Antibiotikaresistens: definisjon, årsaker og eksempler

Bakterier finnes overalt i verden, fra tørre ørkener til fuktige huler og mørke skoger. De kan tilpasse seg mange miljøer og finnes i spesielt høyt antall i og rundt mange dyr, inkludert mennesker. De fleste av disse bakteriene er ufarlige, men det er mange forskjellige typer og stort antall av hvert slag.

Mange bakterie finnes på steder som på menneskelig hud og i det menneskelige fordøyelsessystemet. Disse bakteriene holder huden glatt og smidig, og tarmbakteriene hjelper mennesker å fordøye maten. Dette er gunstige bakterier som utviklet seg med mennesker og utfører forskjellige funksjoner for menneskekroppen.

Mens de fleste bakterier ikke forårsaker noen problemer, er noen få skadelige og kan forårsake en rekke smittsomme sykdommer. Bakterielle sykdommer som lungebetennelse pleide å være en alvorlig trussel og ofte forårsaket død. I tillegg til sykdom, kan bakterier også forårsake infeksjoner i kutt, sår og i enhver annen situasjon der bakterier kan komme inn i kroppen gjennom et brudd i huden.

Infeksjoner var på et tidspunkt et alvorlig problem, og folk kunne miste lemmer eller dø. Bakterielle sykdommer og infeksjoner ble mye mindre dødelige med oppdagelsen av det første antibiotikumet, penicillin, i 1928.

Antibiotika kom i vanlig bruk på 1940-tallet. I tillegg til penicillin, mange andre antibiotika har blitt oppdaget. De har samme bakteriekampeffekt som penicillin, men fungerer på forskjellige måter.

I dag brukes antibiotika mye for å kurere bakteriesykdommer og infeksjoner, men også for å forhindre sykdom hos husdyr. Deres bruk i helsevesenet og i jordbruket har ført til at bakterier utvikler resistente bakteriestammer som forårsaker antibiotikaresistente infeksjoner.

Antibiotika er ikke effektive mot slike bakterier, og når mennesker og dyr blir syke av stammer av resistente bakterier, blir deres kur stadig vanskeligere. For øyeblikket har noen bakterier blitt resistente mot noen antibiotika, men det er noen få stammer av antibiotikaresistente bakterier som ikke reagerer på behandling med noe antimikrobielt medikament.

Behandling av smittsomme sykdommer og sykdomsbekjempelse generelt blir et alvorlig problem hvis slike medikamentresistente bakterier blir vanlige.

Antibiotika er medisiner som kurerer bakterieinfeksjoner. De jobber ved å stoppe bakterier fra å formere seg eller drepe dem. Noen antibiotika virker bare mot noen typer bakterier, men bredspektret antibiotika forhindre vekst av mange typer bakterier.

For utvikling av nye antibiotika tester forskere mange forskjellige stoffer for evnen til å kontrollere bakterievekst og for bivirkninger hos mennesker. Noen stoffer dreper bakterier, men er ikke trygge å bruke. Test- og godkjenningsprosessen er så lang at bare noen få antibiotika gjør det til vanlig bruk.

Antibiotika forstyrrer en del av bakteriers livssyklus slik at bakteriene dør av og infeksjonen forsvinner. Penicillin og andre tidlige antibiotika angrep en bakteriers evne til å bygge og reparere dens celleveggen. I motsetning til menneskeceller som finnes i kroppen, må bakterier kunne eksistere i det åpne miljøet og trenger en cellevegg for å beskytte dem og holde cellen intakt.

Penicillintypen av antibiotika blokkerer bakteriecellen fra å knytte molekyler sammen for å danne veggen. Når celleveggen forverres, bakterien sprekker og dør.

Andre antibiotika som dreper bakterier angriper bakteriens evne til å produsere proteiner i deres ribosomer. Siden celler trenger proteiner for å fungere, kan ikke bakteriene som er forhindret i å lage proteiner overleve.

•••Dana Chen | Vitenskap

•••Dana Chen | Vitenskap

•••Dana Chen | Vitenskap

En annen type antibiotika forhindrer bakterier fra reproduksjon. Bakterier multipliserer ved å lage en kopi av DNA i cellen og deretter dele. Antibiotika forstyrre DNA kopieringsprosess ved å bryte DNA-strengene i biter og forhindre at cellen reparerer.

Uten en DNA-kopi kan ikke bakteriene dele seg, eller hvis den deler seg, kan ikke dattercellene overleve. Ved hjelp av denne typen antibiotika har helsepersonell vært i stand til å kurere bakterielle infeksjoner og sykdommer raskt og enkelt til nå.

Antibiotikaresistens er utvikling av bakteriemekanismer som bekjemper de forstyrrende effektene av antibiotika. Som et resultat fungerer ikke antibiotika som pleide å kurere spesifikke sykdommer ved å forhindre vekst av de tilknyttede bakteriene. Slike medikamentresistens blir vanlig når flere og flere bakterier endrer seg.

Selv når bare noen få av bakteriene er resistente mot antibiotika som brukes, blir de ikke-resistente bakteriene drept av mens de resterende formerer seg for å fortsette å forårsake sykdommen. Når dette skjer gjentatte ganger, vil resistente bakterier blir vanligere, og flere tilfeller av antibiotikasvikt oppstår.

Dette er situasjonen for tiden. Hvis trenden fortsetter, vil til slutt de fleste bakterier være resistente, og antibiotika vil ikke lenger være effektive for sykdomskontroll og forebygging.

For eksempel forårsaker flere typer bakterier lungebetennelse, og typen antibiotika som bryter opp bakterielle DNA-tråder for å hindre at bakteriene splitter, brukes ofte til å kontrollere og kurere sykdommen. For antibiotikaresistente bakterier kan disse antibiotika ikke lenger bryte opp DNA-strengene.

Bakterier har utviklet spesielle strategier for å motvirke effekten av antibiotika. Noen bakterieceller har endret celleveggen for å forhindre at antibiotika kommer inn. Andre pumper antibiotika ut før det kan gjøre skade. Atter andre angriper og endrer antibiotika slik at det ikke lenger fungerer.

I utgangspunktet har individuelle bakterier prøvd alle slags strategier for å overleve, og noen har funnet ut at mekanismer som disse fungerer for å lage dem motstandsdyktig til spesifikke antibiotika. Bakterier kan inkludere flere av disse metodene for å målrette antibiotika som fungerer på forskjellige måter.

Noen bakterier har mange av disse metodene og er resistente mot nesten alle antibiotika.

Når en bakterie har utviklet en motstandsmekanisme, den overlever antibiotika mens alle de andre bakteriene dør. Prosessen med å kurere sykdom med antibiotika resulterer i et veldig sterkt seleksjonstrykk til fordel for antibiotikaresistens. Bare resistente celler overlever. De kan deretter formere seg raskt og spre motstanden.

Dette betyr at de resistente bakteriene automatisk blir valgt for å bli mer vanlige. Hvis den syke pasienten eller dyret dør, eller når deres kroppsavfall kastes, slippes disse resistente bakteriene ut i miljøet der de kan spre de resistente genene til andre bakterier.

En måte bakterier kan utvikle mekanismer for å bekjempe antibiotika er gjennom tilfeldige mutasjoner. Selv om en slik mutasjon bare kan finne sted i en bakteriecelle, tillater det sterke seleksjonstrykket den resistente mutasjonen å spre seg raskt. De resistente bakteriene er de som overlever og formerer seg, og som deretter deler de nye resistente genene.

Når et antibiotikum brukes på lave nivåer i en lengre periode, har bakterier mye tid til å mutere og for en mutasjon å spre seg. Jo lenger et antibiotikum brukes i en bestemt situasjon, jo større sjanse er det for mutasjoner og for bakteriell motstand å utvikle seg.

Mens tilfeldige genetiske mutasjoner er den opprinnelige kilden til antibiotikaresistens, må andre faktorer være til stede og bidra til å gjøre bakterieresistensen til et alvorlig problem.

Ufullstendige forløp med antibiotikabehandling og langvarig bruk av antibiotika kan bidra til utvikling av resistente celler. Når en bakteriecelle har den resistente mutasjonen, går det raskt aseksuell reproduksjon gjennom bakterieceller kan splitting og multiplisering øke antallet bakterier som er resistente veldig raskt.

I tillegg til å multiplisere gjennom cellesplitting, har bakterier en annen mekanisme for å spre de mutante og resistente gener. Horisontal genoverføring plasserer kopier av DNA-fragmenter, muligens inkludert resistente gener, i nye celler.

DNA-fragmenter i form av plasmider kan eksistere utenfor celler og kan komme inn i nye celler, overføre DNA-segmenter og gener uten reproduksjon. Dette betyr at resistente gener kan hoppe mellom arter eller bakterityper så lenge de kommer i nærheten.

Fordi et behandlingsforløp med antibiotika i utgangspunktet må drepe alle sykdomsfremkallende bakterieceller for å være sikre at ingen resistente celler overlever, blir det viktig at antibiotikabehandling hos mennesker alltid blir utført for ferdigstillelse.

I praksis kan noen bakterier som ikke drepes av antibiotika drepes av det naturlige immunforsvaret, men når det går antibiotikabehandling er ikke fullført, og ikke alle dosene tas, risikoen for overlevelse av en resistent bakteriecelle øker.

Langvarig bruk av antibiotika, for eksempel på sykehus, kan øke spredningen av resistente bakterier. Langvarig bruk skaper en permanent scene for sterke utvalgstrykk. Der et normalt behandlingsforløp kan ta to uker der seleksjonstrykket påføres og bakteriene kan muteres, er langvarig bruk en kontinuerlig mulighet for tilfeldige mutasjoner.

Når en bakterie har utviklet antibiotikaresistens, lar den pågående bruken av antibiotika bakterien formere seg og utvikle ytterligere motstandsdyktige mekanismer. Overforbruk av antibiotika har samme effekt.

Når antibiotikabruk er hyppig eller spres over en lengre periode, øker risikoen for å spre antibiotikaresistens. Dette gjelder spesielt nå når resistente gener blir vanligere.

En viktig faktor i utviklingen og spredningen av antibiotikaresistens er bruken av antibiotika i landbruket.

Herdyr er svært utsatt for smittsomme sykdommer, og bønder motvirker risikoen ved å mate dyr med lave nivåer av antibiotika for å beskytte dem. Denne konstante bruken av antibiotika resulterer i ideelle forhold for utvikling og spredning av resistente mutante gener.

Selv om noen av antibiotikaene som brukes i landbruket ikke brukes hos mennesker, har horisontal genoverføring tillatt resistente landbruksgener å vises i antibiotika som brukes i behandlinger hos mennesker. Med mindre bruken av antibiotika er drastisk innskrenket overalt, også i landbruket, vil flere og flere typer antibiotika miste det meste av effektiviteten.

Når antibiotikaresistens sprer seg, blir antibiotika som for tiden er i bruk mindre effektive. Bakteriestammer som forårsaker sykdom hos spesifikke pasienter kan ha en varierende grad av motstand mot forskjellige antibiotika, og behandlingen kan bli forsinket til et antibiotikum som fungerer, blir identifisert.

I verste fall fungerer ingen av de tilgjengelige antibiotika, og pasientens egne immunforsvar kanskje ikke være i stand til å bekjempe bakteriene. Pasienten blir en kilde til antibiotikaresistente bakterier som kan spre seg over hele sykehuset.

Fordi antibiotika fungerer på flere forskjellige måter for å forstyrre bakteriefunksjonene, utvikler de fleste bakterier seg motstand mot en av disse mekanismene, men kan fortsatt drepes ved å bruke andre antibiotika som fungerer annerledes.

Fremveksten av såkalt "super bugs"er et alvorlig problem fordi de har utviklet resistens mot alle kjente antibiotika. I disse tilfellene vil bare helt nye antibiotika som bruker nye strategier fungere, men slike nye medisiner kan ikke utvikles raskt.

For øyeblikket vinner bakterier løpet ved å utvikle resistens mot eksisterende antibiotika raskere enn nye blir oppdaget. Hvis nåværende trender fortsetter, er tiden der ingen antibiotika virker mot noen vanlige sykdommer, ikke langt unna. Sykdommer som lett kan helbredes i dag, kan bli dødelige.

Antibiotika angriper måten bakterier fungerer på, for eksempel å forstyrre celleveggkonstruksjon eller med DNA. Det er et begrenset antall måter bakterier kan angripes på, og når de eksisterende angrepene ikke lenger fungerer, kreves det en helt ny type antibiotika som bruker en helt ny strategi.

Det finnes ingen slike antibiotika for øyeblikket, og de som er under utvikling er ikke godkjent som trygge eller like effektive. Helsepersonell står overfor en fremtid der antibiotika bare fungerer i en begrenset antall saker.

I tillegg til å utvikle nye medisiner, er en strategi for begrense bruken av antibiotika til tilfeller der de virkelig trengs, kan det bidra til å forsinke den videre utviklingen av bakteriell resistens. Ofte når vanlige infeksjoner ikke er alvorlige, og pasienten er sunn, kan immunforsvaret ta vare på og nøytralisere bakteriene.

I landbruket kan det oppdra sunne dyr i et rent miljø ved hjelp av sykdomsreduserende praksis minimere bruken av antibiotika og kutte ned på muligheter for valg og spredning av resistente bakterie. Helsepersonell og forskere bruker en todelt tilnærming. Å begrense bruken av antibiotika generelt og raskt lete etter nye typer antibiotika er den beste måten å holde alle sunne i fremtiden.