Antibiotikaresistens: definition, årsager og eksempler

Bakterier findes overalt i verden, fra tørre ørkener til fugtige huler og mørke skove. De kan tilpasse sig mange miljøer og findes i et særligt stort antal i og omkring mange dyr, inklusive mennesker. De fleste af disse bakterier er harmløse, men der er mange forskellige slags og stort antal af hver art.

Mange bakterie findes steder som på menneskelig hud og i det menneskelige fordøjelsessystem. Disse bakterier hjælper med at holde huden glat og smidig, og tarmbakterierne hjælper mennesker med at fordøje deres mad. Disse er de gavnlige bakterier der udviklede sig med mennesker og udfører forskellige funktioner for den menneskelige krop.

Mens de fleste bakterier ikke forårsager problemer, er nogle få skadelige og kan forårsage en række smitsomme sygdomme. Bakterielle sygdomme som lungebetændelse var tidligere en alvorlig trussel og forårsagede ofte døden. Ud over sygdom kan bakterier også forårsage infektioner i nedskæringer, sår og i enhver anden situation, hvor bakterier kan komme ind i kroppen gennem et brud i huden.

Infektioner var på et tidspunkt et alvorligt problem, og folk kunne miste lemmer eller dø. Bakterielle sygdomme og infektioner blev meget mindre dødbringende med opdagelsen af ​​det første antibiotikum, penicillin, i 1928.

Antibiotika kom i almindelig brug i 1940'erne. I tillæg til penicillin, mange andre antibiotika er blevet opdaget. De har den samme bakterielle bekæmpelseseffekt som penicillin, men fungerer på forskellige måder.

I dag anvendes antibiotika i vid udstrækning til at helbrede bakterielle sygdomme og infektioner, men også for at forhindre sygdom hos husdyr. Deres anvendelse inden for human sundhedspleje og landbrug har ført til, at bakterier udvikler resistente bakteriestammer, der forårsager antibiotikaresistente infektioner.

Antibiotika er ikke effektive mod sådanne bakterier, og når mennesker og dyr bliver syge af stammer af resistente bakterier, bliver deres kur stadig vanskeligere. I øjeblikket er nogle bakterier blevet resistente over for nogle antibiotika, men der er et par stammer af antibiotikaresistente bakterier der ikke reagerer på behandling med noget antimikrobielt lægemiddel.

Behandling af smitsomme sygdomme og sygdomsbekæmpelse generelt bliver et alvorligt problem, hvis sådanne lægemiddelresistente bakterier bliver almindelige.

Antibiotika er lægemidler, der helbreder bakterielle infektioner. De arbejder ved at forhindre bakterier i at formere sig eller ved at dræbe dem. Nogle antibiotika virker kun mod nogle typer bakterier, men bredspektret antibiotika forhindre vækst af mange typer bakterier.

Til udvikling af nye antibiotika tester forskere mange forskellige stoffer for evnen til at kontrollere bakterievækst og for bivirkninger hos mennesker. Nogle stoffer dræber bakterier, men er ikke sikre at bruge. Test- og godkendelsesprocessen er så lang, at kun få antibiotika gør det til almindelig brug.

Antibiotika forstyrrer en del af bakteriers livscyklus så bakterierne dør af og infektionen forsvinder. Penicillin og andre tidlige antibiotika angreb en bakteriers evne til at opbygge og reparere dens cellevæg. I modsætning til humane celler, der findes i kroppen, skal bakterier være i stand til at eksistere i det åbne miljø og har brug for en cellevæg for at beskytte dem og holde cellen intakt.

Penicillintypen af ​​antibiotika blokerer bakteriecellen fra at forbinde molekyler til hinanden for at danne sin væg. Når cellevæg forværres, bakterien brister og dør.

Andre antibiotika, der dræber bakterier, angriber bakteriens evne til at producere proteiner i deres ribosomer. Da celler har brug for proteiner til at fungere, kan de bakterier, der forhindres i at fremstille proteiner, ikke overleve.

•••Dana Chen | Videnskabelig

•••Dana Chen | Videnskabelig

•••Dana Chen | Videnskabelig

En anden type antibiotika forhindrer bakterier reproducerer. Bakterier formere sig ved at lave en kopi af DNA'et i cellen og derefter opdele. Antibiotika forstyrre DNA'et kopieringsproces ved at bryde DNA-strengene i stykker og forhindre, at cellen foretager reparationer.

Uden en DNA-kopi kan bakterierne ikke splitte, eller hvis den splittes, kan dattercellerne ikke overleve. Ved hjælp af disse typer antibiotika har sundhedspersonale været i stand til hurtigt at helbrede bakterielle infektioner og sygdomme indtil nu.

Antibiotikaresistens er udviklingen af ​​bakteriemekanismer, der bekæmper de forstyrrende virkninger af antibiotika. Som et resultat fungerer antibiotika, der plejede at helbrede specifikke sygdomme ved at forhindre vækst af de tilknyttede bakterier, ikke længere. En sådan lægemiddelresistens bliver almindelig, når flere og flere bakterier ændrer sig.

Selv når kun nogle få af bakterierne er resistente over for det anvendte antibiotikum, dræbes de ikke-resistente bakterier, mens de resterende formerer sig for fortsat at forårsage sygdommen. Når dette sker gentagne gange, resistente bakterier bliver mere almindelige, og flere tilfælde af antibiotikasvigt opstår.

Dette er situationen i øjeblikket. Hvis tendensen fortsætter, vil de fleste bakterier i sidste ende være resistente, og antibiotika vil ikke længere være effektive til sygdomsbekæmpelse og forebyggelse.

For eksempel forårsager flere slags bakterier lungebetændelse og den type antibiotikum, der bryder sammen bakterielle DNA-tråde for at forhindre bakterier i at splitte bruges ofte til at kontrollere og helbrede sygdommen. For antibiotikaresistente bakterier kan disse antibiotika ikke længere bryde DNA-strengene op.

Bakterier har udviklet specielle strategier for at modvirke virkningerne af antibiotika. Nogle bakterieceller har ændret deres cellevæg for at forhindre, at antibiotika kommer ind. Andre pumper antibiotika ud, før det kan skade. Atter andre angriber og ændrer antibiotika, så det ikke længere virker.

Dybest set har individuelle bakterier prøvet alle mulige strategier for at overleve, og nogle har fundet ud af, at mekanismer som disse virker for at gøre dem modstandsdygtig til specifikke antibiotika. Bakterier kan inkorporere flere af disse metoder til at målrette antibiotika, der fungerer på forskellige måder.

Nogle bakterier har mange af disse metoder og er resistente over for næsten alle antibiotika.

Når en bakterie har udviklet en resistensmekanisme, er den overlever antibiotika mens alle de andre bakterier dør. Processen med at kurere sygdomme med antibiotika resulterer i et meget stærkt selektionstryk til fordel for antibiotikaresistens. Kun resistente celler overlever. De kan derefter formere sig hurtigt og sprede modstanden.

Dette betyder, at de resistente bakterier automatisk vælges for at blive mere almindelige. Hvis den syge patient eller dyr dør, eller når deres kropsaffald kasseres, frigives disse resistente bakterier i miljøet, hvor de kan sprede de resistente gener til andre bakterier.

En måde bakterier kan udvikle mekanismer til at besejre antibiotika er igennem tilfældige mutationer. Selvom en sådan mutation kun kan finde sted i en bakteriecelle, tillader det stærke selektionstryk den resistente mutation at sprede sig hurtigt. De resistente bakterier er dem, der overlever og formerer sig, og som derefter deler de nye resistente gener.

Når et antibiotikum anvendes i lave niveauer i en længere periode, har bakterier masser af tid til at mutere og for at en mutation kan sprede sig. Jo længere et antibiotikum bruges i en bestemt situation, jo større chance er der for mutationer og for bakteriel resistens at udvikle sig.

Mens tilfældige genetiske mutationer er den oprindelige kilde til antibiotikaresistens, skal andre faktorer være til stede og bidrage til at gøre bakterieresistensen til et alvorligt problem.

Ufuldstændige behandlinger med antibiotikabehandling og langvarig brug af antibiotika kan bidrage til udviklingen af ​​resistente celler. Når en bakteriecelle har den resistente mutation, hurtigt aseksuel reproduktion gennem bakterieceller kan splittelse og multiplikation øge antallet af bakterier, der er resistente meget hurtigt.

Ud over at formere sig ved celledeling har bakterier en anden mekanisme til at sprede de mutante og resistente gener. Vandret genoverførsel placerer kopier af DNA-fragmenter, muligvis inklusive resistente gener, i nye celler.

DNA-fragmenter i form af plasmider kan eksistere uden for celler og kan komme ind i nye celler, der overfører DNA-segmenter og gener uden reproduktion. Dette betyder, at resistente gener kan hoppe mellem arter eller bakterietyper, så længe de kommer tæt på.

Fordi et behandlingsforløb med antibiotika dybest set skal dræbe enhver sygdomsfremkaldende bakteriecelle for at være sikker at ingen resistente celler overlever, bliver det vigtigt, at antibiotikabehandling hos mennesker altid udføres til færdiggørelse.

I praksis kan nogle bakterier, der ikke dræbes af antibiotika, blive dræbt af det naturlige immunsystem, men når det sker antibiotikabehandling er ikke afsluttet, og ikke alle doser tages, risikoen for overlevelse af en resistent bakteriecelle øges.

Langvarig brug af antibiotika, for eksempel på hospitaler, kan øge spredningen af ​​resistente bakterier. Langvarig brug skaber en permanent fase for stærke valgstryk. Hvor et normalt behandlingsforløb kan tage to uger, hvor selektionstryk anvendes, og bakterier kan muteres, er langvarig brug en kontinuerlig mulighed for tilfældige mutationer.

Når en bakterie har udviklet antibiotikaresistens, giver den løbende brug af antibiotika bakterien mulighed for at formere sig og udvikle yderligere resistente mekanismer. Overforbrug af antibiotika har den samme virkning.

Når antibiotikabrug er hyppig eller spredt over en længere periode, øges risikoen for spredning af antibiotikaresistens. Dette gælder især nu, når resistente gener bliver mere almindelige.

En vigtig faktor i udviklingen og spredningen af ​​antibiotikaresistens er brugen af antibiotika i landbruget.

Besætningsdyr er meget modtagelige for smitsomme sygdomme, og landmænd modvirker risikoen ved at fodre dyr med lave niveauer af antibiotika for at beskytte dem. Denne konstante anvendelse af antibiotika resulterer i ideelle betingelser for udvikling og spredning af resistente mutante gener.

Selvom nogle af de antibiotika, der anvendes i landbruget, ikke bruges til mennesker, har vandret genoverførsel gjort det muligt for resistente landbrugsgener at forekomme i antibiotika, der anvendes i humane behandlinger. Medmindre brugen af ​​antibiotika drastisk begrænses overalt, også i landbruget, vil flere og flere typer antibiotika miste det meste af deres effektivitet.

Når antibiotikaresistens spreder sig, bliver de antibiotika, der i øjeblikket er i brug, mindre effektive. Bakteriestammer, der forårsager sygdom hos specifikke patienter, kan have en varierende grad af resistens over for forskellige antibiotika, og behandlingen kan blive forsinket, indtil et antibiotikum, der fungerer, identificeres.

I værste fald fungerer ingen af ​​de tilgængelige antibiotika og patientens egne immunsystem muligvis ikke i stand til at bekæmpe bakterierne. Patienten bliver en kilde til antibiotikaresistente bakterier, der kan spredes over hele hospitalet.

Da antibiotika fungerer ved hjælp af flere forskellige måder at forstyrre bakteriefunktioner, udvikler de fleste bakterier sig modstand mod en af ​​disse mekanismer, men kan stadig dræbes ved hjælp af andre antibiotika, der fungerer anderledes.

Fremkomsten af ​​såkaldte "super bugs"er et alvorligt problem, fordi de har udviklet resistens over for alle kendte antibiotika. I disse tilfælde fungerer kun helt nye antibiotika, der anvender nye strategier, men sådanne nye lægemidler kan ikke udvikles hurtigt.

I øjeblikket vinder bakterier løbet ved at udvikle resistens over for eksisterende antibiotika hurtigere end nye opdages. Hvis de nuværende tendenser fortsætter, er tiden, hvor intet antibiotikum virker mod nogle almindelige sygdomme, ikke langt væk. Sygdomme, der let helbredes i dag, kan blive dødelige.

Antibiotika angriber den måde, bakterier fungerer på, såsom at interferere med cellevægskonstruktion eller med DNA. Der er et begrænset antal måder, hvorpå bakterier kan angribes, og når de eksisterende angreb ikke længere fungerer, kræves der en helt ny type antibiotika, der bruger en helt ny strategi.

Der findes ikke et sådant antibiotikum i øjeblikket, og de under udvikling er ikke blevet godkendt som sikre eller så effektive. Sundhedspersonale står over for en fremtid, hvor antibiotika kun fungerer i en begrænset antal sager.

Ud over at udvikle nye lægemidler er en strategi for begrænser brugen af ​​antibiotika til tilfælde, hvor de virkelig er nødvendige, kan hjælpe med at forsinke den videre udvikling af bakteriel resistens. Ofte, når almindelige infektioner ikke er alvorlige, og patienten er sund, kan immunsystemet tage sig af og neutralisere bakterierne.

I landbruget kan opdræt sunde dyr i et rent miljø ved hjælp af sygdomsreducerende fremgangsmåder minimere brugen af ​​antibiotika og skære ned på mulighederne for udvælgelse og spredning af resistente bakterie. Sundhedspersonale og forskere bruger en tostrenget tilgang. Det er den bedste måde at begrænse brugen af ​​antibiotika generelt og hurtigt lede efter nye typer antibiotika holder alle sunde i fremtiden.