resistens

Hos bakterier kan evnen til at udvikle resistens mod antibiotika udvikles hurtigt pga. bakteriers generelt høje vækstrate, godt hjulpet af en række specielle molekylære mekanismer. Om dyrs og menneskers resistens (immunitet), se immunologi. Bakterier formerer sig ved simpel celledeling og kan under gunstige betingelser have korte generationstider, fx kan Escherichia coli (colibakterien) under optimale forhold dele sig hvert 20. min. Med en sådan formeringshastighed kan mange nye mutationer afprøves på kort tid i forhold til det omgivende miljø, og de gavnlige af dem hurtigt spredes.

Resistens kan også udvikles gennem optagelse af resistensfremmende DNA. Mange bakterietyper kan fx optage DNA og dermed gener direkte fra omgivelserne. Bakterier kan også overføre og modtage små ringformede DNA-molekyler, plasmider, ved en proces kaldet konjugation, og på særlige plasmider, kaldet resistens-faktorer, findes gener, som koder for antibiotikaresistens. Resistensgener kan endvidere overføres mellem bakterier med virus (bakteriofager): Bakterier har i arvemassen transposoner, der minder om hylsterløse virus. Transposoner kan springe rundt i værtens DNA og undertiden optage noget fremmed DNA, fx resistensgener, der således kan springe fra plasmid til kromosom og videre til en bakteriofag, som kan inficere en anden bakterie.

Resistensen kan udmønte sig på mange måder:

1. Bakterien bliver i stand til at nedbryde antibiotika. Et eksempel er evolutionen af enzymet beta-laktamase, som nedbryder en kemisk binding i penicillin; dette enzym findes bl.a. hos en række stafylokokker og gram-negative bakterier som Klebsiella.
2. Bakterien udvikler mekanismer til aktiv transport af antibiotika, fx tetracyklin, ud af bakterien.
3. I bakterien opstår der mutationer i de celleproteiner/enzymer, der er mål for antibiotika, som kan hindre deres binding og dermed hindre deres effekt, fx erytromycinresistens og gentamicinresistens.
4. Stofskifteprocesser i bakterierne ændres, så de ligesom mennesker kræver tilførsel af folinsyre i stedet for selv at producere dette B9-vitamin. Det gælder fx resistens mod sulfonamider.

Bakteriers resistens er blevet et stadig større problem for verdens sundhedsvæsener, som har udnævnt ESKAPE-bakterierne (dvs. Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter-arter) som særligt problematiske. Der kommer til stadighed nye resistensgener til, og mange bakterietyper udvikler multiresistens, dvs. resistens over for mange forskellige antibiotika; det gælder fx Salmonella-stammen DT104, som forårsager alvorlige madforgiftninger, og Stafylokok-stammen MRSA, der kan medføre betændelser som bylder og børnesår og kan smitte mennesker fra bl.a. svin (MRSA CC 398).

Som modforholdsregel søges anvendelsen af antibiotika reguleret til et minimum, således at sygdomsfremkaldende bakterier kun sjældent udsættes for et miljø, der fremmer evolutionen af resistens ved naturlig selektion. Dette står i stærk kontrast til tidligere tiders udstrakte anvendelse af antibiotika til selv milde sygdomme og som tilsætning til fx husdyrfoder.

Man skelner traditionelt mellem to hovedkategorier af sygdomsresistens hos planter: passiv og aktiv. Passiv resistens er ofte knyttet til permanente cellestrukturer såsom vokslag, kutin, suberin, lignin og andre strukturelle elementer, der virker som fysiske og kemiske barrierer for indtrængende patogener. Eksempelvis udgør kutikulaen, et lag, der dækker overhuden hos de fleste planter, en effektiv resistensbarriere mod infektion af visse svampepatogener, og oftest er kun svampe, der producerer det kutinnedbrydende enzym kutinase, i stand til at inficere disse planter. At kutikulaen er en vigtig resistensfaktor kan påvises ved forsøg, hvor en svamp, der normalt ikke kan inficere en plante gennem kutikulaen, bliver i stand til at gøre dette, når den ved genteknologi har fået overført et kutinase-gen fra en anden svamp.

Barken hos træer og korklaget hos kartoffelknolde er andre eksempler på resistensbarrierer, der effektivt beskytter mod sygdomsangreb. Ved beskadigelse af barken dannes der sår, hvorigennem fx veddestruerende poresvampe kan inficere og udvikle råd i stamme og grene.

Aktive forsvarsreaktioner beror på kemiske processer, der iværksættes i planter, når disse angribes eller søges angrebet. Planten reagerer på angrebet ved at producere en række hydrolytiske enzymer og andre kemiske forbindelser, der dræber eller hæmmer det indtrængende patogen, men som er uskadelige for planten selv. Planter besidder således et genetisk betinget potentiale til at iværksætte et kemisk forsvar, når de angribes. Ved traditionel planteforædling er der i årevis forædlet nye sorter og stammer med resistens over for de vigtigste sygdomme i land- og havebrug. Uheldigvis har denne resistens ofte vist sig at være ustabil, således at den går tabt, når sorterne har været dyrket i nogle få år.

Ved hjælp af moderne genteknologi er der de senere år isoleret og karakteriseret talrige gener, der indgår i planternes forsvarsprocesser. Disse gener anvendes nu i planteforædlingen og ventes at føre til nye sorter og stammer med forbedrede og mere holdbare resistensegenskaber, således at anvendelsen af kemiske bekæmpelsesmidler helt eller delvis kan undgås (se også planteindholdsstoffer).