Antibiootikumiresistentsus: määratlus, põhjused ja näited

Baktereid leidub kõikjal üle maailma, alates kuivadest kõrbetest kuni niiskete koobaste ja tumedate metsadeni. Nad suudavad kohaneda paljude keskkondadega ja neid leidub eriti arvukalt paljudel loomadel, sealhulgas inimestel ja nende ümbruses. Enamik neist bakteritest on kahjutud, kuid neid on palju erinevaid ja palju.

Palju bakterid neid leidub sellistes kohtades nagu inimese nahal ja inimese seedesüsteemis. Need bakterid aitavad hoida nahka sileda ja elastsena ning soolebakterid aitavad inimestel oma toitu seedida. Need on kasulikud bakterid mis on arenenud koos inimestega ja täidavad inimkeha jaoks erinevaid funktsioone.

Kuigi enamik baktereid ei tekita probleeme, on vähesed kahjulikud ja võivad põhjustada mitmesuguseid nakkushaigusi. Bakteriaalsed haigused nagu kopsupõletik oli varem tõsine oht ja põhjustas sageli surma. Lisaks haigustele võivad bakterid põhjustada ka lõikude, haavade nakkusi ja igas muus olukorras, kus bakterid võivad naha purunemise kaudu kehasse sattuda.

Infektsioonid olid korraga tõsised probleemid ja inimesed võisid jäsemeid kaotada või surra. Bakteriaalsed haigused ja nakkused muutusid palju vähem surmavaks, kui esimene antibiootikum penitsilliin avastati 1928. aastal.

Antibiootikumid hakati üldkasutama 1940. aastateks. Lisaks penitsilliin, on avastatud palju muid antibiootikume. Neil on sama bakteriaalne võitlus kui penitsilliinil, kuid need toimivad mitmel viisil.

Tänapäeval kasutatakse antibiootikume laialdaselt bakteriaalsete haiguste ja nakkuste raviks, aga ka põllumajandusloomade haiguste ennetamiseks. Nende kasutamine inimeste tervishoius ja põllumajanduses on viinud bakterid antibiootikumiresistentsete infektsioonide põhjustavate resistentsete bakteritüvede tekkimiseni.

Antibiootikumid ei ole selliste bakterite vastu tõhusad ning kui inimesed ja loomad haigestuvad resistentsete bakterite tüvedest, muutub nende ravi üha raskemaks. Praegu on mõned bakterid muutunud antibiootikumide suhtes resistentseks, kuid on olemas mõned tüved antibiootikumiresistentsed bakterid mis ei allu ravile ühegi antimikroobse ravimiga.

Nakkushaiguste ravimine ja haiguste tõrje üldiselt muutub tõsiseks probleemiks, kui sellised ravimiresistentsed bakterid muutuvad tavaliseks.

Antibiootikumid on ravimid, mis ravivad bakteriaalseid infektsioone. Nad töötavad bakterite paljunemise peatamise või nende hävitamise teel. Mõned antibiootikumid toimivad ainult teatud tüüpi bakterite vastu, kuid laia toimespektriga antibiootikumid vältida mitut tüüpi bakterite kasvu.

Uute antibiootikumide väljatöötamiseks testivad teadlased paljude erinevate ainete võimet kontrollida bakterite kasvu ja inimeste kõrvaltoimeid. Mõned ained hävitavad baktereid, kuid nende kasutamine pole ohutu. Testimis- ja heakskiitmisprotsess on nii pikk, et ainult mõned antibiootikumid muudavad selle tavapäraseks kasutamiseks.

Antibiootikumid häirivad mõnda osa bakterite elutsükkel nii et bakterid surevad ja nakkus kaob. Penitsilliin ja muud varajased antibiootikumid ründasid bakteri võimet seda ehitada ja parandada raku sein. Erinevalt kehas leiduvatest inimrakkudest peavad bakterid olema võimelised eksisteerima avatud keskkonnas ning nende kaitsmiseks ja raku puutumatuna hoidmiseks on vaja rakuseina.

Penitsilliini tüüpi antibiootikum blokeerib bakteriraku molekulide omavahelise ühendamise, moodustades seina. Kui raku sein halveneb, bakter lõhkeb ja sureb.

Teised baktereid hävitavad antibiootikumid ründavad bakterite võimet toota valke nendes ribosoomid. Kuna rakud vajavad toimimiseks valke, ei suuda bakterid, millel takistatakse valkude tootmist, ellu jääda.

•••Dana Chen | Teadmine

•••Dana Chen | Teadmine

•••Dana Chen | Teadmine

Teist tüüpi antibiootikumid takistavad bakterid paljunemisest. Bakterid paljunevad, tehes rakus oleva DNA koopia ja seejärel lõhustades. Antibiootikumid häirida DNA-d kopeerimisprotsess, lõhustades DNA ahelad tükkideks ja takistades rakul parandusi tegemast.

Ilma DNA koopiana ei saa bakterid lõheneda või kui see lõheneb, ei suuda tütarrakud ellu jääda. Seda tüüpi antibiootikume kasutades on tervishoiutöötajad seni suutnud bakteriaalsed infektsioonid ja haigused kiiresti ja lihtsalt ravida.

Antibiootikumiresistentsus on bakteriaalsete mehhanismide väljatöötamine, mis võidavad antibiootikumide häiriva toime. Seetõttu ei tööta antibiootikumid, mis varem ravisid konkreetseid haigusi, takistades sellega seotud bakterite kasvu. Selline ravimiresistentsus muutub tavaliseks, kui üha rohkem baktereid muutub.

Isegi kui ainult vähesed bakterid on kasutatava antibiootikumi suhtes resistentsed, hävitatakse mitteresistentsed bakterid, ülejäänud aga paljunevad, et haigust edasi tekitada. Kui see juhtub korduvalt, resistentsed bakterid muutuvad sagedamini ja antibiootikumide ebaõnnestumise juhtumeid.

Praegu on selline olukord. Kui suundumus jätkub, on lõpuks enamik baktereid resistentsed ning antibiootikumid ei ole enam haiguste tõrjeks ja ennetamiseks tõhusad.

Näiteks põhjustavad mitut tüüpi bakterid kopsupõletikku ja seda tüüpi antibiootikume, mis lagunevad bakteriaalse DNA ahelad bakterite lõhenemise vältimiseks kasutatakse sageli haiguse tõrjeks ja raviks. Antibiootikumiresistentsete bakterite puhul ei suuda need antibiootikumid enam DNA ahelaid lõhkuda.

Bakterid on välja töötanud spetsiaalsed strateegiad antibiootikumide mõju neutraliseerimiseks. Mõned bakterirakud on oma rakuseina muutnud, et vältida antibiootikumi sisenemist. Teised pumpavad antibiootikumi välja, enne kui see võib kahjustada. Teised ründavad ja muudavad antibiootikumi, nii et see enam ei toimi.

Põhimõtteliselt on üksikud bakterid proovinud ellujäämiseks igasuguseid strateegiaid ja mõned on leidnud, et sellised mehhanismid töötavad nende loomisel vastupidav konkreetsetele antibiootikumidele. Bakterid võivad hõlmata mitut neist meetoditest, et sihtida antibiootikume, mis toimivad erineval viisil.

Mõnel bakteril on palju neid meetodeid ja nad on resistentsed peaaegu kõigi antibiootikumide suhtes.

Kui bakteril on tekkinud resistentsusmehhanism, siis see elab antibiootikumi üle samal ajal kui kõik teised bakterid surevad. Haiguse antibiootikumidega ravimise protsess annab antibiootikumiresistentsuse kasuks väga tugeva selektsioonisurve. Ellu jäävad ainult resistentsed rakud. Seejärel saavad nad kiiresti paljuneda ja vastupanu levitada.

See tähendab, et resistentsed bakterid valitakse automaatselt levinumaks. Kui haige patsient või loom sureb või kui nende kehajäätmed visatakse ära, lastakse need resistentsed bakterid keskkonda, kus nad saavad resistentsed geenid teistele bakteritele levitada.

Üks võimalus on bakteritel antibiootikumide vastu võitlemise mehhanismide väljatöötamine juhuslikud mutatsioonid. Kuigi selline mutatsioon võib toimuda ainult ühes bakterirakus, võimaldab tugev selektsioonirõhk resistentsel mutatsioonil kiiresti levida. Resistentsed bakterid jäävad ellu ja paljunevad ning jagavad seejärel uusi resistentseid geene.

Kui antibiootikumi kasutatakse madalal tasemel pikema aja jooksul, on bakteritel palju aega muteerumiseks ja mutatsiooni levikuks. Mida kauem antibiootikumi teatud olukorras kasutatakse, seda suurem on võimalus mutatsioonide ja bakterite resistentsuse tekkeks.

Kuigi juhuslikud geneetilised mutatsioonid on antibiootikumiresistentsuse algallikas, peavad esinema muud tegurid, mis aitavad kaasa bakterite resistentsuse muutmisele tõsiseks probleemiks.

Mittetäielikud antibiootikumravi kursused ja pikaajaline antibiootikumide kasutamine võivad aidata kaasa resistentsete rakkude arengule. Kui bakterirakul on resistentne mutatsioon, kiiresti mittesuguline paljunemine bakterirakkude kaudu võib lõhustamine ja paljunemine suurendada väga kiiresti resistentsete bakterite arvu.

Lisaks paljunemisele raku lõhustamise kaudu on bakteritel mutant- ja resistentsete geenide levitamiseks veel üks mehhanism. Horisontaalne geenisiire paigutab DNA fragmentide koopiad, sealhulgas resistentsed geenid, uutesse rakkudesse.

DNA fragmendid plasmiididena võivad eksisteerida väljaspool rakke ja võivad siseneda uutesse rakkudesse, kandes DNA segmendid ja geenid ilma paljunemiseta. See tähendab, et resistentsed geenid võivad liikide või bakteritüüpide vahel hüpata seni, kuni nad satuvad lähedusse.

Sest antibiootikumidega ravikuur peab põhimõtteliselt tapma kõik haigusi põhjustavad bakterirakud et ükski resistentne rakk ei jää ellu, on oluline, et antibiootikumiravi inimestel viiakse alati läbi valmimine.

Praktikas võib mõned antibiootikumi poolt hävitamata bakterid hävitada loomuliku immuunsüsteemi poolt, kuid siis, kui antibiootikumravi ei ole lõpule viidud ja kõiki annuseid ei võeta, on resistentsete bakterirakkude ellujäämise oht suureneb.

Antibiootikumide pikaajaline kasutamine, näiteks haiglates, võib suurendada resistentsete bakterite levikut. Pikaajaline kasutamine loob tugeva püsiva etapi valikurõhk. Kui tavaline ravikuur võib võtta kaks nädalat, mille jooksul rakendatakse selektsioonirõhku ja bakterid võivad muteeruda, on pikaajaline kasutamine pidev võimalus juhuslike mutatsioonide jaoks.

Kui bakteril on tekkinud antibiootikumiresistentsus, võimaldab antibiootikumide pidev kasutamine bakteril paljuneda ja areneda täiendavalt vastupidavad mehhanismid. Antibiootikumide liigsel kasutamisel on sama mõju.

Kui antibiootikume kasutatakse sageli või levib pikemaks ajaks, suureneb antibiootikumiresistentsuse levimise oht. See kehtib eriti nüüd, kui resistentsed geenid muutuvad üha tavalisemaks.

Antibiootikumiresistentsuse tekkimise ja leviku peamine tegur on antibiootikumid põllumajanduses.

Karjaloomad on nakkushaiguste suhtes väga vastuvõtlikud ja põllumehed võtavad riski vastu, söötes loomadele loomade kaitseks madalat antibiootikumitaset. Antud antibiootikumide pidev kasutamine annab ideaalsed tingimused resistentsete mutantsete geenide arenguks ja levikuks.

Kuigi mõnda põllumajanduses kasutatavat antibiootikumi ei kasutata inimestel, on horisontaalne geenisiire võimaldanud resistentsete põllumajandusgeenide ilmnemist inimeste ravis kasutatavates antibiootikumides. Kui antibiootikumide kasutamist ei piirata drastiliselt kõikjal, sealhulgas põllumajanduses, kaotavad üha enam antibiootikumiravimid oma efektiivsuse.

Kui antibiootikumiresistentsus levib, muutuvad praegu kasutatavad antibiootikumid vähem tõhusaks. Spetsiifilistel patsientidel haigusi põhjustavatel bakteritüvedel võib olla erinev resistentsus erinevate antibiootikumide suhtes ja ravi võib edasi lükata, kuni toimiva antibiootikumi tuvastamiseni.

Halvimal juhul ei toimi ükski saadaolevatest antibiootikumidest ja patsiendi oma immuunsussüsteem ei pruugi bakteritega võidelda. Patsiendist saab antibiootikumiresistentsete bakterite allikas, mis võib levida kogu haiglas.

Kuna antibiootikumid töötavad bakterite funktsioonide häirimiseks mitmel erineval viisil, areneb enamik baktereid vastupanu ühele neist mehhanismidest, kuid selle võib siiski tappa teiste antibiootikumide abil, mis toimivad erinevalt.

Tekkinud nn.supervead"on tõsine probleem, kuna neil on tekkinud resistentsus kõigi teadaolevate antibiootikumide suhtes. Nendel juhtudel töötavad ainult täiesti uued antibiootikumid, mis kasutavad uusi strateegiaid, kuid selliseid uusi ravimeid ei saa kiiresti välja töötada.

Praegu võidavad bakterid võidujooksu, arendades resistentsust olemasolevate antibiootikumide suhtes kiiremini, kui avastatakse uusi. Kui praegused suundumused jätkuvad, pole aeg, mil ükski antibiootikum mõne levinud haiguse vastu ei toimi. Tänapäeval kergesti ravitavad haigused võivad muutuda surmavaks.

Antibiootikumid ründavad bakterite toimimist, näiteks häirivad rakuseina ehitamist või DNA. Bakterite vastu võitlemiseks on piiratud arv viise ja kui olemasolevad rünnakud enam ei toimi, on vaja täiesti uut tüüpi antibiootikume, mis kasutavad täiesti uut strateegiat.

Praegu sellist antibiootikumi ei eksisteeri ning arendamisel olevad isikud pole heaks kiidetud nii ohutuks kui ka tõhusaks. Tervishoiutöötajad seisavad silmitsi tulevikuga, kus antibiootikumid töötavad ainult a piiratud arv juhtumeid.

Lisaks uute ravimite väljatöötamisele on ka antibiootikumide kasutamise piiramine juhtudel, kui neid on tõesti vaja, võib see edasi lükata bakteriresistentsuse edasist arengut. Sageli, kui tavalised infektsioonid ei ole tõsised ja patsient on terve, saab immuunsüsteem bakterite eest hoolitseda ja neid neutraliseerida.

Põllumajanduses võib tervislike loomade kasvatamine puhtas keskkonnas kasutada haigusi vähendavaid tavasid minimeerida antibiootikumide kasutamist ja vähendada resistentsete ravimite valiku ja leviku võimalusi bakterid. Tervishoiutöötajad ja teadlased kasutavad kahesuunalist lähenemist. Parim viis on antibiootikumide kasutamise piiramine üldiselt ja uut tüüpi antibiootikumide kiire otsimine kõigi tervena hoidmine tulevikus.