Bakterien kommen überall auf der Welt vor, von trockenen Wüsten bis hin zu feuchten Höhlen und dunklen Wäldern. Sie können sich an viele Umgebungen anpassen und kommen in und um viele Tiere, einschließlich des Menschen, in besonders großer Zahl vor. Die meisten dieser Bakterien sind harmlos, aber es gibt viele verschiedene Arten und eine große Anzahl von jeder Art.
Viele Bakterien finden sich an Orten wie der menschlichen Haut und im menschlichen Verdauungssystem. Diese Bakterien helfen, die Haut glatt und geschmeidig zu halten, und die Darmbakterien helfen dem Menschen, ihre Nahrung zu verdauen. Dies sind die nützliche Bakterien die sich mit dem Menschen entwickelt haben und verschiedene Funktionen für den menschlichen Körper erfüllen.
Was verursachen schädliche Bakterien?
Während die meisten Bakterien keine Probleme verursachen, sind einige wenige schädlich und können eine Vielzahl von Infektionskrankheiten verursachen. Bakterielle Erkrankungen wie Lungenentzündung war früher eine ernsthafte Bedrohung und führte oft zum Tod. Neben Krankheiten können Bakterien auch Infektionen von Schnitten, Wunden und in jeder anderen Situation verursachen, in der Bakterien durch einen Hautriss in den Körper gelangen können.
Infektionen waren einst ein ernstes Problem, und Menschen konnten Gliedmaßen verlieren oder sterben. Bakterielle Krankheiten und Infektionen wurden mit der Entdeckung des ersten Antibiotikums Penicillin im Jahr 1928 viel weniger tödlich.
Wie werden Antibiotika verwendet?
Antibiotika wurden in den 1940er Jahren allgemein verwendet. Zusätzlich zu Penicillin, viele andere Antibiotika wurden entdeckt. Sie haben die gleiche bakterienabwehrende Wirkung wie Penicillin, wirken aber auf unterschiedliche Weise.
Heute werden Antibiotika häufig zur Heilung von bakteriellen Erkrankungen und Infektionen, aber auch zur Vorbeugung von Krankheiten bei Nutztieren eingesetzt. Ihre Verwendung in der menschlichen Gesundheitsversorgung und in der Landwirtschaft hat dazu geführt, dass Bakterien resistente Bakterienstämme entwickeln, die antibiotikaresistente Infektionen verursachen.
Antibiotika sind gegen solche Bakterien nicht wirksam, und wenn Menschen und Tiere an Stämmen resistenter Bakterien erkranken, wird ihre Heilung immer schwieriger. Im Moment sind einige Bakterien gegen einige Antibiotika resistent geworden, aber es gibt einige Stämme von antibiotikaresistente Bakterien die nicht auf die Behandlung mit einem antimikrobiellen Medikament ansprechen.
Die Behandlung von Infektionskrankheiten und die Krankheitsbekämpfung im Allgemeinen werden zu einem ernsthaften Problem, wenn solche arzneimittelresistenten Bakterien verbreitet werden.
Was genau sind Antibiotika?
Antibiotika sind Medikamente, die bakterielle Infektionen heilen. Sie wirken, indem sie Bakterien daran hindern, sich zu vermehren oder indem sie sie töten. Einige Antibiotika wirken nur gegen bestimmte Bakterienarten, aber Breitbandantibiotika verhindern das Wachstum vieler Bakterienarten.
Für die Entwicklung neuer Antibiotika testen Wissenschaftler viele verschiedene Substanzen auf ihre Fähigkeit, das Bakterienwachstum zu kontrollieren und auf Nebenwirkungen beim Menschen. Einige Substanzen töten Bakterien ab, sind jedoch nicht sicher in der Anwendung. Der Test- und Zulassungsprozess ist so lang, dass nur wenige Antibiotika es in den allgemeinen Gebrauch schaffen.
Wie wirken Antibiotika?
Antibiotika stören einen Teil der Lebenszyklus von Bakterien damit die Bakterien absterben und die Infektion verschwindet. Penicillin und andere frühe Antibiotika griffen die Fähigkeit eines Bakteriums an, seine Zellenwand. Im Gegensatz zu menschlichen Zellen im Körper müssen Bakterien in der offenen Umgebung existieren können und brauchen eine Zellwand, um sie zu schützen und die Zelle intakt zu halten.
Der Penicillin-Typ des Antibiotikums verhindert, dass die Bakterienzelle Moleküle miteinander verbindet, um ihre Wand zu bilden. Wenn der Zellenwand verschlechtert sich, das Bakterium platzt und stirbt.
Andere Antibiotika, die Bakterien abtöten, greifen die Fähigkeit der Bakterien an, Proteine in ihrem Körper zu produzieren Ribosomen. Da Zellen Proteine benötigen, um zu funktionieren, können die Bakterien, die daran gehindert werden, Proteine herzustellen, nicht überleben.
•••Dana Chen | Wissenschaft
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Eine andere Art von Antibiotikum verhindert die Bakterien aus der Vermehrung. Bakterien vermehren sich, indem sie eine Kopie der DNA in der Zelle erstellen und sich dann aufspalten. Die Antibiotika zerstöre die DNA Kopierprozess, indem die DNA-Stränge in Stücke zerlegt werden und die Zelle daran gehindert wird, Reparaturen vorzunehmen.
Ohne eine DNA-Kopie können sich die Bakterien nicht spalten, oder wenn sie sich spalten, können die Tochterzellen nicht überleben. Mit diesen Antibiotika konnten Angehörige der Gesundheitsberufe bakterielle Infektionen und Krankheiten bisher schnell und einfach heilen.
Was ist Antibiotikaresistenz?
Antibiotikaresistenz ist die Entwicklung bakterieller Mechanismen, die die störenden Wirkungen von Antibiotika besiegen. Infolgedessen wirken Antibiotika, die früher bestimmte Krankheiten heilen, indem sie das Wachstum der damit verbundenen Bakterien verhindern, nicht mehr. Solche Arzneimittelresistenzen werden häufig, da sich immer mehr Bakterien verändern.
Selbst wenn nur wenige der Bakterien gegen das verwendete Antibiotikum resistent sind, werden die nicht resistenten Bakterien abgetötet, während sich die restlichen vermehren, um die Krankheit weiter zu verursachen. Wenn dies wiederholt vorkommt, resistente Bakterien werden häufiger und es treten mehr Fälle von Antibiotikaversagen auf.
Dies ist derzeit die Situation. Wenn der Trend anhält, werden die meisten Bakterien schließlich resistent sein und Antibiotika werden bei der Krankheitsbekämpfung und -prävention nicht mehr wirksam sein.
Zum Beispiel verursachen verschiedene Bakterienarten eine Lungenentzündung und die Art des Antibiotikums, die sich auflöst bakterielle DNA-Stränge um zu verhindern, dass sich die Bakterien aufspalten, wird oft verwendet, um die Krankheit zu kontrollieren und zu heilen. Bei antibiotikaresistenten Bakterien können diese Antibiotika die DNA-Stränge nicht mehr aufbrechen.
Wie verhindern Bakterien, dass Antibiotika wirken?
Bakterien haben spezielle Strategien entwickelt, um der Wirkung von Antibiotika entgegenzuwirken. Etwas Bakterienzellen ihre Zellwand verändert haben, um das Eindringen des Antibiotikums zu verhindern. Andere pumpen das Antibiotikum aus, bevor es Schaden anrichten kann. Wieder andere greifen das Antibiotikum an und ändern es, sodass es nicht mehr wirkt.
Grundsätzlich haben einzelne Bakterien alle möglichen Überlebensstrategien ausprobiert, und einige haben herausgefunden, dass Mechanismen wie diese funktionieren, um sie herzustellen beständig auf bestimmte Antibiotika. Bakterien können mehrere dieser Methoden verwenden, um Antibiotika zu bekämpfen, die auf unterschiedliche Weise wirken.
Manche Bakterien haben viele dieser Methoden und sind gegen fast alle Antibiotika resistent.
Wie verbreiten sich resistente Bakterien?
Sobald ein Bakterium einen Resistenzmechanismus entwickelt hat, ist es überlebt das Antibiotikum während alle anderen Bakterien sterben. Der Heilungsprozess mit Antibiotika führt zu einem sehr starken Selektionsdruck zugunsten von Antibiotikaresistenzen. Nur resistente Zellen überleben. Sie können sich dann schnell vermehren und den Widerstand verbreiten.
Dies bedeutet, dass die resistenten Bakterien automatisch ausgewählt werden, um häufiger zu werden. Stirbt der kranke Patient oder das Tier oder werden seine Körperausscheidungen entsorgt, werden diese resistenten Bakterien in die Umwelt freigesetzt, wo sie die resistenten Gene auf andere Bakterien übertragen können.
Wie entwickeln Bakterien Resistenzen?
Bakterien können Mechanismen zur Abwehr von Antibiotika entwickeln: zufällige Mutationen. Obwohl eine solche Mutation in nur einer Bakterienzelle stattfinden kann, ermöglicht der starke Selektionsdruck eine schnelle Ausbreitung der resistenten Mutation. Die resistenten Bakterien sind diejenigen, die überleben und sich vermehren und die dann die neuen resistenten Gene teilen.
Wenn ein Antibiotikum über einen längeren Zeitraum in geringen Mengen verwendet wird, haben Bakterien viel Zeit, um zu mutieren und eine Mutation auszubreiten. Je länger ein Antibiotikum in einer bestimmten Situation angewendet wird, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Mutationen und bakterielle Resistenzen entstehen.
Was zur Antibiotikaresistenz beiträgt
Während zufällige genetische Mutationen die ursprüngliche Quelle der Antibiotikaresistenz sind, müssen andere Faktoren vorhanden sein und dazu beitragen, dass die bakterielle Resistenz zu einem ernsthaften Problem wird.
Unvollständige antibiotische Behandlungen und Langzeitgebrauch von Antibiotika kann zur Entwicklung resistenter Zellen beitragen. Sobald eine Bakterienzelle die resistente Mutation hat, schnell asexuelle Reproduktion Durch die Aufspaltung und Vermehrung von Bakterienzellen kann die Zahl der resistenten Bakterien sehr schnell erhöht werden.
Neben der Vermehrung durch Zellteilung haben Bakterien einen weiteren Mechanismus zur Verbreitung der mutierten und resistenten Gene. Horizontaler Gentransfer platziert Kopien von DNA-Fragmenten, möglicherweise einschließlich resistenter Gene, in neue Zellen.
DNA-Fragmente in Form von Plasmiden können außerhalb von Zellen existieren und in neue Zellen eindringen, wobei sie DNA-Segmente und Gene ohne Reproduktion übertragen. Das bedeutet, dass resistente Gene zwischen Arten oder Bakterienarten hin- und herspringen können, solange sie sich in unmittelbarer Nähe befinden.
Denn eine Behandlung mit Antibiotika muss grundsätzlich jede krankheitserregende Bakterienzelle abtöten dass keine resistente Zelle überlebt, ist es wichtig, dass beim Menschen immer eine antibiotische Behandlung durchgeführt wird Fertigstellung.
In der Praxis können einige Bakterien, die nicht durch das Antibiotikum abgetötet wurden, durch das natürliche Immunsystem abgetötet werden, aber wenn eine antibiotische Behandlung nicht abgeschlossen ist und nicht alle Dosen eingenommen werden, das Überlebensrisiko einer resistenten Bakterienzelle steigt.
Wie die langfristige Verwendung von Antibiotika ein Problem ist
Die langfristige Anwendung von Antibiotika, beispielsweise in Krankenhäusern, kann die Verbreitung resistenter Bakterien erhöhen. Langfristige Nutzung schafft eine dauerhafte Bühne für starke Auswahldruck. Während ein normaler Behandlungsverlauf zwei Wochen dauern kann, in denen Selektionsdruck ausgeübt wird und Bakterien mutieren können, ist die Langzeitanwendung eine kontinuierliche Gelegenheit für zufällige Mutationen.
Sobald ein Bakterium eine Antibiotikaresistenz entwickelt hat, ermöglicht der kontinuierliche Einsatz von Antibiotika dem Bakterium, sich zu vermehren und zusätzliche. zu entwickeln Widerstandsmechanismen. Der übermäßige Gebrauch von Antibiotika hat den gleichen Effekt.
Wenn Antibiotika häufig oder über einen längeren Zeitraum angewendet werden, steigt das Risiko der Verbreitung von Antibiotikaresistenzen. Dies gilt insbesondere jetzt, da resistente Gene immer häufiger auftreten.
Die Wirkung der Langzeitanwendung von Antibiotika in der Landwirtschaft
Ein wesentlicher Faktor für die Entwicklung und Verbreitung von Antibiotikaresistenzen ist der Einsatz von Antibiotika in der Landwirtschaft.
Herdentiere sind sehr anfällig für Infektionskrankheiten, und die Landwirte begegnen dem Risiko, indem sie den Tieren zum Schutz geringe Mengen Antibiotika füttern. Dieser ständige Einsatz von Antibiotika führt zu idealen Bedingungen für die Entwicklung und Verbreitung resistenter mutierter Gene.
Obwohl einige der in der Landwirtschaft verwendeten Antibiotika nicht beim Menschen verwendet werden, hat der horizontale Gentransfer es ermöglicht, dass resistente landwirtschaftliche Gene in Antibiotika zur Behandlung von Menschen vorkommen. Wenn der Einsatz von Antibiotika nicht überall, auch in der Landwirtschaft, drastisch eingeschränkt wird, verlieren immer mehr Antibiotika-Arzneimittel den größten Teil ihrer Wirksamkeit.
Warum ist Antibiotikaresistenz ein Problem?
Wenn sich Antibiotikaresistenzen ausbreiten, verlieren die derzeit verwendeten Antibiotika an Wirksamkeit. Bakterienstämme, die bei bestimmten Patienten Krankheiten verursachen, können einen unterschiedlichen Grad an Resistenz gegen verschiedene Antibiotika aufweisen, und die Behandlung könnte verschoben werden, bis ein wirksames Antibiotikum identifiziert ist.
Im schlimmsten Fall wirkt keines der verfügbaren Antibiotika und das des Patienten selbst Immunsystem möglicherweise nicht in der Lage, die Bakterien abzuwehren. Der Patient wird zu einer Quelle von antibiotikaresistenten Bakterien, die sich im gesamten Krankenhaus ausbreiten können.
Da Antibiotika auf verschiedene Weise wirken, um bakterielle Funktionen zu stören, entwickeln sich die meisten Bakterien Resistenz gegen einen dieser Mechanismen, kann aber immer noch mit anderen Antibiotika, die anders wirken, abgetötet werden.
Die Entstehung sogenannter "Super Bugs“ ist ein ernstes Problem, da sie Resistenzen gegen alle bekannten Antibiotika entwickelt haben. In diesen Fällen funktionieren nur völlig neue Antibiotika mit neuen Strategien, aber solche neuen Medikamente können nicht schnell entwickelt werden.
Im Moment gewinnen Bakterien das Rennen, indem sie schneller Resistenzen gegen bestehende Antibiotika entwickeln, als neue entdeckt werden. Wenn sich die gegenwärtigen Trends fortsetzen, ist die Zeit, in der kein Antibiotikum gegen einige Volkskrankheiten wirkt, nicht mehr weit. Krankheiten, die heute leicht geheilt werden können, können tödlich sein.
Warum neue Antibiotika das Problem nicht lösen können
Antibiotika greifen die Funktionsweise von Bakterien an, indem sie beispielsweise den Zellwandaufbau stören oder mit DNA. Es gibt eine begrenzte Anzahl von Möglichkeiten, Bakterien anzugreifen, und wenn die bestehenden Angriffe nicht mehr funktionieren, ist ein völlig neues Antibiotikum mit einer völlig neuen Strategie erforderlich.
Derzeit gibt es kein solches Antibiotikum, und diejenigen, die sich in der Entwicklung befinden, wurden weder als sicher noch als wirksam anerkannt. Fachkräfte im Gesundheitswesen stehen vor einer Zukunft, in der Antibiotika nur in a begrenzte Anzahl von Fällen.
Warum wir den Einsatz von Antibiotika reduzieren müssen
Neben der Entwicklung neuer Medikamente ist eine Strategie der den Einsatz von Antibiotika einschränken antibiotic in Fällen, in denen sie wirklich benötigt werden, könnte helfen, die weitere Entwicklung bakterieller Resistenzen zu verzögern. Wenn häufige Infektionen nicht schwerwiegend sind und der Patient gesund ist, kann sich das Immunsystem oft um die Bakterien kümmern und sie neutralisieren.
In der Landwirtschaft kann die Aufzucht gesunder Tiere in einer sauberen Umgebung mit krankheitsreduzierenden Praktiken practices Minimieren Sie den Einsatz von Antibiotika und verringern Sie die Möglichkeiten zur Selektion und Verbreitung resistenter Bakterien. Angehörige der Gesundheitsberufe und Forscher verfolgen einen zweigleisigen Ansatz. Den Einsatz von Antibiotika im Allgemeinen einzuschränken und schnell nach neuen Antibiotika zu suchen, ist der beste Weg, um damit alle gesund bleiben in der Zukunft.