Ciprofloksacyna jest antybiotykiem. Specjaliści medyczni używają antybiotyków do zabijania bakterii, ale bakterie mają tendencję do dostosowywania się do środowiska i mogą rozwinąć oporność na wcześniej śmiertelne działanie cyprofloksacyny. Oporność na cyprofloksacynę jest ważna w medycynie, ponieważ bakterie, które lek może zwalczać, obejmują kilka znaczących gatunków wywołujących choroby, takich jak Klebsiella, E. coli i Salmonella.
Bakterie to organizmy jednokomórkowe. Każda komórka zawiera materiał genetyczny, który działa jak broszura z instrukcjami, którą komórka może przeczytać. Wszystkie funkcje i produkty komórki są kodowane przez materiał genetyczny. Oprócz genów komórka zawiera wewnętrzną maszynerię, która wytwarza produkty, których komórka potrzebuje do życia i wzrostu. Wreszcie komórka ma elementy strukturalne, które w jak największym stopniu chronią komórkę przed środowiskiem zewnętrznym. W zewnętrznej ścianie komórki znajdują się kanały, które przepuszczają użyteczne substancje do środka, jednocześnie utrzymując większość szkodliwych substancji na zewnątrz.
Każda substancja, która może zabić jedną z tych komórek, gdy zakaża osobę, nazywana jest antybiotykiem. Śmierć komórki może nastąpić, jeśli substancja chemiczna rozbije ją z zewnątrz lub jeśli dostanie się do środka i zniszczy jej maszynerię. Ciprofloksacyna działa od wewnątrz komórki bakteryjnej i celuje w jeden specyficzny enzym w jej wnętrzu.
Oporność na antybiotyki powstaje, ponieważ bakterie mogą mutować lub zmieniać swoje geny. Nowa forma genu może kodować produkt, który jest lepszy niż poprzednia wersja w przetrwaniu ataku antybiotyku. Ponieważ bakterie często występują w dużych ilościach, jeśli seria antybiotyków nie zabije wszystkich obecnych bakterii, bakterie, które przeżyły, z nową wersją genu, mogą się rozmnażać z powrotem poza kontrolą.
Ponieważ cyprofloksacyna działa przeciwko bakteriom z wnętrza komórki, aby działać, potrzebuje ona bakterii, które pozwolą jej wejść. Jedną z form oporności na cyprofloksacynę wydaje się być to, że oporne bakterie mają wersje genów, które instruują komórkę do budowania kanałów w ściana, która zatrzymuje część antybiotyku. Inną drogą oporności na cyprofloksacynę jest to, że komórki wytwarzają nowe formy mechanizmów pompowania, które wychwytują cząsteczki antybiotyku wewnątrz komórki i wyrzucają je na zewnątrz.
Wewnątrz komórki cyprofloksacyna działa na enzym zwany gyrazą DNA, który pomaga komórce dzielić się i rosnąć. Jeśli gyraza DNA nie może działać prawidłowo, bakteria nie może się rozmnażać, a stara komórka w końcu umiera ze starości. Aby cyprofloksacyna działała prawidłowo, musi być w stanie rozpoznać enzym w celu związania się z nim. Ważnym trybem oporności na cyprofloksacynę jest zatem to, że bakterie zmieniają gen kodujący enzym i wytwarzają wersję enzymu, której cyprofloksacyna nie rozpoznaje. Odporne bakterie mogą wtedy normalnie dzielić się i namnażać.
Odporność na antybiotyki jest procesem ciągłym, a bakterie, o ile mogą mutować, mogą rozwijać nowe sposoby uodporniania się na chemikalia. Lekarze mogą jednak spowolnić ten proces, ograniczając rodzaje infekcji, w leczeniu których można stosować cyprofloksacynę. Pacjenci muszą również ukończyć cały cykl cyprofloksacyny, aby upewnić się, że wszystkie podatne bakterie są martwe i nie mają czasu na rozwinięcie lekooporności.