Odporność na antybiotyki: definicja, przyczyny i przykłady

Bakterie można znaleźć na całym świecie, od suchych pustyń po wilgotne jaskinie i ciemne lasy. Mogą przystosować się do wielu środowisk i występują w szczególnie dużej liczbie wi wokół wielu zwierząt, w tym ludzi. Większość z tych bakterii jest nieszkodliwa, ale istnieje wiele różnych rodzajów i duża liczba każdego rodzaju.

Wiele bakteria znajdują się w miejscach takich jak ludzka skóra i układ pokarmowy człowieka. Bakterie te pomagają zachować gładką i elastyczną skórę, a bakterie jelitowe pomagają ludziom trawić pożywienie. To są pożyteczne bakterie które ewoluowały wraz z człowiekiem i pełnią różne funkcje dla ludzkiego ciała.

Podczas gdy większość bakterii nie powoduje żadnych problemów, kilka jest szkodliwych i może powodować różne choroby zakaźne. Choroby bakteryjne takie jak zapalenie płuc stanowiło kiedyś poważne zagrożenie i często powodowało śmierć. Oprócz choroby bakterie mogą również powodować infekcje skaleczeń, ran oraz w każdej innej sytuacji, w której bakterie mogą przedostać się do organizmu przez pęknięcie skóry.

Infekcje były kiedyś poważnym problemem, a ludzie mogli stracić kończyny lub umrzeć. Choroby bakteryjne i infekcje stały się znacznie mniej śmiertelne po odkryciu pierwszego antybiotyku, penicyliny, w 1928 roku.

Antybiotyki weszły do ​​powszechnego użytku w latach czterdziestych. Oprócz penicylina, odkryto wiele innych antybiotyków. Mają taki sam efekt zwalczania bakterii jak penicylina, ale działają na różne sposoby.

Obecnie antybiotyki są szeroko stosowane w leczeniu chorób bakteryjnych i infekcji, ale także w zapobieganiu chorobom zwierząt gospodarskich. Ich zastosowanie w opiece zdrowotnej i rolnictwie doprowadziło bakterie do rozwoju opornych szczepów bakterii, które wywołują infekcje oporne na antybiotyki.

Antybiotyki nie są skuteczne przeciwko takim bakteriom, a kiedy ludzie i zwierzęta chorują na szczepy opornych bakterii, ich wyleczenie staje się coraz trudniejsze. W tej chwili niektóre bakterie stały się oporne na niektóre antybiotyki, ale istnieje kilka szczepów bakterie oporne na antybiotyki które nie reagują na leczenie żadnym lekiem przeciwdrobnoustrojowym.

Leczenie chorób zakaźnych i ogólnie kontrola chorób staje się poważnym problemem, jeśli takie lekooporne bakterie staną się powszechne.

Antybiotyki to leki, które leczą infekcje bakteryjne. Działają poprzez zatrzymanie namnażania się bakterii lub ich zabijanie. Niektóre antybiotyki działają tylko na niektóre rodzaje bakterii, ale antybiotyki o szerokim spektrum działania zapobiegają rozwojowi wielu rodzajów bakterii.

W celu opracowania nowych antybiotyków naukowcy testują wiele różnych substancji pod kątem zdolności do kontrolowania wzrostu bakterii i skutków ubocznych u ludzi. Niektóre substancje zabijają bakterie, ale nie są bezpieczne w użyciu. Proces testowania i zatwierdzania jest tak długi, że tylko kilka antybiotyków przechodzi do powszechnego stosowania.

Antybiotyki zakłócają niektóre cykl życia bakterii aby bakterie obumarły, a infekcja zniknęła. Penicylina i inne wczesne antybiotyki zaatakowały zdolność bakterii do budowy i naprawy Ściana komórkowa. W przeciwieństwie do ludzkich komórek znajdujących się w ciele, bakterie muszą być w stanie istnieć w otwartym środowisku i potrzebują ściany komórkowej, aby je chronić i utrzymywać komórkę w stanie nienaruszonym.

Antybiotyk typu penicyliny blokuje komórkę bakteryjną przed łączeniem cząsteczek w celu utworzenia jej ściany. Kiedy Ściana komórkowa pogarsza się, bakteria pęka i umiera.

Inne antybiotyki, które zabijają bakterie, atakują zdolność bakterii do wytwarzania białek w ich rybosomy. Ponieważ komórki potrzebują białek do funkcjonowania, bakterie, którym uniemożliwia się wytwarzanie białek, nie mogą przetrwać.

•••Dana Chen | Nauka

•••Dana Chen | Nauka

•••Dana Chen | Nauka

Inny rodzaj antybiotyku zapobiega bakterie z rozmnażania. Bakterie namnażają się, tworząc kopię DNA w komórce, a następnie dzieląc się. Antybiotyki zakłócić DNA proces kopiowania poprzez rozbijanie nici DNA na kawałki i zapobieganie naprawom komórki.

Bez kopii DNA bakteria nie może się rozdzielić, a jeśli się podzieli, komórki potomne nie przetrwają. Stosując tego typu antybiotyki, pracownicy służby zdrowia byli do tej pory w stanie szybko i łatwo leczyć infekcje i choroby bakteryjne.

Oporność na antybiotyki to rozwój mechanizmów bakteryjnych, które pokonują destrukcyjne działanie antybiotyków. W rezultacie antybiotyki, które wcześniej leczyły określone choroby, zapobiegając rozwojowi powiązanych bakterii, przestają działać. Taka lekooporność staje się powszechna, gdy zmienia się coraz więcej bakterii.

Nawet jeśli tylko kilka bakterii jest opornych na zastosowany antybiotyk, nieodporne bakterie są zabijane, podczas gdy pozostałe rozmnażają się, aby dalej wywoływać chorobę. Kiedy zdarza się to wielokrotnie, odporne bakterie stają się coraz częstsze i występuje więcej przypadków niepowodzenia antybiotyków. .

Taka jest obecnie sytuacja. Jeśli trend się utrzyma, w końcu większość bakterii będzie oporna, a antybiotyki nie będą już skuteczne w kontroli i zapobieganiu chorobom.

Na przykład kilka rodzajów bakterii powoduje zapalenie płuc i rodzaj antybiotyku, który ulega rozpadowi bakteryjne nici DNA zapobieganie rozszczepianiu się bakterii jest często wykorzystywane do kontrolowania i leczenia choroby. W przypadku bakterii opornych na antybiotyki te antybiotyki nie mogą już rozbijać nici DNA.

Bakterie wykształciły specjalne strategie przeciwdziałania skutkom antybiotyków. Trochę komórki bakteryjne zmieniły ścianę komórkową, aby zapobiec przedostawaniu się antybiotyku. Inni wypompowują antybiotyk, zanim wyrządzi on jakiekolwiek szkody. Jeszcze inni atakują i zmieniają antybiotyk, więc już nie działa.

Zasadniczo poszczególne bakterie próbowały różnych strategii, aby przetrwać, a niektóre odkryły, że mechanizmy takie jak te działają, aby je wytworzyć odporny do określonych antybiotyków. Bakterie mogą wykorzystywać kilka z tych metod, aby celować w antybiotyki, które działają na różne sposoby.

Niektóre bakterie mają wiele z tych metod i są odporne na prawie wszystkie antybiotyki.

Gdy bakteria rozwinie mechanizm oporności, to przetrwa antybiotyk podczas gdy wszystkie inne bakterie umierają. Proces leczenia antybiotykami powoduje bardzo silną presję selekcyjną na korzyść antybiotykooporności. Przetrwają tylko odporne komórki. Mogą wtedy szybko się rozmnażać i rozprzestrzeniać opór.

Oznacza to, że oporne bakterie są automatycznie wybierane, aby stały się bardziej powszechne. Jeśli chory pacjent lub zwierzę umrze lub gdy jego produkty przemiany materii zostaną wyrzucone, te odporne bakterie są uwalniane do środowiska, gdzie mogą przenosić geny oporności na inne bakterie.

Jednym ze sposobów, w jaki bakterie mogą rozwijać mechanizmy zwalczania antybiotyków, jest: losowe mutacje. Chociaż taka mutacja może mieć miejsce tylko w jednej komórce bakteryjnej, silna presja selekcyjna umożliwia szybkie rozprzestrzenianie się opornej mutacji. Odporne bakterie to te, które przeżywają i namnażają się, a następnie dzielą się nowymi odpornymi genami.

Gdy antybiotyk jest stosowany w niskich stężeniach przez dłuższy czas, bakterie mają dużo czasu na mutację i rozprzestrzenienie się mutacji. Im dłużej antybiotyk jest stosowany w danej sytuacji, tym większa szansa na mutacje i rozwój oporności bakterii.

Podczas gdy przypadkowe mutacje genetyczne są pierwotnym źródłem oporności na antybiotyki, inne czynniki muszą być obecne i przyczyniać się do uczynienia oporności bakterii poważnym problemem.

Niepełne kursy antybiotykoterapii i długotrwałe stosowanie antybiotyków może przyczynić się do rozwoju opornych komórek. Gdy komórka bakteryjna ma oporną mutację, szybko rozmnażanie bezpłciowe rozszczepianie i namnażanie się komórek bakteryjnych może bardzo szybko zwiększyć liczbę opornych bakterii.

Oprócz namnażania się poprzez podział komórek, bakterie mają inny mechanizm rozprzestrzeniania zmutowanych i odpornych genów. Horyzontalny transfer genów umieszcza kopie fragmentów DNA, w tym prawdopodobnie genów opornych, w nowych komórkach.

Fragmenty DNA w postaci plazmidów mogą istnieć poza komórkami i mogą wnikać do nowych komórek, przenosząc segmenty DNA i geny bez reprodukcji. Oznacza to, że geny oporności mogą przeskakiwać między gatunkami lub typami bakterii, o ile znajdują się w bliskiej odległości.

Ponieważ kuracja antybiotykami w zasadzie musi zabić każdą komórkę bakteryjną wywołującą chorobę że żadna oporna komórka nie przetrwa, ważne jest, aby leczenie antybiotykami u ludzi było zawsze prowadzone w celu: ukończenie.

W praktyce niektóre bakterie, które nie zostały zabite przez antybiotyk, mogą zostać zabite przez naturalny układ odpornościowy, ale gdy antybiotykoterapia nie została zakończona i nie zostały przyjęte wszystkie dawki, ryzyko przeżycia opornej komórki bakteryjnej wzrasta.

Długotrwałe stosowanie antybiotyków, na przykład w szpitalach, może zwiększyć rozprzestrzenianie się opornych bakterii. Długotrwałe stosowanie tworzy trwały etap dla silnego nacisk selekcyjny. Tam, gdzie normalny cykl leczenia może trwać dwa tygodnie, podczas których wywierana jest presja selekcyjna i bakterie mogą mutować, długotrwałe stosowanie jest ciągłą okazją do losowych mutacji.

Gdy bakteria rozwinie oporność na antybiotyki, ciągłe stosowanie antybiotyków umożliwia bakteriom namnażanie się i rozwój dodatkowych odporne mechanizmy. Ten sam efekt daje nadużywanie antybiotyków.

Ilekroć stosowanie antybiotyków jest częste lub rozprzestrzenia się przez dłuższy czas, zwiększa się ryzyko rozprzestrzeniania się oporności na antybiotyki. Jest to szczególnie prawdziwe teraz, gdy geny oporności stają się coraz bardziej powszechne.

Głównym czynnikiem rozwoju i rozprzestrzeniania się oporności na antybiotyki jest stosowanie antybiotyki w rolnictwie.

Zwierzęta stadne są bardzo podatne na choroby zakaźne, a rolnicy przeciwdziałają ryzyku, karmiąc zwierzęta niskimi poziomami antybiotyków w celu ich ochrony. To ciągłe stosowanie antybiotyków skutkuje idealnymi warunkami do rozwoju i rozprzestrzeniania się opornych zmutowanych genów.

Chociaż niektóre antybiotyki stosowane w rolnictwie nie są stosowane u ludzi, horyzontalny transfer genów umożliwił pojawienie się opornych genów rolniczych w antybiotykach stosowanych w leczeniu ludzi. O ile stosowanie antybiotyków nie zostanie drastycznie ograniczone wszędzie, w tym w rolnictwie, coraz więcej rodzajów antybiotyków będzie tracić większość ze swojej skuteczności.

Kiedy antybiotykooporność się rozprzestrzenia, stosowane obecnie antybiotyki stają się mniej skuteczne. Szczepy bakteryjne wywołujące chorobę u określonych pacjentów mogą wykazywać różny stopień oporności na różne antybiotyki, a leczenie może być opóźnione do czasu zidentyfikowania antybiotyku, który działa.

W najgorszym przypadku żaden z dostępnych antybiotyków nie działa, a sam pacjent system odprnościowy może nie być w stanie zwalczyć bakterii. Pacjent staje się źródłem bakterii opornych na antybiotyki, które mogą rozprzestrzeniać się po całym szpitalu.

Ponieważ antybiotyki działają przy użyciu kilku różnych sposobów zakłócania funkcji bakterii, większość bakterii się rozwija oporność na jeden z tych mechanizmów, ale nadal można ją zabić za pomocą innych antybiotyków, które działają inaczej.

Pojawienie się tak zwanych „super błędy„ jest poważnym problemem, ponieważ wykształcili oporność na wszystkie znane antybiotyki. W takich przypadkach zadziałają tylko zupełnie nowe antybiotyki, które wykorzystują nowe strategie, ale takich nowych leków nie da się szybko opracować.

W tej chwili bakterie wygrywają wyścig, rozwijając oporność na istniejące antybiotyki szybciej niż odkrywane są nowe. Jeśli obecne trendy się utrzymają, czas, w którym żaden antybiotyk nie działa na niektóre powszechne choroby, nie jest odległy. Choroby, które dziś łatwo wyleczyć, mogą stać się śmiertelne.

Antybiotyki atakują sposób funkcjonowania bakterii, na przykład zakłócając budowę ściany komórkowej lub DNA. Istnieje ograniczona liczba sposobów na zaatakowanie bakterii, a gdy istniejące ataki przestają działać, wymagany jest zupełnie nowy rodzaj antybiotyku, który wykorzystuje zupełnie nową strategię.

W tej chwili nie ma takiego antybiotyku, a te, które są w trakcie opracowywania, nie zostały zatwierdzone jako bezpieczne ani tak skuteczne. Pracownicy służby zdrowia stoją w obliczu przyszłości, w której antybiotyki działają tylko w ograniczona liczba spraw.

Oprócz opracowywania nowych leków, strategia ograniczenie stosowania antybiotyków do przypadków, w których są naprawdę potrzebne, mogą pomóc opóźnić dalszy rozwój oporności bakterii. Często, gdy zwykłe infekcje nie są poważne, a pacjent jest zdrowy, układ odpornościowy może zająć się i zneutralizować bakterie.

W rolnictwie chów zdrowych zwierząt w czystym środowisku przy użyciu praktyk redukujących choroby może: zminimalizować stosowanie antybiotyków i ograniczyć możliwości selekcji i rozprzestrzeniania się opornych bakteria. Pracownicy służby zdrowia i naukowcy stosują podejście dwutorowe. Ograniczenie stosowania antybiotyków w ogóle i szybkie poszukiwanie nowych rodzajów antybiotyków to najlepszy sposób na: utrzymywanie wszystkich zdrowych w przyszłości.