Odpornost na antibiotike: opredelitev, vzroki in primeri

Bakterije najdemo povsod po svetu, od sušnih puščav do vlažnih kavern in temnih gozdov. Lahko se prilagodijo številnim okoljem in jih zlasti v številnih živalih, vključno z ljudmi, najdemo v posebej velikem številu. Večina teh bakterij je neškodljivih, vendar obstaja veliko različnih vrst in veliko število.

Veliko bakterije najdemo na mestih, kot so na človeški koži in v človeškem prebavnem sistemu. Te bakterije pomagajo koži ostati gladka in prožna, črevesne bakterije pa ljudem pomagajo, da prebavijo hrano. To so koristne bakterije ki so se razvili z ljudmi in izpolnjujejo različne funkcije za človeško telo.

Medtem ko večina bakterij ne povzroča težav, je nekaj škodljivih in lahko povzroči različne nalezljive bolezni. Bakterijske bolezni kot je pljučnica, je bila včasih resna grožnja in je pogosto povzročila smrt. Poleg bolezni lahko bakterije povzročijo tudi okužbe ureznin, ran in v kateri koli drugi situaciji, v kateri lahko bakterije vdrejo v telo s prelomom kože.

Okužbe so bili hkrati resen problem in ljudje so lahko izgubili okončine ali umrli. Bakterijske bolezni in okužbe so postale veliko manj smrtonosne z odkritjem prvega antibiotika, penicilina, leta 1928.

Antibiotiki so se začeli uporabljati v štiridesetih letih 20. stoletja. Poleg penicilin, odkrili so številna druga antibiotična zdravila. Imajo enak bakterijski bojni učinek kot penicilin, vendar delujejo na različne načine.

Danes se antibiotiki pogosto uporabljajo za zdravljenje bakterijskih bolezni in okužb, pa tudi za preprečevanje bolezni domačih živali. Njihova uporaba v zdravstvu ljudi in kmetijstvu je povzročila, da bakterije razvijejo odporne seve bakterij, ki povzročajo okužbe, odporne na antibiotike.

Antibiotiki proti takšnim bakterijam niso učinkoviti in ko ljudje in živali zbolijo zaradi sevov odpornih bakterij, je njihovo zdravljenje vse težje. Trenutno so nekatere bakterije postale odporne na nekatere antibiotike, vendar obstaja nekaj sevov bakterije, odporne na antibiotike ki se ne odzovejo na zdravljenje s protimikrobnimi zdravili.

Zdravljenje nalezljivih bolezni in nadzor bolezni na splošno postane resen problem, če postanejo takšne bakterije, odporne na zdravila, pogoste.

Antibiotiki so zdravila, ki zdravijo bakterijske okužbe. Delujejo tako, da preprečijo razmnoževanje ali ubijanje bakterij. Nekateri antibiotiki delujejo samo proti nekaterim vrstam bakterij, vendar antibiotiki širokega spektra preprečujejo rast številnih vrst bakterij.

Za razvoj novih antibiotikov znanstveniki preizkušajo številne različne snovi glede sposobnosti nadzora bakterijske rasti in neželenih učinkov pri ljudeh. Nekatere snovi uničujejo bakterije, vendar niso varne za uporabo. Postopek testiranja in odobritve je tako dolg, da le redki antibiotiki preidejo v splošno uporabo.

Antibiotiki motijo ​​del bolezni življenjski cikel bakterij tako da bakterije odmrejo in okužba izgine. Penicilin in drugi zgodnji antibiotiki so napadli sposobnost bakterije, da jo gradi in obnavlja celične stene. Za razliko od človeških celic, ki jih najdemo v telesu, morajo bakterije obstajati v odprtem okolju in potrebujejo celično steno, da jih zaščitijo in ohranijo celico nedotaknjeno.

Tip penicilinskega antibiotika blokira bakterijsko celico, da molekule ne poveže in tvori njeno steno. Ko celične stene poslabša, bakterija poči in umre.

Drugi antibiotiki, ki uničujejo bakterije, napadajo sposobnost bakterij, da v njih proizvajajo beljakovine ribosomi. Ker celice za delovanje potrebujejo beljakovine, bakterije, ki jim preprečujejo tvorbo beljakovin, ne morejo preživeti.

•••Dana Chen | Učenje

•••Dana Chen | Učenje

•••Dana Chen | Učenje

Druga vrsta antibiotika preprečuje razmnoževanje bakterij. Bakterije se množijo tako, da v celici naredijo kopijo DNK in nato razcepijo. Antibiotiki moti DNK postopek kopiranja z lomljenjem pramenov DNA na koščke in preprečitvijo popravila celici.

Brez kopije DNK se bakterije ne morejo razcepiti ali če se razcepijo, hčerinske celice ne morejo preživeti. Z uporabo tovrstnih antibiotikov so zdravstveni delavci do zdaj lahko hitro in enostavno ozdravljali bakterijske okužbe in bolezni.

Odpornost na antibiotike je razvoj bakterijskih mehanizmov, ki premagajo moteče učinke antibiotikov. Posledično antibiotiki, ki so včasih zdravili določene bolezni s preprečevanjem rasti s tem povezanih bakterij, ne delujejo več. Takšna odpornost na zdravila postane pogosta, ko se spreminja vse več bakterij.

Tudi ko je le nekaj bakterij odpornih na uporabljeni antibiotik, se odporne bakterije odstranijo, preostale pa se množijo in še naprej povzročajo bolezen. Ko se to večkrat zgodi, odporne bakterije postanejo bolj pogosti in pojavlja se več primerov odpovedi antibiotikov.

Takšno je trenutno stanje. Če se bo trend nadaljeval, bo sčasoma večina bakterij odpornih in antibiotiki ne bodo več učinkoviti za nadzor in preprečevanje bolezni.

Na primer, več vrst bakterij povzroča pljučnico in vrsto antibiotika, ki se razgradi verige bakterijske DNA za preprečevanje cepitve bakterij se pogosto uporablja za nadzor in zdravljenje bolezni. Za bakterije, odporne na antibiotike, ti antibiotiki ne morejo več razbiti verig DNA.

Bakterije so razvile posebne strategije za preprečevanje učinkov antibiotikov. Nekateri bakterijske celice so spremenili celično steno, da preprečijo vstop antibiotika. Drugi antibiotik izčrpajo, preden lahko škoduje. Spet drugi napadajo in spreminjajo antibiotik, tako da ne deluje več.

V bistvu so posamezne bakterije preizkusile vse vrste strategij za preživetje, nekatere pa so ugotovile, da takšni mehanizmi delujejo, da jih ustvarijo odporen na specifične antibiotike. Bakterije lahko vključujejo več teh metod za ciljanje na antibiotike, ki delujejo na različne načine.

Nekatere bakterije imajo veliko teh metod in so odporne na skoraj vse antibiotike.

Ko je bakterija razvila mehanizem odpornosti, ga preživi antibiotik medtem ko vse druge bakterije odmrejo. Proces zdravljenja bolezni z antibiotiki povzroči zelo močan selekcijski pritisk v korist odpornosti na antibiotike. Preživijo samo odporne celice. Nato se lahko hitro pomnožijo in razširijo upor.

To pomeni, da so odporne bakterije samodejno izbrane, da postanejo bolj pogoste. Če bolnik ali žival umre ali če zavržejo njegove telesne odpadke, se te odporne bakterije sprostijo v okolje, kjer lahko odporne gene razširijo na druge bakterije.

Skozi en način, kako lahko bakterije razvijejo mehanizme za premagovanje antibiotikov naključne mutacije. Čeprav se takšna mutacija lahko zgodi le v eni bakterijski celici, močan selekcijski pritisk omogoča, da se odporna mutacija hitro širi. Odporne bakterije so tiste, ki preživijo in se razmnožijo in si nato delijo nove odporne gene.

Kadar se antibiotik dalj časa uporablja pri nizkih koncentracijah, imajo bakterije veliko časa za mutacijo in širjenje mutacije. Dlje kot se antibiotik uporablja v določeni situaciji, več je možnosti za razvoj mutacij in odpornost bakterij.

Čeprav so naključne genetske mutacije prvotni vir odpornosti na antibiotike, morajo biti prisotni tudi drugi dejavniki, ki prispevajo k temu, da bakterijska odpornost postane resen problem.

Nepopolni tečaji zdravljenja z antibiotiki in dolgotrajna uporaba antibiotikov lahko prispevajo k razvoju odpornih celic. Ko ima bakterijska celica odporno mutacijo, hitro nespolno razmnoževanje s cepljenjem in razmnoževanjem bakterijskih celic lahko zelo hitro poveča število odpornih bakterij.

Poleg razmnoževanja s cepitvijo celic imajo bakterije še en mehanizem za širjenje mutiranih in odpornih genov. Horizontalni prenos genov v nove celice postavi kopije fragmentov DNA, ki lahko vključujejo odporne gene.

Fragmenti DNA v obliki plazmidov lahko obstajajo zunaj celic in lahko vstopijo v nove celice ter prenesejo segmente DNA in gene brez razmnoževanja. To pomeni, da lahko odporni geni preskočijo med vrstami ali vrstami bakterij, če so v neposredni bližini.

Ker mora potek zdravljenja z antibiotiki v bistvu ubiti vsako bakterijsko celico, ki povzroča bolezen da nobena odporna celica ne preživi, ​​je pomembno, da se pri ljudeh vedno izvaja zdravljenje z antibiotiki dokončanje.

V praksi lahko nekatere bakterije, ki jih antibiotik ne ubije, ubije naravni imunski sistem, vendar ko teče zdravljenje z antibiotiki ni končano in niso sprejeti vsi odmerki, tveganje za preživetje odporne bakterijske celice povečuje.

Dolgotrajna uporaba antibiotikov, na primer v bolnišnicah, lahko poveča širjenje odpornih bakterij. Dolgotrajna uporaba ustvarja trajno stopnjo za močne izbirni pritisk. Kadar lahko običajni potek zdravljenja traja dva tedna, med katerima se izvaja selekcijski pritisk in lahko bakterije mutirajo, je dolgotrajna uporaba stalna priložnost za naključne mutacije.

Ko je bakterija razvila odpornost na antibiotike, nenehna uporaba antibiotikov omogoča, da se bakterija razmnoži in razvije dodatno odporni mehanizmi. Pretirana uporaba antibiotikov ima enak učinek.

Kadar je uporaba antibiotikov pogosta ali se širi v daljšem obdobju, se poveča tveganje za širjenje odpornosti na antibiotike. To še posebej velja zdaj, ko so odporni geni vse pogostejši.

Glavni dejavnik pri razvoju in širjenju odpornosti na antibiotike je uporaba antibiotiki v kmetijstvu.

Čredne živali so zelo dovzetne za nalezljive bolezni, kmetje pa tveganju preprečujejo tako, da živali hranijo z nizko vsebnostjo antibiotikov, da jih zaščitijo. Ta stalna uporaba antibiotikov povzroči idealne pogoje za razvoj in širjenje odpornih mutiranih genov.

Čeprav se nekateri antibiotiki, ki se uporabljajo v kmetijstvu, ne uporabljajo pri ljudeh, je horizontalni prenos genov omogočil, da se odporni kmetijski geni pojavijo v antibiotikih, ki se uporabljajo pri zdravljenju ljudi. Če uporaba antibiotikov ni povsod drastično omejena, tudi v kmetijstvu, bo vedno več vrst antibiotikov izgubilo večino svoje učinkovitosti.

Ko se odpornost na antibiotike širi, antibiotiki, ki jih trenutno uporabljamo, postanejo manj učinkoviti. Bakterijski sevi, ki povzročajo bolezen pri določenih bolnikih, imajo lahko različno stopnjo odpornosti na različne antibiotike, zdravljenje pa se lahko odloži, dokler se ne odkrije antibiotik, ki deluje.

V najslabšem primeru noben od razpoložljivih antibiotikov ne deluje, pacientov pa tudi sam imunski sistem morda ne bo mogel preprečiti bakterij. Pacient postane vir bakterij, odpornih proti antibiotikom, ki se lahko širijo po bolnišnici.

Ker antibiotiki delujejo na več različnih načinov, ki motijo ​​delovanje bakterij, se večina bakterij razvije odpornost na enega od teh mehanizmov, vendar ga je še vedno mogoče ubiti z uporabo drugih antibiotikov, ki delujejo drugače.

Pojav tako imenovanega "super napake"je resen problem, ker so razvili odpornost na vse znane antibiotike. V teh primerih bodo delovali le popolnoma novi antibiotiki, ki uporabljajo nove strategije, vendar takšnih novih zdravil ni mogoče hitro razviti.

Trenutno bakterije zmagajo v tekmi, tako da razvijejo odpornost na obstoječe antibiotike hitreje, kot odkrijejo nove. Če se bodo sedanji trendi nadaljevali, čas, ko noben antibiotik ne deluje proti nekaterim pogostim boleznim, ni daleč. Bolezni, ki jih danes lahko ozdravimo, lahko postanejo smrtonosne.

Antibiotiki napadajo delovanje bakterij, na primer oviranje gradnje celične stene ali DNK. Obstaja omejeno število načinov, kako lahko bakterije napadejo, in ko obstoječi napadi ne delujejo več, je potrebna popolnoma nova vrsta antibiotika, ki uporablja popolnoma novo strategijo.

Trenutno ne obstaja noben tak antibiotik in tisti v razvoju še niso bili odobreni kot varni ali tako učinkoviti. Zdravstveni delavci se soočajo s prihodnostjo, kjer antibiotiki delujejo le v omejeno število primerov.

Poleg razvoja novih zdravil obstaja tudi strategija omejevanje uporabe antibiotikov v primerih, ko so resnično potrebni, bi lahko pripomogli k odložitvi nadaljnjega razvoja odpornosti na bakterije. Kadar pogoste okužbe niso resne in je bolnik zdrav, lahko imunski sistem skrbi za bakterije in jih nevtralizira.

V kmetijstvu lahko vzreja zdravih živali v čistem okolju z uporabo postopkov za zmanjševanje bolezni zmanjšati uporabo antibiotikov in zmanjšati možnosti za izbiro in širjenje odpornih bakterije. Zdravstveni delavci in raziskovalci uporabljajo dvostranski pristop. Omejevanje uporabe antibiotikov na splošno in hitro iskanje novih vrst antibiotikov je najboljši način za to ohranjanje zdravja vseh v prihodnosti.