Oporność na antybiotyki
Antybiotyki zabijają pewne rodzaje bakterii. Z czasem bakterie te zmieniają się, rozwijając odporność na antybiotyki. Jest to jeden z najpoważniejszych problemów współczesnej chirurgii i medycyny, nazywany opornością na antybiotyki. Jest to również jeden z najlepszych przykładów ewolucji w działaniu.
Oporność na antybiotyki rozprzestrzenia się bardzo szybko, znacznie szybciej niż spodziewali się tego mikrobiolodzy. "Tak długo, jak pojawiają się nowe leki, oporność nie stanowi problemu. Ale od lat 80. nie odkryto nowej klasy antybiotyków".
Tak było do niedawna. Niektórzy naukowcy opracowali nowe antybiotyki, aby zwalczać oporne bakterie. Jednak od momentu odkrycia do ewentualnej dostępności do powszechnego użytku upływa około ośmiu lat. Proces ten jest również niezwykle kosztowny.
Na papierowych krążkach znajdują się różne antybiotyki: ♦ Antybiotyki w krążkach w hodowli po lewej stronie zapobiegają rozmnażaniu się bakterii. Bakterie w hodowli po prawej są odporne na większość antybiotyków.
Selekcja naturalna w działaniu
Dobrze znanym przykładem działania doboru naturalnego jest rozwój oporności mikroorganizmów na antybiotyki. Od czasu odkrycia penicyliny w 1928 roku przez Alexandra Fleminga, antybiotyki są stosowane do zwalczania chorób bakteryjnych. Naturalne populacje bakterii zawierają, wśród ogromnej liczby swoich członków, znaczne zróżnicowanie w ich materiale genetycznym, będące wynikiem mutacji. Pod wpływem antybiotyków większość bakterii ginie szybko, ale niektóre mogą mieć mutacje, które czynią je nieco mniej wrażliwymi. Jeśli ekspozycja na antybiotyki jest krótka, osobniki te przeżyją leczenie. Ta selektywna eliminacja nieprzystosowanych osobników z populacji to dobór naturalny.
Przewidywania
W wykładzie noblowskim z 1945 r. Fleming powiedział:
"Nie jest trudno uodpornić mikroby na penicylinę w laboratorium, wystawiając je na stężenie niewystarczające do ich zabicia, a to samo od czasu do czasu zdarza się w organizmie... Może nadejść czas, kiedy penicylina będzie mogła być kupiona przez każdego w sklepie. Istnieje wtedy niebezpieczeństwo, że ignorant może łatwo przedawkować siebie i przez wystawienie swoich mikrobów na nieśmiertelne ilości leku uczynić je odpornymi".
Maclyn McCarty wyjaśniła, jak to było przed antybiotykami:
"Istnieje wiele infekcji, z których nikt nie wyzdrowiał przed odkryciem skutecznych środków antybakteryjnych".
Oporność na antybiotyki jest zwiększana przez przeżycie osobników, które są odporne na działanie antybiotyku. Ich potomstwo dziedziczy odporność, tworząc nową populację opornych bakterii.
Mechanizm
Mechanizmy, którym ulegają bakterie, aby stać się opornymi na antybiotyki, zachodzą na drodze mutacji genetycznej i horyzontalnego transferu genów.
Wpływ na chirurgię i medycynę
Wszystkie operacje wymagające rozcinania ciała wiążą się z ogromnym ryzykiem infekcji. Antybiotyki podawane przed i po operacji pozwalają chirurgom na przeprowadzanie operacji, które wcześniej byłyby śmiertelnie niebezpieczne. Oczywistym przykładem jest operacja na otwartym sercu.
Zabiegi przeciwnowotworowe, takie jak chemioterapia i radioterapia, uszkadzają układ odpornościowy. Antybiotyki są przepisywane, aby wzmocnić naturalne mechanizmy obronne organizmu. Pacjenci po przeszczepie narządów zawsze otrzymują leki tłumiące układ odpornościowy, ponieważ w przeciwnym razie zaatakuje on przeszczep. Dlatego antybiotyki są stosowane w celu ochrony organizmu. Bez skutecznych antybiotyków obie grupy pacjentów mogłyby umrzeć z powodu infekcji, których ich układy odpornościowe nie byłyby już w stanie zwalczyć.
"To dość ponura przyszłość, myślę, że wiele z głównych operacji byłoby poważnie zagrożone," powiedział profesor Richard James z Uniwersytetu w Nottingham.
Zagrożone są również zastosowania medyczne. Liczba testów, w których wykryto odporność na karbapenemy, jedną z najpotężniejszych grup antybiotyków, wzrosła z kilku przypadków w 2003 roku do ponad 300 w 2010 roku. "Moje laboratorium z roku na rok odnotowuje coraz większą liczbę opornych szczepów" - powiedział prof. Neil Woodford, z jednostki ds. oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe Agencji Ochrony Zdrowia. Większość przypadków jest odporna na niektóre leki. Co gorsza, istnieje kilka przypadków szczepów, których żaden antybiotyk nie jest w stanie dotknąć.
Wiele infekcji, które zostały prawie wyeliminowane, powraca. Choroba przenoszona drogą płciową - rzeżączka - staje się coraz trudniejsza do leczenia. Na całym świecie coraz większym problemem jest gruźlica wielolekooporna i skrajnie lekooporna. Tylko kilka leków nadal działa.
Zakażenia, które dotykają osoby starsze podczas pobytu w szpitalu są jednym z głównych powodów do niepokoju. Największym zagrożeniem w Wielkiej Brytanii są bakterie oportunistyczne, które żyją w jelitach, takie jak E. coli i Klebsiella. Są one obecnie najczęstszą formą infekcji, którą pacjenci otrzymują w szpitalu. Wykazują one rosnący poziom odporności na antybiotyki.
Oficjalne ostrzeżenie
Brytyjskie Biuro Gabinetowe wydało ostrzeżenie Krajowego Rejestru Ryzyka dla Sytuacji Nadzwyczajnych o charakterze cywilnym. Mówi ono, że "liczba infekcji powikłanych opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe może znacznie wzrosnąć w ciągu najbliższych 20 lat". "Bez skutecznych antybiotyków, nawet drobne zabiegi chirurgiczne i rutynowe operacje mogą stać się procedurami wysokiego ryzyka, prowadząc do wydłużenia czasu trwania choroby i ostatecznie przedwczesnej śmiertelności".
Światowa Organizacja Zdrowia
WHO wydała podobne oceny:
"Stosowanie i nadużywanie środków przeciwdrobnoustrojowych (...) w ciągu ostatnich 70 lat doprowadziło do nieustannego wzrostu liczby i rodzajów mikroorganizmów odpornych na te leki - co prowadzi do śmierci, zwiększonego cierpienia i niepełnosprawności oraz wyższych kosztów opieki zdrowotnej".
"Zgony spowodowane ostrymi infekcjami dróg oddechowych, chorobami biegunkowymi, odrą, AIDS, malarią i gruźlicą stanowią ponad 85% śmiertelności spowodowanej infekcjami na całym świecie. Oporność na leki pierwszego rzutu u większości patogenów wywołujących te choroby waha się od zera do prawie 100%. W niektórych przypadkach oporność na leki drugiej i trzeciej linii poważnie zagraża wynikom leczenia. Bakterie wywołujące gruźlicę (TB) mogą rozwinąć oporność na leki przeciwbakteryjne stosowane w leczeniu tej choroby. Gruźlica wielolekooporna (MDR-TB) to gruźlica, która nie reaguje przynajmniej na izoniazyd i ryfampicynę, 2 najsilniejsze leki przeciwgruźlicze (WHO, 2018).
"Do tego dochodzi znaczny globalny ciężar opornych, szpitalnych zakażeń, pojawiające się problemy oporności na leki przeciwwirusowe oraz rosnące problemy oporności na leki w zaniedbanych chorobach pasożytniczych ubogich i marginalizowanych populacji".
WHO sporządziła listę najgroźniejszych superbakterii na świecie. Na całym świecie obserwuje się infekcje odporne na antybiotyki.
Przykłady
W miarę upływu czasu i powtarzającego się narażenia na działanie antybiotyku, pojawi się populacja bakterii odpornych na antybiotyki. Prowadzi to do tak zwanego ewolucyjnego wyścigu zbrojeń lub koewolucji, w którym bakterie wciąż rozwijają szczepy mniej podatne na antybiotyki, podczas gdy badacze medyczni wciąż opracowują nowe antybiotyki, które mogą je zabić. Podobna sytuacja występuje w przypadku odporności roślin i owadów na pestycydy oraz odporności malarii na chininę.
Rzeżączka
Mężczyzna w Wielkiej Brytanii złapał "najgorszy na świecie przypadek" rzeżączki, choroby przenoszonej drogą płciową. Główne leczenie antybiotykami azytromycyną i ceftriaksonem nie zdołało wyleczyć choroby. Autorytet powiedział, że "jest to pierwszy przypadek, który wykazał tak wysoki poziom odporności na oba te leki oraz na większość innych powszechnie stosowanych antybiotyków".
Staphylococcus aureus oporny na metycylinę
Pojawiły się nowe szczepy gronkowca złocistego opornego na metycylinę (MRSA), które są odporne na leki nowej generacji.
Gruźlica
Gruźlica (TB) jest chorobą zakaźną wywoływaną przez bakterie. Jest ona wywoływana przez różne rodzaje prątków, zazwyczaj przez Mycobacterium tuberculosis. Choroba zwykle atakuje płuca, ale może również zaatakować inne części ciała. Patogen może podróżować w powietrzu i rozprzestrzeniać się z jednej osoby na drugą. Eksperci uważają, że jedna trzecia światowej populacji jest zakażona M. tuberculosis. Do nowych zakażeń dochodzi w tempie jednego na sekundę.
Gruźlica lekooporna stanowi poważny problem dla zdrowia publicznego w wielu krajach rozwijających się, ponieważ jej leczenie jest dłuższe i wymaga stosowania droższych leków. MDR-TB definiuje się jako oporność na dwa najskuteczniejsze leki przeciwgruźlicze pierwszego rzutu: rifampicynę i izoniazyd. Gruźlica ekstensywnie lekooporna jest również oporna na trzy lub więcej z sześciu klas leków drugiego rzutu.
Całkowicie lekooporna gruźlica została po raz pierwszy zaobserwowana w 2003 roku we Włoszech, ale nie była szeroko opisywana do 2012 roku. Jest ona oporna na wszystkie obecnie stosowane leki.
Malaria
Zakażenia malarią nie są wywoływane przez bakterie: są one powodowane przez pierwotniaka - pasożyta wstrzykiwanego do krwi przez komara. Zazwyczaj leczy się je za pomocą kombinacji dwóch leków, artemeteru i lumefantryny. Obecnie w Wielkiej Brytanii wystąpiły cztery przypadki, w których leki zawiodły. Pacjenci dostali chorobę w Afryce. Lekarz powiedział: "Jest to wczesny znak i musimy wziąć to całkiem poważnie, ponieważ może to być kula śniegowa do czegoś z większym wpływem".
Teixobactin
Teixobactin jest antybiotykiem odkrytym w 2015 roku, pierwszym nowym antybiotykiem odkrytym od czterdziestu lat. Nie jest jeszcze dopuszczony do powszechnego stosowania. Działa przeciwko wszystkim bakteriom gram-dodatnim, takim jak Staphylococcus aureus oraz przeciwko niektórym innym bakteriom, takim jak Mycobacterium tuberculosis.
Pytania i odpowiedzi
P: Czym jest oporność na antybiotyki?
O: Antybiotykooporność występuje wtedy, gdy bakterie z czasem rozwijają zdolność do opierania się działaniu antybiotyków.
P: Dlaczego antybiotykooporność jest poważnym problemem?
O: Antybiotykooporność jest poważnym problemem, ponieważ ogranicza skuteczność antybiotyków, utrudniając leczenie infekcji bakteryjnych.
P: Czy antybiotykooporność jest przykładem ewolucji w działaniu?
O: Tak, antybiotykooporność jest jednym z najlepszych przykładów ewolucji w działaniu, ponieważ bakterie dostosowują się i zmieniają w odpowiedzi na swoje środowisko.
P: Jak rozprzestrzenia się antybiotykooporność?
O: Oporność na antybiotyki szybko rozprzestrzenia się z jednej bakterii na drugą, często poprzez wymianę materiału genetycznego.
P: Czy ostatnio odkryto nową klasę antybiotyków?
O: Nie, nie odkryto nowej klasy antybiotyków od lat 80-tych, aż do niedawna, kiedy to opracowano kilka nowych antybiotyków.
P: Ile czasu potrzeba, aby nowy antybiotyk stał się powszechnie dostępny?
O: Od momentu odkrycia nowego antybiotyku do jego ewentualnej dostępności do powszechnego użytku mija około ośmiu lat.
P: Czy proces opracowywania nowych antybiotyków jest kosztowny?
O: Tak, proces opracowywania nowych antybiotyków jest niezwykle kosztowny.
