W dzisiejszych czasach praktycznie nie jesteśmy już w stanie wyobrazić sobie naszego życia bez antybiotyków. Jest wiedzą powszechną, że ich wynalezienie było wydarzeniem przełomowym. Odkrycie pierwszego antybiotyku (penicyliny) zostało dokonane w 1928 roku przez Alexandra Fleminga, który zauważył, że przypadkowe zanieczyszczenie podłoża pleśnią Penicillium notatum powstrzymuje wzrost kultur bakterii z rodzaju Staphylococcus.

            Oprócz pleśni zdolnością wytwarzania antybiotyków wyróżniają się promieniowce i niektóre bakterie. Wkrótce po odkryciu penicyliny pojawiły się następne antybiotyki: naturalne, półsyntetyczne i syntetyczne. Wprowadzenie antybiotyków do lecznictwa było przełomem dającym lekarzom oręż do walki z chorobami zakaźnymi, które do tej pory były przyczyną śmierci i chorób setek milionów osób. Pod względem budowy chemicznej antybiotyki należą do różnych grup związków organicznych. Z tysięcy naturalnie występujących antybiotyków zaledwie kilkadziesiąt mogło być włączonych do leczenia ludzi i zwierząt. Pozostałe nie znajdują zastosowania w medycynie ze względu na toksyczność lub działania niepożądane.

            Każdego roku antybiotyki ratują ogrom ludzi przed śmiercią, czy poważnymi konsekwencjami, jakie niosą za sobą niektóre choroby. W dzisiejszych czasach jednak coraz częściej słyszy się o narastającym problemie, jakim jest lekooporność bakterii. W wyniku powstawania szczepów bakterii opornych na antybiotyki, niektóre choroby ponownie stają się niemożliwe do wyleczenia, a przez to śmiertelne. Według danych ze Światowej Organizacji Zdrowia corocznie medycyna nie jest w stanie poradzić sobie z zakażeniami spowodowanymi przez superoporne bakterie aż u ok. 700 tysięcy pacjentów, z którego to powodu w Europie i Stanach Zjednoczonych umiera nawet 50 000 osób. Zdaniem naukowców do roku 2050 zakażenia bakteryjne staną się częstszą przyczyną zgonów od chorób nowotworowych!

                W XX w. rozwój nauki i technologii umożliwił postęp w dziedzinach takich jak biologia molekularna czy inżynieria genetyczna, dzięki którym odkrywano wciąż nowe antybiotyki. Największą liczbę odkryć zanotowano w latach 1950–1970. W tym też czasie lekami tymi próbowano leczyć większość zakażeń. Wkrótce więc presja selekcyjna uruchomiła mechanizmy wyzwalające oporność bakterii na antybiotyki, takie jak spontaniczne mutacje oraz transfer genów.

Bakterie rozmnażają się przez podział komórki, w szybkim tempie, często z udziałem mutacji. Może dochodzić również do integracji DNA bakterii z materiałem genetycznym bakteriofagów (rekombinacja genetyczna), co sprzyja ich zmienności genetycznej i wytwarzaniu coraz to nowych mechanizmów przystosowawczych. Horyzontalny transfer genów to przeniesienie informacji genetycznej z jednego organizmu do drugiego, gdzie przekazane geny podlegają utrwaleniu w genomie. Dzięki transferowi mogą rozprzestrzeniać się geny związane z chorobotwórczością (wirulencją), przyczyniając się do zmiany nieszkodliwych bakterii w zabójcze patogeny. Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje horyzontalnego transferu genów bakterii:

1. transformację – pobieranie DNA przez bakterie ze środowiska;

2. transdukcję – przekazywanie genów przez bakteriofagi do komórki bakteryjnej;

3. koniugację – przekazywanie genów przez bezpośredni kontakt komórek (z udziałem pili koniugacyjnej).

Koniugacja bakterii. Przenoszenie informacji genetycznej podczas replikacji i transferu plazmidu
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

             Oporność bakterii na antybiotyki dzieli się na naturalną i nabytą. Naturalna oporność jest charakterystyczna dla danego gatunku lub szczepu. Jest to np. oporność bakterii Gram‑ujemnych na wankomycynę. Właściwe mechanizmy oporności to pompy, które aktywnie usuwają z wnętrza komórki substancje antybakteryjne czy enzymy inaktywujące antybiotyki m.in. przez hydrolizę i modyfikacje chemiczne. Nabyta oporność jest właściwa danemu szczepowi drobnoustrojów. Powstaje najczęściej jako skutek presji selekcyjnej w wyniku kontaktu mikroorganizmu z antybiotykiem. Styczność ta powoduje wzrost ekspresji naturalnych genów oporności, nazywana jest opornością chromosomalną. Oporność pozachromosomalna dotyczy transferu plazmidu z komórki opornej na antybiotyk do komórki wrażliwej, czego skutkiem jest zwiększenie liczby opornych szczepów. Szczepy, które zyskały oporność nabytą mają przewagę selekcyjną w warunkach presji antybiotykowej. Masowe używanie wielu rodzajów antybiotyków przyczynia się do selekcji szczepów wieloopornych, które wykazują oporność na szeroką gamę dostępnych antybiotyków.

Schemat przedstawiający rodzaje oporności bakterii na antybiotyki.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Proces powstawania mechanizmu oporności u bakterii. Rozprzestrzenianie się szczepów wytwarzających enzymy hydrolizujące wiązanie chemiczne jest wynikiem stosowania antybiotyków np. z grupy penicylin
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

               Za główne przyczyny lekooporności bakterii uważa się przede wszystkim nierozsądne stosowanie antybiotyków, ich nadużywanie. Niepokojącym zjawiskiem jest fakt, że z roku na rok dramatycznie wzrasta liczba ludzi sięgających po to remedium. Tylko w pierwszej dekadzie XXI wieku spożycie antybiotyków w wysoko rozwiniętych krajach OECD wzrosło o 36%! Znacząca konsumpcja antybiotyków dotyczy niestety w dużym stopniu Polski. Dla przykładu, według statystyk z woj. lubuskiego przeciętnie 2 z 3 osób przynajmniej raz na 3 lata wykupuje w aptece antybiotyk, głównie dla kilkuletnich dzieci oraz  dla osób w podeszłym wieku, najczęściej w listopadzie, grudniu oraz w marcu. 

            Przykłady często występujących bakterii o oporności na wiele antybiotyków, zwane bakteriami alarmowymi są następujące:

• MRSA – Staphylococcus aureus oporny na meticylinę, co oznacza oporność na wszystkie antybiotyki beta-laktamowe. Oporność ta wynika z wytwarzania białka umożliwiającego biosyntezę ściany komórkowej bakterii w obecności beta-laktamów, których aktywność polega na blokowaniu tejże syntezy. Szczepy MRSA z reguły posiadają także oporność na wiele innych grup leków przeciwbakteryjnych.
• VRE – enterokoki oporne na wankomycynę w wyniku działania mechanizmu modyfikującego cel działania antybiotyku w ścianie komórkowej bakterii. Szczepy VRE zawsze przejawiają oporność na liczne, inne grupy leków.
• PRP – pneumokoki oporne na penicylinę w wyniku zmian w białkach odpowiedzialnych za biosyntezę ściany komórkowej bakterii, które są celem ataku antybiotyków beta-laktamowych. Szczepy PRP z reguły wykazują też oporność na inne grupy leków.
• CPE – Enterobacteriaceae wytwarzające beta-laktamazy o aktywności karbapenema z typu KPC, MBL lub OXA-48. Karbapenemazy te najczęściej obserwujemy u Klebsiella pneumoniae. Szczepy CPE niemal zawsze są oporne na zdecydowaną większość antybiotyków (niekiedy wręcz na wszystkie) i obecnie brak jest leków o udowodnionej naukowo skuteczności leczenia zakażeń CPE. To czyni je dzisiaj najgroźniejszymi drobnoustrojami ze względu na lekooporność.
• Wieloantybiotykooporne szczepy Pseudomonas aeruginosa i Acinetobacter baumanni, zwłaszcza te, u których wraz z opornością na rozmaite grupy leków obserwuje się również oporność na karbapenemy i pozostałe beta-laktamy. Często wynika ona z obecności wspomnianych wyżej karbapenemaz, głównie MBL (P. aeruginosa) i OXA (A. baumannii).

      Antybiotykooporność utrudnia kontrolę chorób zakaźnych. Ponieważ zmniejsza skuteczność leczenia i pacjenci chorują dłużej, zwiększa się ryzyko przenoszenia opornych drobnoustrojów z człowieka na człowieka. Zwiększa także koszty leczenia. Gdy zawodzi leczenie „pierwszego rzutu” niezbędne jest użycie leków alternatywnych, które zazwyczaj są droższe, a niekiedy mniej skuteczne i mogą powodować więcej działań niepożądanych. Często związana jest z tym konieczność pobytu w szpitalu i długa kuracja,  która zwiększa koszty dla służby zdrowia, jak również dla całej rodziny pacjenta. Antybiotykooporność zagraża ponadto innym osiągnięciom medycyny. Bez skutecznych antybiotyków i chemioterapeutyków zapobieganie i leczenie infekcji w transplantologii, chirurgii i onkologii będzie utrudnione.

        Według World Health Organization (WHO) poprawne stosowanie antybiotyków to takie, które maksymalnie zwiększa skuteczność leczenia przy zminimalizowaniu toksycznego efektu leczenia i narastania lekooporności. Działania, które sprzyjają niewłaściwemu stosowaniu antybiotyków to:

- przepisywanie antybiotyku „na wyrost”;

- dobieranie leku o zbyt wąskim lub zbyt szerokim spektrum;

- niewłaściwe dobieranie dawki i czasu trwania kuracji;

- brak wykonywania posiewów przed włączonym leczeniem, na podstawie których terapię empiryczną można zastąpić celowaną.

            Antybiotyki są ponadto wykorzystywane w weterynarii, nawet znacznie częściej. Zwierzęta leczone w ten sposób zostają następnie przeznaczone na konsumpcję. Także ogromna ilość nawozu z hodowli, z resztkami antybiotyków trafia do środowiska. Jest to zatem problem nie tylko natury medycznej, ale również. W praktyce nie istnieją żadne regulacje prawne, zapewniające całkowitą czystość nawozów pod tym względem, sam proces nie podlega także ścisłej kontroli. Wiadomym jest, że w weterynarii ilość wykorzystywanych antybiotyków jest znacznie większa niż w medycynie ludzi.

            Ważne jest, aby ludzkość zdawała sobie sprawę ze skali problemu i podejmowała istotne działania mające na celu jego rozwiązanie. Z pewnością warto rozsądnie używać antybiotyków. Przykładem niewłaściwego użycia takiego leku może być stosowanie go w przypadku grypopodobnych zakażeń górnego układu oddechowego. Wynika to z tego, że antybiotyki nie działają na wirusy wywołujące 90% infekcji takiego rodzaju.

            Kolejną ważną kwestią jest szczególna ostrożność w szpitalach, gdzie przebywają osoby wrażliwsze na drobnoustroje chorobotwórcze, więc i także na patogeny odporne na antybiotyki. Najważniejsze w takim przypadku jest zachowywanie higieny przez personel i pacjentów.

            Ponadto istotna jest podstawowa higiena osobista, poddawanie się szczepieniom ochronnym, także tym corocznym na grypę. Pozwoli to na zmniejszenie ilości zachorowań. Pod warunkiem, że liczba członków ruchów antyszczepionkowych nie będzie rosła z roku na rok. Jest to już jednak problem edukacji oraz rozwiewania popularnych mitów pojawiających się wokół tematu szczepień. Trzeba również pamiętać, by nie stosować antybiotyków znalezionych w apteczce bez wcześniejszej konsultacji z lekarzem, oraz by brać je regularnie i nie przerywać terapii przedwcześnie, po ustąpieniu objawów choroby.

         Obecnie prowadzone są również badania naukowe, mające na  celu stworzenie nowych antybiotyków, jednak ich produkcja przez firmy farmaceutyczne jest często zbyt kosztowna. Mimo to zastosowanie się do pewnych zaleceń na pewno pozwoli nam uniknąć negatywnych skutków lekooporności bakterii. Należy być optymistycznym w tej kwestii, ale również nie zapominać, że taki problem istnieje.

BIBLIOGRAFIA:

Sir Alexander Fleming – Biographical, [w:] NobelPrize.org [online] [dostęp: 25.05.2020r.] (ang.).

Marek Chmielewski, Historia odkrycia penicyliny, [w:] Portal Wiedzy [online], Polska Akademia Nauk, 14 stycznia 2009 [dostęp 25.05.2020].

Wójkowska-Mach J., Lekooporność – globalny problem XXI wieku, https://nauka.uj.edu.pl/aktualnosci/-/journal_content/56_INSTANCE_Sz8leL0jYQen/74541952/142595002 [dostęp: 25.05.2020].

https://nauka.uj.edu.pl/aktualnosci/-/journal_content/56_INSTANCE_Sz8leL0jYQen/74541952/142595002, [Dostęp: 25.05.2020]

Wanke M., „Aktualności Narodowego Programu Ochrony Antybiotyków”, Numer 3/2011. http://antybiotyki.edu.pl/wp-content/uploads/Biuletyn/biuletyn-npoa-2011_3.pdf [dostęp: 25.05.2020].

https://epodreczniki.pl/a/przeczytaj/D13zgCl4E [dostęp: 25.05.2020]

Bodnar E., Krzeszowiec-Jelen W., Czachorowski S., Biologia na czasie, Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa 2016.  

Biologia. Jedność i różnorodność, praca zbiorowa, Wydawnictwo Szkolne PWN, Warszawa 2008.

Biologia Campbella, praca zbiorowa, Wydawnictwo Rebis, Poznań 2016.

Strona zrobiona w kreatorze stron internetowych WebWave

alicjaolgaadamczuk@gmail.com

Wszystkie materiały na stronie są dostępne na licencji Creative Commons Uznanie Autorstwa - Użycie niekomercyjne 4.0.