Otporni mikrobi — kako nastaju

VIRUSI, bakterije, protozoe, gljivice i drugi mikroorganizmi očigledno postoje na zemlji od kada i sam život. Zapanjujuća prilagodljivost ovih mikroba, koji spadaju u najjednostavnije organizme, omogućava im da opstanu u uslovima u kojima bi svako drugo živo biće uginulo. Oni se nalaze u vreloj vodi koja izbija iz termalnih izvora na dnu okeana, kao i u zaleđenim vodama Arktika. Ti mikrobi sada odbijaju najjače napade usmerene protiv njih — napade antimikrobnih sredstva.

Za neke mikrobe se pre stotinu godina znalo da izazivaju bolesti, ali u to vreme niko nije čuo za antimikrobna sredstva. Ako bi se neko zarazio nekom teškom zaraznom bolešću, lekari su malo toga mogli da urade osim da pruže moralnu podršku. Imunološki sistem osobe je sam morao da se izbori sa infekcijom. Ukoliko nije bio dovoljno jak, posledice su često bile tragične. Čak je i mala ogrebotina inficirana mikrobima veoma često dovodila do smrti.

Zato je otkriće antibiotika — prvog neškodljivog antimikrobnog medikamenta — izazvalo revolucionarne promene u medicini. a Korišćenje sulfonamida 1930-ih i medikamenata kao što su penicilin i streptomicin u 1940-im, dovelo je do mnoštva novih otkrića u narednim decenijama. Do 1990-ih, arsenal antibiotika obuhvatao je oko 150 komponenata svrstanih u 15 kategorija.

Neostvarena očekivanja

Do 1950-ih i 1960-ih neki su počeli da slave pobedu nad zaraznim bolestima. Neki mikrobiolozi su čak verovali da će ove bolesti  ubrzo biti zaboravljena noćna mora. Godine 1969, ministar zdravstva SAD je pred Kongresom govorio o tome kako će za čovečanstvo uskoro „zarazne bolesti biti stvar prošlosti“. Godine 1972, Meferlejn Barnet, dobitnik Nobelove nagrade, i Dejvid Vajt napisali su: „Predviđanja što se tiče budućnosti zaraznih bolesti najverovatnije će biti izuzetno jednolična jer neće biti o čemu da se govori.“ Zaista, neki su smatrali da će sve takve bolesti biti iskorenjene.

Mišljenje da su zarazne bolesti pobeđene dovelo je do preterane samouverenosti. Jedna medicinska sestra, koja je znala kakvu su ozbiljnu pretnju mikrobi predstavljali pre otkrića antibiotika, zapazila je kako su neke mlađe medicinske sestre bile nemarne u održavanju osnovne higijene. Kada bi im skrenula pažnju na pranje ruku, uzvratile bi: „Ne brini, sada imamo antibiotike.“

Međutim, oslanjanje na antibiotike i njihova prekomerna upotreba doveli su do užasnih posledica. Zarazne bolesti ne popuštaju. Štaviše, one se vraćaju u zastrašujućim razmerama, postajući tako glavni uzročnici smrti u svetu! Širenju zaraznih bolesti doprinose i drugi činioci kao što su ratovi, rasprostranjena neishranjenost u zemljama u razvoju, nestašica čiste vode, loši zdravstveni uslovi, brz međunarodni saobraćaj i globalne klimatske promene.

Bakterije postaju otporne

Jedan od glavnih problema, koji se uopšte nije mogao predvideti, predstavlja zapanjujuća prilagodljivost uobičajenih mikroba. Ipak, gledano iz današnjeg ugla, trebalo je očekivati da će mikrobi postati imuni na lekove. Zašto? Na primer, razmotrite nešto slično što se desilo sredinom 1940-ih kada se počeo koristiti insekticid DDT. b U to vreme su mlekari bili presrećni jer su zahvaljujući prskanju DDT-jem muve gotovo nestale. Međutim neke muve su opstale i njihovo potomstvo je nasledilo otpornost na DDT. Ubrzo su se ove muve, otporne na DDT, razmnožile u ogromnim razmerama.

Čak pre upotrebe DDT, i pre nego što je 1944. penicilin počeo da se koristi u lečenju pacijenata, dalo se naslutiti da štetne bakterije imaju izvanredno odbrambeno oružje. To je shvatio Dr Aleksandar Fleming, koji je otkrio penicilin. On je u svojoj laboratoriji posmatrao kako se kod preživelih bakterija Staphylococcus aureus razvija ćelijska membrana koju je njegov medikament sve teže mogao da probije.

Na osnovu toga dr Fleming je pre nekih 60 godina upozoravao na to da štetne bakterije kod inficirane osobe mogu postati otporne na penicilin. Ukoliko date doze penicilina ne unište dovoljan broj štetnih bakterija, od preostalih će se razmnožiti nove otporne bakterije. Zbog toga će se ponovo pojavljivati iste bolesti koje se neće moći lečiti penicilinom.

U knjizi The Antibiotic Paradox stoji: „Flemingova predviđanja su se ostvarila na mnogo katastrofalniji način nego što je i on sam mogao da pretpostavi.“ Kako? Pa, saznalo se da kod nekih bakterija geni — sićušni šematski planovi unutar DNK  — proizvode enzime koji koče dejstvo penicilina. Posledica toga je da čak i dugački tretmani penicilinom često budu beskorisni. Ovo saznanje je izazvalo pravi šok!

U pokušaju da se dobije bitka protiv zaraznih bolesti, od 1940-ih pa do 1970-ih u upotrebu su redovno uvođeni novi antibiotici, a to se nastavilo u nešto manjoj meri i tokom 1980-ih i 1990-ih godina. Tim novim antibioticima su lečene bolesti izazvane bakterijama koje su bile otporne na ranije korišćene lekove. Ali u roku od nekoliko godina, pojavile su se vrste bakterija koje su se suprotstavljale i ovim novim sredstvima.

Ljudi su otkrili da je odbrambeni sistem bakterija zadivljujuće osmišljen. Bakterije imaju sposobnost da menjaju ćelijsku membranu kako bi sprečile ulazak antibiotika, ili pak da menjaju svoj hemijski sastav, čime sprečavaju dejstvo antibiotika. S druge strane, bakterije mogu da izbace antibiotik čim dospe u njih, ili ga jednostavno mogu učiniti nedelotvornim tako što ga razlažu.

Kako su se antibiotici sve više koristili tako su se sve više umnožavale i širile otporne vrste bakterija. Da li su antibiotici doživeli potpuni poraz? Ne, bar u većini slučajeva. Ukoliko jedan antibiotik ne deluje u slučaju određene infekcije, obično deluje neki drugi. Otpornost bakterija stvara neprilike, ali s tim se sve donedavno uglavnom izlazilo na kraj.

Otpornost na većinu lekova

Međutim, medicinski stručnjaci su, na svoje zaprepašćenje, otkrili da bakterije međusobno razmenjuju gene. Isprva se smatralo da samo bakterije iste vrste mogu razmenjivati gene. Ali kasnije su u sasvim  različitim vrstama bakterija otkriveni potpuno isti geni koji ih čine otpornim na antibiotike. Putem takve razmene, različite vrste bakterija stvaraju otpornost na mnoge lekove koji se najčešće koriste.

Da stvar bude još gora, istraživanja sprovedena 1990-ih pokazala su da neke bakterije mogu bez pomoći drugih bakterija razviti otpornost na lekove. Čak i kada dođu u dodir samo s jednim antibiotikom, neke vrste bakterija razvijaju otpornost na mnoge antibiotike, kako prirodne tako i sintetičke.

Zloslutna budućnost

Premda u većini slučajeva mnogi antibiotici još uvek efikasno deluju, koliko će biti efikasni u budućnosti? U knjizi The Antibiotic Paradox zapaža se: „Više ne možemo očekivati da će svaka infekcija biti izlečena već nakon prve terapije antibiotikom.“ U knjizi dalje piše: „Pošto je u nekim delovima sveta ograničeno snabdevanje antibioticima, to znači da od svih dostupnih antibiotika nijedan nije efikasan... Pacijenti boluju i umiru od bolesti za koje se pre 50 godina predviđalo da će biti iskorenjene.“

Bakterije nisu jedini mikrobi koji su postali otporni na lekove. Virusi kao i gljivice i drugi sićušni paraziti takođe imaju zapanjujujuću sposobnost prilagođavanja, usled čega nastaju nove vrste koje prete da osujete sve napore koji se ulažu da bi se otkrili i proizveli lekovi za borbu protiv njih.

Šta se onda može učiniti? Da li se otpornost bakterija može savladati ili bar blokirati? Da li će antibiotici i antimikrobna sredstva nastaviti da odnose pobedu nad zaraznim bolestima koje zadaju sve više muka čovečanstvu?

[Fusnote]

[Okvir/Slika na 6. strani]

Šta su antimikrobna sredstva?

Antibiotici koje vam doktor prepiše spadaju u vrstu antimikrobnih sredstava, koji pak pripadaju grupi lekova koji se koriste u hemoterapiji. Izraz hemoterapija odnosi se na lečenje hemijskim sredstvima. Premda se ovaj izraz obično koristi u povezanosti s lečenjem karcinoma, prvobitno se odnosio na lečenje zaraznih bolesti, a i danas ukazuje na to, s tim što se u tom slučaju naziva antimikrobna hemoterapija.

Mikrobi, to jest mikroorganizmi, jesu sićušni organizmi koji se mogu videti samo pomoću mikroskopa. Antimikrobni lekovi su hemijska sredstva koja deluju na mikrobe uzročnike oboljenja. Nažalost, oni mogu štetno uticati i na korisne mikrobe.

Godine 1941, Selman Vaksman, koji je učestvovao u otkriću streptomicina, primenio je izraz „antibiotik“ na antibakterijske lekove koji se dobijaju iz nekih mikroorganizama. Antibiotici, kao i druga antimikrobna sredstva koja se primenjuju u lečenju, korisni su zbog takozvane selektivne toksičnosti. To znači da mogu da unište mikrobe, a da pri tom ozbiljno ne naškode našem organizmu.

Zapravo, svi antibiotici su donekle štetni za naš organizam. Sigurnosna granica između doze koja će delovati na mikrobe i doze koja će biti štetna po nas naziva se terapeutski indeks. Što je indeks veći to je lek bezbedniji; i obratno, što je indeks manji to je lek opasniji. U stvari, pronađeno je na hiljade supstanci koje deluju kao antibiotici, ali većina njih ne može da se koristi u lečenju jer bi bila previše toksična za ljude ili životinje.

Prvi prirodni antibiotik koji se počeo unositi u organizam bio je penicilin dobijen iz jedne vrste plesni pod nazivom Penicillium notatum. Prvi put je dat intravenoznim putem 1941. godine. Ubrzo posle toga, 1943. godine, iz bakterije pod nazivom Streptomyces griseus, koja živi u zemlji, izdvojen je streptomicin. S vremenom su otkriveni još mnogi drugi antibiotici, kako oni koji su dobijeni iz prirode, tako i sintetički. I pored toga, bakterije su pronašle načine da odole mnogim od ovih antibiotika, stvarajući tako globalan problem.

[Slika]

Plesan iz koje se dobija penicilin, koja se vidi na dnu posude, sprečava širenje bakterija

[Izvor]

Christine L. Case/Skyline College

[Okvir/Slike na 7. strani]

Vrste mikroba

Virusi su najsitniji mikrobi. Oni su uzročnici uobičajenih bolesti kao što su prehlada, grip i upale grla. Takođe izazivaju užasne bolesti kao što su ebola (epidemična hemoragična groznica) i sida.

Bakterije su jednoćelijski organizmi, toliko jednostavni da čak nemaju ni jedro i uglavnom imaju svega jedan hromozom. Bakterija u našem telu ima na bilione, i to uglavnom u digestivnom traktu. One učestvuju u varenju hrane i glavni su izvor vitamina K, koji je neophodan za zgrušavanje krvi.

Od 4 600 poznatih vrsta bakterija, samo se oko 300 smatra patogenim, to jest izazivačima bolesti. Pa ipak, bakterije su uzročnici mnogih oboljenja kod biljaka, životinja i ljudi. Što se ljudi tiče, one izazivaju bolesti kao što su tuberkuloza, kolera, difterija, antraks, karijes, neke oblike zapaljenja pluća i mnoge seksualno prenosive bolesti.

Protozoe su, kao i bakterije, jednoćelijski organizmi, s tim što one mogu imati više od jednog jedra. U njih spadaju amebe, tripanozomi, kao i parazit koji izaziva malariju. Paraziti čine oko jedne trećine svih živih stvorenja — ima ih otprilike 10 000 vrsta — premda su svega nekoliko njih uzročnici oboljenja kod ljudi.

Gljivice takođe mogu da prouzrokuju oboljenje. Ovi organizmi se sastoje od jedra i spleta filamenata, to jest končastih niti. Najčešća gljivična oboljenja su lišajevi, kao što je atletsko stopalo, i kandidoza, koju izaziva gljivica Candida. Od ozbiljnih gljivičnih oboljenja obično pate ljudi čiji je odbrambeni sistem oslabljen usled loše ishrane, karcinoma, upotrebe droge ili virusnih infekcija koje koče rad imunološkog sistema.

[Slike]

Virus ebole

Bakterija „Staphylococcus aureus“

Protozoa „Giardia lamblia“

Gljivica koja izaziva lišaj

[Izvori]

CDC/C. Goldsmith

CDC/Janice Carr

Courtesy Dr. Arturo Gonzáles Robles, CINVESTAV, I.P.N. México

© Bristol Biomedical Image Archive, University of Bristol

[Slika na 4. strani]

Aleksandar Fleming, čovek koji je otkrio penicilin