Twoja wyszukiwarka

PIOTR KOSSOBUDZKI
PIĘKNI I BESTIE
Wiedza i Życie nr 3/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 3/2000

Aleksander Fleming, odkrywca penicyliny, dał ludzkości nadzieję na opanowanie chorób gnębiących nas od stuleci. Dziś lekarze utracili jednak wiele z optymizmu pionierów antybiotykoterapii. Choroby zakaźne są nadal główną przyczyną wszystkich zgonów na Ziemi.

Masowe stosowanie penicyliny zakończyło erę, kiedy szkarlatyna, zapalenie płuc czy nawet błahe z pozoru skaleczenie mogło się skończyć tragicznie. "Złoty okres" dla antybiotyków przypadał na lata sześćdziesiąte i siedemdziesiąte, kiedy do terapii wprowadzono wiele nowych, skutecznych leków. Obecnie antybiotyki stanowią, po środkach przeciwbólowych, najczęściej stosowaną grupę farmaceutyków.

Za ogromny sukces terapeutyczny, który zawdzięczamy antybiotykom, przychodzi nam jednak płacić wysoką cenę. Mikroorganizmy mają bowiem zdumiewającą wręcz zdolność przystosowania się do niekorzystnych dla nich warunków. Już sam Fleming stwierdził, że po dłuższym okresie podawania leku zaczynają się pojawiać szczepy odporne na jego działanie. Bakterie potrafią skutecznie doskonalić się w walce z antybiotykami. Stosując duże ich ilości, powodujemy przyspieszoną ewolucję drobnoustrojów, wyodrębniając te wśród nich, które zdołały wytworzyć mechanizmy opornościowe. Zależność jest prosta: im więcej stosuje się danego antybiotyku, tym więcej pojawia się szczepów na niego opornych. W Anglii i Walii w latach dziewięćdziesiątych potroiła się liczba opornych paciorkowców wywołujących zapalenie płuc. Powód? Ogromne zużycie penicyliny i erytromycyny. "Czarny rekord" należy do północnych Włoch, gdzie w ciągu zaledwie 6 lat oporność paciorkowców na antybiotyki zwiększyła się ponad 80 razy!

JAK ONE TO ROBIĄ?

Aby zrozumieć, jakich sposobów imają się bakterie broniące się przed zabójczym dla nich antybiotykiem, warto najpierw przyjrzeć się mechanizmowi działania tych leków. Antybiotyki to związki chemiczne wytwarzane w naturze przez same drobnoustroje. Mikroorganizmy produkują je, żeby pozbyć się konkurencji innych bakterii czy grzybów. Człowiek nauczył się izolować i wykorzystywać te związki w walce z chorobami. Dziś umiemy już nawet tworzyć antybiotyki syntetyczne, nie występujące w przyrodzie.

Rozprzestrzenianie się bakterii odpornych na wiele antybiotyków

Antybiotyki wnikają do komórki, gdzie, w zależności od rodzaju leku, paraliżują istotne procesy życiowe drobnoustroju. Penicylina na przykład blokuje budowanie ściany komórki, powodując jej pękanie lub powstawanie silnie zniekształconych bakterii. Inne leki uniemożliwiają powielanie DNA, a tym samym rozmnażanie. Są antybiotyki, które zatrzymują syntezę nowych białek, i takie, które tworzą w ścianie komórkowej kanały, powodując wypływ z komórki niezbędnych substancji. Niestety, nawet na tak zróżnicowane środki mikroby znajdują sposób.

Warto jednak zacząć od tego, że niektóre bakterie w ogóle nie muszą się starać, posiadają bowiem tzw. oporność naturalną na pewne antybiotyki. Jest to ich charakterystyczna cecha gatunkowa, powstała samoistnie i nie będąca skutkiem ubocznym stosowania leków.

W latach sześćdziesiątych odkryto na przykład wśród mieszkańców Wysp Salomona szczepy bakterii oporne na streptomycynę i tetracykliny, pomimo że nigdy przedtem nie zażywali oni antybiotyków.

Zdecydowanie groźniejszym problemem jest jednak oporność nabyta. Ogromna szybkość powstawania i rozprzestrzeniania się mechanizmów antybiotykooporności wśród bakterii wynika z ich niezwykłych zdolności dostosowawczych. Bardzo ważny jest również fakt, że ewolucja drobnoustrojów przebiega nieporównanie szybciej niż nasza. Przyjmuje się, że jedno ludzkie pokolenie przybywa co 25 lat. Z kolei jedna z najszybciej dzielących się bakterii - laseczka sienna - sprzyjających warunkach może się dzielić nawet co 11 minut!.

Zmiany w materiale genetycznym mogą być niezwykle zróżnicowane, dając drobnoustrojom do dyspozycji wiele technik ochrony przed farmaceutykami. Najprostsze z nich polegają po prostu na mutacjach powodujących zmiany w budowie ściany komórkowej. Lek nie może już przedostać się przez nią do wnętrza bakterii. Mikroorganizmy mogą też zacząć wytwarzać "białka-pompy", które aktywnie usuwają antybiotyk z komórki, zanim jeszcze zacznie działać. Do sposobów bardziej wyrafinowanych należy wytwarzanie enzymów rozkładających lub dezaktywujących leki. Do najbardziej znanych należą enzymy niszczące środki podobne do penicyliny. Mikroorganizmy mogą się też ratować dzięki mutacjom likwidującym lub zmieniającym cel dla antybiotyku. Mogą to być na przykład zmienione białka-kanały w ścianie komórki, które nie przepuszczą farmaceutyków do środka.

Najbardziej zaawansowane, wielokrotne zmiany w bakteryjnym DNA mogą nawet doprowadzić do powstania nowych procesów komórkowych, zastępujących te blokowane przez antybiotyk. Niezwykle skomplikowany charakter ma na przykład oporność bakterii enterokoków na wankomycynę. Mechanizm ten, wymagający zmian w wielu genach, przez lata uważano za "oporność niemożliwą". Praktyka wykazała, że bakterie potrzebowały na jej osiągnięcie jedynie trochę więcej czasu nieco ponad 30 lat od momentu wprowadzenia wankomycyny na rynek.

DO OPORNOŚCI "NA SKRÓTY"

Drobnoustroje mogą wymieniać między sobą materiał genetyczny, toteż do zdobywania nowych oporności dochodzi znacznie częściej bakteria nie musi czekać, aż w jej genomie dojdzie do korzystnej mutacji. Czasami uda jej się po prostu zdobyć "gotowca" fragment DNA kodujący oporność na jeden lub kilka antybiotyków . Zwłaszcza gdy geny znajdują się na plazmidach lub transpozonach (ruchomych elementach genetycznych), mogą łatwo wędrować pomiędzy drobnoustrojami należącymi nawet do zupełnie odrębnych gatunków. Zjawisko to nosi wręcz nazwę epidemii plazmidów. Jednym z jego efektów jest pojawienie się pałeczek ropy błękitnej wyposażonych w bardzo skuteczne enzymy przeciwantybiotykowe (ESBL). Problem jest tym groźniejszy, że jeszcze w 1995 roku pałeczki ropy były trzecie na liście najczęstszych sprawców zakażeń w polskich szpitalach. Do zdobywania nowych oporności dochodzi szczególnie często, jeżeli w środowisku występuje jednocześnie wiele bakterii niewrażliwych na różne antybiotyki. Nie jest więc zaskoczeniem, że najbardziej oporne szczepy bakterii chorobotwórczych opisują laboratoria szpitalne.

SPRINT W MIEJSCU

Bakterie zdobywają nowe oporności, człowiek tworzy nowe antybiotyki. Znaleźliśmy się w paradoksalnej sytuacji, którą ewolucjoniści opisują teorią "Czerwonej Królowej". W powieści Alicja po drugiej stronie lustra świat wokół bohaterek Alicji i Czerwonej Królowej zmienia się tak szybko, że muszą one cały czas biec, aby pozostać na swoim miejscu. My też musimy zaangażować w wyścigu z bakteriami wszystkie nasze siły, aby zachować status quo.

Przez niemal sześćdziesiąt lat, które upłynęły od momentu rozpoczęcia stosowania antybiotyków na dużą skalę, bakterie zetknęły się już z ogromną liczbą tych leków. I zgodnie z zasadą: "przeżyje najsilniejszy" przetrwały te szczepy, które zdołały uodpornić się na toksyczne dla nich farmaceutyki. Dziś lekarze-mikrobiolodzy stają przed niezwykle trudnym wyzwaniem. Pomimo wytężonych wysiłków, by opracować nowe chemioterapeutyki, liczba efektywnie działających leków bakteriobójczych gwałtownie maleje. Nie można oczywiście określić, jak długo nowy antybiotyk będzie skuteczny - mówi prof. Zdzisław Markiewicz z Instytutu Mikrobiologii Uniwersytetu Warszawskiego. - Zależy to bowiem od szczepów bakterii, warunków środowiska, ale także od zachowania lekarzy i pacjentów, którzy te antybiotyki stosują. Niepokoi natomiast fakt, że okres pomiędzy wprowadzeniem nowego antybiotyku a pojawieniem się bakterii na niego opornych staje się coraz krótszy.

Niektóre bakterie potrafią pobierać DNA wprosr z otoczenia, gdzie mogą trafiać geny opornych mikroorganizmów po rozpadzie ich komórki (a). "Kurierem" przenoszącym geny mogą też być wirusy pasożytujące na bakteriach (b). Spokrewnione gatunki drobnoustrojów mogą przekazywać sobie fragmenty DNA podczas tzw. koniugacji (c)

Do niedawna ufnie spoglądaliśmy w przyszłość. Nieskuteczny lek można było zawsze zastąpić nowym, likwidującym źródło infekcji. Taka perspektywa mogła być jedną z przyczyn masowego, choć nie zawsze uzasadnionego, przepisywania antybiotyków chorym. W lecznictwie otwartym aż trzy czwarte antybiotyków stosuje się w leczeniu zakażeń dróg oddechowych, podczas gdy infekcje te wywoływane są najczęściej przez wirusy, z natury niewrażliwe na działanie tych leków. W USA, w latach 1990-1992, co szósta wizyta u lekarza kończyła się przepisaniem antybiotyków, przy czym próbowano nimi leczyć aż około 60% chorych cierpiących na zwykłe przeziębienie.

Jednakże pochopne zapisywanie lekarstw nie jest jedynym problemem. Lekarze często stosują nieodpowiednie antybiotyki, opierając się jedynie na pobieżnym rozpoznaniu, nie znając wrażliwości drobnoustroju. Nierzadko o wyborze leku decyduje przyzwyczajenie lub nie do końca uczciwa działalność reklamowa firm farmaceutycznych. Dużym niebezpieczeństwem dla pacjenta jest również długotrwałe lub wielokrotne stosowanie jednego i tego samego antybiotyku. Powstaje wtedy zagrożenie, że kolejna infekcja lub nawrót choroby będą spowodowane przez szczepy już oporne na lek. Warto też pamiętać, że antybiotyki nie działają wybiórczo: oprócz drobnoustrojów chorobotwórczych niszczą też naturalną florę bakteryjną człowieka, niezbędną do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Może to się skończyć m.in. uciążliwymi grzybicami.

ANTYBIOTYK JEST DOBRY NA WSZYSTKO

Nadużywanie antybiotyków ma miejsce nie tylko w medycynie: poważnym odbiorcą tej grupy leków są rolnictwo i weterynaria. Antybiotyki już od niemal 50 lat są stosowane w hodowli zwierząt jako stymulatory wzrostu. Powoduje to nawet o 15% szybszy przyrost masy i lepsze wykorzystanie karmy. Pomimo że an-tybiotyki podaje się w małych ilościach, duża skala hodowli prowadzi do ogromnego ich zużycia. Jako dodatki do paszy stosuje się ponad 100 razy więcej antybiotyków niż w leczeniu ludzi! Zagrożenie jest tym poważniejsze, że flora bakteryjna towarzysząca zwierzętom jest bardzo zbliżona do ludzkiej. Na efekty nie trzeba było długo czekać. Już w latach sześćdziesiątych doszło do licznych zgonów ludzi, którzy, jedząc mięso zwierząt karmionych antybiotykami, zakazili się opornymi na wiele leków szczepami Salmonella.

W 1969 roku w Wielkiej Brytanii ogłoszono raport komitetu Swanna, w którym zalecano ograniczenie stosowania w hodowli chemioterapeutyków, zwłaszcza tych, które mają kluczowe znaczenie w leczeniu zakażeń u ludzi. Jednak dopiero pojawienie się wśród bakterii oporności na wankomycynę wywołało zakazy stosowania antybiotyków w rolnictwie. Wankomycyna jest bowiem jednym z leków "ostatniej szansy", stosowanym wobec mikroorganizmów opornych na inne farmaceutyki.

Rolnictwo przyczyniło się znacząco do powstania tej oporności. Masowe, niekontrolowane stosowanie w paszach awoparcyny (niezwykle podobnej właśnie do wankomycyny) doprowadziło do tzw. oporności krzyżowej bakterie uodparniając się na antybiotyk paszowy, zdobyły jednocześnie broń przeciw jednemu z kluczowych antybiotyków współczesnej terapii człowieka. Stosowanie awoparcyny zostało w 1997 roku zakazane decyzją Unii Europejskiej. Było już jednak za późno oporność na wankomycynę wśród bakterii pozostała.

Co jednak dzieje się w krajach nie należących do Unii? W krajach rozwijających się? W Rosji i w Chinach ciągle jeszcze stosuje się w weterynarii antybiotyki używane także w medycynie. W południowo-wschodniej Azji nikt nie kontroluje stosowania antybiotyków w hodowli krewetek. Nie musimy jednak szukać aż tak daleko: Polska również nie ma spójnego systemu monitorowania stosowania antybiotyków w rolnictwie. Niecierpliwie czekamy na przyjęcie przez Sejm nowej ustawy paszowej - mówi dr hab. Janusz Sokół z Katedry Żywienia Zwierząt i Gospodarki Paszowej SGGW. - Dopiero ta ustawa będzie definitywnie regulować procedurę wprowadzania nowych antybiotyków paszowych i ustanowi odpowiednie organy kontrolne.

Na pożywkę, na której rosną bakteria, nakładamy krążki bibuły nasączone różnymi antybiotykami. Wielkość przejaśnienia wokół krążka (obszar zahamowania wzrostu) świadczy o wrażliwości badanych bakterii na dany antybiotyk

Antybiotyki znajdują jednak w rolnictwie jeszcze bardziej zaskakujące zastosowania. W USA rozpyla się na przykład streptomycynę i tetracyklinę na drzewa owocowe i pola ziemniaków. Łatwo sobie wyobrazić uboczne skutki takiego działania. Warto też dodać, że przez pewien czas leki te stosowano również jako środki konserwujące żywność.

CZY WYROK JUŻ ZAPADŁ?

Narastające zagrożenie ze strony coraz bardziej opornych mikroorganizmów uświadomiono sobie w pełni dopiero niedawno. Wyrazem tych obaw było orędzie dyrektora generalnego Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) wygłoszone w 1997 roku, w którym problem oporności drobnoustrojów został zaliczony do największych zagrożeń zdrowia publicznego. Również uchwała Unii Europejskiej, podjęta w 1998 roku podczas konferencji ministrów zdrowia, zobowiązuje rządy krajów członkowskich do przeciwdziałania tryumfalnemu marszowi drobnoustrojów.

Czasami wystarczą metody najprostsze: ograniczenie masowego stosowania antybiotyków może dawać bardzo dobre rezultaty. W Japonii, po 10 latach radykalnego ograniczania użycia erytromycyny, odsetek opornych szczepów bakterii zmniejszył się trzydziestokrotnie! Sukcesy bez antybiotyków można odnosić także w rolnictwie. W Szwecji, gdzie w 1986 roku zakazano stosowania chemioterapeutyków jako stymulatorów wzrostu zwierząt, straty w produkcji udało się zrekompensować dzięki poprawieniu standardów higienicznych hodowli. Nie zawsze jednak można zrezygnować z użycia antybiotyków. Nieustannie pracuje się więc nad nowymi, skuteczniejszymi środkami. Ale nawet najdoskonalsze farmaceutyki muszą być stosowane w odpowiedni sposób.

Powinno dążyć się do tzw. terapii celowanej, czyli jak najdokładniejszego dostosowania przepisywanego leku do wrażliwości zwalczanego drobnoustroju - mówi prof. Waleria Hryniewicz, Konsultant Krajowy w dziedzinie Mikrobiologii Lekarskiej. - Konieczne są stała współpraca lekarzy i mikrobiologów oraz monitorowanie występujących zakażeń. W ramach międzynarodowych projektów bada się najważniejsze mikroorganizmy chorobotwórcze, określając ich wrażliwość na leki i przygotowując odpowiednie do ich zwalczania wskazówki i schematy leczenia. Nadzieję na utrzymanie w karbach niewidocznych wrogów budzą również coraz skuteczniejsze szczepionki. Jedynie zastosowanie wszystkich dostępnych środków w walce z opornością bakterii pozwoli na pokonanie lub choćby opanowanie chorobotwórczych mikrobów.

W należącej już do klasyki science fiction powieści H.G. Wellsa Wojna światów atakujący Ziemię potężni Marsjanie zostają pokonani ze szczętem przez chorobotwórcze bakterie. Oby przytrafiało się to tylko kosmitom...