Kanamycin ist ein Antibiotikum, das bestimmte Bakterienarten abtötet. Bakterien vermehren sich schnell und können schnell mutieren, wodurch neue Bakterien entstehen können, die für das Antibiotikum nicht anfällig sind. Im Fall einer Kanamycin-Resistenz wird dieses Problem verschärft, da eine bakterielle Resistenz gegen verwandte Antibiotika auch eine gewisse Resistenz gegen Kanamycin verleihen kann.
Zur Gruppe der Aminoglykosid-Antibiotika gehören Kanamycin sowie Substanzen wie Gentamicin und Streptomycin. Diese Gruppe von Antibiotika greift eine Vielzahl bakterieller Krankheitserreger an. Ihre Wirkungsweise besteht darin, die Proteinsynthese der Bakterienzelle zu stören. Sie tun dies, indem sie an einer als 30S-Ribosom bekannten Struktur haften, die beim Aufbau von Proteinsträngen hilft.
Die Blockierung des 30S-Ribosoms verhindert, dass das Bakterium die Proteine bildet, die es zum Überleben und Wachstum benötigt. Es führt auch dazu, dass die Zelle energieproduzierende Proteine verbraucht, die nicht nützlich sind. Kanamycin macht auch die Membran der Zelle weniger robust, was für das Bakterium schädlich ist.
Bakterien vermehren sich sehr schnell und können in großer Zahl vorhanden sein. Die Bakterienpopulation kann sich in ihrer genetischen Ausstattung und damit in möglichen Angriffspunkten für Antibiotika unterscheiden. Wenn eine infizierte Person ein Antibiotikum einnimmt, kann dieses Medikament alle anfälligen Bakterien abtöten und die Bakterien zurücklassen, die eine besondere Resistenz gegen dieses Antibiotikum aufweisen. Diese können dann wieder außer Kontrolle geraten und gegen dasselbe Antibiotikum immun sein.
Beispiele für bakterielle Infektionen, die möglicherweise mit Kanamycin behandelt werden könnten, umfassen Infektionen mit Escherichia coli, Serratia marcescens und Mycobacterium tuberculosis. Bei Tuberkulose, die häufig gegen mehrere Medikamente resistent ist, ist Kanamycin eine Zweitlinientherapie und wird erst nach Versagen einer Erstbehandlung verschrieben. Es wird normalerweise in Kombination mit anderen Medikamenten eingenommen, um die Wirksamkeit der Behandlung zu erhöhen, falls der Erreger eine Kanamycin-Resistenz aufweist.
Gene und Mutationen sind die Gründe für die Kanamycinresistenz. Ein Bakterium kann von Natur aus gegen das Medikament resistent sein. Ein solches Beispiel ist das nptII-Gen, das natürlicherweise in Bakterien vorkommt und ein Enzym produziert, das die Wirkung von Kanamycin in der Bakterienzelle hemmt. Diese Art von natürlicher Resistenz wird durch die Bakteriengenerationen weitergegeben.
Verschiedene Bakterien können auch auf horizontale Weise ein Kanamycin-Resistenzgen erhalten. Ein Bakterienvirus, das zuvor eine Zelle infiziert hat, kann versehentlich ein Gen aus dieser Zelle aufnehmen und in eine andere Zelle übertragen. Bakterien können sich auch gegenseitig kleine Pakete mit genetischem Material in kleinen DNA-Kreisen, sogenannten Plasmiden, geben. Manchmal nimmt eine Zelle einfach lose Gene aus zerstörten Zellen in der Umgebung auf.