Bakteereja esiintyy kaikkialla maailmassa, kuivista aavikoista kosteisiin luoliin ja pimeisiin metsiin. Ne voivat sopeutua moniin ympäristöihin, ja niitä esiintyy erityisen paljon monissa eläimissä ja niiden ympäristössä, mukaan lukien ihmiset. Suurin osa näistä bakteereista on vaarattomia, mutta kullakin on monia erilaisia ja suuria määriä.
Monet bakteerit esiintyy paikoissa kuten ihmisen iholla ja ihmisen ruoansulatuskanavassa. Nämä bakteerit auttavat pitämään ihon sileänä ja joustavana, ja suolistobakteerit auttavat ihmisiä sulattamaan ruokansa. Nämä ovat hyödyllisiä bakteereja jotka ovat kehittyneet ihmisten kanssa ja täyttävät erilaisia tehtäviä ihmiskeholle.
Mitä haitalliset bakteerit aiheuttavat?
Vaikka useimmat bakteerit eivät aiheuta ongelmia, muutamat ovat haitallisia ja voivat aiheuttaa erilaisia tartuntatauteja. Bakteerisairaudet kuten keuhkokuume oli aiemmin vakava uhka ja aiheutti usein kuoleman. Sairauksien lisäksi bakteerit voivat aiheuttaa myös leikkausten, haavojen infektioita ja kaikissa muissa tilanteissa, joissa bakteerit voivat päästä kehoon ihomurtuman kautta.
Infektiot olivat kerralla vakava ongelma, ja ihmiset voivat menettää raajojaan tai kuolla. Bakteerisairaudet ja infektiot tulivat paljon vähemmän tappaviksi, kun ensimmäinen antibiootti, penisilliini, löydettiin vuonna 1928.
Kuinka antibiootteja käytetään?
Antibiootit tulivat yleiseen käyttöön 1940-luvulla. Lisäksi penisilliini, monia muita antibioottilääkkeitä on löydetty. Niillä on sama bakteerien torjumisvaikutus kuin penisilliinillä, mutta ne toimivat eri tavoin.
Nykyään antibiootteja käytetään laajalti bakteerisairauksien ja infektioiden parantamiseen, mutta myös tuotantoeläinten sairauksien estämiseen. Niiden käyttö ihmisten terveydenhuollossa ja maataloudessa on johtanut bakteereihin kehittämään resistenttejä bakteerikantoja, jotka aiheuttavat antibiooteille vastustuskykyisiä infektioita.
Antibiootit eivät ole tehokkaita tällaisia bakteereja vastaan, ja kun ihmiset ja eläimet sairastuvat resistenttien bakteerien kannoista, niiden parantaminen on yhä vaikeampi. Tällä hetkellä joistakin bakteereista on tullut vastustuskykyisiä joillekin antibiooteille, mutta on olemassa muutamia bakteerikantoja antibioottiresistentit bakteerit jotka eivät reagoi minkään antimikrobisen lääkkeen hoitoon.
Tartuntatautien hoidosta ja tautien torjunnasta yleensä tulee vakava ongelma, jos tällaiset lääkeresistentit bakteerit yleistyvät.
Mitä antibiootit tarkalleen ovat?
Antibiootit ovat lääkkeitä, jotka parantavat bakteeri-infektioita. Ne toimivat estämällä bakteerien lisääntymisen tai tappamalla ne. Jotkut antibiootit toimivat vain tietyntyyppisiä bakteereja vastaan, mutta laajakirjoiset antibiootit estää monen tyyppisten bakteerien kasvu.
Uusien antibioottien kehittämiseksi tutkijat testaavat monia erilaisia aineita kyvyn hallita bakteerien kasvua ja sivuvaikutuksia ihmisillä. Jotkut aineet tappavat bakteereita, mutta niiden käyttö ei ole turvallista. Testaus- ja hyväksymisprosessi on niin pitkä, että vain harvat antibiootit tekevät siitä yleisen käytön.
Kuinka antibiootit toimivat?
Antibiootit hajottavat osan bakteerien elinkaari niin että bakteerit kuolevat ja infektio katoaa. Penisilliini ja muut varhaiset antibiootit hyökkäsivät bakteerin kykyyn rakentaa ja korjata sitä soluseinän. Toisin kuin kehon sisällä olevat ihmissolut, bakteerien on pystyttävä olemaan avoimessa ympäristössä ja tarvitsemaan soluseinää suojaamaan niitä ja pitämään solu ehjänä.
Penisilliinityyppinen antibiootti estää bakteerisolun liittämästä molekyylejä yhteen muodostaen sen seinämän. Kun soluseinän heikkenee, bakteeri puhkeaa ja kuolee.
Muut bakteereja tappavat antibiootit hyökkäävät bakteerien kykyä tuottaa proteiineja niissä ribosomit. Koska solut tarvitsevat proteiineja toimiakseen, bakteerit, joita estetään tuottamasta proteiineja, eivät voi selviytyä.
•••Dana Chen | Tutkiminen
•••Dana Chen | Tutkiminen
•••Dana Chen | Tutkiminen
Toinen antibioottityyppi estää bakteerien lisääntymisestä. Bakteerit lisääntyvät tekemällä kopio solun DNA: sta ja jakamalla ne sitten. Antibiootit häiritä DNA: ta kopiointiprosessi hajottamalla DNA-säikeet paloiksi ja estämällä solua tekemästä korjauksia.
Ilman DNA-kopiota bakteerit eivät voi hajota, tai jos se hajoaa, tytärsolut eivät voi selviytyä. Tämäntyyppisiä antibiootteja käyttämällä terveydenhuollon ammattilaiset ovat tähän asti pystyneet parantamaan bakteeri-infektioita ja sairauksia.
Mikä on antibioottiresistenssi?
Antibioottiresistenssi on bakteerimekanismien kehittäminen, jotka voittavat antibioottien haitalliset vaikutukset. Tämän seurauksena antibiootit, jotka käytetään parantamaan tiettyjä sairauksia estämällä niihin liittyvien bakteerien kasvua, eivät enää toimi. Tällainen lääkeresistenssi tulee yleiseksi, kun yhä useampi bakteeri muuttuu.
Vaikka vain harvat bakteereista ovat resistenttejä käytetylle antibiootille, vastustamattomat bakteerit kuolevat, kun taas loput lisääntyvät taudin aiheuttaen edelleen. Kun tämä tapahtuu toistuvasti, resistentit bakteerit yleistyy, ja antibioottien epäonnistumista esiintyy enemmän.
Tämä on tilanne tällä hetkellä. Jos suuntaus jatkuu, suurin osa bakteereista on lopulta resistenttejä, eikä antibiootit ole enää tehokkaita tautien torjunnassa ja ennaltaehkäisyssä.
Esimerkiksi monenlaiset bakteerit aiheuttavat keuhkokuumeen ja hajoavan antibiootin bakteerien DNA-säikeet bakteerien hajoamisen estämiseksi käytetään usein taudin hallitsemiseksi ja parantamiseksi. Antibioottiresistenttien bakteerien kohdalla nämä antibiootit eivät enää voi hajottaa DNA-säikeitä.
Kuinka bakteerit estävät antibiootteja toimimasta?
Bakteerit ovat kehittäneet erityisiä strategioita antibioottien vaikutusten torjumiseksi. Jonkin verran bakteerisolut ovat muuttaneet soluseinään estääkseen antibiootin pääsyn. Toiset pumppaavat antibiootin pois ennen kuin se voi vahingoittaa. Toiset taas hyökkäävät ja vaihtavat antibioottia, joten se ei enää toimi.
Pohjimmiltaan yksittäiset bakteerit ovat kokeilleet kaikenlaisia strategioita selviytyäkseen, ja jotkut ovat havainneet, että tällaiset mekanismit tekevät niistä kestävä spesifisille antibiooteille. Bakteerit voivat sisällyttää useita näistä menetelmistä kohdistaakseen antibiootit, jotka toimivat eri tavoin.
Joillakin bakteereilla on monia näistä menetelmistä ja ne ovat vastustuskykyisiä melkein kaikille antibiooteille.
Kuinka vastustuskykyiset bakteerit leviävät?
Kun bakteeri on kehittänyt resistenssimekanismin, se selviää antibiootista kun kaikki muut bakteerit kuolevat. Sairauden parantamisprosessi antibiooteilla johtaa erittäin vahvaan valintapaineeseen antibioottiresistenssin hyväksi. Vain vastustuskykyiset solut selviävät. Ne voivat sitten lisääntyä nopeasti ja levittää vastustusta.
Tämä tarkoittaa sitä, että resistentit bakteerit valitaan automaattisesti yleistyviksi. Jos sairas potilas tai eläin kuolee tai kun heidän ruumiinjätteensä hävitetään, nämä resistentit bakteerit vapautuvat ympäristöön, jossa ne voivat levittää vastustuskykyisiä geenejä muihin bakteereihin.
Kuinka bakteerit kehittävät vastustuskykyä?
Yksi tapa, jolla bakteerit voivat kehittää mekanismeja antibioottien voittamiseksi, on läpi satunnaiset mutaatiot. Vaikka tällainen mutaatio voi tapahtua vain yhdessä bakteerisolussa, voimakas selektiopaine sallii resistentin mutaation leviämisen nopeasti. Resistentit bakteerit ovat niitä, jotka elävät ja lisääntyvät ja jotka jakavat sitten uudet resistentit geenit.
Kun antibioottia käytetään matalilla pitoisuuksilla pitkään, bakteereilla on paljon aikaa mutaatioihin ja mutaation leviämiseen. Mitä kauemmin antibioottia käytetään tietyssä tilanteessa, sitä enemmän on mahdollisuuksia mutaatioille ja bakteeriresistenssin kehittymiselle.
Mikä vaikuttaa antibioottiresistenssiin
Vaikka satunnaiset geneettiset mutaatiot ovat alkuperäinen antibioottiresistenssin lähde, muiden tekijöiden on oltava läsnä ja edistettävä bakteeriresistenssin muuttamista vakavaksi ongelmaksi.
Keskeneräiset antibioottihoidon ja pitkäaikainen antibioottien käyttö voi edistää vastustuskykyisten solujen kehittymistä. Kun bakteerisolulla on resistentti mutaatio, nopeasti suvuton lisääntyminen bakteerisolujen kautta jakaminen ja lisääntyminen voi lisätä bakteerien määrää, jotka ovat vastustuskykyisiä hyvin nopeasti.
Sen lisäksi, että bakteereilla on lisääntyminen solunjakautumisen kautta, niillä on toinen mekanismi mutantti- ja resistenttien geenien levittämiseksi. Vaakasuora geeninsiirto sijoittaa DNA-fragmenttien kopiot, mahdollisesti resistentit geenit mukaan lukien, uusiin soluihin.
DNA-fragmentit plasmidien muodossa voivat esiintyä solujen ulkopuolella ja voivat päästä uusiin soluihin siirtäen DNA-segmenttejä ja geenejä lisääntymättä. Tämä tarkoittaa, että resistentit geenit voivat siirtyä lajien tai bakteerityyppien välillä niin kauan kuin ne ovat lähellä.
Koska antibioottihoidon on periaatteessa tappettava kaikki taudit aiheuttavat bakteerisolut varmistaakseen että mikään vastustuskykyinen solu ei selviä, tulee tärkeäksi, että antibioottihoito ihmisillä suoritetaan aina valmistuminen.
Käytännössä jotkut bakteerit, joita antibiootti ei tappanut, voi tappaa luonnollinen immuunijärjestelmä, mutta kun ne ovat antibioottihoitoa ei ole saatu päätökseen, eikä kaikkia annoksia ole otettu, resistentin bakteerisolun eloonjäämisriski kasvaa.
Kuinka pitkäaikainen antibioottien käyttö on ongelma
Antibioottien pitkäaikainen käyttö esimerkiksi sairaaloissa voi lisätä vastustuskykyisten bakteerien leviämistä. Pitkäaikainen käyttö luo pysyvän vaiheen vahvalle valintapaine. Kun normaali hoitojakso voi viedä kaksi viikkoa, jolloin selektiopaine kohdistuu ja bakteerit voivat mutatoitua, pitkäaikainen käyttö on jatkuva mahdollisuus satunnaisiin mutaatioihin.
Kun bakteerilla on kehittynyt antibioottiresistenssi, antibioottien jatkuva käyttö antaa bakteerille mahdollisuuden lisääntyä ja kehittyä lisää kestävät mekanismit. Antibioottien liiallisella käytöllä on sama vaikutus.
Aina kun antibioottien käyttö on yleistä tai levinnyt pitempään, antibioottiresistenssin leviämisriski kasvaa. Tämä pätee erityisesti nyt, kun resistentit geenit ovat yleistymässä.
Antibioottien pitkäaikaisen käytön vaikutus maatalouteen
Tärkein tekijä antibioottiresistenssin kehittymisessä ja leviämisessä on antibiootit maataloudessa.
Karjaeläimet ovat erittäin alttiita tartuntatauteille, ja maanviljelijät torjuvat riskin ruokkimalla eläimiä matalilla antibiooteilla niiden suojelemiseksi. Tämä jatkuva antibioottien käyttö johtaa ihanteellisiin olosuhteisiin resistenttien mutanttigeenien kehittymiselle ja leviämiselle.
Vaikka joitain maataloudessa käytetyistä antibiooteista ei käytetä ihmisillä, horisontaalinen geenisiirto on antanut vastustuskykyisten maatalousgeenien ilmaantua ihmisen hoidoissa käytetyissä antibiooteissa. Ellei antibioottien käyttöä rajoiteta rajusti kaikkialla, myös maataloudessa, yhä useammat antibioottilääketyypit menettävät suurimman osan tehokkuudestaan.
Miksi antibioottiresistenssi on ongelma?
Kun antibioottiresistenssi leviää, tällä hetkellä käytetyistä antibiooteista tulee vähemmän tehokkaita. Tiettyjen potilaiden tauteja aiheuttavilla bakteerikannoilla voi olla erilainen resistenssi eri antibiooteille, ja hoitoa voidaan lykätä, kunnes toimiva antibiootti tunnistetaan.
Pahimmassa tapauksessa mikään käytettävissä olevista antibiooteista ei toimi, ja potilaan oma immuunijärjestelmä ei välttämättä pysty torjumaan bakteereja. Potilasta tulee antibioottiresistenttien bakteerien lähde, joka voi levitä koko sairaalaan.
Koska antibiootit toimivat useilla eri tavoilla häiritä bakteeritoimintoja, useimmat bakteerit kehittyvät vastustuskyky jollekin näistä mekanismeista, mutta se voidaan silti tappaa käyttämällä muita antibiootteja, jotka toimivat eri tavalla.
Ns. "super bugeja"on vakava ongelma, koska heillä on kehittynyt vastustuskyky kaikille tunnetuille antibiooteille. Näissä tapauksissa toimivat vain täysin uudet antibiootit, jotka käyttävät uusia strategioita, mutta tällaisia uusia lääkkeitä ei voida kehittää nopeasti.
Tällä hetkellä bakteerit voittavat kilpailun kehittämällä vastustuskykyä olemassa oleville antibiooteille nopeammin kuin uusia löydetään. Jos nykyiset suuntaukset jatkuvat, ei ole kaukana aikaa, jolloin mikään antibiootti ei toimi joidenkin yleisten sairauksien torjunnassa. Nykyään helposti parantuvat sairaudet voivat olla tappavia.
Miksi uudet antibiootit eivät pysty ratkaisemaan ongelmaa
Antibiootit hyökkäävät bakteerien toimintaan, kuten häiritsevät soluseinän rakentamista tai DNA. Bakteereja voidaan hyökätä rajoitetusti, ja kun nykyiset hyökkäykset eivät enää toimi, tarvitaan täysin uuden tyyppinen antibiootti, joka käyttää täysin uutta strategiaa.
Tällä hetkellä tällaista antibioottia ei ole olemassa, ja kehitteillä olevia ei ole hyväksytty turvallisiksi tai tehokkaiksi. Terveydenhuollon ammattilaiset kohtaavat tulevaisuuden, jossa antibiootit toimivat vain alueella rajoitettu määrä tapauksia.
Miksi antibioottien käyttöä on vähennettävä
Uusien lääkkeiden kehittämisen lisäksi strategia on antibioottien käytön rajoittaminen tapauksiin, joissa niitä todella tarvitaan, voi auttaa viivästyttämään bakteeriresistenssin jatkokehitystä. Usein, kun yleiset infektiot eivät ole vakavia ja potilas on terve, immuunijärjestelmä voi hoitaa ja neutraloida bakteerit.
Maataloudessa terveiden eläinten kasvattaminen puhtaassa ympäristössä tautien vähentämiskäytäntöjen avulla voi minimoida antibioottien käyttö ja vähentää mahdollisuuksia resistenttien valintaan ja leviämiseen bakteerit. Terveydenhuollon ammattilaiset ja tutkijat käyttävät kaksisuuntaista lähestymistapaa. Paras tapa siihen on antibioottien käytön rajoittaminen yleensä ja uuden tyyppisten antibioottien etsiminen nopeasti pitää kaikki terveinä tulevaisuudessa.
