Bătălia secolului: Bacterii vs. Antibiotice. Cine câștigă?

10

Doar 1-5% din diferitele specii de bacterii care există pe Pământ sunt cunoscute de știință. Sunt aproximativ 1300 de miliarde de tone de bacterii doar în oceane. În total, 100 de trilioane de bacterii habituează în corpul uman, majoritatea asigurându-se că sănătatea corpului rămâne intactă. Dar devenim din ce în ce mai neputincioși în fața acelor bacterii care dezvoltă rezistență la antibiotice – o problemă cu consecințe devastatoare în viitor.

Bacteriile există pretutindeni, chiar și locurile ostile celorlalte ființe vii. La fiecare 20 de minute, aceste organisme microscopice se pot dubla ca număr. Ele posedă o afinitate incredibilă pentru învățat: în doar 30 de minute, bacteriile pot să incorporeze informațiile ADN-ului tău în ADN-ul lor, transformându-se astfel din inofensive în ucigași imprevizibili.

De exemplu, Escherichia coli (E. coli) joacă un rol foarte important în intestinele oamenilor și ale animalelor. În forma lor originală, ele produc Vitamina K. Totuși, dacă se produc mutații, ea poate deveni letală. Datorită transferurilor genetice, E. coli primește diferite abilități de la diferite bacterii: de la una să elibereze toxine, de la alta să se lege încăpățânat de celule intestinale, iar de la a 3-a primește puterea de a rezista antibioticelor.

Consecințele în viața reală au putut fi observate în anul 2011 când un E. coli inofensiv, comensal, s-a transformat într-o variantă numită E. coli enterohemoragic (EHEC). La oameni, aceasta poate da sângerări la nivelul peretelui intestinal, poate afecta rinichii și poate declanșa tulburări cerebrale. O epidemie a curmat vieți în Germania și Suedia în anul 2011 atunci când au fost consumate alimente contaminate cu EHEC.

Antibioticele sunt fără folos în fața acestui patogen – la fel cum sunt și în fața altor agenți patogeni. Mulți oameni de știință afirmă că era antibioticelor se apropie de sfârșit. Remedii ce odată salvau mii de vieți sunt acum neputincioase în fața acestor patogeni care continuă să se îmbunătățească pentru a supraviețui.

Călătoria unei bacterii prin corpul uman

Ce se întâmplă totuși atunci când un agent patogen intră în sistemul nostru? Bacteria produce toxine care produc moartea celulelor. De regulă, sistemul imun este capabil să lupte împotriva acestor corpi străini de unul singur. Dar dacă acesta este slăbit, atunci atacul celulelor albe (leucocitele) este insuficient. Trebuie ajutor extern sub forma antibioticelor.

Antibioticele sunt niște enzime care inhibă creșterea bacteriilor prin prevenirea multiplicării lor sau prin distrugerea peretelui celular, eliminându-le astfel direct. Pentru a vedea cum funcționează un antibiotic, hai să-l însoțim puțin în călătoria lui prin corpul uman.

Majoritatea antibioticelor sunt administrate pe cale orală. Asta înseamnă că ele trebuie să călătorească întâi prin cavitatea bucală, acolo unde intră în contact cu saliva. Pastilele orodispersabile (care se topesc în gură) se vor dizolva în câteva secunde, dar majoritatea antibioticelor au un drum lung în față. Pentru acestea, doar saliva acționează ca lubrifiant, transportându-le de-a lungul esofagului în stomac. Datorită condițiilor acide găsite aici, unele antibiotice se dezintegrează în mii de particule minuscule. Mulțumită dimensiunii lor, ele pot ajunge în intestin foarte rapid, unde se dizolvă și eliberează agentul antibiotic.

Alte antibiotice sunt înarmate împotriva acidului agresiv din stomac și ajung în intestin întregi.

Cum găsesc antibioticele agentul patogen?

De îndată ce antibioticul trece prin peretele intestinal, își face loc prin vena portă, care se ramifică într-o rețea complexă de capilare. Un schimb continuu de substanțe are loc în aceste capilare: ele acționează ca un fel de autostradă, transportând nutrienții necesari organelor și luând rezidurile. Aici, medicamentele se leagă de proteinele din plasmă și călătoresc împreună cu sângele în ficat.

În ficat începe metabolizarea medicamentelor: o parte este excretată prin vezica biliară și rinichi, iar cealaltă parte trece prin vena hepatică, acolo unde este absorbită de sistemul circulator și distribuită prin tot corpul – ca o armată de soldați care mișună în toate direcțiile. Eliberată astfel, ingredientele active ale antibioticului încep să caute acele bacterii împotriva cărora sunt ei programați să lupte. Recunosc bacteria după singurul lucru care o distinge de restul organismelor vii: molecula de mureină din peretele celular.

Penicilina, cel mai cunoscut antibiotic, atunci când se apropie de bacterie, se leagă ca un lacăt de peretele celular al acesteia. Acest lucru este obținut datorită unui proces complex de interacțiuni între enzimele antibioticului și moleculele peretelui celular al bacteriilor. Dacă această legătură are succes, penicilina începe să interfereze cu sinteza peretelui celular, astfel distrugând bacteria.

Una din limitările antibioticelor este că ele nu disting bacteriile bune de cele rele și astfel pot ucide bacteria comensală din intestin, dând prilej bacteriilor dăunătoare să se multiplice. Dacă bacteria sănătoasă este puțină, fungii (ciupercile) se pot împrăștia de-alungul membranelor mucoase și pot determina alergii sau tulburări gastrointestinale – acestea sunt doar câteva din multiplele efecte adverse ale antibioticelor.

De ce NU ar trebui să OPREȘTI administrarea antibioticelor?

Antibioticele sunt în general luate între 2-10 zile – de obicei ele își fac efectul imediat după administrarea primei doze. Ulterior, agentul antibiotic rămâne în corp între 2-12 ore. Timpul necesar pentru a acționa depinde de numeroși factori, cum ar fi diferite procese biologice (metabolism) sau concentrația agentului antibiotic.

Timpul de înjumătățire al medicamentelor indică momentul când cantitatea de ingredient activ ingerat a ajuns la jumătate – în cazul Penicilinei G este de 30 de minute. Din acest motiv, antibioticele trebuie administrate de câteva ori pe zi pentru a reaproviziona concentrația de antibiotic la intervale regulate.

Dacă te oprești din administrare, cantități mici de bacterii periculoase pot supraviețui și să dezvolte astfel rezistență împotriva acțiunii antibioticelor. Aceasta se întâmplă deoarece bacteria dezvoltă strategii de supraviețuire în timpul acestei ”acalmii” care le ajută să reziste antibioticului. Ele fie produc anumite substanțe care vor ataca antibioticul la următoarea ”întâlnire”, sau își pot dezvolta o armură imposibil de distrus. Astfel, bacteria rezistentă se multiplică, transmițând rezistența mai departe. De aceea experții propovăduiesc acum sfârșitul erei antibioticelor.

Pare o contradicție: cu cât sunt prescrise mai multe antibiotice, cu atât bacteriile sunt mai abile să se apere. Fiecare dintre noi ingerează aproximativ 500 de grame de antibiotic anual, prin carne, medicamente și vegetale. Consecințele pot fi devastatoare. Fără contact antibiotic, doar 1 în 10 milioane de bacterii suferă mutații. Dar când bacteria intră în contact cu antibioticele, ele își activează programul de apărare și numărul mutațiilor crește – 1 în 1000 de bacterii.

Vor fi bacteriile omorâte în curând de GRĂSIME?

Oameni de știință de pe întreg globul cercetează cu pasiune noi antibiotice care pot contraataca rezistența. Eduard Babiuchuck și Annette Draeger de la Universitatea din Bern din Elveția își concentrează cercetarea lor pe lipozomi. Aceste nanoparticule sunt formate din stratul de grăsime al celulelor și sunt folosite, printre multe alte lucruri, să transporte medicamente prin tot corpul.

Cercetătorii au pus laolaltă lipozomii într-un așa fel încât să atragă substanțele bacteriene toxice la un loc în corp și să le neutralizeze. Fără toxine, bacteriile sunt lăsate fără apărare și pot fi eliminate de sistemul imunitar.

În teste ample pe animale, acest medicament a obținut rezultate pozitive: șoareci infectați cu toxine amenințătoare au fost vindecați ca rezultat direct al acestui medicament, CAL02. Atunci când CAL02 va fi aprobat, va fi o piatră de hotar în războiul împotriva bacteriilor multi-rezistente.

”Pentru că efectul lipozomilor nu sunt direcționați împotriva însuși bacteriilor, ele totuși nu pot dezvolta rezistență”, spune Draeger.

Un microbiolog American, Stuart Levy, vrea de asemenea să protejeze umanitatea de bacterii, dar fără să distrugă microbiomul în acest proces. El speră să facă asta prin simpla dezactivare a proteinelor care cauzează infecția în corp. Aceasta va da voie bacteriei să se dezvolte normal, fără să cauzeze gazdei niciun rău.

”Nu ar trebui să eradicăm toate bacteriile, pentru că avem nevoie de ele pentru dezvoltarea noastră”, spune el. ”În schimb, bacteria nu are nevoie de noi să supraviețuiască”.

Trei întrebări despre bacterii

1. Din ce pot fi produse antibioticele?

40 % din antibioticele de astăzi sunt derivate din substanțe naturale. Ele pot fi produse din fungi sau bacterii pentru a ucide alte tipuri de fungi sau bacterii. Acțiunea unui antibiotic depinde de construcția celulei, peretelui celulei și diferitelor metabolisme ale bacteriei. Bacteriile pot fi găsite aproape oriunde și diferă în funcție de mediu. Cercetătorii au descoperit bacterii care trăiesc la 1,7 km sub nivelul mării și care au strategii de apărare diferite față de cele de pe pământ și care pot fi folosite pentru a produce noi antibiotice.

2. De ce nu pot antibioticele să vindece răceala?

Ele pot trata doar infecțiile bacteriene, în timp ce răcelile sunt produse de virusuri, de obicei rhinovirusuri. Așadar, trebuie să te bazezi pe sistemul tău imunitar pentru a învinge răceala. Medicamentele folosite de obicei doar ajută la ameliorarea simptomelor. Dar câteodată o răceală obișnuită poate fi urmată de o infecție bacteriană, precum bronșita sau pneumonia.

3. Toate bacteriile arată la fel?

Bacteriile vin în diferite forme și mărimi. De exemplu, ele pot fi sferice (Cocii), în formă de helix (Spirilii) sau în formă de con (Bacilii). Deseori, ele se leagă sub formă de lanț sau se aliniază pe o suprafață. Mărimea lor de asemenea variază: volumul celei mai mari bacterii este de aproximativ 10 miliarde mai mare decât al celei mai mici.

Acest articol a apărut în numărul din Mai 2015 al revistei ”World of Knowledge”