background image

Antibiotic Resistance

 

Dr.Mohammad Alfaham

 

Microbiology

 


background image

Introduction

 

Antimicrobial resistance (AMR) is the ability of 
microorganisms that cause disease to withstand attack by 
antimicrobial medicines. 

 

The ability of pathogens that works against the antibiotics, is 
termed Antibiotic Resistance.

 

Antimicrobials like antibiotics, antivirals, and others are losing 
their effectiveness because of antimicrobial resistance.

 

Up to half of antibiotic prescriptions is unnecessary or 
inappropriate.

 

If patients have a sore throat, the physician should take a throat 
culture test. If the test results indicate that a bacterial infection 
is present, then antibiotics should be prescribed to treat the 
infection. There is no sure way of knowing whether a cold or 
sickness is a bacterial infection without a test.

 

 


background image

Evolution of Antibiotic Resistance 

 

Antibiotic 

Year Deployed 

Resistance 

Observed 

Sulphonamides 

1930s 

1940s 

Penicillin 

1943 

1946 

Streptomycin 

1943 

1959 

Chloramphenicol 

1947 

1959 

Tetracycline  

1948 

1953 

Erythromycin 

1952 

1988 

Vancomycin 

1956 

1988 

Methicillin 

1960 

1961 

Ampicillin 

1961 

1973 

Cephalosporins 

1960s 

Late 1960s 


background image

Common causes

 

  1. Overuse

 

Physicians

 

 

Incorrect diagnosis and Prescribing Antibiotics for Viral (Seasonal Flu) 

infections, 2 or more antibiotics together, unnecessary long courses of 

antibiotics

 

 

Kills Resident Bacterias (Normal flora)

 

 

Some are survived

 

 

Antibiotic resistant genes

 

 

Passing of these genes to Pathogenic bacterias

 

 

Antibiotic resistance

 

 

 

 


background image

Common causes

 

2. Misuse

 

Patients

 

 

Not finishing full course of antibiotics

 

 

Misuse

 

 

Leaving 1 or 2 doses

 

 

Some bacteria not killed

 

 

Resistance developed for future antibiotic treatment

 

 


background image

Common causes

 

3antibiotics

 

Antibiotics

 

 

Available as OTC medicines

 

 

Inappropriate use

 

 

Overuse or Misuse

 

 

Antibiotic resistance

 

 
 

 
 


background image

Common causes

 

4. Healthcare Workers

 

Hospital

 

 

Healthcare Workers

 

 

Not following infection control protocols

 

 

Resistance transferred by bacteria swapping genes

 


background image

Common causes

 

5. Hospitalized Patients

 

Hospital

 

 

Patients with compromised health

 

 

Exposed to Pathogenic organisms

 

 

Increased usage of different antibiotics

 

 

Rapid development of Resistance

 


background image

Common causes

 

6. Animal Feed

 

Animal feed

 

 

Mixed with antibiotics to prevent infections and to 

promote growth

 

 

Resistant organisms in animals

 

 

Spread to Human 

 

 

 
 
 
 


background image

Common causes

 

7. Antibiotics in food and water

 

 

Antibiotics found in beef cattle, pigs and poultry

 

 

Drainage with antibiotics contaminates groundwater

 

 

Same antibiotics mixed with municipal water systems 

 

 

we get antibiotics in our food and drinking water

 

 

promote bacterial resistance. 

 


background image

Common causes

 

8. Antibiotic resistance in genetically modified crops

 

 

Antibiotic-resistance genes

 

 

Inserted into the plant in early stages of development to detect 

specific genes of interest e.g. herbicide-resistant genes or 

insecticidal toxin genes

 

 

They are not removed from the final product

 

 

 

Antibiotic-resistance genes could be acquired by microbes in the 

environment

 

 

 


background image

Types of Resistance

 

1. Natural or inherent resistance

 

2. Mutational resistance 

 

3. Acquired (Extra chromosomal) resistance 

 
 

Natural or inherent resistance

 

 

               

Bacteria may be inherently resistant to an antibiotic.

 

           Examples: 

 

                   1. An organism lacks the target of the antibiotic molecule

 

                        Amino glycosides are resistant in strict anaerobes due to the absence of 
an adequate transporter which leads to impermeability of drug

 

                   2. The cell wall  of gram-negative bacteria, is covered with an outer 
membrane that inhibits the entry of the antibiotic.

 

                   3.  E.Coli contains AcrE as Multidrug efflux system and P.aeruginosa 
contains MexB.

 

                   4.  Klebsiella contains AmpC cephalosporinase for the inactivation of 
antibiotic. 

 

 

 

 

 


background image

Types of Resistance

 

Mutational resistance

 

 

             

1. Target site modification (Mutation in rDNA genes 

(rpsL) Streptomycin resistance) and change in PBPs (penicillin 
binding proteins)               ß-lactam resistance.

 

             2. Reduced permeability or uptake 

 

             3. Metabolic by-pass (overproduction of DHF 
(dihydrofolate) reductase or thi- mutants in S. aureus               
trimethoprim resistance) 

 

             4. Derepression of multidrug efflux systems

 


background image

Types of Resistance

 

Acquired (Extrachromosomal) resistance

 

 

        

1. Drug inactivation ( Enzymes like ß-lactamases, 

aminoglycoside-modifying enzymes and chloramphenicol 
acetyltransferase inactivate the antibiotics.) 

 

        2. Efflux system (Tetracycline is pumped out by efflux 
pumps) 

 

        3. Target site modification (Erm methylases, methylates the 
23S component of the 50S ribosomal subunit which leads to 
resistance) 

 

        4. Metabolic by-pass (DHF reductase enzyme becomes 
resistant and causes trimethoprim resistance). 

 


background image

Mechanisms of Bacterial Resistance

 

 

1. Enzymatic degradation of the drug

 

2. Modification of the drug's target

 

3. Reduced permeability of the drug

 

4. Efflux pumping of Antibiotics

 

5. Modification of Target ribosomes

 

6. Alteration of Pathway

 

 


background image

Mechanisms of Bacterial Resistance

 

Enzymatic degradation of the drug

 

 

Beta lactamase (Penicillinase)

 

 

Breaks Beta lactam ring of penicillins and cephalosporins

 

 

Inactivation of drugs

 

 

Resistance to Beta lactam antibiotics

 

 

 

 

 


background image

Mechanisms of Bacterial Resistance

 

Modification of the drug's target

 

 

Bacteria (MRSA)

 

 

Induces mutation of gene coding for target proteins

 

 

Changing of the structure of target

 

 

Resistance

 

 

Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus (MRSA) is a very 

dangerous pathogen and it develops the resistance by this 

mechanism. It is resistant to antibiotics like Beta lactams, 

Carbapenems, etc. 

 

 


background image

Mechanisms of Bacterial Resistance

 

Reduced membrane permeability 

 

 

Bacteria

 

 

Reduces the production of Porin and other membrane channel protein

 

 

Reduction of the permeability of membrane 

 

 

Drugs (Antibiotics) can’t pass through membrane to kill bacteria

 

 

Resistance 

 

 

Bacterias develop resistance against Chloramphenicol by reduced permeability 

of bacterial cell membrane.

 


background image

Mechanisms of Bacterial Resistance

 

Efflux pumping of Antibiotics

 

 

Bacteria

 

 

Produces specialised membrane proteins which act as pumps

 

 

Pump out antibiotics

 

 

Reduction of antibiotic concentration

 

 

Resistance

 

 

Efflux pumps are active against the antibiotics like Tetracyclines (Greatest 

activity), Beta lactam antibiotics and Flouroquinolones.

 

 

 


background image

Mechanisms of Bacterial Resistance

 

Modification of Target ribosomes

 

 

Bacteria

 

 

Modifies ribosomal RNA

 

 

Inhibition of therapeutic activity of antibiotic

 

 

Resistance

 

 

Bacterias develop resistance against Amino glycosides 

(Streptomycin) by the mutation of protein in 30S ribosomal 

subunit

.

 

 

 

 


background image

Mechanisms of Bacterial Resistance

 

Alteration of Pathway

 

 

Bacteria

 

 

Alternative metabolic pathway which can’t be inhibited by antibiotics

 

 

Inhibition of therapeutic activity of antibiotics

 

 

Resistance

 

 

Bacterias develop resistance against Sulfonamides (Trimethoprim) by this 

mechanism.

 


background image

Consequences of Antibiotic 

Resistance

 

In a recent study, 25% of bacterial pneumonia cases were 
shown to be resistant to penicillin, and an additional 25% of 
cases were resistant to more than one antibiotic.

 

 Drug-resistant bacteria is responsible for about 25,000 human 
deaths annually in Europe. 

 

Increased costs associated with prolonged illnesses, including 
expenses for additional tests, treatments and hospitalization, 
and indirect costs, such as lost income.

 

Investment in antibiotic development is discouraged, due to… 

 

             1. The development of resistance 

 

             2. The pressure to reduce the use of antimicrobials

 

             3. The weak market incentives 

 

             4. Increasing difficulty and cost to develop new effective 
antibiotics.

 


background image

Possible Solutions for Antibiotic 

Resistance

 

Stop unnecessary antibiotic prescriptions. 

 

Finish antibiotic prescriptions.

 

Use the right antibiotic in an infectious situation as 

determined by antibiotic sensitivity testing.

 

Use antibiotics in rotation.

 

Use combination of antibiotics if necessary.

 

Promote Vaccine recommendations.

 

Implement infection control measures, such as hand 

washing, isolation precautions, and immunization.

 

Develop new effective antimicrobials or alternatives for 

treatment. 

 

Cooperate with international partners to contain the risks of 

AMR. 

 

Improve monitoring and surveillance of antibiotic use in  

humans and animals. 

 

Promote research and innovation. 

 

Improve communication, education and training.

 

 


background image

 


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 16 عضواً و 223 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل