Основно съдържание
Здраве и медицина
Курс: Здраве и медицина > Раздел 20
Урок 1: Антибиотици и антибиотична резистентностКакво е антибиотична резистентност?
Антибиотичната резистентност описва способността на бактериите да оцелеят, докато са излагани на антибиотици.
Как се развива антибиотична резистентност?
Когато една бактерия бъде изложена на антибиотици, има три възможни резултата – да умре, да стагнира (да не се размножава) или да се размножи. Три основни фактора ще прогнозират кое е по-вероятно да се случи; концентрацията на антибиотика, бактериалната мутация и бактериалния генетичен обмен.
Концентрация на антибиотика
По принцип повечето антибиотик, достигащ до бактерията, ще я накара да стагнира/умре, а по-малко антибиотик ще ѝ позволи да се размножава. Някои бактерии живеят в "биофилм", което е желеподобно вещество, в които се намират хиляди бактериални клетки (мисли за семена на малина в малиново желе). Това е подобно на голям, дебел енергиен щит. Антибиотикът трябва да се придвижи (дифундира) през биофилма, за да достигне всички бактериални клетки. Някои от бактериите, които са "заровени" дълбоко в биофилма, са изложени само на част от антибиотика, който достига до повърхността.
Бактериална мутация
Когато бактериалните клетки се репликират, има малък шанс новата бактериална клетка да не е точно същата като оригиналната бактериална клетка. Наричаме тези грешки в копираната клетка мутация. В една бактериална клетка клетъчната стена може да бъде леко по-различна, в друга един ензим може да не работи добре и така нататък. Мутациите са ключ към идеята за еволюцията и цялото разнообразие, което можеш да видиш в природата, е дошло от поредица от много мутации през стотици хиляди години. При животните са нужни векове или хилядолетия за видовете да придобият мутация, която им помага да оцелеят (и понякога тези мутации създават изцяло нови видови). Нужно е толкова време при животните, понеже са нужни години за повечето животни да нараснат и да се възпроизведат.
Бактериите, от друга страна, могат да се размножат за часове, което позволява повече мутации през по-кратък период от време. Тези мутации (като промяна в бактериалната клетъчна стена) могат да затруднят антибиотика да навлезе в бактерията или да се прикрепи към нея, което прави антибиотика по-малко ефективен при нараняване или убиване на бактерията.
Има четири често срещани мутации, през които преминават бактериите, за да станат резистентни към антибиотици:
- Ензимите в бактерията изяждат и деактивират антибиотика.
- Антибиотикът бива изхвърлен от бактерията.
- Бактериалната стена не позволява на антибиотика да навлезе.
- Бактерията придобива нов начин да обработва енергия (тъй като някои антибиотици влияят на енергийния процес).
Тези малки мутирали бактерии може да процъфтяват там, където немутиралите бактерии умират, и трябва да се използват нови антибиотици (или повече от същия антибиотик, ако мутиралите клетки са само леко резистентни), за да бъдат убити тези бактерии.
Хората продължават да търсят нови антибиотици в помощ на имунната система и бактериите продължават да имат мутирали членове в колониите си, които потенциално могат да са резистентни на антибиотиците!
Бактериален генетичен обмен
Любопитен навик на бактериите е че те обичат да споделят информация, когато се срещнат, като двама стари приятели в парка. Това се случва дори между два различни бактериални вида. Като резултат, след като един единичен бактериален вид е успял да е резистентен на антибиотици с един ген или гени, този ген/гени може да бъде копиран и предаден към други бактерии. Това е като предаване на сочна клюка – колкото повече срещи, толкова повече бактерии се научават как да са резистентни към антибиотика!
Как измерваме антибиотичната резистентност?
За да изберем най-добрия антибиотик за лечение на инфекцията е полезно да знаем колко ефективен ще бъде антибиотикът при предотвратяването на растежа на бактерията или при убиването на бактерията. Можеш да направиш експеримент, за да откриеш това! Дори можеш да видиш колко е резистентна една бактерия на антибиотици, като проведеш същия експеримент множество пъти, използвайки разнообразни антибиотици.
Стъпка 1:
Постави малко, но равно количество бактерии в поредица тестови епруветки, пълни с чиста, хранителна бактериална супа (пилешка супа за бактерии!). След това постави увеличаващи се количества антибиотик в тестовите епруветки (удвоявайки антибиотичната концентрация). Сега изчакай 24 часа.
1. Някои от епруветките са станали мъгляви! Концентрацията на антибиотика в тези тръбички е твърде ниска да предотврати размножаването на бактериите.
2. Някои от епруветките са все още ясни! Концентрацията на антибиотика в тези епруветки е достатъчно висока да не позволи размножаване на бактериите. Най-ниската концентрация антибиотик, необходима за спиране на бактериите от размножаване, се нарича Минимална инхибиторна концентрация (MIC). В диаграмата по-горе MIC е първата ясна тестова епруветка. Но чакай! Концентрациите от антибиотика в тези ясни епруветки достатъчни ли са да убият бактериите или просто ги спират да се размножават? Можем да разберем!
Стъпка 2:
Вземи малка проба течност от всяка ясна тестова епруветка в стъпка 1 и постави всяка проба в нова епруветка, пълна със супа. Не поставяй антибиотици в тези нови тестови епруветки. Отново изчакай 24 часа. Забележка: Ще има малко антибиотик, пренесен в пробата от стъпка 1, но не достатъчно да повлияе на резултатите в стъпка 2.
3. Някои от тестовите епруветки са станали мъгляви! Бактерията отново расте! Това означава, че концентрацията на антибиотика в стъпка 1 не е убила бактерията, просто я е спряла да се размножава.
4. Някои от епруветките са все още ясни! Това означава, че концентрацията на антибиотика в стъпка 1 е убила бактериите. Най-ниската концентрация антибиотик, необходима за убиване на бактериите, се нарича Минимална бактерицидна концентрация (МВС). В диаграмата по-горе първата ясна тестова епруветка в стъпка 2 е МВС.
След като знаеш концентрацията от един антибиотик, необходима за спиране на бактерията от нарастване (MIC) или живеене (МВС), трябва да знаеш дали тази концентрация може безопасно да бъде дадена на човек. Ако е така, тогава бихме казали, че една бактерия е "податлива" на антибиотик, а ако не е, тогава бихме казали, че една бактерия е "резистентна" на един антибиотик. Целта е да изберем антибиотик, който ще е ефективен срещу бактерията, причиняваща инфекцията, но няма да нарани пациент или да унищожи здравословната екосистема от бактерии.
Колко резистентни са станали патогените?
С годините някои бактерии са станали по-резистентни на антибиотици от други. Ето бърз поглед към някои от най-често срещаните и/или най-предизвикващи тревога резистентни бактерии:
- Carbapenem-resistant enterobacteriaceae (CRE): Някои видове CRE са нелечими и резистентни на всички антибиотици. Пациенти, които имат кръвни инфекции с CRE, имат степен на смъртност от 50%. Докато тези инфекции са редки, изследователите се тревожат за разпространението на CRE.
- Clostridium difficile (C. difficile): Тази бактерия обикновено навлиза след като антибиотиците са разрушили нормалната бактериална екосистема на червата и може да причини симптоми като болезнена, кървава диария и треска. Често се среща в болници и групови домове и често е фатална за стари хора. Тази бактерия е естествено резистентна на много антибиотици и генерира спори, които са особено трудни за убиване.
- Neisseria gonorrhoeae: Тази бактерия е причината за втората най-често срещана инфекция (Гонорея) в Северна Америка и може да доведе до сериозни репродуктивни усложнения. Докато в един момент се е смятала за особено лесна за лекуване, сега ~30% от инфекциите са резистентни към антибиотик.
Как предотвратяваш развиването на антибиотична резистентност при бактериите?
За да ограничим антибиотичната резистентност е важно да ограничим излагането, което бактериите по цялата планета (в нас, в животните и живеещи в околната среда) имат към антибиотиците. Два начина, по които можем да се уверим, е бактериите не се излагат прекалено на антибиотици, са:
- Взимане на антибиотици отговорно: Взимай антибиотици, само ако имаш бактериална инфекция (не вирус) и избирай такъв, който е в тесен спектър, така че да не убие здравословната ти бактериална екосистема. Питай здравния си професионалист да ти помогне да направиш тези избори. Подобно за животните – тясноспектърни антибиотици трябва да бъдат използвани за лечение на бактериални инфекции, вместо да се индискриминира използването между здрави животни. Много внимателно преценявай използването на антибиотици, за да не ги направим излишни.
- Изхвърляй антибиотиците отговорно: Отърваването от антибиотиците трябва да бъде направено по начин, който минимизира излагането на бактериите, живеещи в околната среща, към антибиотика. Например не трябва да чупиш антибиотиците или да ги хвърляш в тоалетната чиния. Това дава на антибиотиците директен достъп до бактериите, живеещи в почвата и водата. Вместо това, две възможности са или да ги върнеш на фармацевт за изхвърляне, или да ги поставиш в запечатана пластмасова торбичка и да ги хвърлиш на боклука.
Препратки
Silver, L. L. (2011). Challenges of Antibacterial Discovery. Clinical Microbiology Reviews, 24(1), 71–109. doi:10,1128/CMR.00030-10
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.