via mutationer i regulatoriska gener och kan inträffa under pågående behandling.

Grampositiva har enklare enkel-komponent-pumpar. NorA hos Staphylococcus aureus exporterar hydrofila fluorokinoloner som ciprofloxacin Mef (mefA, mefE) hos pneumokocker och betahemolytiska streptokocker pumpar ut 14- och 15-ringade makrolider som erytromycin och azitromycin men inte linkosamider - den så kallade M-fenotypen, som skiljer sig från MLSB .

Kliniskt förklarar inducerbara pumpar varför MIC kan stiga stegvis under behandling. Efflux är också grunden till att kombinationsterapi vid Pseudomonas har en rationell biologisk grund.

Target-modifikation innebär att antibiotikans bindningsställe ändras genom mutation eller enzymatisk modifiering så att affiniteten sjunker.

Kinolonresistens uppstår via punktmutationer i QRDR (Quinolone Resistance-Determining Region) - en kort sträcka i topoisomeras-generna gyrA och parC där punktmutationer stegvis höjer MIC . Första mutationen ger ofta nedsatt känslighet, andra mutationen klinisk resistens. Detta är särskilt relevant vid längre ciprofloxacin- eller levofloxacin-behandling av Pseudomonas aeruginosa där selektion under terapi är välbeskriven. Plasmidburen qnr skyddar dessutom topoisomeras från kinolonbindning och ger lågnivåresistens som faciliterar selektion av QRDR -mutationer.

Makrolid - och linkosamidresistens domineras av ribosomal metylering . erm -genen kodar ett metyltransferas som adderar en metylgrupp på adenin A2058 i 23S rRNA . Bindningen för makrolider, linkosamider och streptogramin B försämras samtidigt - MLSB (makrolid -linkosamid -streptogramin B )-fenotypen. Inducerbar MLSB avslöjas med D-test och innebär att klindamycin kan svikta även när rutindiagnostik visar känslighet. Linezolid-resistens uppstår sällsynt via 23S rRNA -mutation eller plasmidburen cfr som metylerar A2503 .

Tetracyklin-resistens medieras främst av ribosomprotektion via tet(M) och tet(O). Proteinerna binder ribosomen i GTP-beroende form och dissocierar doxycyklin från bindningsstället utan att skada ribosomen. Vankomycinresistens via vanA /vanB sker via D-Ala-D-Lac-substitution i peptidoglykan -prekursorn och täcks separat (se vanko-d-ala-sidan).

Gramnegativa har ett yttre membran med lipopolysackarid (LPS ) på utsidan som utgör en intrinsisk barriär mot stora hydrofoba molekyler. Det är därför vankomycin saknar gramnegativ aktivitet - molekylen kommer inte igenom yttermembranet.

Hydrofila antibiotika tar sig in genom porinkanaler. Porinförlust är därför en central resistensmekanism hos gramnegativa. Mutationer eller nedreglering av OmpF och OmpC hos Escherichia coli och Klebsiella pneumoniae minskar inflöde av betalaktamer och fluorokinoloner. Effekten är som regel begränsad ensam men kombinerar synergistiskt med efflux och AmpC eller ESBL i samma isolat - en typisk multiresistensprofil.

Hos Pseudomonas aeruginosa är förlust av porinet OprD den enskilt viktigaste orsaken till karbapenemresistens utan karbapenemas . OprD är den specifika kanalen för imipenem och meropenem genom yttermembranet. När den slås ut räcker den intrinsiska AmpC och MexAB-effluxen ofta för att MIC ska överskrida brytpunkten - utan att något hydrolyserande enzym behövs. Detta är en vanlig fynd vid karbapenemresistens i Sverige, där genuina karbapenemaser fortfarande är ovanliga.

Kliniskt innebär kombinationen porinförlust + efflux + AmpC att resistensprofilen kan vara bred trots att ingen specifik resistensgen påvisas på molekylär panel.

Utöver betalaktamaserna finns enzymer som inaktiverar andra antibiotikaklasser genom kovalent modifiering av molekylen.

Viktigast är aminoglykosid-modifierande enzymer (AME ), som bryts ned i tre grupper efter reaktionstyp:

• Acetyltransferaser (AAC ) acetylerar aminogrupper på aminoglykosid-skelettet.
• Fosfotransferaser (APH ) fosforylerar hydroxylgrupper.
• Nukleotidyltransferaser (ANT ) adenylerar hydroxylgrupper.

Modifieringen försämrar bindningen till 16S rRNA i 30S -subenheten. Substratspecificiteten varierar mellan enzymer - vissa drabbar gentamicin men inte amikacin andra tvärtom. Detta är grunden till varför AME-profil styr valet mellan aminoglykosider när resistens uppstår.

16S-rRNA-metyltransferaser som armA och rmtB är ett allvarligare hot. De metylerar själva ribosombindningsstället och ger pan-aminoglykosidresistens - även mot amikacin och plazomicin . Generna sitter ofta på samma plasmider som NDM -karbapenemas och samvarierar därför med karbapenemresistens.

Kloramfenikol-acetyltransferas (CAT ) inaktiverar kloramfenikol och förekommer brett. Tetracyklin-inaktivering via TetX, ett flavinberoende monooxygenas, finns hos Bacteroides och har de senaste åren spridit sig till Enterobacterales via tigecyklin -degraderande varianter (Tet(X3), Tet(X4)).

Gemensamt för dessa enzymer är att de sitter på mobila genetiska element (plasmider, transposoner, integroner) och kopplas ofta till ESBL- eller karbapenemas -gener i samma cassette. Det är därför multiresistens hos gramnegativa typiskt rör flera klasser samtidigt.