עמידות לאנטיביוטיקה: הגדרה, סיבות ודוגמאות

חיידקים נמצאים בכל מקום ברחבי העולם, ממדבריות יבשים ועד מערות לחות ויערות אפלים. הם יכולים להסתגל לסביבות רבות ונמצאים במספרים גבוהים במיוחד בבעלי חיים רבים ומסביבם, כולל בני אדם. רוב החיידקים הללו אינם מזיקים, אך ישנם סוגים רבים ושונים ומספרים גדולים מכל סוג.

רב בַּקטֶרִיָה נמצאים במקומות כמו על עור האדם ובמערכת העיכול האנושית. חיידקים אלה מסייעים בשמירה על עור חלק וגמיש, וחיידקי המעיים עוזרים לבני אדם לעכל את מזונם. אלה הם חיידקים מועילים שהתפתח עם בני האדם וממלא פונקציות שונות עבור גוף האדם.

בעוד שרוב החיידקים אינם גורמים לבעיות, כמה מהם מזיקים ועלולים לגרום למגוון מחלות זיהומיות. מחלות חיידקיות כמו דלקת ריאות שימשה בעבר כאיום חמור ולעתים קרובות גרמה למוות. בנוסף למחלות, חיידקים יכולים גם לגרום לזיהומים של חתכים, פצעים ובכל מצב אחר בו חיידקים יכולים לחדור לגוף דרך שבר בעור.

זיהומים היו בעת ובעונה אחת בעיה רצינית, ואנשים עלולים לאבד גפיים או למות. מחלות חיידקיות וזיהומים הפכו להרבה פחות קטלניות עם גילוי האנטיביוטיקה הראשונה, פניצילין, בשנת 1928.

אנטיביוטיקה נכנסה לשימוש בשנות הארבעים. בנוסף ל פֵּנִיצִילִין, התגלו תרופות רבות אחרות לאנטיביוטיקה. יש להם אותה השפעת לחימה חיידקית כמו פניצילין אך עובדים בדרכים שונות.

כיום נעשה שימוש נרחב באנטיביוטיקה לריפוי מחלות חיידקיות וזיהומים אך גם למניעת מחלות אצל חיות משק. השימוש בהם בבריאות האדם ובחקלאות הביא לחיידקים לפתח זנים עמידים של חיידקים הגורמים לזיהומים עמידים לאנטיביוטיקה.

אנטיביוטיקה אינה יעילה כנגד חיידקים כאלה, וכאשר אנשים ובעלי חיים חולים מזן של חיידקים עמידים, הריפוי שלהם הופך להיות קשה יותר ויותר. כרגע יש חיידקים שהפכו עמידים בפני אנטיביוטיקה מסוימת, אך ישנם כמה זנים של חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה שאינם מגיבים לטיפול בתרופה מיקרוביאלית כלשהי.

טיפול במחלות זיהומיות ובקרת מחלות באופן כללי הופך לבעיה חמורה אם חיידקים עמידים לתרופות כאלה הופכים נפוצים.

אנטיביוטיקה הן תרופות המרפאות זיהומים חיידקיים. הם פועלים בכך שהם מונעים את התפלגותם של חיידקים או על ידי הריגתם. חלק מהאנטיביוטיקה פועלת רק כנגד סוגים מסוימים של חיידקים, אך אנטיביוטיקה רחבת טווח למנוע צמיחה של סוגים רבים של חיידקים.

לפיתוח אנטיביוטיקה חדשה, מדענים בודקים חומרים רבים ושונים ביכולת לשלוט על גדילת חיידקים ועל תופעות לוואי בבני אדם. יש חומרים שהורגים חיידקים אך אינם בטוחים לשימוש. תהליך הבדיקה והאישור ארוך כל כך שרק מעט אנטיביוטיקה הופכות אותו לשימוש נפוץ.

אנטיביוטיקה משבשת חלק כלשהו ב מחזור החיים של חיידקים כך שהחיידקים מתים והזיהום נעלם. פניצילין ואנטיביוטיקה מוקדמת אחרת תקפו את יכולתו של חיידק לבנות ולתקן אותו דופן תא. בניגוד לתאים אנושיים שנמצאים בתוך הגוף, חיידקים צריכים להיות מסוגלים להתקיים בסביבה הפתוחה וזקוקים לדופן תאים כדי להגן עליהם ולשמור על התא שלם.

אנטיביוטיקה מסוג פניצילין חוסמת את התא של החיידק מקושרת מולקולות ליצירת דופן. כאשר דופן תא מתדרדר, החיידק מתפוצץ ומת.

אנטיביוטיקה אחרת ההורגת חיידקים תוקפת את יכולת החיידק לייצר חלבונים בתוכם ריבוזומים. מכיוון שתאים זקוקים לחלבונים כדי לתפקד, החיידקים שמונעים מהם לייצר חלבונים אינם יכולים לשרוד.

•••דנה חן | מדע

•••דנה חן | מדע

•••דנה חן | מדע

סוג אחר של אנטיביוטיקה מונע את חיידקים מהתרבות. חיידקים מתרבים על ידי יצירת עותק של ה- DNA בתא ואז פיצול. האנטיביוטיקה לשבש את ה- DNA תהליך העתקה על ידי שבירת קווצות ה- DNA לחתיכות ומניעת התיקון של התא.

ללא עותק DNA, החיידקים אינם יכולים להתפצל, או אם הוא מתפצל, תאי הבת אינם יכולים לשרוד. באמצעות סוגים אלה של אנטיביוטיקה הצליחו אנשי מקצוע בתחום הבריאות לרפא זיהומים ומחלות חיידקיים במהירות ובקלות עד כה.

עמידות לאנטיביוטיקה היא פיתוח מנגנונים חיידקיים המנצחים את ההשפעות המשבשות של אנטיביוטיקה. כתוצאה מכך, אנטיביוטיקה ששימשה לריפוי מחלות ספציפיות על ידי מניעת צמיחת החיידקים הקשורים אינה פועלת עוד. עמידות כזו לתרופות הופכת לנפוצה ככל שיותר ויותר חיידקים משתנים.

גם כאשר רק מעטים מהחיידקים עמידים בפני האנטיביוטיקה המשמשת, החיידקים הלא עמידים נהרגים בזמן שהנותרים מתרבים כדי להמשיך ולגרום למחלה. כשזה קורה שוב ושוב, חיידקים עמידים הופכים נפוצים יותר, ומתרחשים יותר מקרים של כשל אנטיביוטי.

זה המצב כרגע. אם המגמה תימשך, בסופו של דבר רוב החיידקים יהיו עמידים, ואנטיביוטיקה כבר לא תהיה יעילה למניעת ומחלות.

לדוגמא, כמה סוגים של חיידקים גורמים לדלקת ריאות, ולסוג האנטיביוטיקה שמתפרק גדילי DNA חיידקיים כדי למנוע פיצול החיידקים משמש לעתים קרובות כדי לשלוט ולרפא את המחלה. עבור חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה, אנטיביוטיקה זו אינה יכולה עוד לפרק את גדילי ה- DNA.

חיידקים פיתחו אסטרטגיות מיוחדות כדי לנטרל את השפעות האנטיביוטיקה. כמה תאי חיידקים שינו את דופן התא שלהם כדי למנוע את האנטיביוטיקה להיכנס. אחרים מפמפמים את האנטיביוטיקה לפני שהיא יכולה לגרום נזק. עוד אחרים תוקפים ומשנים את האנטיביוטיקה כך שהיא כבר לא תפעל.

בעיקרון, חיידקים בודדים ניסו כל מיני אסטרטגיות כדי לשרוד, וחלקם גילו שמנגנונים כמו אלה פועלים להכנתם עָמִיד בִּפְנֵי לאנטיביוטיקה ספציפית. חיידקים עשויים לשלב כמה משיטות אלה כדי למקד אנטיביוטיקה הפועלת בדרכים שונות.

לחיידקים מסוימים יש הרבה משיטות אלה ועמידים כמעט לכל אנטיביוטיקה.

ברגע שחיידק פיתח מנגנון עמידות, הוא שורד את האנטיביוטיקה ואילו כל שאר החיידקים מתים. תהליך ריפוי המחלה באנטיביוטיקה מביא ללחץ בחירה חזק מאוד לטובת עמידות לאנטיביוטיקה. רק תאים עמידים שורדים. לאחר מכן הם יכולים להתרבות במהירות ולהפיץ את ההתנגדות.

משמעות הדבר היא שהחיידקים העמידים נבחרים באופן אוטומטי כדי להיות נפוצים יותר. אם המטופל החולה או החיה מתים או כאשר פסולת גופם מושלכת, חיידקים עמידים אלה משתחררים לסביבה שם הם יכולים להפיץ את הגנים העמידים לחיידקים אחרים.

אחת הדרכים שחיידקים יכולים לפתח מנגנונים להביס אנטיביוטיקה היא דרך מוטציות אקראיות. למרות שמוטציה כזו עשויה להתרחש רק בתא חיידקי אחד, לחץ הסלקציה החזק מאפשר למוטציה העמידה להתפשט במהירות. החיידקים העמידים הם אלה ששורדים ומתרבים, ואז חולקים את הגנים העמידים החדשים.

כאשר משתמשים באנטיביוטיקה ברמות נמוכות לתקופה ממושכת, לחיידקים יש המון זמן למוטציה ולהפצת מוטציה. ככל שמשתמשים באנטיביוטיקה במצב מסוים, כך יש יותר סיכוי למוטציות ולהתפתח התנגדות חיידקית.

בעוד שמוטציות גנטיות אקראיות הן המקור המקורי לעמידות לאנטיביוטיקה, גורמים אחרים צריכים להיות נוכחים ולתרום להפיכת עמידות החיידקים לבעיה חמורה.

קורסים שלמים של טיפול אנטיביוטי ו שימוש אנטיביוטי לטווח ארוך יכול לתרום להתפתחות תאים עמידים. ברגע שבתא חיידקי יש את המוטציה העמידה, מהר רבייה מינית באמצעות תאי חיידקים פיצול והתרבות יכולים להגדיל את מספר החיידקים העמידים במהירות רבה.

בנוסף להתרבות באמצעות פיצול תאים, לחיידקים יש מנגנון נוסף להפצת הגנים המוטנטים והעמידים. העברת גנים אופקית מכניס עותקים של שברי DNA, אולי כולל גנים עמידים, לתאים חדשים.

שברי DNA בצורת פלסמידים יכולים להתקיים מחוץ לתאים ויכולים להיכנס לתאים חדשים, ולהעביר קטעי DNA וגנים ללא רבייה. משמעות הדבר היא כי גנים עמידים יכולים לקפוץ בין מינים או סוגי חיידקים כל עוד הם מתקרבים.

מכיוון שמהלך של טיפול באנטיביוטיקה בעצם צריך להרוג כל תא חיידקים הגורם למחלה כדי להיות בטוח שאף תא עמיד לא שורד, חשוב שיהיה תמיד טיפול אנטיביוטי בבני אדם סִיוּם.

בפועל, חיידקים מסוימים שלא נהרגים על ידי האנטיביוטיקה עשויים להיהרג על ידי המערכת החיסונית הטבעית, אך כאשר במהלך הטיפול באנטיביוטיקה לא הושלם, ולא כל המינונים נלקחים, הסיכון להישרדות של תא חיידקי עמיד עולה.

שימוש ארוך טווח באנטיביוטיקה, למשל בבתי חולים, יכול להגביר את התפשטות החיידקים העמידים. שימוש לטווח ארוך יוצר שלב קבוע לחזקים לחץ בחירה. כאשר מהלך טיפול רגיל עשוי לארוך שבועיים במהלכם מופעל לחץ בחירה וחיידקים עשויים להשתנות, שימוש ארוך טווח הוא הזדמנות מתמשכת למוטציות אקראיות.

לאחר שחיידק פיתח עמידות לאנטיביוטיקה, השימוש המתמשך באנטיביוטיקה מאפשר לחיידק להתרבות ולפתח עוד מנגנונים עמידים. לאותו שימוש יתר באנטיביוטיקה השפעה זהה.

בכל פעם שהשימוש באנטיביוטיקה הוא תכוף או מתפשט לתקופה ממושכת, הסיכון להתפשטות עמידות לאנטיביוטיקה עולה. זה נכון במיוחד כעת כשגנים עמידים הופכים נפוצים יותר.

גורם מרכזי בהתפתחות והתפשטות העמידות לאנטיביוטיקה הוא השימוש בתרופות אנטיביוטיקה בחקלאות.

חיות העדר רגישות מאוד למחלות זיהומיות, והחקלאים מתמודדים עם הסיכון בכך שהם מאכילים בעלי חיים רמות נמוכות של אנטיביוטיקה כדי להגן עליהם. שימוש מתמיד זה באנטיביוטיקה מביא לתנאים אידיאליים להתפתחות ולהפצה של גנים מוטנטים עמידים.

למרות שחלק מהאנטיביוטיקה המשמשת בחקלאות אינה משמשת בבני אדם, העברת גנים אופקית אפשרה להופיע בגנים חקלאיים עמידים באנטיביוטיקה המשמשת בטיפולים בבני אדם. אלא אם כן השימוש באנטיביוטיקה יצטמצם באופן דרסטי בכל מקום, כולל בחקלאות, יותר ויותר סוגי תרופות אנטיביוטיות יאבדו את מרבית יעילותן.

כאשר עמידות לאנטיביוטיקה מתפשטת, האנטיביוטיקה הנמצאת בשימוש כיום נעשית פחות יעילה. זנים בקטריאליים הגורמים למחלה בחולים ספציפיים עשויים להיות בעלי עמידות משתנה באנטיביוטיקה שונה, והטיפול עלול להתעכב עד לזיהוי אנטיביוטיקה הפועלת.

במקרה הגרוע, אף אחת מהאנטיביוטיקה הזמינה אינה עובדת, וגם המטופל מערכת החיסון אולי לא יוכל להדוף את החיידקים. המטופל הופך למקור לחיידקים עמידים לאנטיביוטיקה שיכולים להתפשט ברחבי בית החולים.

מכיוון שאנטיביוטיקה פועלת באמצעות מספר אמצעים שונים לשיבוש תפקודי חיידקים, רוב החיידקים מתפתחים עמידות לאחד מהמנגנונים הללו, אך עדיין ניתן להרוג אותם באמצעות אנטיביוטיקה אחרת הפועלת אחרת.

הופעתה של מה שמכונה "באגים סופר"היא בעיה רצינית מכיוון שהם פיתחו עמידות לכל האנטיביוטיקה הידועה. במקרים אלה, רק אנטיביוטיקה חדשה לחלוטין שתשתמש באסטרטגיות חדשות תפעל, אך לא ניתן לפתח תרופות חדשות כאלה במהירות.

נכון לעכשיו, חיידקים מנצחים את המירוץ על ידי פיתוח עמידות לאנטיביוטיקה קיימת מהר יותר מכפי שמתגלים חדשים. אם המגמות הנוכחיות נמשכות, הזמן בו שום אנטיביוטיקה אינה פועלת כנגד כמה מחלות שכיחות אינו רחוק משם. מחלות שנרפאות בקלות כיום, עלולות להפוך לקטלניות.

אנטיביוטיקה תוקפת את אופן פעולתם של חיידקים, כגון הפרעה לבניית דופן התא או עם DNA. יש מספר מצומצם של דרכים בהן ניתן לתקוף חיידקים, וכאשר ההתקפות הקיימות כבר אינן פועלות, נדרש סוג חדש לגמרי של אנטיביוטיקה המשתמשת באסטרטגיה חדשה לחלוטין.

כרגע אין אנטיביוטיקה כזו, ואלה שנמצאים בפיתוח לא אושרו כבטוחים או יעילים באותה מידה. אנשי מקצוע בתחום הבריאות עומדים בפני עתיד בו אנטיביוטיקה פועלת רק בתוך מספר מוגבל של מקרים.

בנוסף לפיתוח תרופות חדשות, אסטרטגיה של הגבלת השימוש באנטיביוטיקה למקרים שבהם הם באמת זקוקים יכול לעזור לעכב את התפתחות המשך ההתנגדות לחיידקים. לעיתים קרובות, כאשר זיהומים שכיחים אינם חמורים, והמטופל בריא, מערכת החיסון יכולה לטפל ולנטרל את החיידקים.

בחקלאות, גידול בעלי חיים בריאים בסביבה נקייה באמצעות שיטות להפחתת מחלות יכול למזער את השימוש באנטיביוטיקה ולצמצם את ההזדמנויות לבחירה ולהפצה של עמידים בַּקטֶרִיָה. אנשי מקצוע בתחום הבריאות ומדעני המחקר משתמשים בגישה דו-כיוונית. הגבלת השימוש באנטיביוטיקה באופן כללי וחיפוש מהיר של סוגים חדשים של אנטיביוטיקה היא הדרך הטובה ביותר לעשות זאת לשמור על בריאות כולם בעתיד.