Antimicrobiële resistentie (AMR) is een ernstige bedreiging voor de volksgezondheid. Het komt voor wanneer bacteriën, virussen, schimmels en parasieten zodanig veranderen dat de geneesmiddelen die worden gebruikt om infecties te behandelen, niet meer effectief zijn. Deze resistentie is een natuurlijk fenomeen, maar het misbruik en overmatig gebruik van antimicrobiële middelen kan het proces versnellen. Een van de manieren waarop resistente ziektekiemen gifstoffen op moleculair niveau transporteren, is via effluxpompen.

Effluxpompen zijn eiwitcomplexen die zich in de celmembranen van bacteriën en andere micro-organismen bevinden. Ze functioneren als moleculaire pompen die antimicrobiële middelen actief uit de cel transporteren, waardoor hun intracellulaire concentratie wordt verminderd en daardoor de antimicrobiële middelen ineffectief worden.

Deze effluxpompen kunnen een breed scala aan antimicrobiële middelen transporteren, waaronder antibiotica, antischimmelmiddelen en antivirale geneesmiddelen. Ze kunnen worden ingedeeld in verschillende families op basis van hun structuur, werkingsmechanisme en substraatspecificiteit. Enkele van de bekende effluxpompfamilies die betrokken zijn bij AMR zijn de Resistance-Nodulation-Division (RND)-familie, de Major Facilitator Superfamily (MFS), de Small Multidrug Resistance (SMR)-familie en de ATP-Binding Cassette (ABC) familie.

Hier is een kort overzicht van hoe effluxpompen gifstoffen op moleculair niveau transporteren:

1. Energiebron :Effluxpompen gebruiken energie uit de cel om gifstoffen uit de cel te transporteren. Sommige pompen gebruiken de energie uit de hydrolyse van ATP (adenosinetrifosfaat), terwijl andere de protonaandrijfkracht gebruiken die wordt gegenereerd door de beweging van protonen door het celmembraan.

2. Substraatbinding :De effluxpompen hebben specifieke bindingsplaatsen voor de gifstoffen of antimicrobiële stoffen die ze transporteren. Deze bindingsplaatsen variëren in hun affiniteit en specificiteit voor verschillende antimicrobiële middelen. Wanneer een antimicrobieel middel zich aan de effluxpomp bindt, ondergaat het een conformationele verandering die het transport ervan in gang zet.

3. Translocatie :Eenmaal gebonden aan de effluxpomp, wordt het antimicrobiële middel door het celmembraan getransloceerd. De effluxpompen gebruiken hun energiebron om dit transportproces aan te drijven. Het antimicrobiële middel wordt uit de cel gepompt, waardoor de intracellulaire concentratie afneemt en de effectiviteit ervan afneemt.

4. Resistentie tegen meerdere geneesmiddelen :Veel effluxpompen hebben een brede substraatspecificiteit en kunnen meerdere soorten antimicrobiële middelen transporteren. Dit kan leiden tot resistentie tegen meerdere geneesmiddelen, waarbij een enkele effluxpomp tegelijkertijd resistentie tegen verschillende geneesmiddelen kan verlenen.

5. Regelgeving :De expressie van effluxpompen wordt vaak gereguleerd door verschillende factoren, waaronder de aanwezigheid van antimicrobiële middelen, omgevingsstress en genetische mutaties. Deze regelgeving zorgt ervoor dat bacteriën zich in de loop van de tijd kunnen aanpassen en resistentie tegen antimicrobiële middelen kunnen ontwikkelen.

Concluderend zijn effluxpompen belangrijke spelers in antimicrobiële resistentie en dragen ze bij aan het transport van toxines en antimicrobiële middelen uit bacteriële cellen. Het begrijpen van de moleculaire mechanismen van effluxpompen en hun regulering kan waardevolle inzichten opleveren voor het ontwikkelen van strategieën om antimicrobiële resistentie te bestrijden.