Τα βακτήρια βρίσκονται παντού σε όλο τον κόσμο, από άνυδρες ερήμους έως υγρά σπήλαια και σκοτεινά δάση. Μπορούν να προσαρμοστούν σε πολλά περιβάλλοντα και βρίσκονται σε ιδιαίτερα υψηλούς αριθμούς μέσα και γύρω από πολλά ζώα, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Τα περισσότερα από αυτά τα βακτήρια είναι ακίνδυνα, αλλά υπάρχουν πολλά διαφορετικά είδη και μεγάλοι αριθμοί κάθε είδους.
Πολλά βακτήρια βρίσκονται σε μέρη όπως στο ανθρώπινο δέρμα και στο ανθρώπινο πεπτικό σύστημα. Αυτά τα βακτηρίδια βοηθούν στη διατήρηση του δέρματος απαλό και εύκαμπτο, και τα βακτήρια του εντέρου βοηθούν τους ανθρώπους να αφομοιώσουν την τροφή τους. Αυτά είναι τα ευεργετικά βακτήρια που εξελίχθηκε με τους ανθρώπους και εκπληρώνει διάφορες λειτουργίες για το ανθρώπινο σώμα.
Τι προκαλούν τα επιβλαβή βακτήρια;
Ενώ τα περισσότερα βακτήρια δεν προκαλούν προβλήματα, μερικά είναι επιβλαβή και μπορούν να προκαλέσουν μια ποικιλία μολυσματικών ασθενειών. Βακτηριακές ασθένειες όπως η πνευμονία ήταν μια σοβαρή απειλή και συχνά προκάλεσε θάνατο. Εκτός από την ασθένεια, τα βακτήρια μπορούν επίσης να προκαλέσουν λοιμώξεις από κοψίματα, πληγές και σε οποιαδήποτε άλλη κατάσταση στην οποία τα βακτήρια μπορούν να εισέλθουν στο σώμα μέσω ενός σπασίματος στο δέρμα.
Λοιμώξεις ήταν κάποτε ένα σοβαρό πρόβλημα, και οι άνθρωποι θα μπορούσαν να χάσουν τα άκρα ή να πεθάνουν. Οι βακτηριακές ασθένειες και λοιμώξεις έγιναν πολύ λιγότερο θανατηφόρες με την ανακάλυψη του πρώτου αντιβιοτικού, της πενικιλίνης, το 1928.
Πώς χρησιμοποιούνται τα αντιβιοτικά;
Τα αντιβιοτικά τέθηκαν σε κοινή χρήση τη δεκαετία του 1940. Επιπρόσθετα πενικιλλίνη, έχουν ανακαλυφθεί πολλά άλλα αντιβιοτικά φάρμακα. Έχουν το ίδιο αποτέλεσμα καταπολέμησης των βακτηρίων με την πενικιλίνη αλλά λειτουργούν με διάφορους τρόπους.
Σήμερα, τα αντιβιοτικά χρησιμοποιούνται ευρέως για τη θεραπεία βακτηριακών ασθενειών και λοιμώξεων αλλά και για την πρόληψη της ασθένειας στα ζώα εκτροφής. Η χρήση τους στην υγειονομική περίθαλψη και τη γεωργία έχει οδηγήσει τα βακτήρια να αναπτύξουν ανθεκτικά στελέχη βακτηρίων που προκαλούν ανθεκτικές στα αντιβιοτικά μολύνσεις.
Τα αντιβιοτικά δεν είναι αποτελεσματικά έναντι τέτοιων βακτηρίων και όταν άνθρωποι και ζώα αρρωσταίνουν από στελέχη ανθεκτικών βακτηρίων, η θεραπεία τους γίνεται όλο και πιο δύσκολη. Προς το παρόν ορισμένα βακτήρια έχουν γίνει ανθεκτικά σε ορισμένα αντιβιοτικά, αλλά υπάρχουν μερικά στελέχη ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια που δεν ανταποκρίνονται στη θεραπεία με οποιοδήποτε αντιμικροβιακό φάρμακο.
Η θεραπεία λοιμωδών ασθενειών και ο έλεγχος των ασθενειών γενικά γίνεται σοβαρό πρόβλημα εάν αυτά τα ανθεκτικά στα φάρμακα βακτήρια γίνουν κοινά.
Τι ακριβώς είναι τα αντιβιοτικά;
Τα αντιβιοτικά είναι φάρμακα που θεραπεύουν βακτηριακές λοιμώξεις. Δουλεύουν σταματώντας να πολλαπλασιάζονται τα βακτήρια ή σκοτώνοντας τα. Ορισμένα αντιβιοτικά λειτουργούν μόνο κατά ορισμένων τύπων βακτηρίων, αλλά αντιβιοτικά ευρέος φάσματος αποτρέπει την ανάπτυξη πολλών τύπων βακτηρίων.
Για την ανάπτυξη νέων αντιβιοτικών, οι επιστήμονες δοκιμάζουν πολλές διαφορετικές ουσίες για την ικανότητα ελέγχου της βακτηριακής ανάπτυξης και για παρενέργειες στον άνθρωπο. Ορισμένες ουσίες σκοτώνουν βακτήρια αλλά δεν είναι ασφαλείς στη χρήση. Η διαδικασία δοκιμών και έγκρισης είναι τόσο μεγάλη που μόνο μερικά αντιβιοτικά το καθιστούν σε κοινή χρήση.
Πώς λειτουργούν τα αντιβιοτικά;
Τα αντιβιοτικά διαταράσσουν ένα μέρος του κύκλος ζωής βακτηρίων έτσι ώστε τα βακτήρια να πεθαίνουν και η λοίμωξη να εξαφανίζεται. Η πενικιλίνη και άλλα πρώιμα αντιβιοτικά επιτέθηκαν στην ικανότητα ενός βακτηριδίου να δημιουργήσει και να επισκευάσει το κυτταρικό τοίχωμα. Σε αντίθεση με τα ανθρώπινα κύτταρα που βρίσκονται μέσα στο σώμα, τα βακτήρια πρέπει να είναι σε θέση να υπάρχουν στο ανοιχτό περιβάλλον και χρειάζονται ένα κυτταρικό τοίχωμα για να τα προστατεύουν και να διατηρούν ανέπαφο το κύτταρο.
Ο τύπος αντιβιοτικού πενικιλίνης εμποδίζει το βακτηριακό κύτταρο να συνδέει τα μόρια μαζί για να σχηματίσει το τοίχωμα του. Οταν ο κυτταρικό τοίχωμα επιδεινώνεται, το βακτήριο σκάει και πεθαίνει.
Άλλα αντιβιοτικά που σκοτώνουν τα βακτήρια προσβάλλουν την ικανότητα των βακτηριδίων να παράγουν πρωτεΐνες ριβοσώματα. Δεδομένου ότι τα κύτταρα χρειάζονται πρωτεΐνες για να λειτουργήσουν, τα βακτήρια που εμποδίζονται να κάνουν πρωτεΐνες δεν μπορούν να επιβιώσουν.
•••Ντάνα Τσεν | Επιστήμη
•••Ντάνα Τσεν | Επιστήμη
•••Ντάνα Τσεν | Επιστήμη
Ένας άλλος τύπος αντιβιοτικού αποτρέπει το βακτήρια από την αναπαραγωγή. Τα βακτήρια πολλαπλασιάζονται δημιουργώντας ένα αντίγραφο του DNA στο κελί και μετά χωρίζοντας. Τα αντιβιοτικά διαταράξτε το DNA διαδικασία αντιγραφής σπάζοντας τα σκέλη του DNA σε κομμάτια και εμποδίζοντας το κύτταρο να κάνει επισκευές.
Χωρίς αντίγραφο DNA, τα βακτήρια δεν μπορούν να διαχωριστούν, ή εάν διασπάται, τα θυγατρικά κύτταρα δεν μπορούν να επιβιώσουν. Χρησιμοποιώντας αυτούς τους τύπους αντιβιοτικών, οι επαγγελματίες υγείας κατάφεραν να θεραπεύσουν βακτηριακές λοιμώξεις και ασθένειες γρήγορα και εύκολα μέχρι τώρα.
Τι είναι η αντίσταση στα αντιβιοτικά;
Η αντοχή στα αντιβιοτικά είναι η ανάπτυξη βακτηριακών μηχανισμών που καταστρέφουν τις διαταραχές των αντιβιοτικών. Ως αποτέλεσμα, τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία συγκεκριμένων ασθενειών με την πρόληψη της ανάπτυξης των σχετικών βακτηρίων δεν λειτουργούν πλέον. Τέτοια αντοχή στα φάρμακα γίνεται κοινή καθώς όλο και περισσότερα βακτήρια αλλάζουν.
Ακόμη και όταν μόνο μερικά από τα βακτήρια είναι ανθεκτικά στο αντιβιοτικό που χρησιμοποιείται, τα μη ανθεκτικά βακτήρια θανατώνονται ενώ τα υπόλοιπα πολλαπλασιάζονται για να συνεχίσουν να προκαλούν την ασθένεια. Όταν αυτό συμβαίνει επανειλημμένα, το ανθεκτικά βακτήρια γίνονται πιο συχνές και εμφανίζονται περισσότερες περιπτώσεις ανεπάρκειας αντιβιοτικών.
Αυτή είναι η κατάσταση αυτή τη στιγμή. Εάν η τάση συνεχιστεί, τελικά τα περισσότερα βακτήρια θα είναι ανθεκτικά και τα αντιβιοτικά δεν θα είναι πλέον αποτελεσματικά για τον έλεγχο και την πρόληψη των ασθενειών.
Για παράδειγμα, διάφορα είδη βακτηρίων προκαλούν πνευμονία και τον τύπο αντιβιοτικού που διαλύεται σκέλη βακτηριακού DNA Για να αποφευχθεί η διάσπαση των βακτηρίων χρησιμοποιείται συχνά για τον έλεγχο και τη θεραπεία της νόσου. Για ανθεκτικά στα αντιβιοτικά βακτήρια, αυτά τα αντιβιοτικά δεν μπορούν πλέον να διαλύσουν τους κλώνους του DNA.
Πώς τα βακτήρια εμποδίζουν τα αντιβιοτικά να λειτουργούν;
Τα βακτήρια έχουν αναπτύξει ειδικές στρατηγικές για την αντιμετώπιση των επιπτώσεων των αντιβιοτικών. Μερικοί βακτηριακά κύτταρα έχουν αλλάξει το κυτταρικό τους τοίχωμα για να αποτρέψουν την είσοδο του αντιβιοτικού. Άλλοι αντλούν το αντιβιοτικό για να προκληθεί ζημιά. Ακόμα άλλοι επιτίθενται και αλλάζουν το αντιβιοτικό, ώστε να μην λειτουργεί πλέον.
Βασικά, μεμονωμένα βακτήρια έχουν δοκιμάσει κάθε είδους στρατηγικές για να επιβιώσουν, και μερικά έχουν βρει ότι μηχανισμοί όπως αυτοί λειτουργούν για να τις κάνουν ανθεκτικός σε συγκεκριμένα αντιβιοτικά. Τα βακτήρια μπορεί να ενσωματώσουν πολλές από αυτές τις μεθόδους για τη στόχευση αντιβιοτικών που λειτουργούν με διαφορετικούς τρόπους.
Ορισμένα βακτήρια έχουν πολλές από αυτές τις μεθόδους και είναι ανθεκτικά σε σχεδόν όλα τα αντιβιοτικά.
Πώς διαδίδονται τα ανθεκτικά βακτήρια;
Μόλις ένα βακτήριο αναπτύξει έναν μηχανισμό αντοχής, αυτό επιβιώνει το αντιβιοτικό ενώ πεθαίνουν όλα τα άλλα βακτήρια. Η διαδικασία θεραπείας της νόσου με αντιβιοτικά οδηγεί σε μια πολύ ισχυρή πίεση επιλογής υπέρ της αντοχής στα αντιβιοτικά. Μόνο ανθεκτικά κύτταρα επιβιώνουν. Στη συνέχεια μπορούν να πολλαπλασιαστούν γρήγορα και να εξαπλώσουν την αντίσταση.
Αυτό σημαίνει ότι τα ανθεκτικά βακτήρια επιλέγονται αυτόματα για να γίνουν πιο κοινά. Εάν ο ασθενής ασθενής ή το ζώο πεθάνει ή όταν απορριφθούν τα σωματικά τους απορρίμματα, αυτά τα ανθεκτικά βακτήρια απελευθερώνονται στο περιβάλλον όπου μπορούν να διαδώσουν τα ανθεκτικά γονίδια σε άλλα βακτήρια.
Πώς αναπτύσσουν την αντοχή τα βακτήρια;
Ένας τρόπος με τον οποίο τα βακτήρια μπορούν να αναπτύξουν μηχανισμούς για την καταπολέμηση των αντιβιοτικών είναι μέσω τυχαίες μεταλλάξεις. Αν και μια τέτοια μετάλλαξη μπορεί να λάβει χώρα σε ένα μόνο βακτηριακό κύτταρο, η ισχυρή πίεση επιλογής επιτρέπει στην ανθεκτική μετάλλαξη να εξαπλωθεί γρήγορα. Τα ανθεκτικά βακτήρια είναι αυτά που επιβιώνουν και πολλαπλασιάζονται και στη συνέχεια μοιράζονται τα νέα ανθεκτικά γονίδια.
Όταν ένα αντιβιοτικό χρησιμοποιείται σε χαμηλά επίπεδα για μεγάλο χρονικό διάστημα, τα βακτήρια έχουν πολύ χρόνο για μετάλλαξη και για μετάδοση μιας μετάλλαξης. Όσο περισσότερο χρησιμοποιείται ένα αντιβιοτικό σε μια συγκεκριμένη κατάσταση, τόσο περισσότερες πιθανότητες υπάρχει για μεταλλάξεις και για ανάπτυξη βακτηριακής αντοχής.
Τι συμβάλλει στην αντοχή στα αντιβιοτικά
Ενώ οι τυχαίες γενετικές μεταλλάξεις είναι η αρχική πηγή αντοχής στα αντιβιοτικά, άλλοι παράγοντες πρέπει να υπάρχουν και να συμβάλλουν στο να καταστεί η βακτηριακή αντίσταση σε ένα σοβαρό πρόβλημα.
Μη ολοκληρωμένες σειρές θεραπείας με αντιβιοτικά και μακροχρόνια χρήση αντιβιοτικών μπορεί να συμβάλει στην ανάπτυξη ανθεκτικών κυττάρων. Μόλις ένα βακτηριακό κύτταρο έχει την ανθεκτική μετάλλαξη, γρήγορα ασεξουαλική αναπαραγωγή Μέσω βακτηριακών κυττάρων, ο διαχωρισμός και ο πολλαπλασιασμός μπορούν να αυξήσουν τον αριθμό των βακτηρίων που είναι ανθεκτικά πολύ γρήγορα.
Εκτός από τον πολλαπλασιασμό μέσω του διαχωρισμού των κυττάρων, τα βακτήρια έχουν έναν άλλο μηχανισμό για τη διάδοση των μεταλλαγμένων και ανθεκτικών γονιδίων. Οριζόντια μεταφορά γονιδίων τοποθετεί αντίγραφα θραυσμάτων DNA, πιθανώς συμπεριλαμβανομένων ανθεκτικών γονιδίων, σε νέα κύτταρα.
Θραύσματα DNA με τη μορφή πλασμιδίων μπορούν να υπάρχουν έξω από κύτταρα και μπορούν να εισέρχονται σε νέα κύτταρα, μεταφέροντας τμήματα και γονίδια DNA χωρίς αναπαραγωγή. Αυτό σημαίνει ότι τα ανθεκτικά γονίδια μπορούν να μεταπηδήσουν μεταξύ ειδών ή τύπων βακτηριδίων αρκεί να βρίσκονται κοντά.
Επειδή μια πορεία θεραπείας με αντιβιοτικά πρέπει βασικά να σκοτώσει κάθε βακτηριακό κύτταρο που προκαλεί ασθένειες ότι δεν επιβιώνει ανθεκτικό κύτταρο, καθίσταται σημαντικό να γίνεται πάντα η θεραπεία με αντιβιοτικά στους ανθρώπους ολοκλήρωση.
Στην πράξη, ορισμένα βακτήρια που δεν θανατώνονται από το αντιβιοτικό μπορεί να θανατωθούν από το φυσικό ανοσοποιητικό σύστημα, αλλά όταν πρόκειται για Η θεραπεία με αντιβιοτικά δεν έχει ολοκληρωθεί και δεν λαμβάνονται όλες οι δόσεις, ο κίνδυνος επιβίωσης ενός ανθεκτικού βακτηριακού κυττάρου αυξάνεται.
Πόσο μακροχρόνια είναι η χρήση αντιβιοτικών
Η μακροχρόνια χρήση αντιβιοτικών, για παράδειγμα σε νοσοκομεία, μπορεί να αυξήσει την εξάπλωση ανθεκτικών βακτηρίων. Η μακροχρόνια χρήση δημιουργεί ένα μόνιμο στάδιο για ισχυρή πίεση επιλογής. Όταν μια φυσιολογική θεραπεία μπορεί να διαρκέσει δύο εβδομάδες κατά τη διάρκεια της οποίας εφαρμόζεται πίεση επιλογής και βακτήρια μπορεί να μεταλλαχθούν, η μακροχρόνια χρήση είναι μια συνεχής ευκαιρία για τυχαίες μεταλλάξεις.
Όταν ένα βακτήριο αναπτύξει αντοχή στα αντιβιοτικά, η συνεχής χρήση των αντιβιοτικών επιτρέπει στο βακτήριο να πολλαπλασιαστεί και να αναπτυχθεί επιπλέον ανθεκτικοί μηχανισμοί. Η υπερβολική χρήση αντιβιοτικών έχει το ίδιο αποτέλεσμα.
Κάθε φορά που η χρήση αντιβιοτικών είναι συχνή ή εξαπλώνεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, αυξάνεται ο κίνδυνος εξάπλωσης της αντοχής στα αντιβιοτικά. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν τα ανθεκτικά γονίδια γίνονται πιο κοινά.
Η επίδραση της μακροχρόνιας χρήσης αντιβιοτικών στη γεωργία
Ένας σημαντικός παράγοντας στην ανάπτυξη και την εξάπλωση της αντοχής στα αντιβιοτικά είναι η χρήση του αντιβιοτικά στη γεωργία.
Τα κοπάδια είναι πολύ ευαίσθητα σε μολυσματικές ασθένειες και οι αγρότες αντιμετωπίζουν τον κίνδυνο τροφοδοτώντας ζώα χαμηλά επίπεδα αντιβιοτικών για την προστασία τους. Αυτή η συνεχής χρήση αντιβιοτικών οδηγεί σε ιδανικές συνθήκες για την ανάπτυξη και εξάπλωση ανθεκτικών μεταλλαγμένων γονιδίων.
Αν και ορισμένα από τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται στη γεωργία δεν χρησιμοποιούνται στον άνθρωπο, η οριζόντια μεταφορά γονιδίων επέτρεψε την εμφάνιση ανθεκτικών γονιδίων γεωργίας σε αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται σε ανθρώπινες θεραπείες. Εκτός εάν η χρήση αντιβιοτικών περιοριστεί δραστικά παντού, συμπεριλαμβανομένης της γεωργίας, όλο και περισσότεροι τύποι αντιβιοτικών φαρμάκων θα χάσουν το μεγαλύτερο μέρος της αποτελεσματικότητάς τους.
Γιατί είναι η Αντίσταση στα Αντιβιοτικά;
Όταν εξαπλώνεται η αντοχή στα αντιβιοτικά, τα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται σήμερα γίνονται λιγότερο αποτελεσματικά. Τα βακτηριακά στελέχη που προκαλούν ασθένεια σε συγκεκριμένους ασθενείς μπορεί να έχουν διαφορετικό βαθμό αντίστασης σε διαφορετικά αντιβιοτικά και η θεραπεία θα μπορούσε να καθυστερήσει έως ότου εντοπιστεί ένα αντιβιοτικό που λειτουργεί.
Στη χειρότερη περίπτωση, κανένα από τα διαθέσιμα αντιβιοτικά δεν λειτουργεί και το δικό του ασθενούς ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί να μην είναι σε θέση να καταπολεμήσει τα βακτήρια. Ο ασθενής γίνεται πηγή ανθεκτικών στα αντιβιοτικά βακτηρίων που μπορούν να εξαπλωθούν σε όλο το νοσοκομείο.
Επειδή τα αντιβιοτικά λειτουργούν με διάφορους τρόπους διαταραχής των βακτηριακών λειτουργιών, αναπτύσσονται τα περισσότερα βακτήρια ανθεκτικότητα σε έναν από αυτούς τους μηχανισμούς, αλλά μπορεί να εξαλειφθεί χρησιμοποιώντας άλλα αντιβιοτικά που λειτουργούν διαφορετικά.
Η εμφάνιση του λεγόμενου "σούπερ σφάλματαείναι ένα σοβαρό πρόβλημα επειδή έχουν αναπτύξει αντοχή σε όλα τα γνωστά αντιβιοτικά. Σε αυτές τις περιπτώσεις, θα λειτουργούν μόνο εντελώς νέα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούν νέες στρατηγικές, αλλά τέτοια νέα φάρμακα δεν μπορούν να αναπτυχθούν γρήγορα.
Προς το παρόν, τα βακτηρίδια κερδίζουν τον αγώνα αναπτύσσοντας αντίσταση στα υπάρχοντα αντιβιοτικά γρηγορότερα από ότι ανακαλύπτονται νέα. Εάν συνεχιστούν οι τρέχουσες τάσεις, ο χρόνος κατά τον οποίο κανένα αντιβιοτικό δεν λειτουργεί κατά ορισμένων κοινών ασθενειών δεν είναι πολύ μακριά. Ασθένειες που θεραπεύονται εύκολα σήμερα, μπορεί να γίνουν θανατηφόρες.
Γιατί τα νέα αντιβιοτικά δεν μπορούν να λύσουν το πρόβλημα
Τα αντιβιοτικά προσβάλλουν τον τρόπο λειτουργίας των βακτηρίων, όπως παρεμβολή στην κατασκευή κυτταρικών τοιχωμάτων ή με DNA. Υπάρχει ένας περιορισμένος αριθμός τρόπων επίθεσης στα βακτήρια και όταν οι υπάρχουσες επιθέσεις δεν λειτουργούν πλέον, απαιτείται ένας εντελώς νέος τύπος αντιβιοτικού που χρησιμοποιεί μια εντελώς νέα στρατηγική.
Δεν υπάρχει τέτοιο αντιβιοτικό αυτή τη στιγμή και αυτά που βρίσκονται σε εξέλιξη δεν έχουν εγκριθεί τόσο ασφαλή όσο και αποτελεσματικά. Οι επαγγελματίες υγείας αντιμετωπίζουν ένα μέλλον όπου τα αντιβιοτικά λειτουργούν μόνο σε ένα περιορισμένος αριθμός περιπτώσεων.
Γιατί πρέπει να μειώσουμε τη χρήση των αντιβιοτικών
Εκτός από την ανάπτυξη νέων φαρμάκων, μια στρατηγική για περιορισμός της χρήσης αντιβιοτικών σε περιπτώσεις όπου χρειάζονται πραγματικά θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην καθυστέρηση της περαιτέρω ανάπτυξης της βακτηριακής αντοχής. Συχνά, όταν οι κοινές λοιμώξεις δεν είναι σοβαρές και ο ασθενής είναι υγιής, το ανοσοποιητικό σύστημα μπορεί να φροντίσει και να εξουδετερώσει τα βακτήρια.
Στη γεωργία, η καλλιέργεια υγιών ζώων σε καθαρό περιβάλλον με τη χρήση πρακτικών μείωσης των ασθενειών μπορεί ελαχιστοποιήστε τη χρήση αντιβιοτικών και περιορίστε τις ευκαιρίες για την επιλογή και διάδοση ανθεκτικών βακτήρια. Επαγγελματίες υγείας και επιστήμονες της έρευνας χρησιμοποιούν μια διπλή προσέγγιση. Ο περιορισμός της χρήσης αντιβιοτικών γενικά και η γρήγορη αναζήτηση νέων τύπων αντιβιοτικών είναι ο καλύτερος τρόπος διατηρώντας όλους υγιείς στο μέλλον.