Какво е антибиотична резистентност?

Антибиотичната резистентност описва способността на бактериите да оцеляват, когато са изложени 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 влияят на това кое от трите е по-вероятно да се случи; концентрацията на антибиотика, бактериалната мутация и бактериалния генетичен обмен.

Концентрация на антибиотика

По принцип по-голямото количество антибиотик, достигащо до бактерията, ще я накара да стагнира/умре, а по-малко количество антибиотик ще ѝ позволи да се размножава. Някои бактерии живеят в "биофилм", което е желеподобно вещество, в които се намират хиляди бактериални клетки (представи си семена на малина в малиново желе). Този филм прилича на голям, плътен 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 малко по-различна, в друга някой ензим може да не работи добре и така нататък. Мутациите са ключови за еволюцията и цялото разнообразие, което можеш да видиш в природата, е резултат от поредица от мутации в течение на стотици хиляди и милиони години. При животните са нужни векове или хилядолетия, за да може видовете да придобият мутация, която им помага да оцелеят (и понякога тези мутации създават изцяло нови видове). При тях е нужно толкова дълго време, понеже повечето животни порастват и се възпроизвеждат след много години.

Бактериите, от друга страна, могат да се размножат за часове, което позволява повече мутации през по-кратък период от време. Тези мутации (като промяна на бактериалната клетъчна стена) може да затруднят навлизането на антибиотика в бактерията или прикрепването му към нея, което прави антибиотика по-малко ефективен при нараняването или убиването на бактерията.

Има четири типа 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 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 бактериите.

Хората продължават да търсят нови антибиотици в помощ на имунната система, но и в бактериалните колонии продължават да се появяват мутации, които правят бактериите резистентни към антибиотиците!

Бактериален генетичен обмен

Любопитна способност на бактериите е това, че те споделят информация, когато се срещнат, точно като двама стари приятели в парка. Това се случва дори между представители на два различни бактериални вида. Ето защо ако един отделен бактериален вид е придобил резистентност към антибиотици благодарение на един или няколко гени, този ген/гени могат да бъдат копирани и предадени на други бактерии. Това е като разпространението 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-подходящия антибиотик за лечение на дадена инфекция, 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 установиш това! Дори можеш да видиш колко резистентна е една бактерия към антибиотици, като проведеш същия експеримент множество пъти, използвайки различни антибиотици.

Стъпка 1:

Постави малко, но еднакво количество бактерии в поредица тестови епруветки, пълни с чиста, хранителна среда ("пилешка супа" за бактерии!). След това постави нарастващи количества антибиотик в тестовите епруветки (удвоявайки антибиотичната концентрация). Сега изчакай 24 часа.

1. В някои от епруветките течността е станала мътна! Концентрацията на антибиотика в тези епруветки е твърде ниска, за да предотврати размножаването на бактериите.

2. Течността в някои от епруветките е все още бистра! Концентрацията на антибиотика в тези епруветки е достатъчно висока, за да не позволи размножаването на бактериите. Най-ниската концентрация на антибиотик, необходима за спиране на размножаването на бактериите, се нарича Минимална инхибиторна концентрация (MIC). На горната диаграма MIC е първата бистра тестова епруветка. Но почакай! Концентрациите на антибиотика в тези бистри епруветки достатъчни ли са, за да убият бактериите, или просто спират тяхното размножаване? Можем да разберем!

Стъпка 2:

Вземи малка проба течност от всяка тестова епруветка с бистра течност от стъпка 1 и постави всяка проба в нова епруветка, пълна с подходяща хранителна среда. 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, че да повлияе на резултатите в стъпка 2.

3. Течността в някои от тестовите епруветки е станала мътна! Бактерията отново расте! Това означава, че концентрацията на антибиотика в стъпка 1 не е убила бактерията, а просто е спряла размножаването ѝ.

4. Съдържанието на някои от епруветките все още е бистро! Това означава, че концентрацията на антибиотика в стъпка 1 е убила бактериите. Най-ниската концентрация на антибиотика, необходима за убиване на бактериите, се нарича Минимална бактерицидна концентрация (МВС). На диаграмата по-горе концентрацията на антибиотика в първата бистра тестова епруветка в стъпка 2 е МВС.

След като знаеш концентрацията от един антибиотик, необходима за спиране на растежа на бактерията (MIC) или за убиването ѝ (МВС), трябва да знаеш дали тази концентрация може безопасно да бъде дадена на човек. Ако е така, тогава можем да кажем, че дадена бактерия е "податлива" на антибиотика, а ако не е, тогава бихме казали, че дадената бактерия е "резистентна" към съответния антибиотик. Целта е да изберем антибиотик, който ще е ефективен срещу бактерията, причиняваща инфекцията, но няма да нарани пациента или да унищожи здравословната екосистема от бактерии.

Колко резистентни са станали патогените?

Във времето някои бактерии са станали по-резистентни към антибиотици от други. Ето бърз поглед към някои от най-често срещаните и/или най-предизвикващи тревога резистентни бактерии:

Ентеробактерии, резистентни към карбопенемиCarbapenem-resistant enterobacteriaceae (CRE): Някои видове CRE са нелечими и резистентни на всички антибиотици. При пациенти с кръвни инфекции с CRE степента на смъртност е 50%. Въпреки че 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 гарантираме, че 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. Довери се на лекаря си, за да направиш този избор. Подобна е ситуацията и при животните – трябва да се използват тясноспектърни антибиотици за лечение на бактериални инфекции, вместо да се прилагат безразборно на здрави животни. Много внимателно преценявай използването на антибиотици, за да не ги направим безполезни.
Изхвърляй антибиотиците отговорно: Отърваването от антибиотиците трябва да бъде става по начин, който минимизира излагането на бактериите, живеещи в околната среща, на 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 двете 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?

Вписване в профила

Сортирай по:

Все още няма публикации.

Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.