Ciprofloxacin är ett antibiotikum. Medicinsk personal använder antibiotika för att döda bakterier, men bakterier tenderar att vara mycket anpassningsbara till sin miljö och kan utveckla resistens mot de tidigare dödliga effekterna av ciprofloxacin. Ciprofloxacinresistens är viktigt inom medicinen eftersom de bakterier som läkemedlet kan bekämpa inkluderar flera betydande arter som orsakar sjukdomar, såsom Klebsiella, E. coli och Salmonella.
Bakterier är encelliga organismer. Varje cell innehåller genetiskt material som fungerar som ett instruktionshäfte för cellen att läsa. Alla funktioner och produkter i cellen kodas av det genetiska materialet. Förutom generna innehåller cellen inre maskiner som gör de produkter som cellen behöver för att överleva och växa. Slutligen har cellen strukturella komponenter som håller cellen säker från omgivningen så mycket som möjligt. I cellens yttervägg finns kanaler som tillåter användbara ämnen inuti samtidigt som de flesta av de skadliga ämnena hålls utanför.
Varje ämne som kan döda en av dessa celler, när det infekterar en person, kallas ett antibiotikum. Celldöd kan inträffa om kemikalien bryter upp den från utsidan eller om den tar sig in och bryter maskineriet. Ciprofloxacin verkar från insidan av bakteriecellen och riktar sig mot ett specifikt enzym inuti.
Antibiotikaresistens uppstår eftersom bakterier kan mutera, eller förändra sina gener. Den nya genformen kan koda för en produkt som är bättre än den tidigare versionen på att överleva attacken av antibiotikan. Eftersom bakterier vanligtvis förekommer i stort antal, om en antibiotikakur inte dödar alla bakterier som finns, kan de överlevande bakterierna, med den nya versionen av genen, föröka sig tillbaka okontrollerat.
Eftersom ciprofloxacin verkar mot bakterien från insidan av cellen, för att fungera behöver den bakterien för att släppa in den. En form av ciprofloxacinresistens verkar vara att resistenta bakterier har versioner av gener som instruerar cellen att bygga kanaler i väggen som håller en del av antibiotikan ute. En annan väg för ciprofloxacinresistens är att celler producerar nya former av pumpmekanismer, som plockar upp antibiotikamolekylerna inuti cellen och kastar ut dem.
Inuti cellen riktar ciprofloxacin sig mot ett enzym som kallas DNA-gyras, som hjälper cellen att dela sig och växa. Om DNA-gyraset inte kan fungera ordentligt kan bakterien inte föröka sig, och den gamla cellen dör så småningom av ålderdom. För att ciprofloxacin ska fungera korrekt måste det kunna känna igen enzymet för att binda till det. Ett viktigt sätt för ciprofloxacinresistens är därför att bakterier ändrar genen som kodar för enzymet och gör en version av enzymet som ciprofloxacin inte känner igen. Resistenta bakterier kan sedan dela sig och föröka sig som vanligt.
Resistens mot antibiotika är en pågående process, och bakterier, så länge de kan mutera, kan utveckla nya sätt att bli immuna mot en kemikalie. Läkare kan dock sakta ner processen genom att begränsa de typer av infektioner som ciprofloxacin kan användas för att behandla. Patienterna måste också avsluta en hel kur med ciprofloxacin för att säkerställa att alla känsliga bakterier är döda och inte har tid att utveckla läkemedelsresistens.