Бактериите се намират навсякъде по света, от сухи пустини до влажни пещери и тъмни гори. Те могат да се адаптират към много среди и се срещат в особено голям брой в и около много животни, включително хората. Повечето от тези бактерии са безвредни, но има много различни видове и голям брой от всеки вид.
Много бактерии се намират на места като върху кожата на човека и в храносмилателната система на човека. Тези бактерии помагат на кожата да остане гладка и гъвкава, а чревните бактерии помагат на хората да смилат храната си. Тези са полезни бактерии които са се развили заедно с хората и изпълняват различни функции за човешкото тяло.
Какво причиняват вредните бактерии?
Докато повечето бактерии не причиняват никакви проблеми, някои от тях са вредни и могат да причинят различни инфекциозни заболявания. Бактериални заболявания като пневмония, представлявала сериозна заплаха и често причинявала смърт. В допълнение към болестите, бактериите могат също да причинят инфекции на порязвания, рани и във всяка друга ситуация, при която бактериите могат да проникнат в тялото чрез пробив в кожата.
Инфекции са били едновременно сериозен проблем и хората могат да загубят крайници или да умрат. Бактериалните заболявания и инфекции стават много по-малко смъртоносни с откриването на първия антибиотик, пеницилин, през 1928 година.
Как се използват антибиотиците?
Антибиотиците започнаха да се използват широко през 40-те години. В допълнение на пеницилин, са открити много други антибиотични лекарства. Те имат същия бактериален боен ефект като пеницилина, но действат по различни начини.
Днес антибиотиците се използват широко за лечение на бактериални заболявания и инфекции, но също така и за предотвратяване на болести при селскостопанските животни. Използването им в човешкото здравеопазване и селското стопанство е накарало бактериите да развият устойчиви щамове бактерии, които причиняват устойчиви на антибиотици инфекции.
Антибиотиците не са ефективни срещу такива бактерии и когато хората и животните се разболеят от щамове устойчиви бактерии, тяхното излекуване става все по-трудно. В момента някои бактерии са станали резистентни към някои антибиотици, но има няколко щама на устойчиви на антибиотици бактерии които не реагират на лечение с антимикробно лекарство.
Лечението на инфекциозни заболявания и контрол на заболяванията като цяло се превръща в сериозен проблем, ако такива устойчиви на лекарства бактерии станат често срещани.
Какво точно представляват антибиотиците?
Антибиотиците са лекарства, които лекуват бактериални инфекции. Те действат, като спират бактериите да се размножават или ги убиват. Някои антибиотици действат само срещу някои видове бактерии, но широкоспектърни антибиотици предотвратяват растежа на много видове бактерии.
За разработването на нови антибиотици учените тестват много различни вещества за способността да контролират бактериалния растеж и за странични ефекти при хората. Някои вещества убиват бактериите, но не са безопасни за употреба. Процесът на тестване и одобрение е толкова дълъг, че само няколко антибиотици го правят широко използван.
Как действат антибиотиците?
Антибиотиците нарушават част от жизнения цикъл на бактериите така че бактериите отмират и инфекцията изчезва. Пеницилинът и други ранни антибиотици атакуват способността на бактерията да я изгражда и възстановява клетъчна стена. За разлика от човешките клетки, намиращи се в тялото, бактериите трябва да могат да съществуват в откритата среда и да се нуждаят от клетъчна стена, която да ги предпазва и да поддържа клетката непокътната.
Пеницилиновият тип антибиотик блокира бактериалната клетка да свързва молекулите заедно, за да образува нейната стена. Когато клетъчна стена се влошава, бактерията избухва и умира.
Други антибиотици, които убиват бактериите, атакуват способността на бактериите да произвеждат протеини в тях рибозоми. Тъй като клетките се нуждаят от протеини, за да функционират, бактериите, които не могат да произвеждат протеини, не могат да оцелеят.
•••Дана Чен | Наука
•••Дана Чен | Наука
•••Дана Чен | Наука
Друг вид антибиотик предотвратява бактериите да се размножават. Бактериите се размножават, като правят копие на ДНК в клетката и след това се разделят. Антибиотиците нарушават ДНК процес на копиране чрез разбиване на нишките на ДНК на парчета и предотвратяване на ремонта на клетката.
Без ДНК копие бактериите не могат да се разделят или ако се разцепи, дъщерните клетки не могат да оцелеят. Използвайки този вид антибиотици, здравните специалисти са успели да излекуват бактериални инфекции и заболявания бързо и лесно досега.
Какво е антибиотична резистентност?
Резистентността към антибиотици е развитието на бактериални механизми, които побеждават разрушителните ефекти на антибиотиците. В резултат на това антибиотиците, които преди са лекували специфични заболявания, като предотвратяват растежа на свързаните бактерии, вече не работят. Подобна лекарствена резистентност става често срещана, тъй като все повече и повече бактерии се променят.
Дори когато само няколко от бактериите са устойчиви на използвания антибиотик, нерезистентните бактерии се избиват, докато останалите се размножават, за да продължат да причиняват болестта. Когато това се случва многократно, устойчиви бактерии стават все по-чести и се случват повече случаи на антибиотична недостатъчност.
Това е положението в момента. Ако тенденцията продължи, в крайна сметка повечето бактерии ще бъдат устойчиви и антибиотиците вече няма да бъдат ефективни за контрол и профилактика на заболяванията.
Например, няколко вида бактерии причиняват пневмония и вида антибиотик, който се разпада бактериални нишки на ДНК за предотвратяване на разцепването на бактериите често се използва за контрол и лечение на болестта. За устойчивите на антибиотици бактерии тези антибиотици вече не могат да разграждат нишките на ДНК.
Как бактериите пречат на антибиотиците да работят?
Бактериите са разработили специални стратегии за противодействие на ефектите на антибиотиците. Някои бактериални клетки са променили клетъчната си стена, за да предотвратят проникването на антибиотика. Други изпомпват антибиотика, преди да може да причини някаква вреда. Трети атакуват и сменят антибиотика, така че той вече не действа.
По принцип отделни бактерии са опитвали всякакви стратегии за оцеляване, а някои са установили, че механизми като тези работят, за да ги направят устойчиви към специфични антибиотици. Бактериите могат да включват няколко от тези методи за насочване към антибиотици, които действат по различен начин.
Някои бактерии имат много от тези методи и са устойчиви на почти всички антибиотици.
Как се разпространяват устойчивите бактерии?
След като бактерията е разработила механизъм на резистентност, тя преживява антибиотика докато всички останали бактерии умират. Процесът на излекуване на болестта с антибиотици води до много силен селекционен натиск в полза на антибиотичната резистентност. Оцеляват само устойчиви клетки. След това те могат да се размножават бързо и да разпространяват съпротивлението.
Това означава, че устойчивите бактерии се избират автоматично, за да станат по-чести. Ако болният пациент или животно умре или когато телесните му отпадъци се изхвърлят, тези устойчиви бактерии се освобождават в околната среда, където могат да разпространят устойчивите гени върху други бактерии.
Как бактериите развиват устойчивост?
Един от начините бактериите да развият механизми за унищожаване на антибиотиците е чрез случайни мутации. Въпреки че такава мутация може да се осъществи само в една бактериална клетка, силното селективно налягане позволява на устойчивата мутация да се разпространи бързо. Резистентните бактерии са тези, които оцеляват и се размножават и след това споделят новите резистентни гени.
Когато антибиотик се използва при ниски нива за продължителен период, бактериите имат много време да мутират и мутацията да се разпространи. Колкото по-дълго се използва антибиотик в определена ситуация, толкова по-голям е шансът за мутации и за развитие на бактериална резистентност.
Какво допринася за антибиотичната резистентност
Докато случайните генетични мутации са първоначалният източник на антибиотична резистентност, други фактори трябва да присъстват и да допринесат за превръщането на бактериалната резистентност в сериозен проблем.
Непълни курсове на антибиотично лечение и продължителна употреба на антибиотик може да допринесе за развитието на резистентни клетки. След като бактериалната клетка има устойчива мутация, бързо безполово размножаване чрез разделяне и размножаване на бактериални клетки може да увеличи броя на бактериите, които са резистентни много бързо.
В допълнение към размножаването чрез клетъчно разделяне, бактериите имат и друг механизъм за разпространение на мутантните и резистентни гени. Хоризонтален трансфер на ген поставя копия на фрагменти от ДНК, вероятно включващи устойчиви гени, в нови клетки.
ДНК фрагменти под формата на плазмиди могат да съществуват извън клетките и могат да навлизат в нови клетки, прехвърляйки ДНК сегменти и гени без репродукция. Това означава, че устойчивите гени могат да прескачат между видове или бактерии, стига да са в непосредствена близост.
Тъй като курсът на лечение с антибиотици по същество трябва да убие всяка болестотворна бактериална клетка, за да бъде сигурен че никоя резистентна клетка не оцелява, става важно винаги да се провежда антибиотично лечение при хора завършване.
На практика, някои бактерии, които не са убити от антибиотика, могат да бъдат убити от естествената имунна система, но когато курсът на антибиотичното лечение не е завършено и не се приемат всички дози, рискът от оцеляване на устойчива бактериална клетка се увеличава.
Колко дългосрочната употреба на антибиотици е проблем
Дългосрочната употреба на антибиотици, например в болници, може да увеличи разпространението на резистентни бактерии. Дългосрочната употреба създава постоянен етап за силни натиск за подбор. Когато нормалният курс на лечение може да отнеме две седмици, през които се прилага натиск за подбор и бактериите могат да мутират, продължителната употреба е непрекъсната възможност за случайни мутации.
След като бактерията е развила антибиотична резистентност, продължаващата употреба на антибиотици позволява на бактерията да се размножава и да се развива допълнително устойчиви механизми. Прекалената употреба на антибиотици има същия ефект.
Винаги, когато употребата на антибиотици е честа или се разпространява за продължителен период, рискът от разпространение на антибиотична резистентност се увеличава. Това е особено вярно сега, когато резистентните гени стават все по-често срещани.
Ефектът от дългосрочната употреба на антибиотици в земеделието
Основен фактор за развитието и разпространението на антибиотичната резистентност е употребата на антибиотици в селското стопанство.
Стадните животни са силно податливи на инфекциозни заболявания и фермерите противодействат на риска, като хранят животните с ниски нива на антибиотици, за да ги защитят. Тази постоянна употреба на антибиотици води до идеални условия за развитието и разпространението на резистентни мутантни гени.
Въпреки че някои от антибиотиците, използвани в селското стопанство, не се използват при хората, хоризонталният трансфер на гени позволява появата на устойчиви селскостопански гени в антибиотиците, използвани при лечение на хора. Освен ако употребата на антибиотици не бъде драстично ограничена навсякъде, включително в селското стопанство, все повече и повече видове антибиотични лекарства ще загубят по-голямата част от своята ефективност.
Защо антибиотичната резистентност е проблем?
Когато антибиотичната резистентност се разпространи, използваните в момента антибиотици стават по-малко ефективни. Бактериалните щамове, причиняващи заболяване при конкретни пациенти, могат да имат различна степен на резистентност към различни антибиотици и лечението може да бъде отложено, докато се идентифицира антибиотик, който действа.
В най-лошия случай нито един от наличните антибиотици не работи, а собственият на пациента имунна система може да не е в състояние да се пребори с бактериите. Пациентът се превръща в източник на устойчиви на антибиотици бактерии, които могат да се разпространят в цялата болница.
Тъй като антибиотиците действат, използвайки няколко различни средства за нарушаване на бактериалните функции, повечето бактерии се развиват резистентност към един от тези механизми, но все още може да бъде унищожена с помощта на други антибиотици, които действат по различен начин.
Появата на т.нар.супер грешки"е сериозен проблем, тъй като те са развили резистентност към всички известни антибиотици. В тези случаи ще работят само напълно нови антибиотици, които използват нови стратегии, но такива нови лекарства не могат да бъдат разработени бързо.
В момента бактериите печелят надпреварата, като развиват устойчивост към съществуващите антибиотици по-бързо, отколкото се откриват нови. Ако настоящите тенденции продължат, времето, когато никой антибиотик не действа срещу някои често срещани заболявания, не е далеч. Болестите, които днес се лекуват лесно, могат да станат смъртоносни.
Защо новите антибиотици не могат да решат проблема
Антибиотиците атакуват начина, по който функционират бактериите, като например пречат на изграждането на клетъчната стена или на ДНК. Има ограничен брой начини, по които бактериите могат да бъдат атакувани и когато съществуващите атаки вече не работят, се изисква съвсем нов тип антибиотик, който използва изцяло нова стратегия.
В момента не съществува такъв антибиотик и тези в процес на разработка не са одобрени като безопасни или толкова ефективни. Здравните специалисти са изправени пред бъдещето, в което антибиотиците действат само в ограничен брой случаи.
Защо трябва да намалим употребата на антибиотици
В допълнение към разработването на нови лекарства, стратегия на ограничаване на употребата на антибиотици в случаите, когато наистина са необходими, може да помогне да се забави по-нататъшното развитие на бактериална резистентност. Често, когато често срещаните инфекции не са сериозни и пациентът е здрав, имунната система може да се грижи и неутрализира бактериите.
В селското стопанство отглеждането на здрави животни в чиста околна среда с помощта на практики за намаляване на болестите може минимизиране на употребата на антибиотици и намаляване на възможностите за избор и разпространение на резистентни бактерии. Здравните специалисти и учените изследователи използват двустранен подход. Ограничаването на употребата на антибиотици като цяло и бързото търсене на нови видове антибиотици е най-добрият начин за това поддържане на здравето на всички в бъдеще.