Bacteriën komen overal ter wereld voor, van dorre woestijnen tot vochtige grotten en donkere bossen. Ze kunnen zich aanpassen aan veel omgevingen en worden in bijzonder grote aantallen aangetroffen in en rond veel dieren, waaronder mensen. De meeste van deze bacteriën zijn ongevaarlijk, maar er zijn veel verschillende soorten en grote aantallen van elke soort.
Veel bacteriën worden aangetroffen op plaatsen zoals op de menselijke huid en in het menselijke spijsverteringsstelsel. Deze bacteriën helpen de huid glad en soepel te houden, en de darmbacteriën helpen mensen hun voedsel te verteren. Dit zijn de nuttige bacteriën die met de mens zijn geëvolueerd en verschillende functies voor het menselijk lichaam vervullen.
Wat veroorzaken schadelijke bacteriën?
Hoewel de meeste bacteriën geen problemen veroorzaken, zijn er een paar schadelijk en kunnen ze verschillende infectieziekten veroorzaken. Bacteriële ziekten zoals longontsteking was vroeger een ernstige bedreiging en veroorzaakte vaak de dood. Naast ziekte kunnen bacteriën ook infecties veroorzaken van snijwonden, wonden en in elke andere situatie waarin bacteriën het lichaam kunnen binnendringen door een breuk in de huid.
infecties waren ooit een ernstig probleem, en mensen konden ledematen verliezen of sterven. Bacteriële ziekten en infecties werden veel minder dodelijk met de ontdekking van het eerste antibioticum, penicilline, in 1928.
Hoe worden antibiotica gebruikt?
Antibiotica werden in de jaren veertig algemeen gebruikt. In aanvulling op penicilline, zijn er veel andere antibiotica ontdekt. Ze hebben hetzelfde bacteriële bestrijdingseffect als penicilline, maar werken op verschillende manieren.
Tegenwoordig worden antibiotica op grote schaal gebruikt om bacteriële ziekten en infecties te genezen, maar ook om ziekten bij landbouwhuisdieren te voorkomen. Het gebruik ervan in de menselijke gezondheidszorg en de landbouw heeft ertoe geleid dat bacteriën resistente bacteriestammen hebben ontwikkeld die antibioticaresistente infecties veroorzaken.
Antibiotica zijn niet effectief tegen dergelijke bacteriën en wanneer mensen en dieren ziek worden van stammen van resistente bacteriën, wordt hun genezing steeds moeilijker. Op dit moment zijn sommige bacteriën resistent geworden tegen sommige antibiotica, maar er zijn een paar stammen van antibiotica resistente bacteriën die niet reageren op behandeling met een antimicrobieel geneesmiddel.
De behandeling van infectieziekten en ziektebestrijding in het algemeen wordt een serieus probleem als dergelijke resistente bacteriën gemeengoed worden.
Wat zijn antibiotica precies?
Antibiotica zijn medicijnen die bacteriële infecties genezen. Ze werken door te voorkomen dat bacteriën zich vermenigvuldigen of door ze te doden. Sommige antibiotica werken alleen tegen bepaalde soorten bacteriën, maar breedspectrum antibiotica voorkomen de groei van vele soorten bacteriën.
Voor de ontwikkeling van nieuwe antibiotica testen wetenschappers veel verschillende stoffen op het vermogen om bacteriegroei te beheersen en op bijwerkingen bij de mens. Sommige stoffen doden bacteriën, maar zijn niet veilig in gebruik. Het test- en goedkeuringsproces is zo lang dat slechts een paar antibiotica algemeen worden gebruikt.
Hoe werken antibiotica?
Antibiotica verstoren een deel van de levenscyclus van bacteriën zodat de bacteriën afsterven en de infectie verdwijnt. Penicilline en andere vroege antibiotica tastten het vermogen van een bacterie aan om haar te bouwen en te herstellen celwand. In tegenstelling tot menselijke cellen die zich in het lichaam bevinden, moeten bacteriën in de open omgeving kunnen bestaan en een celwand nodig hebben om ze te beschermen en de cel intact te houden.
Het penicilline-type antibioticum blokkeert de bacteriële cel om moleculen aan elkaar te koppelen om de wand te vormen. Wanneer de celwand verslechtert, barst de bacterie en sterft.
Andere antibiotica die bacteriën doden, vallen het vermogen van de bacteriën aan om eiwitten in hun lichaam te produceren ribosomen. Omdat cellen eiwitten nodig hebben om te functioneren, kunnen de bacteriën die worden verhinderd om eiwitten te maken, niet overleven.
•••Dana Chen | Wetenschap
•••Dana Chen | Wetenschap
•••Dana Chen | Wetenschap
Een ander type antibioticum voorkomt de bacteriën die zich niet voortplanten. Bacteriën vermenigvuldigen zich door een kopie te maken van het DNA in de cel en vervolgens te splitsen. de antibiotica het DNA verstoren kopieerproces door de DNA-strengen in stukken te breken en te voorkomen dat de cel reparaties uitvoert.
Zonder een DNA-kopie kunnen de bacteriën niet splitsen, of als het splitst, kunnen de dochtercellen niet overleven. Met behulp van dit soort antibiotica hebben gezondheidswerkers tot nu toe bacteriële infecties en ziekten snel en gemakkelijk kunnen genezen.
Wat is antibioticaresistentie?
Antibioticaresistentie is de ontwikkeling van bacteriële mechanismen die de verstorende effecten van antibiotica tenietdoen. Als gevolg hiervan werken antibiotica die vroeger specifieke ziekten geneest door de groei van de bijbehorende bacteriën te voorkomen, niet meer. Dergelijke resistentie tegen geneesmiddelen wordt gebruikelijk naarmate meer en meer bacteriën veranderen.
Zelfs als slechts een paar van de bacteriën resistent zijn tegen het gebruikte antibioticum, worden de niet-resistente bacteriën gedood terwijl de resterende bacteriën zich vermenigvuldigen om de ziekte te blijven veroorzaken. Wanneer dit herhaaldelijk gebeurt, resistente bacteriën komen vaker voor en er komen meer gevallen van falen van antibiotica voor.
Dit is de situatie op dit moment. Als de trend zich voortzet, zullen uiteindelijk de meeste bacteriën resistent zijn en zullen antibiotica niet langer effectief zijn voor ziektebestrijding en preventie.
Verschillende soorten bacteriën veroorzaken bijvoorbeeld longontsteking en het type antibioticum dat uit elkaar valt bacteriële DNA-strengen om te voorkomen dat de bacteriën zich splitsen, wordt vaak gebruikt om de ziekte te beheersen en te genezen. Voor antibioticaresistente bacteriën kunnen deze antibiotica de DNA-strengen niet meer afbreken.
Hoe zorgen bacteriën ervoor dat antibiotica niet werken?
Bacteriën hebben speciale strategieën ontwikkeld om de effecten van antibiotica tegen te gaan. Sommige bacteriële cellen hebben hun celwand veranderd om te voorkomen dat het antibioticum binnendringt. Anderen pompen het antibioticum eruit voordat het enige schade kan aanrichten. Weer anderen vallen aan en veranderen het antibioticum zodat het niet meer werkt.
In feite hebben individuele bacteriën allerlei strategieën geprobeerd om te overleven, en sommigen hebben ontdekt dat mechanismen zoals deze werken om ze te maken resistent aan specifieke antibiotica. Bacteriën kunnen verschillende van deze methoden gebruiken om antibiotica aan te pakken die op verschillende manieren werken.
Sommige bacteriën hebben veel van deze methoden en zijn resistent tegen bijna alle antibiotica.
Hoe verspreiden resistente bacteriën zich?
Zodra een bacterie een resistentiemechanisme heeft ontwikkeld, overleeft het antibioticum terwijl alle andere bacteriën sterven. Het proces van ziektegenezing met antibiotica resulteert in een zeer sterke selectiedruk ten gunste van antibioticaresistentie. Alleen resistente cellen overleven. Ze kunnen zich dan snel vermenigvuldigen en de weerstand verspreiden.
Dit betekent dat de resistente bacteriën automatisch worden geselecteerd om vaker voor te komen. Als de zieke patiënt of het zieke dier overlijdt of wanneer hun lichaamsafval wordt weggegooid, komen deze resistente bacteriën in het milieu terecht waar ze de resistente genen kunnen verspreiden naar andere bacteriën.
Hoe ontwikkelen bacteriën resistentie?
Een manier waarop bacteriën mechanismen kunnen ontwikkelen om antibiotica te verslaan, is door middel van: willekeurige mutaties. Hoewel een dergelijke mutatie slechts in één bacteriecel kan plaatsvinden, zorgt de sterke selectiedruk ervoor dat de resistente mutatie zich snel kan verspreiden. De resistente bacteriën zijn degenen die overleven en zich vermenigvuldigen en die vervolgens de nieuwe resistente genen delen.
Wanneer een antibioticum gedurende een langere periode in lage concentraties wordt gebruikt, hebben bacteriën veel tijd om te muteren en om een mutatie te verspreiden. Hoe langer een antibioticum in een bepaalde situatie wordt gebruikt, hoe groter de kans op mutaties en het ontstaan van bacteriële resistentie.
Wat draagt bij aan antibioticaresistentie?
Hoewel willekeurige genetische mutaties de oorspronkelijke bron van antibioticaresistentie zijn, moeten andere factoren aanwezig zijn en ertoe bijdragen dat de bacteriële resistentie een serieus probleem wordt.
Onvolledige antibioticakuren en langdurig gebruik van antibiotica kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van resistente cellen. Zodra een bacteriële cel de resistente mutatie heeft, snel ongeslachtelijke voortplanting door bacteriecellen te splitsen en te vermenigvuldigen, kan het aantal bacteriën dat zeer snel resistent is, toenemen.
Naast vermenigvuldiging door celsplitsing, hebben bacteriën een ander mechanisme voor het verspreiden van de mutante en resistente genen. Horizontale genoverdracht plaatst kopieën van DNA-fragmenten, mogelijk inclusief resistente genen, in nieuwe cellen.
DNA-fragmenten in de vorm van plasmiden kunnen buiten cellen bestaan en kunnen nieuwe cellen binnendringen, waarbij DNA-segmenten en genen worden overgedragen zonder reproductie. Dit betekent dat resistente genen tussen soorten of bacterietypes kunnen springen zolang ze in de buurt komen.
Omdat een kuur met antibiotica eigenlijk elke ziekteverwekkende bacteriecel moet doden om zeker te zijn dat geen enkele resistente cel overleeft, wordt het belangrijk dat antibioticabehandeling bij mensen altijd wordt uitgevoerd om voltooiing.
In de praktijk kunnen sommige bacteriën die niet door het antibioticum worden gedood, worden gedood door het natuurlijke immuunsysteem, maar wanneer een kuur behandeling met antibiotica niet is voltooid en niet alle doses zijn ingenomen, het overlevingsrisico van een resistente bacteriecel neemt toe.
Hoe langdurig gebruik van antibiotica een probleem is?
Langdurig gebruik van antibiotica, bijvoorbeeld in ziekenhuizen, kan de verspreiding van resistente bacteriën vergroten. Langdurig gebruik creëert een permanent podium voor sterke selectiedruk. Waar een normale behandelingskuur twee weken kan duren, waarbij selectiedruk wordt uitgeoefend en bacteriën kunnen muteren, is langdurig gebruik een continue kans op willekeurige mutaties.
Zodra een bacterie antibioticaresistentie heeft ontwikkeld, zorgt het voortdurende gebruik van antibiotica ervoor dat de bacterie zich kan vermenigvuldigen en zich extra kan ontwikkelen resistente mechanismen. Overmatig gebruik van antibiotica heeft hetzelfde effect.
Wanneer antibiotica veelvuldig wordt gebruikt of zich over een langere periode verspreidt, neemt het risico op verspreiding van antibioticaresistentie toe. Dit geldt vooral nu resistente genen steeds vaker voorkomen.
Het effect van langdurig gebruik van antibiotica in de landbouw
Een belangrijke factor in de ontwikkeling en verspreiding van antibioticaresistentie is het gebruik van antibiotica in de landbouw.
Kuddedieren zijn zeer vatbaar voor infectieziekten en boeren gaan het risico tegen door dieren een laag gehalte aan antibiotica te voeren om ze te beschermen. Dit constante gebruik van antibiotica resulteert in ideale omstandigheden voor de ontwikkeling en verspreiding van resistente mutante genen.
Hoewel sommige van de antibiotica die in de landbouw worden gebruikt, niet bij mensen worden gebruikt, heeft horizontale genoverdracht het mogelijk gemaakt dat resistente landbouwgenen verschijnen in antibiotica die bij menselijke behandelingen worden gebruikt. Tenzij het gebruik van antibiotica overal drastisch wordt ingeperkt, ook in de landbouw, zullen steeds meer soorten antibiotica het grootste deel van hun effectiviteit verliezen.
Waarom is antibioticaresistentie een probleem?
Wanneer antibioticaresistentie zich verspreidt, worden de antibiotica die momenteel worden gebruikt minder effectief. Bacteriële stammen die bij specifieke patiënten ziekten veroorzaken, kunnen een verschillende mate van resistentie hebben tegen verschillende antibiotica en de behandeling kan worden uitgesteld totdat een antibioticum is geïdentificeerd dat werkt.
In het ergste geval werkt geen van de beschikbare antibiotica en die van de patiënt zelf immuunsysteem mogelijk niet in staat om de bacteriën te bestrijden. De patiënt wordt een bron van antibioticaresistente bacteriën die zich door het ziekenhuis kunnen verspreiden.
Omdat antibiotica verschillende manieren gebruiken om bacteriële functies te verstoren, ontwikkelen de meeste bacteriën zich resistentie tegen een van deze mechanismen, maar kan nog steeds worden gedood met andere antibiotica die anders werken.
De opkomst van de zogenaamde "super bugs" is een serieus probleem omdat ze resistentie hebben ontwikkeld tegen alle bekende antibiotica. In die gevallen zullen alleen volledig nieuwe antibiotica werken die nieuwe strategieën gebruiken, maar dergelijke nieuwe medicijnen kunnen niet snel worden ontwikkeld.
Op dit moment winnen bacteriën de race door sneller resistentie te ontwikkelen tegen bestaande antibiotica dan dat er nieuwe worden ontdekt. Als de huidige trends zich voortzetten, is de tijd dat geen enkel antibioticum werkt tegen sommige veelvoorkomende ziekten niet ver weg. Ziekten die tegenwoordig gemakkelijk te genezen zijn, kunnen dodelijk worden.
Waarom nieuwe antibiotica het probleem niet kunnen oplossen?
Antibiotica tasten de manier waarop bacteriën functioneren aan, zoals interferentie met celwandconstructie of met DNA. Er is een beperkt aantal manieren waarop bacteriën kunnen worden aangevallen, en wanneer de bestaande aanvallen niet meer werken, is een geheel nieuw type antibioticum nodig dat een geheel nieuwe strategie hanteert.
Een dergelijk antibioticum bestaat op dit moment niet en degenen die in ontwikkeling zijn, zijn niet goedgekeurd als veilig of even effectief. Beroepsbeoefenaren in de gezondheidszorg gaan een toekomst tegemoet waarin antibiotica alleen werken in a beperkt aantal gevallen.
Waarom we het gebruik van antibiotica moeten verminderen?
Naast het ontwikkelen van nieuwe medicijnen, is een strategie van het gebruik van antibiotica beperken tot gevallen waarin ze echt nodig zijn, kan de verdere ontwikkeling van bacteriële resistentie helpen vertragen. Vaak, wanneer gewone infecties niet ernstig zijn en de patiënt gezond is, kan het immuunsysteem de bacteriën opvangen en neutraliseren.
In de landbouw kan het fokken van gezonde dieren in een schone omgeving met behulp van ziekteverminderende praktijken minimaliseer het gebruik van antibiotica en beperk de mogelijkheden voor de selectie en verspreiding van resistente bacteriën. Gezondheidswerkers en onderzoekswetenschappers hanteren een tweeledige benadering. Het gebruik van antibiotica in het algemeen beperken en snel op zoek gaan naar nieuwe soorten antibiotica is de beste manier om iedereen gezond houden in de toekomst.