INTRODUCERE…………………………………………………………………….….4 Capitolul 1 -Stadiul actual al cunoasterii privind rezistenta la antibiotice in apele uzate… [617013]

2
CUPRINS:
INTRODUCERE…………………………………………………………………….….4
Capitolul 1 -Stadiul actual al cunoasterii privind rezistenta la antibiotice in apele
uzate …………………………………………………………………………………………………………….. ….5
1.1. Genuri si specii prezente in apele uzate………………………………………..…9
1.2.Rolul pozitiv si negativ al microorganismelor in apele uzate……… ……………….9
1.3.Epurarea apelor uzate……………………………………………………………..10
Capitolul 2 – ANTIBIOTICELE……………………………………………………….12
2.1. Terapia antimicrobian ă……………………………………………………………………………….12
2.1.1. Căile de acțiune ale medicamentelor antimicrobiene…………………………13
2.2. Clasificarea antibioticelor dupa structura chimica………………………………..13
2.2.1. Polimixinele…………………………………………………………………..13
2.2.2. Aminoglicozidele……………………………………………………………14
2.2.3. Tetraciclinele…………………………………………………………………14
2.2.4. Macrolidele, Lincosamidele si Streptograminele (MLS)……………………15
2.2.5. Antibioticele β -lactamice……………………………………………………16
2.2.6. Glicopeptidele…………………………………………… …………………17
2.2.7. Sulfonamidele……………………………………………………………….17
2.2.8. Quinolonele………………………………………………………………….17
2.3. Clasificarea antibioticelor conform mecanismului de acțiune…………………….18
2.4. Rezistența la antibiotice -mecanisme………………………………………………………………18
2.5. Tipuri de rezistență…………………………………………………………………………………….. 20
2.5.1. Rezistența naturală……………………………………………………………………………..20
2.5.2. Rezistența dobândită…………………………………………………………………………..20
2.5.2.1. Clasificarea mecanismelor de rezistență dobândite……………………………21
2.5.3. Pseudorezistența………………………………………………………………………………..21
2.6. Mecanismele de dobândire a rezistenței bacteriene la antibiotice…………………….21
2.6.1. Mecanismele g enetice…………………………………………………………………………21
2.6.1.1. Mutații spontane la nivelul ADN -ului bacterian…………………………………22
2.6.1.2. Integrarea de mate rial genetic exogen………………………………………………22
2.6.2. Mecanismele biochimice de rezistență………………………………………………….26

3
2.7. Factorii care influențează diseminarea genelor de rezistență la antibiotice in mediile
acvatice……………………………………………………………………………………………………… ……..29
Capitolul 3 – PARTEA EXPERIMENTALA……………………………… ……………………….30
3.1. Scopul lucrării…………………………………………………………………………………………… 30
3.2. Obiectivele studiului……………………………………………………….. …………………………30
3.3. Materiale si metode……………………………………………………………………………………30
3.4. Rezultate si discuții………………………………………………………….. ………………………
Concluzii…………………………………………………………………………………………………….. .
Bibliografie………………………………………………………………………. ……………………………

4
Introducere
Antibioticele reprezintă cel mai important arsenal în lupta împotriva microorganismelor
patogene. Încă de la începutul utilizării acestora a fost înregistrată rezistența bacteriană, fenomen
care a devenit un subiect alarmant în ultimele decenii. Există câteva tipuri ale rezistenței față de
antibiotice, acestea fiind influențate de mulți factori. Termenul de rezistență poate fi folosit în
două moduri, ca rezistență microbiologică și ca rezistență clinică. Rezistența microbiană față de
antibiotice poate fi naturală și dobândită. Mecanismele de dobândire a rezistenței sunt genetice și
biochimice. Datorită faptului că rezistența bacteriană este un fenomen în tr-o continua creștere,
datele despre rezist ență sunt o permanentă necesitate în la nivel global . Rezistența a fost
considerată convențional drept o problemă clinică sau medicală, dar în ultima vreme s-a pus
accent si pe mediile nonclinice ca un factor important în diseminarea genelor de rezistență la
antibiotice (ARG) ( Aminov, 2009).
Antibioticele se numără printre cele mai reușite substante antimicrobiene utilizate
pentru terapia umană și veterinară. Cu toate acestea, cantități mari de antibiotice sunt eliberate în
apele reziduale municipale da torită metabolismului incomplet la om sau datorită eliminării
antibioticelor neutilizate, care în final își găsesc căile în diferite compartimente naturale de
mediu (Magiorakos et. al., 2012). Bacteriile pot prezenta diferite fenotipuri de rezisten ță, în care multirezistența (MDR) la antibiotice este definită prin rezistență la cel putin un antibiotic din trei sau mai mu lte cl ase de
Prin urmare, luând în considerare riscul progresiv de apariție a infecțiilor netratabile
datorat bacteriilor MDR rez istența antimicrobiană a devenit o problema la nivel global.
Apariția și răspândirea rapidă a bacteriilor rezistente la antibiotice (ARB) au condus la o
preocupare din ce în ce mai mare in ceea ce privește potențialele riscuri pentru mediul
înconjură tor și sănătatea publică. Bacteriile rezistente la antibiotice și genele de rezistenta la
antibiotice (ARG) au fost detectate tot mai mult în probele de apă reziduală. Datele disponibile
indică o proporție semnificativ mai mare a numarului de bacterii rezi stente la antibiotice din
apele uzate brute și tratate în raport cu apa de suprafață. Conform acestor studii (Iwane , 2001) ,
condițiile în stațiile de tratare a apelor uzate sunt favorabile pentru proliferarea si diseminarea
bacteriilor rezistente la antibi otice. În plus, o altă preocupare cu privire la prezența ARB și a
ARG este eliminarea eficientă a acestora din apa de canalizare. Rezistența la antibiotice apare
atunci când un microorganism este capabil să supravietuiasca si sa se multiplice in prezența u nui
agent antimicrobian. Acest caz este considerat un fenomen natural deoarece multe
microorganisme au gene intrinseci care codifică rezistența la antibiotice (Aminov, 2009).

5
Capitolul 1
Stadiul actual al cunoasterii privind rezistenta la antibiotice in apele uzate
La nivel mondial, antibioticele sunt produse și prescrise pe scară largă pentru a trata
infecțiile bacteriene în terapia umană și animală. Rezistența la antibiotice reprezintă o amenințare
gravă și în creștere a sănătății umane și animale în m edii terestre sau acvatice.Un număr tot mai
mare de studii au susținut ideea că utilizarea excesivă și abuzivă a agenților antimicrobieni a dus
la selectarea microorganismelor rezistente la antibiotice. De fapt, producerea oricărui antibiotic
nou a fost în soțită de apariția ulterioară a tulpinilor rezistente în mediile spitalicesti. În acest
sens, dezvoltarea și diseminarea rezistenței bacteriene la antibioticele utilizate în medicina
umană reprezintă o problemă crucială pentru sănătatea publică. Răspândire a și contaminarea
mediului înconjurător, în special prin așa -numitele "puncte de interes" precum apele reziduale
spitalicești sau a apelor reziduale urbane incomplet tratate, este considerată o problemă gravă de
sănătate publică.
În plus, apa contaminată cu efluenți în general netratați din fermele de creștere a animalelor sau
din acvacultură poate fi îmbogățită pentru bacteriile enterice rezistente la unul sau mai multe
antibiotice. Nămolurile din statiile de epurare aduse pe terenurile agricole pot conți ne cantități
semnificative de antibiotice diferite și bacterii rezistente la antibiotice. De asemenea, gunoiul de
la animale din fermele de animale conține diferite antibiotice veterinare ( Martinez, 2012).
De cele mai multe ori rezistența la antibiotice este asociată cu utilizarea și abuzul excesiv
al antibiotice lor atât la o m cât și la animale. Cu toate acestea, rezistența dobândită prin transferul
orizontal de gene de rezistență la antibiotice este cea mai fecvent întâlnită la bacterii neinrudite
taxonomic (Penesyan și colab., 2015) .
Din momentul introducerii antibioticelor in medicina umana si veterinara, utilizarea
antibioticelor a exercitat o presiune pentru selectarea unor tulpini bacteriene cu capacitatea
naturala de a rezista l a actiunea antibioticelor, fiind purtatoare de determinanti genetici de
rezistenta (Lazar, 2007).
Se cunoaste faptul că rezistența la antibiotice poate fi stabilită și propagată de tractul
digestiv uman și animal. S -a presupus faptul ca bacteriile care formeaza microbiota normala a
tractului digestiv, pot avea rol de rezervor de gene de rezistenta, ce pot fi transferate la bacterii
cum ar fi speciile Enterococcus faecalis , dar si la Staphylococcus aeureus si Streptococcus sp.,

6
ce colonizeaza orofaringele (Mihăiescu și colab., 2007).
Proliferarea tulpinilor rezistente din tractul gastrointestinal este facilitată de co -apariția
unor concentrații ridicate de bacterii și de doze sub -letale de antibiotic. Totuși, există studii
despre alte tipu ri de habitate in care apar tulpinile rezistente, cum ar fi stațiile de tratare a apelor
reziduale (STP) și mediile acvatice în general, care oferă condiții favorabile pentru stabilirea și
propagarea ARB ( Kummerer, 2004).
De la sfârșitul anilor 1 990, mai multe clase de antibiotice au fost si raportate în reteaua de
canalizare și statiile de tratare a apelor reziduale incluzând β -lactaminele (carbapenemele),
sulfonamidele, trimethoprim -sulfamethazolul, macrolidele, fluorochinolonele si tetracicline le.
Unele dintre aceste antibiotice sunt incomplet metabolizate în timpul utilizării terapeutice și sunt
excretate în reteaua de canalizare neschimbate. Mai multi autori (Rolain et al., 2012) au raportat
corelatii intre concentratiile mari de antibiotice d in reteaua de canalizare si mediu si niveluri
ridicate de rezistenta la antibiotice ale bacteriilor.
Totusi, astfel de corelatii sunt sugestive si nu confirma existenta unei relatii cauza -efect.
In multe cazuri, se asteapta ca atat antibioticele cat si tulpinile bacteriene sa fie derivate dintr -o
sursa comuna (Laxminarayan, 2006).
Exista studii contradictorii cu privire la cresterea frecventei relative a antibiorezistentei in
timpul proceselor din statiile de tratare ale apelor reziduale. Unii cercetatori (Khan, 2013) au
observat o mica difrenta ale nivelurilor de rezistenta bacteriana dintre apele uzate si cele tratate.
Alti cercetatori ( Iwane , 2001) au observat o scadere a nivelurilor de rezistenta la antibiotice dupa
tratarea apelor rezidual e, contradictoriu cu rezultatele care arata că nivelurile de rezistență sunt
proporționaleîn efluentul tratat, în funcție de antibiotic, de tratarea apelor reziduale și genurile
bacteriene investigate (Mao, 2014).
Mediul inconjurator si in special mediul acvatic, reprezinta sisteme ecologice favorabile
pentru aparitia si evolutia unor noi mecanisme de rezistenta la antibiotice. Bacteriile rezistente la
antibiotice pot ajunge in ecosistemele acvatice prin intermediul apelor uzate, dar si prin
interm ediul efluentilor statiilor de epurare a apelor uzate.Apele de suprafata si apele uzate
reprezinta sisteme ecologice adecvate pentru mentinerea si dezvoltarea rezervorului natural de
gene de virulenta si rezistenta la antibiotice, constituind asa numitul r ezistom (Wright, 2007).
Exista o legatura intre emergenta rezistentei la antibiotice in clinica si asa -numitul
rezistom, datorita contactului din mediul acvatic intre bacteriile patogene oportuniste, cum ar fi

7
Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aerugino sa, Stenotrophomas maltophilia si bacteriile
saprobionte din mediu (Madigan, 2014). Potentialul de transmitere a rezistentei in mediul acvatic
este legat de prezenta elementelor genetice mobile la anumite specii bacteriene.
Baldini si Selzer (2008) au st udiat prevalenta si pattern -urile de rezistenta la antibiotice la
speciile de enterococi din apele estuarului Tamisa si au aratat ca 34% din tulpinile izolate au
manifestat sensibilitate la toate antibioticele testate, rezultate care presupun ca tulpinile rezistente
ar proveni din medii spitalicesti si ulterior s -ar fi raspandit in mediile acvatice naturale.
Numerosi autori au recunoscut faptul ca statiile de epurare a apelor uzate reprezinta un
rezervor important de bacterii enterice multirezistente la a ntibiotice si un mediu favorabil pentru
transferul orizontal de gene, datorita concentratiei mari de nutrienti si densitatii crescute de
microorganisme ( Gallert 2015, Gaze, 2011).
Comparativ cu apele de suprafata, atat in apele reziduale epurate cat si in cele neepurate
exista un numar mare de bacterii rezistente si de gene care codifica rezistenta la antibiotice.
Evacuarea in ecosistemele naturale a unor cantitati importante de antibiotice, precum si a genelor
de rezistenta reprezinta evenimente rece nte in termeni evolutivi (Martinez, 2009).
In 2009, Borjesson mentioneaza pentru prima data prezenta atat a tulpinilor de
Staphylococcus auerus cat si a tulpinilor de S. aureus multirezistente (MRSA) in apele uzate
municipale, indicand faptul ca apele uzate pot reprezenta un rezervor potential pentru MRSA
(Wright , 2010).
Alte sudii arata faptul ca numarul mare de tari consumatoare de carne, cum ar fi China, a
dus la o crestere a numarului mare de ferme de animale, fapt ce are o consecinta directa asupra
consumului de antibiotice si totodata si a rezistentei la antibiotice. O imagine similara poate fi
reprezentata de tarile care depind de alimentarea cu peste. In acest sens, fermele piscicole
reprezinta zone cu puncte de interes in ceea ce privste rezistenta la antibiotice ( Bhullar , 2012).
Studiile privind rezistenta la antibiotice in apele uzate sunt realizate la nivel mondial,
majoritatea in SUA, China si Europa. In u ltimii ani a fost observat un interes din ce in ce mai
mare in special in randul cercetatorilor europeni, unde au fost finantate mai multe proiecte care
au abordat acest subiect prin intermediul Programului de initiativa comuna pentru apa
(Initiativele de programare in comun) . Tarile europene au acordat o mare prioritate cercetarii
privind rezistenta la antibiotice in mediul acvatic ( Hatha, 2005).

8
Studii recente (Gaze și colab., 2011) scot in evidenta faptul ca poluarea aplor cu metale
grele si azot poate favoriza selectia si diseminarea unor structuri genice de tipul integronilor, care
se presupune ca ar avea un rol esential in dezvoltarea rezistentei multiple la antibiotice ( Iwane ,
2001). Integronii sunt structuri modulare cu un rol majoritar in rezistent a la antibiotice, ei contin
gene adiacente, coexprimate, care confera multirezistenta la antibiotice din clase difrite si
rezistenta la alti compusi poluanti (biocid, metale grele, azot). Datorita organizarii genetice,
prezenta unui poluant care reprezinta substratul unui anumit mecanism de rzistenta localizat pe
integron va coselecta si pentru celalalte mecanisme de rezistenta la antibiotice coexprimate si va
determina mentinerea lor in populatia bacteriana. De exemplu, integronii din Clasa I ce contin
gena care codifica rezistenta la saruri cuaternare de amoniu ( qac) mentin de asemenea rezistenta
la antibiotice (sul1), ca o consecinta a contaminarii apelor cu substante antimicrobiene
(detergenti, dezinfectanti) ( Mazel , 2006).
Rezistenta incrucisata la metale grele si antibiotice si asocierea genelor de rezistenta la
antibiotice cu determinantii de rezistenta si toleranta la metale grele pe elemente genetice mobile
pot favoriza persistenta si durabilitatea depozitelor de gene de rezistenta, ce poate avea loc si in
absenta presiunii selective exercitate de antibiotic ( Allen , 2010).
Studii recente (Mispagel si Gray, 2005) au demonstrat ca din bazinele de oxidare ale
apelor uzate sunt evacuate bacterii coliforme rezistente la 18 an tibiotice si care contin integroni
si plasmide, demonstrand astfel existenta transferului de gene pe orizontala. De asemenea, autorii
au urmarit prezenta a trei specii bacteriene cu rezistenta multipla: Stenotropohomonas maltophila
si Pseudomonas aeruginos a cu rezistenta la ceftriaxona si E.coli cu rezistenta la ciprofloxacina,
realizand o documentare a patogenilor care supravietuiesc procesului de epurare. S -a studiat si
prezenta speciilor de Salmonella serogrup D care au fost identificate in apele uzate e vacuate in
urma procesului de epurare. Genele de rezistenta la tetraciclinele de tip C si D detectate in mod
normal la bacteriile enterice, au fost gasite si in bazinele de oxidare primare si secundare ai caror
produsi de evacuare ajung direct in mediu, as tfel ca se poate considera ca aceste gene prezinta
origine umana. S -a dovedit ca atat antibioticele, cat si genele care codifica rezistenta la
antibiotice nu sunt eliminate pe parcurul procesului de epurare prin oxidare (Watkinson, 2007).

9
1.1. Genuri si specii prezente in apele uzate
Din punct de vdere ecologic, apele uzate reprezinta unul dintre cele mai compleze medii,
in care populatiile si diferitele grupuri de bacterii sunt expuse la fluctuatii, precum si la
interactiuni complexe. Frecvent apele u zate pot contine diferiti agenti patogeni pentru om si
animale (Zarnea, 1994).
Apele uzate sunt reprezentate de:
 Ape uzate industriale biodegradabile sau nebiodegradabile;
 Ape menajere sau fecaloid -menajere;
 Ape uzate provenite din zootehnie ( Rola in, 2012).
In apele uzate se intalnesc foarte frecvent specii din grupul bacililor Gram negativi
(BGN), care include specii de bacili non fermentativi ( Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter
baumannii, Stenotrophomonas maltophilia ) și fermentativi (ent erobacteriile – Escherichia coli,
Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae ) (Gheorghe, 2014).
In apele uzate regasim de asemenea bacterii din microbiota autohtona care prezintă toate
formele morfologice, de exemplu coci( genul Staphylococcus ), bacili( genul Bacillus ),
actinobacterii, spirili( Spirillum sp), spirochete ( Spirochaeta sp) , etc. Mai putem intalni specii
heterotrofe reprezetate de genurile: Aeromonas sp, Pseudomonas sp, Bacillus sp, etc. ( Han, 2016).
Cele mai frecvente genuri înt âlnite în lacurile din Romania sunt Achromobacter,
Acinetobacter, Bacillus, Brevibacterium, Flavobacterium, Micrococcus, Nocardia,
Pseudomonas, Sarcina, Spirillum, Streptomyces, Vibrio (Gallert , 2005).
1.2. Rolul pozitiv si negativ al microorganismelor in apele uzate
Microorganismele, au numeroase roluri în mediile acvatice, ele prezinta o mare
raspandire si diversitate in mediul acvatic.
Rolul pozitiv al microorganismelor:
 mineralizarea apelor, prin reciclarea de nutrienți și de substanțe organice, provenite pe
cale vegetală sau pe cale animală ;
 ajuta la d epoluarea apelor ;
 producerea de antibiotice, vitamine, factori de creștere, substanțe care pot fi inhibitoare
sau care pot fi stimulatoare, pot ajuta la degradarea hidrocarburilor ;
 capacitatea de a recicla nutrienti;
 capacitatea de a asigura regalarea calitatii apei;

10
 microorganismele sunt implicate și în modificări de pH
 ajuta la reducerea nitrogenului atmosferic si il transforma in amoniac care este important
pentru agricultura
 pot ajuta la purificarea apelor uzate in procesele de epurare a apelor uzate; ( Osterblad ,
2001).
Rolul negativ al microorganismelor:
 polueaza si produc perturbari ;
 modificarile de pH aduc modificări în ceea ce priveste patogenitatea speciilor bacteriene ;
 aproxi mativ 30% dintre bacterii sunt agenti patogeni care provoaca boli speciilor de pești,
plante, animale, oamenilor, etc ;
 alterarea apei datorita producerii de hidrogen sulfurat;
 alterarea apei datorita consumului de oxigen;
 pot avea efecte negative in ceea c e priveste alterarea echipamentului utilizat in statiile de
epurare ale apelor uzate ( Wright , 2010).
1.3.Epurarea apelor uzate
Epurarea apelor uzate se realizeaza printr -o multime de procese fizice, chimice si
biologice prin care sunt retinute, neutralizate si indpartate elementele de poluare existente in
compozitia apelor rezultate ca urmare a desfasurarii unor activitati antropice ( Murugesan , 2014).
Metodele de epurare biologica a apelor uzate :
 tehnologii de epurare aeroba, care include utilizarea filtrelor biologice, a
namolului active sau a iazurilor biologice de oxidare;
 tehnologii de epurare anaeroba, ce utilizeaza degradarea in conditii anaerobe in
metan -tancuri sau iazuri septice (Jury, 2010).
Epurarea biologica reprezinta cea mai eficienta metoda pent ru indepartarea substantelor
organice din apele uzate. Se bazeaza pe reactiile metabolice ale unei populatii mixte de bacteria,
protozoare, ciuperci si unele metazoare care formeaza namolul activ. Eficienta procesului de
epurare depend de mai multi factori cum ar fi: temperatura, concentratia de oxygen dizolvat,
tipul si concentratia poluantilor apelor uzate, intoxicatiile organismelor, varianta tehnologica
aplicata si functionarea instalatiei ( Watkinson, 2007).
Procesul de epurare biologica cu namol activ se desfasoara respectand urmatoarele etape:

11
 apa uzata, colectata printr -un sistem de conducte si directionata catre o statie de
epurare, este preepurata mechanic, o parte din sediment se depune in decantorul
primar;
 apa uzata preepurata mechanic trece in treapta de epurare biologica care are loc intr –
un bazin de aerare unde apa este amestecata cu namolul activ recirculat (biomasa
activa), apoi se aplica o aerare suplimentara pentru asigurarea concentratiei de oxygen
necesara microorganismelor aerobe;
 apa e purata biologic se separa gravitational de namolul active in decantorul secundar
si ste evacuate din statia de epurare;
 o parte din namolul activ separat in decantorul secundar este recirculat in bazinul de
aerare unde este amestecat cu apa ce urmeaza a fi epurata, iar alta parte este evacuata
din instalatie, ca namol in exces;
 excesul de namol active este indepartat din circuit pentru a mentine cantitatea optima
de biomasa in bazinul de aerare ( Jury, 2010).
Conditiile de mediu din procesul de epurare a ape lor uzate stimuleaza multiplicarea
bacteriilor care degradeaza subtantele organice, iar prezenta de antibiotice si alti factori de stres
(metale grele, compusi farmaceutici, dezinfectanti, etc.) poate conduce la selectionarea
bacteriilor multirezistente ca re pot fi disminate in apele curgatoare si in lacuri ( Kim, 2007).
Efluentii statiilor de epurare contin concentratii variabile de antibiotice care, de obicei,
rezista procesului de epurare a apelor uzate exercitand presiune selectiva asupra populatiilor
bacteriene din receptorul natural al efluentului statiilor de epurare ( Aminov , 2009).
Procedeele actuale de epurare a apelor nu elimina complet micropoluantii, inclusiv
antibioticele, si in multe cazuri, absenta compusului farmaceutic original din efluentu l statiei de
epurare nu inseamna in mod necesar ca acesta a fost complet eliminat, ci doar partial transformat
in produsii secundari care pot exercita de asemenea o presiune selectiva (Kim, 2007).

12
Capitolul 2
ANTIBIOTICELE

2.1.Terapia antimicrobiana
Antibioticele sunt substante chimice cu greutate moleculara mica, produse de
microorganisme prin procese de biosinteza, semisinteza sau prin sinteza chimica, care in
concentratie mica inhiba multiplicarea sau omoara microorganismele (Mihaescu si col ab., 2008).
Antibioticele se folosesc in tratamentul maladiilor parazitare, infectioase si a unor afectiuni
oncologice. Spectrul de activitate al unui antibiotic este definit de totalitatea speciilor microbiene
sensibile la un anumit antibiotic, astfel in functie de speciile microbiene afectate si numarul lor,
acesta poate fi impartite in mai multe categorii :
a) Spectru de activitate larg ( de exemplu, spectrul de actiune al tetraciclinei este reprezentat de
bacteria Gram negative, inclusive chlamidii si ricke ttsii si specii Gram pozitive; penicilinele
sunt active in special fata de specii Gram pozitive, dar si Gram negative, inclusiv chlamidii;
nitrofuranii, rimfampicina, sulfamidl sunt active pe un numar mare de specii bacteriene
Gram positive si Gram negativ e si pe bacteriile acido -alcoolo -rezistente);
b) Spectru de activitate ingust (novobiocina este active fata de bacteriile Gram pozitive, mai
ales stafilococi, dar si p coci si bacilli Gram negative, cum ar fi Hemophilus sp . si
Pasteurella sp .; glicopeptidele, bacitracina, pe bacteria Gram pozitive);
c) Spectru de activitate limitat (nitroimidazolii sunt active fata de microorganismele anaerobe)
(Chifiriuc și colab., 2011).
In stabilirea unui tratament cu antibiotic este necesara izolarea agent ului etiologic al infectiei
respective si determinarea spectrului sau de sensibilitate la antibiotice.
Eficienta antibioticelor scade datorita ratei metabolice reduse, rata care este cauzata de
multiplele mecanisme de aparare ale gazdei. De asemenea interv alul dintre dozele de antibiotice
trebuie respectat deoarece este foarte greu de mentinut concentratia active a antibioticului pe o
perioada lunga de timp. Unele antibiotice cum ar fi carbapenemii au efect postantibiotic fata de
bacilii Gram negative si po t adapta raspunsul inflamator prin cronicizarea reactiei inflamatorii.
Antibioticele mai pot determina o stare de disbioza, stare care este un beneficiu pentru
suprainfectia cu tulpini microbiene rezistente cum ar fi tulpinile de Candida albicans,
Pseudomo nas sp. si Clostridium difficile . Antibioticele pot induce reactii de hipersensibilitate prin

13
efectele toxice pe care le au asupra gazdei. In cazul infectiilor cronice si in cazul infectiilor
severe este recomandata asocierea a doua sau mai multe substante antimicrobiene, pentru a
preveni aparitia mutantelor rezistente. Atunci cand un antibiotic bactericid este asociat cu un
antibiotic bacteriostatic poate aparea un efect antagonist (Vakulenko, 2003).
2.1.1. Caile de actiune ale antibioticelor:
 Inhibitia functiilor membranei celulare;
 Inhibitia sintezei proteinelor;
 Inhibitia sintezei peretelui celular;
 Inhibitia sintezei acizilor nucleic i;
 Blocarea unei cai metabolice prin inhibitie competitive (Chifiriuc și colab., 2011).
2.2. Clasificarea antibioticelor dupa structura chimica (dupa Vakulenko, 2003) :
-polimixinele (polimixina A, B, C, D, E);
-aminoglicozidele (streptomicina, tobramicina, kanamicina, gentamicina);
-tetraciclinele (doxiciclina clorhidrat, tetraciclina, oxitetraciclina, etc.);
-macrolidele ( midecamicina, eritromicina, oleandomicina, etc.);
-lincosamidele (clindamicina, lincomicina);
– antibiotice B -lactamice (penicilinele, cefalosporinele, carbapenemele, monobactamele );
– glicopeptidele (vancomicina, teicoplanina);
– sulfonamidele (sulfadiazine, sulfametoxazol);
-chinolonele (acidul naldixic, acidul oxolinic);
-fluorochinolonele (ofloxacina, ciprofloxacina,norfloxacina, etc.);
-derivati ai dioxiaminofenilpropanului (cloramfenicolul) etc.
2.2.1. Polimixinele
Acestea sunt antibiotice bactericide absolute, care din punct de vedere al proprietatilor
chimice si biologice sunt identice. Spectrul lor antibacterian cuprinde bacteriile Gram negative
cum ar fi Acinetobacter sp., Escherichia sp., Brucella sp., Salmonell a sp., Klebsiella sp., dar nu
sunt activ e fata de cocii Gram negativi , fata de bacteriile Gram pozitive si micobacterii . Tinta
polimixinelor este m embrana lipidica, adica membrana externa si citoplasmatica a bacteriilor
Gram negative. Fixarea polimixinelor de membrane duce la dezorganizarea acestora si la l iza
celulei (Chifiriuc și colab., 2011).

14
Datorita impermeabilitatii membranei externe la actiunea antibiotic, bacteri ile Gram
pozitive sunt rezistente la actiunea polimixinelor ( Hardy ,2002).
2.2.2 Aminoglicozidele
Aminoglicozidele au un spectru mare de actiun e si au un efect rapid. Acestea sunt active
fata de bacteriile facultativ sau strict aerobe Gram negative sau Gram pozitive. Mecanismul
major de rezistenta la aminoglicozide al tulpinilor clinice Gram negative sau Gram pozitive este
reprezentat de modifica rea enzimatica a aminoglicozidelor. Nu s -au identificat inhibitori ai
sintezei enzimelor care modifica aminoglicozidele (Vakulenko, 2003).
Se impart in trei generatii:
– generatia I: Streptomicina, neomicina, monomicina, kanamicina; –
generati a a II a: Gentamicina, Gentamicina sulfat; –
generatia a III a: Amikacin, sizomicina, tobramicina.
Aminoglicozidele au un mechanism de actiune ce consta in blocarea sintezei proteinelor
bacteriene la nivelul subunitatii ribozomale 30 S. El e sunt bactericide cu o actiune rapida
dependenta de concentratia initiala a antibioticului si independenta de densitatea bacteriana si au
un efect postantibiotic important ( Osterblad , 2001).
Rezistenta la antibioticele aminoglicozidice este larg ras pandita si se produce prin
urmatoarele mecanisme: –
inglobarea scazuta a antibioticului; –
modificarea enzimatica a aminoglicozidelor; –
modificarea tintei ribosomale; -efluxul
antibioticului (Chifiriuc și colab., 2011).
2.2.3. Tetraciclinele
Tetraciclinele formeaza o familie de antibiotic inhibitoare ale sintezei proteinelor prin
mecanismul blocarii atasarii complexului aminoacil -ARNt la situsul acceptor al ribosomului
(situsul A) fiind niste agenti chelatori puternici, proprietati le lor farmacologice sunt influentat de
prezenta ionilor metalici (Chifiriuc și colab., 2011). Acestea prezinta o structura formata din
patru inele condensate a cate sase catene. Tetraciclinele au un spectru foarte larg de activitate
fata de multe bacterii Gram pozitive si Gram negative, fata de micoplasme, ricketsii, protozoare,
amibe, chlamidii, dar si produc tulburari gastro -intestinale si pot distruge microbiota normala a
intestinului. Mecanismul lor de actiune consta in blocarea sintezei proteinelor ba cteriene. Prin

15
porii hidrofili ai membranei externe a bacteriilor Gram negative, tetraciclinele difuzeaza pasiv,
insa are nevoie de un sistem de transport care este dependent de energie pentru a traversa
membrana citoplasmatica ( Chopra , 2001).
Olivera si Chopra (citati de Speer, 1992), pe baza modului de actiune, au impartit
tetraciclinele in doua categorii:
 cele care inhiba sinteza protinelor (tetraciclina, clortetraciclina, minociclina);
 cele care interactioneaza cu membrane citoplasmatica (ch elocardina, tiotetraciclina,
anhidrotetlaciclina).
Dupa provenienta, tetraciclinele se impart in:
 biosintetice: tetraciclina, oxitetraciclina;
 semisintetice: doxiciclina, metaciclina ( Aminov ,2002).
In prezent utilizarea tetraciclinelor in tratame nte este limitata din cauza dezvoltarii rezistentei a
mai multor microorganism fata de aceste antibiotice si a efectelor negative care pot aparea in
urma administrarii acestora ( Allen , 2010).
2.2.4. Macrolidele, Lincosamidele si Streptograminele (ML S)
Macrolidele, Lincosamidele si Streptograminele din punct de vedere chimic au o
structura diferita, dar mecanismul de actiune asupra bacteriilor Gram pozitive, cocilor Gram
negativi, Legionella, micoplasme, Chlamydia este asemanator. Prin incapacitatea d e a difuza prin
membrana externa, datorita caracterului hidrofob al moleculei acestora efectul asupra bacililor
Gram negativi este absent. Macrolidele si lincosamidele au proprietati antibacteriene, cel mai
adesea bacteriostatice (Vakulenko, 2003).
Rezistenta la antibioticele MLS este indusa prin mai multe mecanisme:
– scaderea permeabilitatii peretelui celular la medicament; –
efluxul activ al medicamentului din celula; –
modificarea mutationala a unei singure proteine a subunitatii 50S; -inactivarea
enzimatica a antibioticelor; enzimele care hidrolizeaza inelul lactamic, al nucleului macrolid si
fosfotransferazele care inactiveaza macrolidele prin fosforilarea gruparii 2’ -OH a glucidului
aminat; –
modificarea ARNr 23S al subuni tatii 50S prin metilare. Metilazele sunt codificate de genele erm
(erythromycin ribosome methylation) (Chifiriuc și colab., 2011).

16
2.2.5. Antibioticele β-lactamice
Sunt impartite in patru subclase: peniciline, cefalosporine, carbapeneme si monobactami.
Comparativ cu alte clase de antibiotice, penicilinele au o toxicitate foarte scazuta, avand ca
efecte secundare reactii alergice la penicilina. Penicilinele au urmatoarele particularitati: –
toxicitate redusa; –
biodisponibilitate inalta la adminis trarea pe diferite cai; -actiune
bactericida marcata; -alergie
incrucisata intre peniciline si partial cu cefalosporinele, etc.
Cefalosporinele reprezintă cel mai folosit grup de antibiotice și, în funcție de spectrul
antimicrobian, sunt î mpărțite în cinci generații
Cefalosporinele de generatia I (CG I) (cefalotin, cefalozin, cefalexin,etc.) sunt foarte
active fata de cocii Gram pozitiv, mai putin enterococii si stafilococii producatori de beta –
lactamaza si moderat active fata de E.coli, Pr oteus sp. si Klebsiella sp (Naas, 2008).
Cefalosporinele de generatia a II -a (CG II) (cefamandol, cefuroxim, cefaclor, cefoxitin,
cefotetan, cefprozil) au un spectru similar cu al celor precedente, dar sunt active fata de Proteus
sp. si Klebsiella sp., dar nu asupra pseuodomonadelor (Naas, 2008).
Cefalosporinele de generatia a III -a (CG III) (cefotaxim, ceftazidim, ceftriaxon, cefotetan,
ceftizoxim, cefosperazon, cefixim) au activitate redusa asupra cocilor Gram pozitivi, exceptand
S. pneumoniae ; enterococi i sunt rezistenti in mod natural. Sunt foarte active fata de bacilii Gram
negativi, inclusiv P. aeruginosa si Burkholderia pseudomallei (Chifiriuc și colab., 2011) .
Cefalosporinele de generatia a IV -a (CG IV) (cefpiroma, cefepimul) prezinta activitate
fata de tulpinile de Enterobacter si Citrobacter rezistente la celelalte cefalosporine, fata de P .
aeruginosa , streptococci si stafilococi sensibili la nafciclina (Chifiriuc și colab., 2011).
Cefalosporinele de generatia a V -a (CG V) (ceftarolin) prezinta activitate fata de
tulpinile MRSA ( Staphylococcus aureus rezistent la meticilina) (Kotra, 2002).
Carbapenemii (imipenem, meropenem, ertapenem) sunt activi fata de bacilli Gram
negativi, coci gram pozitivi si bacteria anaerobe, sunt rezistenti la actiunea Ser-beta-lactamazelor
si sunt inactivati de dihidropeptidaze la nivelul tubilor renali si de catre metalo -beta-lactamaze.
Carbapenemele exercita actiune bactericida marcata si inhiba biosinteza componentelor peretelui
cellular al microorganismelor (Vakulen ko, 2003).
Carbapenemele au o actiune bactericida marcata, ele inhiba biosinteza componentelor

17
peretelui celular al microorganismelor (Naas, 2008).
Monobactamii (aztreonam) sunt activi fata de bacilli Gram negativi si nu sunt activi fata
de co ci Gram pozitivi si bacterii anaerobe, care pot genera suprainfectii la pacientii care sunt
tratati cu monobactami ( Livermore , 1996).
Rezistenta la antibioticele beta lactamice se realizeaza pe mai multe cai cum ar fi:
 mutatiile transpeptidaz elor;
 sinteza beta -lactamazelor;
 inglobarea diminuata a antibioticelor care este datorata modificarii de
permeabilitate a peretelui cellular sau activitatii pompelor de eflux (Chifiriuc și
colab., 2011).
2.2.6. Glicopeptidele
Vancomicina si teicoplanina inhiba sinteza peretelui bacterian, exercitand actiune bactericida,
dar are si actiune bacteriostatica fata de enterococi si unele tipuri de streptococci.
Vancomicina are un efect bactricid asupra clostridiilor, stafilo cocilor si asupra unor bacili, iar
teicoplanina este active fata de streptococci, enterococi, stafilococi si alte bacterii Gram pozitive.
Glicopeptidele sunt foarte toxice, astfel se limiteaza utilizarea lor si nu se asociaza cu
aminoglicozidele, polimixin ele si acidul etacrinic pentru ca se poate marii actiunea nefrotoxica si
ototoxica (Wolfson & Hooper, 1989).

2.2.7 Sulfonamidele
Sulfadiazina si sulfametoxazol (cotrimoxazol) sunt cele mai cunoscute sulfonamide, acestea
fiind antibiotice bine absorb ite dupa administrarea orala si excretate in urina. Derivatii
sulfonamidei au o actiune bacteriostatica fata de bacteriile Gram negative si bacteriile Gram
pozitive si sunt utilizati in tratamentul infectiilor vezicii urinare (Wolfson & Hooper, 1989).
2.2.8. Quinolonele
Quinolonele, alaturi de antibioticele beta -lactamice si macrolide, reprezinta una din cele
trei familii principale de agenti antimicrobieni folositi in terapeutica umana (Wolfson & Hooper,
1989). Quinolonele se pot clasifica in doua grupe du pa Chifiriuc și colab., 2011:
 cele de prima generatie, ca acidul nalidixic, active asupra bacililor Gram negativi;
 de generatia a II -a- fluorochinolonele .

18
Quinolonele blocheaza sinteza ADN -ului, manifestand efect bactericid, blocarea se realizeaza
prin inhibitia ADN -girazei microbiene.
Quinolonele de generatia I (cele care nu contin fluor) sunt active fata de bacteriile Gram
negative din clasa Enter obacteriaceae ( Enterobacter sp., Escherichia coli, Klebsiella sp.,
Shigella sp., Salmonella sp., Proteus sp.) (Poole, 2002 ).
Quinolonele de generatia a II -a (fluorochinolonele) au un spectru antibacterian mult mai
larg decat cele din generatia I; ele sunt active fata de majoritatea tulpinilor Gram negative si fata
de unele bacteria aerobe Gram pozitive, inclusiv fata de Shigel la sp., E.coli, Enterobacter sp.,
Serratia sp., Proteus sp., Salmonella sp., Legionella sp., etc. ( Cattoir , 2007).
Consecinta modificarilor enzimei tinta, la situsurile active ale enzimei este rezistenta la
quinolone. Mecanismele rezistentei bacteriene la fluoroquinolone sunt de trei categorii:
– modificari ale enzimelor tinta ale medicamentelor;
– alterari care limiteaza accesul medicamentelor la tinta;
– activitatea pompelor de elux (Chifiriuc și colab., 2011).
2.3. Clasificarea antibioticelor conform mecanismului de actiune:
a. Bactericide – provoaca disparitia microorganismelor in urma interactiunii cu ele, adica au un
efect letal.
– Inhibitorii sintezei componentelor membranei celulare: beta -lactaminele, glicopeptidele,
fosfomicina;
– Compusi care afecteaza functiile membranei citoplasmatice: polimixinele, gramicidina,
cicloserina;
– Inhibitorii sintezei p roteinelor si inhibitorii AND -hidrazelor bacteriilor: azalidele,
aminoglicozidele, rifampicinele.
b. Bacteriostatice – antibioticele care stopeaza multiplicarea microorganismelor:
– Compusii care afecteaza functia ribozomilor bacterieni cu inhibara si ntezei proteinelor si
acizilor nucleic: macrolidele, tetracilcinele, cloramfenicolul, lincosamidele, etc. (Drogovoz,
2000).
2.4 Mecanismele rezistentei la antibiotice
Există mai multe mecanisme de aparitie ale acestui fenomen (adaptare dupa Poole, 2002 ):

19
 Inactivarea sau distrugerea antibioticului – de exemplu inactivarea penicilinei prin
producerea unor enzime (beta -lactamaze) care rup o legătură beta -lactamică din molecula
acesteia;
 Modificarea țintei asftel încât molecula antibioticului să nu mai poată r eacționa cu
componentele celulare – de exemplu ribozomi sau enzime implicate în sinteza peretelui
bacterian;
 Modificarea căilor metabolice la nivelul cărora acționează antibioticele – cazul unor
bacterii rezistente la sulfonamide, care în loc să sintetizez e acidul folic pornind de la acid
para-aminobenzoic, folosesc acid folic preformat, ca in celulele mamiferelor.
 Inhibarea pătruderii antibioticului în celulă – de exemplu mecanismul de rezistență al
tulpinilor de Escherichia coli la macrolide;
 Eliminarea antibioticului (efluxul activ) – observat la unele tulpini de E.coli si S.aureus .
Rezultatul firesc al descoperirii acestui fenomen a fost continua necesitatede antibiotice noi,
capabile să inactiveze microorganismele rezistente la antibioticele deja existente. Producătorii
naturali de antibiotice sunt în mod inerent rezistenți la antibioticele pe care le produc. Alte
bacterii supraviețuiesc prin dezvoltarea sau achiziționarea de mecanisme de rezistență la
antibiotice. Unele dintre mijloacele proe minente de rezistență includ:
 modificarea barierelor de permeabilitate în membranele externe bacteriene, împiedicând
absorbția compusului prin inhibarea lui, modificând situsurile de legare ale țintei astfel
încât să nu mai recunoască antibioticul (antibioticele);
 capacitatea de a degrada chimic și / sau enzimatic antibioticul ( Rolain , 2012).
Antibioticele trebuie sa patrunda in celula bacteriana pentru a accesa un situs tinta pentru a -si
exercita actiunea bactericida sau bacteriostatica. Bacteriile Gram -negative sunt rezistente la un
numar tot mai mare de antibiotice comparativ cu bacteteriile Gram -pozitive, in mare parte
datorita existentei membranei externe. Migrarea antibioticelor in mediu extracelular si spatiul
periplasmic are loc prin intermed iul porinelor. Mutatii la nivelul genelor care codifica astfel de
porine ar putea reduce capacitatea antibioticului de a ajunge la situsul tinta ( Rolain, 2012).
Pompele de eflux se gasesc atat la bacteriile Gram pozitive, cat si in cele Gram negative
si transporta activ substante toxice din interiorul celulei bacteriene pana la mediul extracelular.
Operonii ADN care codifica genele pentru pompele de eflux se gasesc fie la nivel cromozomal si
indica rezistenta intrinseca, fie la nivel plasmidial ceea ce sug ereaza rezistenta dobandita (Rola in

20
, 2012).
Exista cinci familii majore care pot realiza transport de eflux la procariote, unele
selective, in timp ce altele sunt implicate in eliminarea unei game diverse de compusi incluzand
antibioticele. Ac easta clasa din urma reprezinta o cauza de ingrijorare majora, deoarece acestea
pot conduce la aparitia bacteriilor multirezistente. Mutatiile genelor represive determina
supraexprimarea genelor structurale care pot duce la cresterea nivelului tolerantei l a antibiotice
(Poole, 2002 ).
S-a descoperit ca substantele antimicrobiene afecteaza populatiile microbiene din sistemle
acvatice si terestre naturale. S -a demonstrat ca acestea provoaca schimbari la nivelul
comunitatilor de alge si bacterii cu potentialul de a determina efecte ecologice in cascada asupra
unor categorii trofice superioare (Khan, 2013).
2.5. Tipuri de rezistență:
Rezistența la antibiotice a bacteriilor poate fi datorată unei trăsături specifice a unui
microorganism care o face în mod natural rezistentă (naturală), sau poate fi dobândită.
2.5.1 Rezistența naturală
Rezistența naturală reprezintă rezistența unei specii bacteriene la acțiunea unuia sau mai
multor antibiotice administrate în doze care pot inhiba creșterea sau distruge alt e
microorganisme. Rezistența naturală este proprietatea intrinsecă a spe ciei, fiind determinată
genetic (Burton și Engelkirk, 2002) .
2.5.2. Rezistența dobândită
Rezistența dobândită poate fi definită ca acea rezistență necaracteristică unei specii
bacteriene, dar prezentă în anumite subpopulații din acea specie în circumstanțe date. De
exemplu, antibioticul acționează ca un presor selectiv (pacientul are o infecție în care majoritatea
populației bacteriene este sensibilă la agentul antimicrobian, dar ex istă și tulpini rezistente). În
aceste condiții, tulpinile sensibile vor fi inhibate sau distruse în timp ce tulpi nile rezistente vor
supraviețui (Heinemann, 1999) .
În scopul de a dobândi rezistență la antibiotice, bacteriile dezvoltă mai multe mecanisme
de apărare.Toate mecanismele presupun fie modificarea materialului genetic existent, fie
integrarea unui nou material genetic.Rezistența dobândită prezintă importanță clinică și
epidemiologică din cauza transmiterii în cadrul aceleiași specii dar și înt re specii îndepărtate din
punct de vedere taxonomic (Khan , 2013).

21
2.5.2.1.Clasificare a mecanismelor de rezistenta dobândite :
Potrivit lui Swartz (Swartz, 2000), există mai multe tipuri de rezistență dobândită,
în funcție de diferite criterii :
a. După momentul în care se instalează infecția, rezistența este:
 primară → starea de rezistență a bacteriei în momentul inițierii infecției ;
 secundară → dobândită de tulpina infectantă în urma terapiei .
b. După numărul de antibiotice față de care se insta lează rezistența:
 monorezistență → rezistența microbiană față de un singur antibiotic ;
 plurirezistența (multirezistența) → rezistența microbiană față de mai multe antibiotice .
c. După viteza de instalare a rezistenței față de antibiotice:
 rezistență rapid ă de tip streptomicinic → apărută într -o singură treaptă (mutație unică, pe
o singură genă) ;
 rezistență progresivă de tip penicilinic → apărută în mai multe trepte (mutații succesive) .
d. După prezența sau absența antibioticului:
 rezistență inductibilă → rezistența apare numai în prezența antibioticului) ;
 rezistența constitutivă → rezistența este independentă de prezența sau absența
antibioticului) .
2.5.3. Pseudorezistența
Prin pseudorezistență se definește ineficiența unui tratament cu antibiotice cauzat de
caracteristicile organismului gazdă sau de utilizarea incorectă a antibioticelor. Pseudorezistența
este un fenomen temporar, rever sibil, care apare numai in vivo. Dezvoltarea rezistenței este
favorizată de caracteristicile farmacocinetice ale an tibioticelor și de o terapie incorectă (doză
insuficientă, durată prea scurtă sau lungă a tratamentului), dar și de concentrația activă
ineficientă a antibioticului la locul infecției (din cauza barierei seroase, țesuturilor
nevascularizate, inactivarea an tibioticelor sau a pH -ului nefavorabil) (Hardy, 2002).
2.6. Mecanismele de dobândire a rezistenței bacteriene la antibiotice
2.6.1. Mecanismele genetice
Rezistența la antibiotice poate fi indusă la bacterii prin mecanisme de variație genetică,
atât de natură exogenă (recombinări cromozomiale, transfer de plasmide reziste nte, transpozoni
sau integroni), cât și end ogenă (mutații și translocări).

22
2.6.1.1 Mutații spontane la nivelul ADN -ului bacterian
Mutațiile apar fie în genele structu rale, determinând modificări ale moleculelor țintă sau a
sintezei enzimelor ce inactivează antibioticul, fie în genele reglatorii cu rol în activarea pompelor
de eflux pentru antibiotic și/sau modificarea porilor membranei celulare.Acest tip de rezistență se
întâlnește la tulpinile de Streptococcus pneumoniae rezistente la peniciline și/sau cefalosporine,
tulpinile de Streptococcus aureus cu rezistență la oxacilină, mutațiile determinând modificări ale
moleculelor țintă (Livermore, 2003).
2.6.1.2. Integrarea de material genetic exogen
Integrarea de material genetic exogen se realizează prin recombinări cromozomiale, prin
elemente mobile sau prin transferul genelor de rezistență între specii diferite sau intraspecie.
I. Recombinări cromozomiale
Acest tip de rezistență apare ca urmare a unor mutații în secvențele nucleotidelor
cromozomului bacterian, ceea ce determină sinteza de proteine sau alte macromolecule care
interferă cu activitatea antibioticelor. Mutațiile cromozomiale pot fi spont ane sau induse de
agenți mutageni (în special de antibiotice), se transmit și pe verticală (fără contact cu
antibioticul) și sunt definitive. Totuși, se presupune că numărul de mutanți rezistenți va scădea
după încetarea expunerii la antibiotic (Kuhn și colab., 2003).
Apariția mutanților rezistenți este mult mai puțin frecventă in vivo decât in vitro, probabil
datorită faptului că mutațiile care duc la rezistență sunt, de obicei, asociate cu alte modificări
celulare, care pot fi dezavantajoase bacter iei. (Kuhn și col ab., 2003).
II. Rezistența transferabilă prin elemente mobile
Genele se pot transmite între bacterii care aparțin aceleiași specii sau unor specii
și genuri diferite (transfer orizontal), care împart același ecosistem. Odată ce s -au activat gene ale
rezistenței în elemente mobile transferabile, bacteriile care poartă aceste gene vor rămâne donori
potențiali pentru alte bacterii. (Agerso și col ab., 2005).
Schimbul genetic pe orizontală reprezintă calea principală de diseminare l a nivel global
arezistenței la antibiotice, fiind răspunzător pentru trasnferul plasmidelor de rezistență (R) la 60 –
90% din bacteriile Gram negative (Levy și colab., 1998).
În ultimii ani, un număr important de gene de rezistenț a au fost asociate cu transferul de
ADN extracromozomal prin intermediul elementelor genetice mobile de tipul plasmide lor,

23
transpozoni lor sau integroni lor. S-a demonstrat faptul că aceste elemente mobile transmit
determinanți genetici ai unor mecanisme ale rezistenței antimicr obiene și au importanță în
diseminarea genelor rezistenței între bacterii diferite (McDermott ,2002).
Transferul orizontal al genelor de rezistență la antibiotice între bacteriile din mediul
acvatic se poate realiza prin :
 conjugare – se realizează pe calea transpozonilor si plasmidelor, precum si a integronilor
din structura transpozonilor si plasmidelor (Laxminarayan , 2006);
 transformare genetica – în cazul bacteriilor care sunt în mod natural competente pentru a
prelua ADN din mediul ex tern sau pentru care conditiile de mediu induc aceste
competențe (Zhang. și colab., 2009) ;
 transducție – genele de rezistență sunt transferate de bacteriofagi.
Conjugarea reprezinta transferul ADN de la o celula donoare la cea receptoare, prin
contact celul ar direct, mediat de un complex multiproteic specializat, denumit aparat de
conjugare. La bacteriile Gram negative, contactul fizic este realizat prin intermediul unor
structuri filamintoase extracelulare, denumite pili (Chifiriuc și colab., 2011). S -au de scris
doua tipuri de structure genetice conjugative: transpozonii si plasmidele.
Transpozonii sunt secvențe scurte de ADN care pot transfera material genetic între
plasmide, între plasmide și cromozomul bacterian sau între o plasmidă și un bacteriofag
(Henderson, 2000).
Spre deosebire de plasmide, transpozonii nu sunt capabili să se replice independent, ei
trebuie să fie menținuți într -un replicon funcțional (cromozom sau plasmidă). Studiul
transpozonilor s -a amplificat odata cu descoperirea fap tului ca genele de rezistenta la
antibiotice pot sa treaca de la un replicon la altul. De exemplu, gena pentru β -lactamaza este
foarte mobila, trecand cu usurinta de pe o plasmida pe alta, ceea ce explica raspandirea larga
a rezistentei bacteriene la antib ioticele β -lactamice (Mihaiesc u si colab., 2007).
Transpozonii prezentilabacteriile Gram -negative sunt non -conjugativi, în timp ce
transpozonii prezenti la bacteriile Gram -pozitive pot fi atât conjugativi cât și non -conjugativi.
(Kehrenberg și col ab., 1998)
Totuși, dacă un transpozon al bacteriilor Gram -negative este parte a ADN -ului unei
plasmide conjugative, transferul pe orizontala este posibil. Transpozonii, inclusiv aceia care
transportă genele de rezistența, sunt preluați de către plasmide și apoi încorporați în ADN -ul

24
bacterian (Ribera și col ab., 2003).
Exprimarea genelor rezistenței localizate pe tranpozoni (spre exemplu, producția de
enzime specifice) poate să necesite prezența antibioticului. Mai mult de atât, prezența
antibioticu lui va stimula transferul rezistenței. Antibioticele crează un mediu în care achiziția
de determinanți ai rezistenței este avantajoasă, iar rata transferului genelor rezistenței crește.
(Kehrenberg și col ab., 1998).
Integronii au fost inițial desc operiți pe suprafata plasmidelor conjugative si fac frecvent
parte din strctura unor traspozoni. Integronii sunt compuși din două regiuni conservate și o
regiune variabilă interpusă, care conține casete ale genelor de rezistență la antibiotice (Hall și
Collis, 1995). Una dintre regiunile conservate ale integronului conține gena integrazei, care
este responsabilă pentru inserția specifică la situsul din casete (Swartz, 2000) .
Figura 1. Structura integronilor (Swartz, 2000): sul1 -gena ce codifică rezistența la sulfonamide; orf5 – genă cu
funcție necunoscută; qac – gena ce codifică rezistența la săruri cuaternare de amoniu
Au fost descrise cinci clase principale de integroni. Integronii din Clasa 1 sunt asociati cu
genele de rezistenta la sulfonamida ( sul 1 ) si cu genele de rezistenta la trimetroprim ( dfr 1 ).
Clasa 2 se integreaza cu usurinta in cromosomul de E. coli si al altor Proteobacterii , diseminand
genele de rezistenta la antibiotice intr -o comunitate mare de bacterii. Integronii din Clasele 4 si 5
sunt a sociati cu genele de rezistenta la trimetoprim a speciilor de Vibrio (Mazel si colab., 2006).
Plasmidele sunt molecule de ADN extracromozomal , circulare, dublu catenare,care se

25
autoreplica fizic independent de cromosom si conțin genele rezistenței (plasmid ele de rezistenta
(R) (Marble, 1999) .
Plasmidele a u fost identificate la majoritatea speciilor bacteriene, având capacitatea de a
fi transferate (conjugative) sau co -transferate (non -conjugative) de la o bacterie la alta. Printre
cele mai răspândi te și bine studiate plasmide sunt plasmidele de rezistență (R -plasmide), care
conferă rezistență la antibiotice sau la alți inhibitori de creștere. În general, genele de rezistență
codifică pentru proteine care inactivează antibioticul. (Diaz și col ab., 2006).
Prezenta plasmidelor R confera bacteriilor patogene proprietatea de a rezista la
concentratii normal letale de antibiotic, creand mari dificultati in terapia infectiilor bacteriene.
Situatia este agravata de posibilitatea transferului plasmidelor R de la bacteriile autohtone
purtatoare, la bacteriile alohtone patogene, chiar daca apartin si altor specii si genuri (Lazar,
2007).
O singură plasmidă R poate codifica simultan pentru rezistență la peste 10 antibiotice
diferite. Spre exemplu, plasmida R100 determină rezistența la sulfonamide, streptomicină,
cloramfenicol și tetraciclină. (Diaz și colab., 2006)
Rezistența plasmidi ală față de unul sau mai multe antibiotice (multirezistență) este
dependentă de genotipul speciei, având trans mitere atât pe orizontală, cât și pe verticală.
(Johnson și col ab., 1994).
Transferul de gene pe verticală
Odata ce genele de rezistență s -au dezvoltat, ele sunt transferate direct la toate bacteriile
în timpul replicării ADN -ului. Acest proces este cunoscut sub numele de transfer de gene pe
verticală sau evoluție verticală. Acest proces se desfășoară după principiile darwiniste de selecție
naturală: o mutație spontană în cromozomul bacterian conferă rezistență unei singure bacterii
dintr -o populație de bacterii (Livermore, 2003).
Transferul genelor pe orizontală
Transferul lateral sau pe orizontală al genei (HGT) este un proces prin care porțiuni mici
din materialul genetic pot fi transferate între bacterii ale aceleiași specii sau chiar între diferite
specii(Johnson și col ab., 1994).
Există cel puțin trei mecanisme posibile de transfer pe orizontală (HGT), echivalente cu
cele trei procese generice de schimb de material genetic între bacterii. Acestea sunt

26
transformarea, transducția (mediat de bacteriofag) sau conju garea (prin pili de conjugare)
(Marble, 1999).

Figura 2. Transfer vertical și orizontal (După Brock, biology of microorganisms, 2014) .
2.6.2. Mecanismele biochimice de rezistență
Principalele mecanisme biochimice sunt : inactivarea enzimatică a antibioticelor,
impermeabilitatea membranei celulare față de antibiotice, efluxul de antibiotic, modificări ale
moleculelor țintă (subunități ribozomale, modificări ale enzimelor țintă sau modificarea
precursorilo r peretelui celular) (Poole , 2002).
Inactivarea enzimatică a antibioticelor este un mecanism de rezistență întâlnit la
betalactamine, aminoglicozide, cloramfenicol și macrolide. Se cunosc mai multe categorii de
enzime de inactivare: a antibioticelor betalactamice, aminoglicozidelor, a cloramfenicolului.
Betalactamazele sunt enzime descoperite la majoritatea speciilor bacteriene, care au
capacitatea de a hidroliza inelul betalactam al antibioticelor betalactamice, proces ce duce la
inactivarea completă a antibioticului. Nivelul de rezistență mediat de betalactamaze este
determinat de mai mulți factori, cum ar fi: rata de hidrolizare a antibioticului, cantitatea de
betalactamaze produse în celulă, rata de difuzie a antibioticului prin membrana externă, a finitatea
enzimelor față de antibiotic (Slavcovici, 2009).
Potrivit lui Ambler (1980), în funcție de secvența de aminoacizi și de tipul de molecule

27
hidrolizate, β -lactamazele se clasifică în patru clase: A, B, C și D.
În clasele A, C și D sunt incluse enzimele cu resturi de serină la situsul activ, iar în clasa
B sunt enzimele zinc -dependente. Enzimele grupate în clasa A sunt cele mai frecve nte, urmate de
cele din clasa C (Nordmann și colab., 2011) .
Enzimele clasei A
Enzimele clasei A produse d e bacterii Gram pozitive și Gram negative hidrolizează
preferențial penicilinele, iar cele ale clasei C cefalosporinele. Multe dintre genele care le codifică
se găsesc pe plasmide, astfel încât au suferit numeroase mutații responsabile de apariția unor noi
fenotipu ri de rezistență la antibiotice (Kotra și colab., 2002; Walther -Rasmussen și colab. 2007)
În literatura de specialitate s -a evidențiat apariția unor variante de β -lactamaze ale
clasei A rezistente la inhibitori, inițial la enzimele de tip TEM, f enotip denumit IRT ( Inhibitor
Resistant TEM), iar ulterior și la enzimele SHV (Lin și colab., 1998) .
Enzimele din clasa B
Enzimele din clasa B sunt metalo β -lactamaze (MBL) care conțin ioni de Zn2+ la situsul
activ. Acestea pot hidroliza o gamă largă de substraturi, inclusiv carbapenemele, care sunt
rezistente la acțiunea majorit ății celorlalte clase de enzime ( Queenan și colab., 2007)
Prima MBL, codificată cromozomal, a fost detectată la bacterii comensale sau oportuniste
(Bacillus cereus , Aeromonas sp. și Stenotrophomonas maltophilia ) ( Queenan și colab., 2007) .
Enzimele grupate în clasa C
Enzimele grupate în clasa C sunt cefalosporinaze de tip AmpC (genă de rezistență la
ampicilină, localizată cromozomal). Aceste enzime sunt codificate de gene cromozomale, dar și
plasmidial (spre exemplu DHA -1, CMY -2, ACT -1) (Philippon și colab., 2002) .
Bacteriile care prezinta fenotip de tip AmpC sunt rezistente la peniciline, la asocierea
unui antibiotic β-lactamic cu un inhibitor de β-lactamază și la cefalosporine (cefoxitin, cefotetan,
ceftriaxonă și cefotaxim). Producerea enzimelor de tip AmpC poate fi derepresată prin inducție
de către anumite β-lacta mine, ca de exemplu cefoxitinul (Vanwynsberghe și colab., 2009) .
Enzimele din cl asa D
Enzimele din clasa D sunt rezistente la inhibitorii serin -β-lactamazelor din clasa A și pot
determina fenotipuri de rezistență la peniciline, cefalosporine, cefalosporine de spectru extins
(BLSE de tip OXA) și carbapeneme. Clorura de sodiu p oate inhiba anumite oxacilinaze care
hidrolizează carbapenemele (Naas și colab., 1999) .

28
Producerea de β -lactamaze constituie principalul factor de rezistență al bacteriilor Gram
negative la antibioticele β -lactamice. β -lactamazele sunt enzime care c livează ciclul β -lactamic și
inactivează antibioticul (Mihăescu și colab., 2007).
Aminoglicozidele sunt modificate la nivelul grupărilor amino și hidroxil prin mecanisme
de fosforilare, acetilare sau adenilare, in final aceste modificări duc la inactiv area antibioticelor (
Queenan și colab., 2007).
Enzimele modificatoare ale aminoglicozidelor sunt nucelotidiltransferaza,
acetiltransferaza, fosfotransferaza, acestea fiind codificate de elemente transpozabile sau de gene
plasmidice care le confera de cele mai multe ori un nivel inalt de rezistenta (Aminov, 2009).
Rezistența bacteriilor la cloramfenicol este de natură plasmidială și este cauzată de
producerea unei enzime de către bacterie, acetiltransferaza, care determină acetilarea
antibioticului, ducând la inactivarea lui.Rezistența enzimatică se în tâlnește în infecțiile cauzate
de stafilococi, streptococi și enterobacteriacee (Slavcovici, 2009).
Rezistența prin eflux de antibiotic determină rezistența tulpinilor de Streptococcus.
pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus la macrolidele clasice,
streptogramine B și azalide. Efluxul de antibiotic se realizează la nivel membranar prin sisteme
de transport cu consum de energie și este o cauză importantă a rezistenței sau multirezistenței la
Enterobacteriaceae (apare la E. col i, Pseudomonas aeruginosa, Streptococcus pneumoniae și
stafilococi) ( Aminov , 2009).
Impermeabilitatea membranei celulare fata de antibiotic se realizează prin reducerea
permeabilității membranei citoplasmatice șireducerea permeabilității membranei e xterne.
Reducerea permeabilității membranei citoplasmatice este un mecanism de dobândire a rezistenței
la antibiotice care a fost identificat la stafilococi, E. coli, și Salmonella sp., iar reducerea
permeabilitatii membranei externe este un mecanism de r ezistență ce se întâlnește la
Enterobacteriaceae, Pseudomonas aeruginosa, și Serratia sp. (Marti nez , 2008).

29
2.7. Factorii care influenteaza diseminarea genelor de rezistenta la antibiotice in mediile
acvatice
Factorii importanti care pot influenta diseminarea genelor de rezistenta la antibiotice din
mediile acvatice sunt reprezentati de:
 distributia spatiala si densitatea tulpinilor bacteriene receptoare si donoare;
 continutul mineral al sedimentelor/solului si capacitatea de adsorbtie mic robiana;
 presiunea selectiva, determinata de prezenta antibioticelor si/sau a metalelor grele
 temperatura si valoarea pH -ului;
 activitatea metabolica a celulelor bacteriene care depinde de disponibilitatea nutrientilor
(Naik si colab., 1994).

30