Bakterije se nalaze svugdje širom svijeta, od sušnih pustinja do vlažnih špilja i tamnih šuma. Mogu se prilagoditi mnogim okruženjima i nalaze se u posebno velikom broju u i oko mnogih životinja, uključujući ljude. Većina tih bakterija je bezopasna, ali postoji mnogo različitih vrsta i velik broj svake vrste.
Puno bakterija nalaze se na mjestima poput ljudske kože i u probavnom sustavu čovjeka. Te bakterije pomažu koži da ostane glatka i podatna, a crijeva pomažu ljudima da probave hranu. Ovo su korisne bakterije koji su se razvili s ljudima i ispunjavaju razne funkcije za ljudsko tijelo.
Što uzrokuju štetne bakterije?
Iako većina bakterija ne stvara probleme, nekoliko je štetnih i može uzrokovati razne zarazne bolesti. Bakterijske bolesti kao što je upala pluća nekad bila ozbiljna prijetnja i često je uzrokovala smrt. Osim bolesti, bakterije također mogu uzrokovati infekcije posjekotina, rana i u bilo kojoj drugoj situaciji u kojoj bakterije mogu ući u tijelo kroz puknuće kože.
Infekcije bili jedno vrijeme ozbiljan problem, a ljudi su mogli izgubiti udove ili umrijeti. Otkrivanjem prvog antibiotika, penicilina, 1928. godine, bakterijske bolesti i infekcije postale su mnogo manje smrtonosne.
Kako se koriste antibiotici?
Antibiotici su ušli u uobičajenu upotrebu do 1940-ih. Pored penicilin, otkriveni su mnogi drugi antibiotski lijekovi. Imaju isti bakterijski učinak kao penicilin, ali djeluju na razne načine.
Danas se antibiotici široko koriste za liječenje bakterijskih bolesti i infekcija, ali i za sprečavanje bolesti domaćih životinja. Njihova uporaba u ljudskom zdravstvu i poljoprivredi dovela je do toga da bakterije razvijaju rezistentne sojeve bakterija koji uzrokuju infekcije otporne na antibiotike.
Antibiotici nisu učinkoviti protiv takvih bakterija, a kad ljudi i životinje obole od sojeva otpornih bakterija, njihovo izlječenje postaje sve teže. Trenutno su neke bakterije postale rezistentne na neke antibiotike, ali postoji nekoliko vrsta bakterije otporne na antibiotike koji ne reagiraju na liječenje bilo kojim antimikrobnim lijekom.
Liječenje zaraznih bolesti i suzbijanje bolesti općenito postaje ozbiljan problem ako takve bakterije otporne na lijekove postanu česte.
Što su točno antibiotici?
Antibiotici su lijekovi koji liječe bakterijske infekcije. Djeluju zaustavljanjem razmnožavanja bakterija ili njihovim ubijanjem. Neki antibiotici djeluju samo protiv nekih vrsta bakterija, ali antibiotici širokog spektra spriječiti rast mnogih vrsta bakterija.
Za razvoj novih antibiotika, znanstvenici ispituju mnogo različitih tvari kako bi kontrolirali rast bakterija i nuspojave kod ljudi. Neke tvari ubijaju bakterije, ali nisu sigurne za upotrebu. Postupak ispitivanja i odobravanja toliko je dug da ga samo nekoliko antibiotika uvodi u uobičajenu upotrebu.
Kako djeluju antibiotici?
Antibiotici remete neki dio životni ciklus bakterija tako da bakterije odumiru i infekcija nestaje. Penicilin i drugi rani antibiotici napali su sposobnost bakterije da je izgradi i popravi stanične stijenke. Za razliku od ljudskih stanica koje se nalaze u tijelu, bakterije moraju moći postojati u otvorenom okruženju i trebaju stanični zid kako bi ih zaštitile i održale stanicu netaknutom.
Penicilinski tip antibiotika blokira bakterijsku stanicu da poveže molekule i tvori njezin zid. Kada stanične stijenke pogoršava, bakterija puca i umire.
Ostali antibiotici koji ubijaju bakterije napadaju sposobnost bakterija da u njima proizvode proteine ribosomi. Budući da su stanicama potrebni proteini, bakterije kojima je onemogućeno stvaranje proteina ne mogu preživjeti.
•••Dana Chen | Znanstveno
•••Dana Chen | Znanstveno
•••Dana Chen | Znanstveno
Druga vrsta antibiotika sprečava razmnožavanje bakterija. Bakterije se množe stvaranjem kopije DNK u stanici, a zatim cijepanjem. Antibiotici poremetiti DNA postupak kopiranja razbijanjem niti DNA na komade i sprječavanjem stanice da popravi.
Bez DNK kopije, bakterija se ne može podijeliti, ili ako se podijeli, stanice kćeri ne mogu preživjeti. Koristeći ove vrste antibiotika, zdravstveni radnici su do sada mogli brzo i jednostavno izliječiti bakterijske infekcije i bolesti.
Što je rezistencija na antibiotike?
Otpornost na antibiotike je razvoj bakterijskih mehanizama koji pobijaju ometajuće učinke antibiotika. Kao rezultat, antibiotici koji su nekada liječili određene bolesti sprečavanjem rasta povezanih bakterija više ne djeluju. Takva rezistencija na lijekove postaje uobičajena kako se sve više i više bakterija mijenja.
Čak i kad je samo nekoliko bakterija otporno na korišteni antibiotik, neotporne bakterije se ubijaju, dok se preostale množe da bi nastavile uzrokovati bolest. Kad se to ponavlja, rezistentne bakterije postaju češći i javlja se više slučajeva zatajenja antibiotika.
Ovo je trenutno stanje. Ako se trend nastavi, na kraju će većina bakterija biti rezistentna, a antibiotici više neće biti učinkoviti za kontrolu i prevenciju bolesti.
Na primjer, nekoliko vrsta bakterija uzrokuje upalu pluća i vrstu antibiotika koji se razgrađuje lanci bakterijske DNA kako bi se spriječilo cijepanje bakterija, često se koristi za suzbijanje i liječenje bolesti. Za bakterije otporne na antibiotike, ti antibiotici više ne mogu razbiti DNA lance.
Kako bakterije sprječavaju djelovanje antibiotika?
Bakterije su razvile posebne strategije za suzbijanje učinaka antibiotika. Neki bakterijske stanice promijenili staničnu stijenku kako bi spriječili ulazak antibiotika. Drugi ispumpavaju antibiotik prije nego što nanese štetu. Treći napadaju i mijenjaju antibiotik, tako da više ne djeluje.
U osnovi, pojedinačne su bakterije isprobale sve vrste strategija za preživljavanje, a neke su otkrile da mehanizmi poput ovih djeluju na njihovo stvaranje otporan na specifične antibiotike. Bakterije mogu sadržavati nekoliko ovih metoda za ciljanje antibiotika koji djeluju na različite načine.
Neke bakterije imaju mnoge od ovih metoda i otporne su na gotovo sve antibiotike.
Kako se šire otporne bakterije?
Jednom kada je bakterija razvila mehanizam rezistencije, ona preživi antibiotik dok sve ostale bakterije umiru. Proces liječenja bolesti antibioticima rezultira vrlo jakim selekcijskim pritiskom u korist rezistencije na antibiotike. Opstaju samo otporne stanice. Tada se mogu brzo množiti i širiti otpor.
To znači da se otporne bakterije automatski odabiru da postanu češće. Ako bolesni pacijent ili životinja umre ili se njihov tjelesni otpad baci, te otporne bakterije puštaju se u okoliš gdje mogu otporne gene proširiti na druge bakterije.
Kako bakterije razvijaju otpor?
Gotov je jedan od načina na koji bakterije mogu razviti mehanizme za uništavanje antibiotika slučajne mutacije. Iako se takva mutacija može dogoditi u samo jednoj bakterijskoj stanici, snažni selekcijski pritisak omogućuje rezistentnoj mutaciji da se brzo širi. Otporne bakterije su one koje opstaju i množe se, a zatim dijele nove rezistentne gene.
Kada se antibiotik duže vrijeme koristi na niskim razinama, bakterije imaju puno vremena za mutaciju i širenje mutacije. Što se duže antibiotik koristi u određenoj situaciji, to je veća šansa za razvoj mutacija i razvijanje rezistencije bakterija.
Što doprinosi otpornosti na antibiotike
Iako su slučajne genetske mutacije izvorni izvor rezistencije na antibiotike, moraju biti prisutni i drugi čimbenici koji doprinose stvaranju rezistencije bakterija u ozbiljan problem.
Nepotpuni tečajevi liječenja antibioticima i dugotrajna upotreba antibiotika mogu pridonijeti razvoju rezistentnih stanica. Jednom kada bakterijska stanica ima rezistentnu mutaciju, brzo bespolna reprodukcija cijepanjem i razmnožavanjem bakterijskih stanica vrlo brzo mogu povećati broj bakterija koje su rezistentne.
Osim što se množe staničnim cijepanjem, bakterije imaju još jedan mehanizam za širenje mutiranih i rezistentnih gena. Horizontalni prijenos gena postavlja kopije fragmenata DNA, možda uključujući rezistentne gene, u nove stanice.
Fragmenti DNA u obliku plazmida mogu postojati izvan stanica i mogu ući u nove stanice, prenoseći DNA segmente i gene bez reprodukcije. To znači da otporni geni mogu preskakati između vrsta ili vrsta bakterija sve dok su u neposrednoj blizini.
Budući da tečaj liječenja antibioticima u osnovi mora ubiti svaku bakterijsku stanicu koja uzrokuje bolest, da bismo bili sigurni da nijedna rezistentna stanica ne preživi, postaje važno da se uvijek provodi antibiotsko liječenje kod ljudi završetak.
U praksi, neke bakterije koje antibiotik nije usmrtio mogu biti usmrćeni od strane prirodnog imunološkog sustava, ali kad se tijekom liječenje antibioticima nije završeno i ne uzimaju se sve doze, rizik preživljavanja rezistentne bakterijske stanice povećava.
Koliko je dugotrajna upotreba antibiotika problem
Dugotrajna upotreba antibiotika, na primjer u bolnicama, može povećati širenje otpornih bakterija. Dugotrajna upotreba stvara trajni stupanj za jake selekcijski pritisak. Tamo gdje uobičajeni tijek liječenja može potrajati dva tjedna tijekom kojih se primjenjuje selekcijski pritisak i bakterije mogu mutirati, dugotrajna uporaba kontinuirana je prilika za slučajne mutacije.
Jednom kada bakterija razvije rezistenciju na antibiotike, stalna uporaba antibiotika omogućuje joj da se razmnožava i razvija dodatno otporni mehanizmi. Prekomjerna upotreba antibiotika ima isti učinak.
Kad god je uporaba antibiotika česta ili se širi dulje vrijeme, povećava se rizik od širenja rezistencije na antibiotike. To je osobito istinito sada kada su otporni geni sve češći.
Učinak dugotrajne upotrebe antibiotika u poljoprivredi
Glavni čimbenik u razvoju i širenju rezistencije na antibiotike je upotreba antibiotici u poljoprivredi.
Stada su vrlo osjetljiva na zarazne bolesti, a farmeri se suočavaju s rizikom hraneći životinje niskom razinom antibiotika kako bi ih zaštitili. Ova stalna uporaba antibiotika rezultira idealnim uvjetima za razvoj i širenje rezistentnih mutiranih gena.
Iako se neki od antibiotika koji se koriste u poljoprivredi ne koriste kod ljudi, vodoravni prijenos gena omogućio je da se otporni poljoprivredni geni pojave u antibioticima koji se koriste u liječenju ljudi. Ako se upotreba antibiotika drastično ne umanji svugdje, uključujući poljoprivredu, sve će više vrsta antibiotskih lijekova izgubiti većinu svoje učinkovitosti.
Zašto je otpornost na antibiotike problem?
Kada se širi rezistencija na antibiotike, trenutno korišteni antibiotici postaju manje učinkoviti. Sojevi bakterija koji uzrokuju bolest kod određenih pacijenata mogu imati različit stupanj rezistencije na različite antibiotike, a liječenje se može odgoditi dok se ne utvrdi koji antibiotik djeluje.
U najgorem slučaju, niti jedan od dostupnih antibiotika ne djeluje, a i sam pacijent imunološki sustav možda se neće moći boriti protiv bakterija. Pacijent postaje izvor bakterija otpornih na antibiotike koji se mogu širiti bolnicom.
Budući da antibiotici djeluju na nekoliko različitih načina ometanja bakterijskih funkcija, većina se bakterija razvija rezistencija na jedan od ovih mehanizama, ali se i dalje može ubiti uporabom drugih antibiotika koji djeluju drugačije.
Pojava tzv. "super bube"je ozbiljan problem jer su razvili rezistenciju na sve poznate antibiotike. U tim će slučajevima raditi samo potpuno novi antibiotici koji koriste nove strategije, ali takvi novi lijekovi ne mogu se brzo razviti.
Trenutno bakterije pobjeđuju u utrci razvijajući otpornost na postojeće antibiotike brže nego što se otkrivaju novi. Ako se današnji trendovi nastave, vrijeme kada nijedan antibiotik ne djeluje protiv nekih uobičajenih bolesti nije daleko. Bolesti koje se danas lako mogu izliječiti mogu postati smrtonosne.
Zašto novi antibiotici ne mogu riješiti problem
Antibiotici napadaju način na koji bakterije djeluju, poput ometanja izgradnje staničnih stijenki ili DNA. Postoji ograničen broj načina na koje se bakterije mogu napadati, a kada postojeći napadi više ne djeluju, potreban je potpuno novi tip antibiotika koji koristi potpuno novu strategiju.
Trenutno ne postoji takav antibiotik, a oni koji su u razvoju nisu odobreni kao sigurni ili učinkoviti. Zdravstveni radnici okrenuti su budućnosti u kojoj antibiotici djeluju samo u ograničeni broj slučajeva.
Zašto trebamo smanjiti upotrebu antibiotika
Uz razvoj novih lijekova, strategija ograničavajući upotrebu antibiotika u slučajevima kada su stvarno potrebni, mogli bi odgoditi daljnji razvoj rezistencije na bakterije. Često, kada uobičajene infekcije nisu ozbiljne, a pacijent je zdrav, imunološki sustav može se pobrinuti i neutralizirati bakterije.
U poljoprivredi uzgoj zdravih životinja u čistom okolišu pomoću praksi smanjenja bolesti može smanjiti upotrebu antibiotika i smanjiti mogućnosti za odabir i širenje rezistentnih bakterija. Zdravstveni radnici i istraživači koriste dvosmjerni pristup. Ograničenje upotrebe antibiotika općenito i brzo traženje novih vrsta antibiotika najbolji je način za to održavajući sve zdravima u budućnosti.
