Otkriven novi zastrašujući način razvoja otpornosti bakterija na antibiotike

Foto: Pixabay CC0, Wikipedia

REZISTENCIJA bakterija na sve poznate antibiotike, uključujući i tzv. karbapeneme, koji se smatraju zadnjom linijom obrane protiv tih patogena, postaje sve veći javnozdravstveni problem.

Prema studiji objavljenoj ove godine u uglednom časopisu Lancet, bakterijske infekcije postale su drugi vodeći uzrok smrti u svijetu, a rezistentne bakterije već sada odnose oko 3500 života svaki dan. Stručnjaci predviđaju da bi do 2050. od infekcija uzrokovanih rezistentnim bakterijama godišnje moglo umirati oko 10 milijuna ljudi, što je više od broja umrlih od zloćudnih bolesti i šećerne bolesti zajedno.

Među bakterijama odgovornim za smrtonosne infekcije otporne na lijekove, prve tri su Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae i Staphylococcus aureus. Ovi patogeni mogu uzrokovati opasne infekcije u zdravstvenim ustanovama kod ljudi s oslabljenim imunološkim sustavom.

Bivša savjetnica britanske vlade za zdravlje, prof. Dame Sally Davies, još je 2013. upozorila da rezistencija bakterija predstavlja prijetnju čovječanstvu, poput globalnog zatopljenja ili terorizma. Znanstvenici se stoga utrkuju s bakterijama, a u toj utrci nastoje otkriti tajne raznih mehanizama kojima one stječu otpornost.

Zašto bakterije tako brzo stječu otpornost?

Neki od njih poznati su već godinama i o njima smo već pisali na Indexu. Kao i svi živi organizmi, bakterije stalno evoluiraju kako bi se mogle boriti sa svojim suparnicima, predatorima i ubojicama u domaćinima i okolišu. U tome su vrlo uspješne iz više razloga.

Jedan je taj što se vrlo brzo razmnožavaju tako da u 20 minuta od jedne bakterije nastanu dvije. Ljudima za razmnožavanje treba par desetljeća. Osim toga, one svoje evolucijske prilagodbe ne prenose samo vertikalno, na vlastito potomstvo, već ih također razmjenjuju horizontalno - među sobom, i to neovisno o vrsti.

Naime, bakterije, koje se mogu razlikovati koliko se razlikuju čovjek i kokoš, mogu među sobom razmjenjivati informacije o posebnim svojstvima, među kojima i o rezistenciji. Te informacije sadržane su u tzv. plazmidima, malenim i lako pokretnim molekulama DNA koje su u stanicama bakterija fizički odvojene od bakterijske kromosomske DNA.

Kada dvije bakterije ostvare fizički kontakt, bakterija darivateljica prenijet će bakteriji primateljici genski materijal sadržan u plazmidu preko niti koja se naziva pilus. Ova razmjena, koja podsjeća na seks bakterija, naziva se konjugacijom (grafika dolje). Budući da u konjugaciji temeljna DNA bakterija ne mora prolaziti kroz izmjene, ona im omogućuje da vrlo brzo steknu rezistenciju na antibiotike.

Štoviše, bakterije istovremeno mogu posjedovati nekoliko plazmida, što ih čini vrlo "potentnima" u borbi protiv antibiotika. U medicinskim krugovima obično se diže uzbuna kada se utvrdi da su neke bakterije svoje gene za otpornost na antibiotike pohranile u plazmidima, a ne samo u kromosomskoj DNA, jer to znači da ih mogu lako prenijeti drugim bakterijama, koje su možda opasnije.

Novi mehanizam razvoja otpornosti

Australski znanstvenici nedavno su objavili rad u časopisu Nature Communications u kojem su predstavili dosad nepoznati mehanizam koji bakterijama omogućuje da uzmu hranjive tvari, tzv. folate, od svog ljudskog domaćina i zaobiđu liječenje antibioticima, odnosno anuliraju mehanizam djelovanja antibiotika.

Do ovog otkrića došli su dok su ispitivali osjetljivost beta-hemolitičkog streptokoka grupe A na antibiotike - potencijalno smrtonosne bakterije koja uzrokuje najčešću bakterijsku infekciju ždrijela, kao i infekcije kože.

"Bakterije moraju stvarati vlastite folate kako bi rasle i uzrokovale bolest. Neki antibiotici djeluju tako da blokiraju proizvodnju folata kako bi zaustavili rast bakterija i liječili infekciju", rekao je za Phys.org voditelj studije Timothy Barnett iz skupine Wesfarmers Center of Vaccines and Infectious Diseases, sa sjedištem u Telethon Kids Instituteu u australskom Perthu.

"Kada smo promatrali antibiotik koji se obično propisuje za liječenje infekcija kože uzrokovanih beta-hemolitičkim streptokokom grupe A, pronašli smo mehanizam rezistencije u kojem je prvi put ikada bakterija pokazala sposobnost da uzima folate izravno od svog ljudskog domaćina kada joj je blokirana proizvodnja vlastitih. Zbog toga antibiotik postaje neučinkovit, a infekcija bi se njegovim korištenjem vjerojatno samo pogoršala umjesto da se smanji", objasnio je Barnett.

"Sumnjamo da je ovo samo vrh ledenog brijega"

Antibiotici koji ciljaju put biosinteze folata razvijaju se već više od 80 godina. Primjerice, antibiotik poznat pod nazivom Sulfasol djeluje na taj put.

No Barnett ističe da se novootkriveni oblik rezistencije ne može otkriti u uvjetima koji se rutinski koriste u patološkim laboratorijima, što kliničarima otežava propisivanje antibiotika koji će učinkovito liječiti infekciju. To pak može dovesti do vrlo loših ishoda, pa čak i do prerane smrti.

"Nažalost, sumnjamo na to da je ovo samo vrh ledenog brijega - identificirali smo ovaj mehanizam kod streptokoka grupe A, ali je vjerojatno da je to širi problem koji postoji i kod drugih bakterijskih patogena", rekao je dr. Barnett.

Prim. dr. sc. Iva Butić, specijalistica kliničke mikrobiologije iz Klinike za infektivne bolesti "Dr. Fran Mihaljević", kaže da će taj problem najvjerojatnije postojati kod svih bakterija na koje se nastoji djelovati antibioticima koji ciljaju na put stvaranja folata.

Istraživanje tima pokazalo je da je razumijevanje rezistencije bakterija daleko složenije nego što se ranije mislilo.

Rezistencija bakterija je veći problem od pandemije covida-19

Australski znanstvenici ističu da rezistencija bakterija na antibiotike predstavlja značajno veći rizik za društvo od pandemije covida-19. Svjetska zdravstvena organizacija procjenjuje da će rezistencija, uz to što će odnositi 10-ak milijuna života godišnje, globalno gospodarstvo koštati oko 100 bilijuna dolara ako se ne pronađu novi načini borbe protiv nje.

"Bez antibiotika suočavamo se sa svijetom u kojem neće biti načina da se zaustave smrtonosne infekcije, pacijenti s rakom neće moći primati kemoterapiju, a ljudi neće imati pristup operacijama koje mogu spasiti živote. Kako bismo očuvali dugoročnu učinkovitost antibiotika, moramo dalje identificirati i razumjeti nove mehanizme rezistencije na antibiotike, što će pomoći u otkrivanju novih antibiotika i omogućiti nam praćenje rezistencije kada se pojavi", rekao je Barnett.

Prvi autor nove studije, Kalindu Rodrigo, najavio je da će svoju pozornost u narednim studijama fokusirati na razvoj metoda testiranja koje bi trebale omogućiti otkrivanje ove vrste rezistencije na antibiotike kako bi se pacijentima omogućilo učinkovito liječenje.

Butić ističe da se penicilin pokazao kao najbolji antibiotik za liječenje infekcije bakterijom navedenom u radu.

"Od 1943., otkad se penicilin klinički primjenjuje, streptokok grupe A nije uspio razviti rezistenciju na njega, što se smatra čudom", kaže Butić.

Važno je razviti brze testove za taj oblik rezistencije

Autori novog rada ističu da je u kontekstu povećanja rezistencije važno imati nove dijagnostičke alate koji je mogu brzo detektirati, uključujući rezistenciju ovisnu o domaćinu.

"Stoga se nadamo da ćemo razviti brze testove za primjenu na mjestu liječenja, koji se mogu koristiti u udaljenim okruženjima u kojima su infekcije streptokokima skupine A endemske", rekao je Rodrigo.

"Važno je da ostanemo korak ispred izazova rezistencije, a kao istraživači trebali bismo nastaviti istraživati kako se razvija rezistencija kod patogena i osmisliti brze, točne dijagnostičke metode i terapiju. S druge strane, potrebno je uložiti jednake napore na razini društva, uključujući pacijente, zdravstvene djelatnike i kreatore politika, kako bi se smanjili učinci rezistencije", poručio je Rodrigo.

Iznimno je važno odgovorno korištenje antibiotika

Time je podsjetio na činjenicu da rezistenciji bakterija, među ostalim, pridonose neodgovorno propisivanje antibiotika kada oni nisu neophodni (primjerice kod virusnih infekcija) te njihova neodgovorna konzumacija (primjerice prerano prekidanje s terapijom), kao i neučinkovita, niža doza antibiotika.

Izumitelj penicilina Alexander Fleming je u govoru prigodom dodjele Nobelove nagrade rekao: "Možda postoji opasnost, međutim, ona je u premalom doziranju. Možda će doći vrijeme kada će penicilin moći kupiti bilo tko u trgovinama. Zatim postoji opasnost da ga neupućeni čovjek lako može premalo dozirati i, izlažući svoje mikrobe nesmrtonosnim količinama lijeka, učiniti ih otpornima."

Hrvatska pri vrhu EU po potrošnji antibiotika per capita

Hrvatska je među članicama EU u prosjeku po potrošnji antibiotika po glavi stanovnika. Vrhom ljestvice dominiraju Francuska i Španjolska. Butić kaže da je zanimljivo da je u Hrvatskoj tijekom vrhunca pandemije covida-19 zabilježena značajno manja potrošnja antibiotika.

"To se objašnjava manjim brojem odlazaka liječniku za blaže oblike infekcije, nedostupnošću primarne zdravstvene zaštite i manjim druženjem zbog preporučenih epidemioloških mjera. U Hrvatskoj je najveća potrošnja antibiotika u izvanbolničkoj sredini", tumači Butić.

Veliki problem je i masovna upotreba antibiotika u stočarskoj industriji. Studije pokazuju da se u brojnim zemljama preko 80% važnih antibiotika koristi u mesnoj industriji. Samo u 2017. u svijetu su za potrebe stočarstva potrošene oko 93 tisuće tona antibiotika.

Pročitajte više

 

Pročitajte više