A baktériumok a világ minden táján megtalálhatók, a száraz sivatagoktól a nedves barlangokig és a sötét erdőkig. Sok környezethez képesek alkalmazkodni, és különösen nagy számban találhatók meg sok állatban és környékén, beleértve az embereket is. E baktériumok többsége ártalmatlan, de sokféle és nagyszámú fajta létezik.
Sok baktériumok olyan helyeken találhatók, mint az emberi bőrön és az emberi emésztőrendszerben. Ezek a baktériumok segítenek a bőr sima és rugalmas kialakításában, a bélbaktériumok pedig az emberek megemésztik ételüket. Ezek a hasznos baktériumok amelyek az emberrel együtt fejlődtek és az emberi test számára különböző funkciókat látnak el.
Mit okozhatnak a káros baktériumok?
Noha a legtöbb baktérium nem okoz problémát, néhány káros és számos fertőző betegséget okozhat. Bakteriális betegségek mint például a tüdőgyulladás korábban komoly fenyegetést jelentett, és gyakran halált okozott. A betegségek mellett a baktériumok vágások, sebek fertőzését is okozhatják, és bármilyen más olyan helyzetben, amikor a baktériumok a bőr törése révén bejuthatnak a szervezetbe.
Fertőzések egy időben komoly problémát jelentettek, és az emberek elveszíthetik a végtagjaikat vagy meghalhatnak. A bakteriális betegségek és fertőzések sokkal kevésbé halálosak lettek, amikor 1928-ban felfedezték az első antibiotikumot, a penicillint.
Hogyan használják az antibiotikumokat?
Az antibiotikumok az 1940-es évekre kerültek általános használatba. Továbbá penicillin, számos más antibiotikumot fedeztek fel. Ugyanolyan baktériumharcos hatásúak, mint a penicillin, de különféle módon működnek.
Manapság az antibiotikumokat széles körben használják bakteriális betegségek és fertőzések gyógyítására, de a haszonállatok betegségének megelőzésére is. Használatuk az emberi egészségügyben és a mezőgazdaságban arra késztette a baktériumokat, hogy rezisztens baktériumtörzsek alakuljanak ki, amelyek antibiotikum-rezisztens fertőzéseket okoznak.
Az antibiotikumok nem hatékonyak az ilyen baktériumok ellen, és amikor emberek és állatok megbetegednek a rezisztens baktériumok törzseitől, gyógyításuk egyre nehezebbé válik. Jelenleg néhány baktérium rezisztenssé vált egyes antibiotikumokkal szemben, de van néhány törzse antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok amelyek egyetlen antimikrobiális gyógyszerrel sem reagálnak.
A fertőző betegségek kezelése és általában a betegség elleni védekezés akkor válik komoly problémává, ha az ilyen gyógyszerrezisztens baktériumok elterjednek.
Mi is pontosan az antibiotikum?
Az antibiotikumok olyan gyógyszerek, amelyek gyógyítják a bakteriális fertőzéseket. Úgy működnek, hogy megakadályozzák a baktériumok szaporodását vagy megölik őket. Egyes antibiotikumok csak bizonyos baktériumok ellen hatnak, de széles spektrumú antibiotikumok megakadályozza a baktériumok sokféle növekedését.
Az új antibiotikumok kifejlesztése érdekében a tudósok sokféle anyagot tesztelnek a baktériumok növekedésének szabályozására és az emberek mellékhatásaira vonatkozóan. Egyes anyagok elpusztítják a baktériumokat, de használatuk nem biztonságos. A tesztelési és jóváhagyási folyamat olyan hosszú, hogy csak néhány antibiotikum teszi át a közös használatba.
Hogyan működnek az antibiotikumok?
Az antibiotikumok megzavarják a a baktériumok életciklusa hogy a baktériumok elpusztuljanak és a fertőzés eltűnjön. A penicillin és más korai antibiotikumok megtámadták egy baktérium képességét annak felépítésére és helyreállítására sejtfal. A testben található emberi sejtektől eltérően a baktériumoknak képesnek kell lenniük a nyílt környezetben való létezésre, és sejtfalra van szükségük, hogy megvédjék őket és a sejtet épen tartsák.
A penicillin típusú antibiotikum megakadályozza, hogy a baktériumsejt összekapcsolja a molekulákat, hogy kialakuljon a fala. Amikor az sejtfal romlik, a baktérium felszakad és elpusztul.
A baktériumokat elpusztító egyéb antibiotikumok megtámadják a baktériumok azon képességét, hogy fehérjéket termeljenek bennük riboszómák. Mivel a sejteknek működésükhöz fehérjékre van szükségük, a baktériumok, amelyek megakadályozzák a fehérjék előállítását, nem tudnak túlélni.
•••Dana Chen | Tudományosság
•••Dana Chen | Tudományosság
•••Dana Chen | Tudományosság
Egy másik típusú antibiotikum megakadályozza a a baktériumok a szaporodástól. A baktériumok úgy szaporodnak, hogy másolatot készítenek a sejtben lévő DNS-ből, majd szétválnak. Az antibiotikumok megzavarják a DNS-t a folyamat másolása a DNS szálainak darabokra bontásával és a sejt javításának megakadályozásával.
DNS-másolat nélkül a baktériumok nem tudnak szétválni, vagy ha széthasad, a leánysejtek nem tudnak életben maradni. Az ilyen típusú antibiotikumok alkalmazásával az egészségügyi szakemberek mindeddig gyorsan és egyszerűen képesek voltak gyógyítani a bakteriális fertőzéseket és betegségeket.
Mi az antibiotikum rezisztencia?
Az antibiotikum-rezisztencia olyan bakteriális mechanizmusok kifejlesztése, amelyek legyőzik az antibiotikumok bomlasztó hatását. Ennek eredményeként azok az antibiotikumok, amelyek korábban speciális betegségeket gyógyítottak a társult baktériumok szaporodásának megakadályozásával, már nem működnek. Az ilyen gyógyszer-rezisztencia egyre gyakoribbá válik, mivel egyre több baktérium változik.
Még akkor is, ha a baktériumok közül csak néhány ellenáll az alkalmazott antibiotikummal szemben, a nem rezisztens baktériumok elpusztulnak, míg a fennmaradó baktériumok szaporodnak, hogy tovább okozzák a betegséget. Amikor ez többször megtörténik, a rezisztens baktériumok egyre gyakoribbá válnak, és több antibiotikum-kudarc fordul elő.
Jelenleg ez a helyzet. Ha a tendencia folytatódik, végül a baktériumok többsége rezisztens lesz, és az antibiotikumok már nem lesznek hatékonyak a betegségek ellenőrzésében és megelőzésében.
Például többféle baktérium okozza a tüdőgyulladást, és az a típusú antibiotikum, amely felbomlik baktérium DNS-szálak a baktériumok hasadásának megakadályozására gyakran használják a betegség kezelésére és gyógyítására. Az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok esetében ezek az antibiotikumok már nem képesek lebontani a DNS-szálakat.
Hogyan akadályozzák a baktériumok az antibiotikumok működését?
A baktériumok speciális stratégiákat dolgoztak ki az antibiotikumok hatásának ellensúlyozására. Néhány baktérium sejtek megváltoztatták sejtfalukat, hogy megakadályozzák az antibiotikum bejutását. Mások kiszivattyúzzák az antibiotikumot, mielőtt bármilyen kárt okozhatna. Megint mások megtámadják és megváltoztatják az antibiotikumot, így az már nem működik.
Alapvetően az egyes baktériumok mindenféle stratégiát kipróbáltak a túlélés érdekében, és néhányan azt tapasztalták, hogy ezekhez hasonló mechanizmusok működnek ellenálló specifikus antibiotikumokra. A baktériumok több ilyen módszert is beépíthetnek a különböző módon működő antibiotikumok megcélozására.
Egyes baktériumok sok ilyen módszerrel rendelkeznek, és szinte minden antibiotikummal szemben ellenállóak.
Hogyan terjednek a rezisztens baktériumok?
Miután egy baktérium kifejlesztett egy rezisztencia mechanizmust, azt túléli az antibiotikumot míg az összes többi baktérium elpusztul. A betegség antibiotikumokkal történő gyógyításának folyamata nagyon erős szelekciós nyomást eredményez az antibiotikum-rezisztencia mellett. Csak a rezisztens sejtek maradnak életben. Ezután gyorsan szaporodhatnak és eloszthatják az ellenállást.
Ez azt jelenti, hogy a rezisztens baktériumokat automatikusan kiválasztják, hogy gyakoribbá váljanak. Ha a beteg beteg vagy állat elpusztul, vagy ha hulladékát megsemmisítik, ezek a rezisztens baktériumok a környezetbe kerülnek, ahol a rezisztens géneket más baktériumok felé terjeszthetik.
Hogyan alakulnak ki a baktériumok rezisztenciája?
A baktériumok az antibiotikumok legyőzésének egyik mechanizmusát képesek kifejleszteni véletlenszerű mutációk. Bár egy ilyen mutáció csak egy bakteriális sejtben fordulhat elő, az erős szelekciós nyomás lehetővé teszi az ellenálló mutáció gyors terjedését. A rezisztens baktériumok azok, amelyek túlélik és szaporodnak, és amelyek aztán megosztják az új rezisztens géneket.
Ha egy antibiotikumot alacsony szinten, hosszabb ideig használnak, a baktériumoknak sok ideje van a mutációra és a mutáció terjedésére. Minél hosszabb ideig használnak antibiotikumot egy adott helyzetben, annál nagyobb az esély a mutációkra és a baktériumok rezisztenciájának kialakulására.
Mi járul hozzá az antibiotikum-rezisztenciához
Míg a véletlenszerű genetikai mutációk jelentik az antibiotikum-rezisztencia eredeti forrását, más tényezőknek is jelen kell lenniük, és hozzá kell járulniuk ahhoz, hogy a baktériumok rezisztenciája komoly problémává váljon.
Hiányos antibiotikum-kezelések és hosszú távú antibiotikum-használat hozzájárulhat a rezisztens sejtek fejlődéséhez. Miután egy baktériumsejt megkapja a rezisztens mutációt, gyorsan aszexuális szaporodás a baktériumsejtek révén a hasadás és szaporodás nagyon gyorsan megnövelheti a rezisztens baktériumok számát.
A sejtosztódás útján történő szaporodás mellett a baktériumoknak van egy másik mechanizmusuk is a mutáns és rezisztens gének terjesztésére. Vízszintes géntranszfer a DNS-fragmensek másolatait, beleértve a rezisztens géneket is, új sejtekbe helyezi.
A plazmidok formájában lévő DNS-fragmensek a sejteken kívül is létezhetnek, és új sejtekbe juthatnak, a DNS-szegmenseket és géneket reprodukció nélkül továbbíthatják. Ez azt jelenti, hogy a rezisztens gének képesek ugrani a fajok vagy baktériumtípusok között, amennyiben azok közvetlen közelségbe kerülnek.
Mivel az antibiotikumokkal végzett kezelésnek alapvetően minden betegséget okozó baktérium sejtet meg kell ölnie, hogy biztos lehessen benne hogy egyetlen rezisztens sejt sem él túl, fontossá válik, hogy az embereknél mindig végezzenek antibiotikum-kezelést befejezése.
A gyakorlatban egyes baktériumokat, amelyeket nem az antibiotikum pusztított el, a természetes immunrendszer képes elpusztítani, de akkor, amikor az antibiotikum-kezelés nem fejeződik be, és nem minden dózist vesznek fel, ami egy rezisztens baktériumsejt túlélésének kockázatát jelenti növekszik.
Mennyire jelent problémát a hosszú távú antibiotikum-használat
Az antibiotikumok hosszú távú alkalmazása, például kórházakban, növelheti a rezisztens baktériumok terjedését. A hosszú távú használat állandó stádiumot teremt az erős számára szelekciós nyomás. Ahol egy normál kezelés két hétig is eltarthat, amely alatt szelekciós nyomást gyakorolnak, és a baktériumok mutálódhatnak, a hosszú távú alkalmazás folyamatos lehetőség a véletlenszerű mutációkra.
Miután egy baktérium kifejlesztette az antibiotikum-rezisztenciát, az antibiotikumok folyamatos használata lehetővé teszi a baktérium szaporodását és további fejlődését rezisztens mechanizmusok. Az antibiotikumok túlzott használatának ugyanez a hatása.
Amikor az antibiotikum-használat gyakori vagy hosszabb ideig terjed, az antibiotikum-rezisztencia terjedésének kockázata nő. Ez különösen igaz most, amikor a rezisztens gének egyre gyakoribbak.
A hosszú távú antibiotikum-használat hatása a mezőgazdaságban
Az antibiotikum-rezisztencia kialakulásának és elterjedésének egyik fő tényezője az antibiotikumok a mezőgazdaságban.
Az állományállatok nagyon fogékonyak a fertőző betegségekre, és a gazdálkodók ellensúlyozzák a kockázatot, ha az állatok védelmére alacsony antibiotikum-szintet etetnek. Az antibiotikumok állandó használata ideális körülményeket eredményez a rezisztens mutáns gének kifejlődésében és terjedésében.
Bár a mezőgazdaságban alkalmazott antibiotikumok egy részét nem használják emberekben, a horizontális géntranszfer lehetővé tette a rezisztens mezőgazdasági gének megjelenését az emberi kezelések során alkalmazott antibiotikumokban. Hacsak az antibiotikumok alkalmazását drasztikusan nem korlátozzák mindenhol, beleértve a mezőgazdaságot is, egyre több antibiotikum típusú gyógyszer veszíti el hatékonyságának nagy részét.
Miért jelent problémát az antibiotikum-rezisztencia?
Az antibiotikum-rezisztencia terjedésekor a jelenleg alkalmazott antibiotikumok kevésbé hatékonyak. Konkrét betegeknél betegségeket okozó baktériumtörzsek különböző mértékben rezisztensek lehetnek a különböző antibiotikumokkal szemben, és a kezelést el lehet halasztani, amíg egy működő antibiotikumot azonosítanak.
A legrosszabb esetben a rendelkezésre álló antibiotikumok egyike sem működik, és a beteg sajátja is immunrendszer lehet, hogy nem képes leküzdeni a baktériumokat. A páciens az antibiotikumokkal szemben rezisztens baktériumok forrásává válik, amelyek szétterjedhetnek az egész kórházban.
Mivel az antibiotikumok a baktériumok működésének megzavarására többféle eszközzel működnek, a legtöbb baktérium kifejlődik rezisztencia ezen mechanizmusok valamelyikével szemben, de még mindig leölhető más, másképpen működő antibiotikumokkal.
Az úgynevezett "szuper hibák"komoly probléma, mert minden ismert antibiotikummal szemben rezisztenciát alakítottak ki. Ezekben az esetekben csak teljesen új, új stratégiákat alkalmazó antibiotikumok működnek, de ilyen új gyógyszereket nem lehet gyorsan kifejleszteni.
Jelenleg a baktériumok nyerik a versenyt azzal, hogy a meglévő antibiotikumokkal szembeni rezisztenciát gyorsabban fejlesztik, mint az újakat. Ha a jelenlegi tendenciák folytatódnak, nincs messze az az idő, amikor egyetlen antibiotikum sem hat néhány gyakori betegség ellen. A ma könnyen gyógyítható betegségek halálossá válhatnak.
Miért nem képesek az új antibiotikumok megoldani a problémát?
Az antibiotikumok megtámadják a baktériumok működését, például zavarják a sejtfalak felépítését vagy DNS. Korlátozott számú módon lehet baktériumokat megtámadni, és amikor a meglévő támadások már nem működnek, egy teljesen új típusú antibiotikumra van szükség, amely egy teljesen új stratégiát alkalmaz.
Jelenleg nem létezik ilyen antibiotikum, és a fejlesztés alatt állóakat nem engedélyezték biztonságosnak vagy hatékonynak. Az egészségügyi szakemberek olyan jövő előtt állnak, ahol az antibiotikumok csak a korlátozott számú eset.
Miért kell csökkentenünk az antibiotikumok használatát?
Az új gyógyszerek kifejlesztése mellett a az antibiotikumok használatának korlátozása azokra az esetekre, amikor valóban szükség van rájuk, késleltetheti a baktériumok rezisztenciájának további fejlődését. Gyakran, amikor a gyakori fertőzések nem súlyosak és a beteg egészséges, az immunrendszer képes gondoskodni és semlegesíteni a baktériumokat.
A mezőgazdaságban egészséges állatok tiszta környezetben történő nevelése a betegségcsökkentő gyakorlatok segítségével minimalizálja az antibiotikumok használatát, és csökkenti a rezisztens szelekciójának és elterjedésének lehetőségeit baktériumok. Az egészségügyi szakemberek és a kutatók kétirányú megközelítést alkalmaznak. A legjobb módszer az antibiotikumok használatának korlátozása általában és az új típusú antibiotikumok gyors keresése mindenki egészségének megőrzése a jövőben.