Antibiotika a rezistence Jakub Řezáč

co jsou antibiotika Antibiotika jsou organické látky, schopné ničit mikroorganismy Nejsou schopna likvidovat viry Jsou jich celé tisíce, používat ale můžeme jen hrstku. Většina je totiž pro lidské tělo škodlivá

Princip působení antibiotik na bakteriální buňku baktericidní a bakteriostatická antibiotika Baktericidní antibiotika mikroby hubí bakteriostatická pouze zamezují jejich množení. Mnohá bakteriostatická antibiotika však ve vyšší koncentraci působí stejně jako baktericidní. Antibiotikum naruší některou nepostradatelnou část bakterie a bakterie zahyne.

Historie První doklady o využití antibiotik pocházejí z Číny, 25. stol. př. n. l. (látka napuštěná plesnivým mlékem) Do Evropy: Louis Pasteur (1822-1895). Naočkoval zvíře antraxem a bakteriemi a to neonemocnělo Alexander Fleming – 1929 – penicilin = plíseň hubící bakterie. Požár night clubu v Bostonu, první užití na zamezení infekce z popálenin. Fungovalo to, průmyslová výroba. Sám Fleming varoval, že by zneužívání tohoto léku mohlo vést k selekci a pomnožení rezistentních mutantů

Rezistence Bakteriální rezistence je genetická modifikace, která umožňuje bakteriím snášet zvýšenou koncentraci antibiotik. Mnohá antibiotika ztratila své schopnosti ničit bakterie a to již dnes, pouhých 60 let od jejich objevení.

Vznik rezistence První způsob objevil již Fleming. Bakterie se malému množství antibiotik přizpůsobovaly tak, že zesílily svou buněčnou stěnu a propouštěly dovnitř jen minimální množství antibiotika. Taková rezistence však byla řídká a dosahovalo se jí spíše v laboratorních podmínkách.

Druhý způsob zpozorován v nemocnicích Tamější kmeny bakterií byly rezistentní vůči vysokým koncentracím antibiotik. Kromě toho, že buňka antibiotiku odolala, ho dokonce aktivně ničila. Bylo zjištěno, že za to mohou plasmidy Ale rezistence je i přirozená v přírodě, antibiotiky jsme ale výrazně urychlili evoluci bakterií.

Plasmidy Kousky DNA bakterií nezávislé na chromozomu, samostatné Mohou nést mezi třemi až třemi sty geny a v buňce může být duplikováno od jedné až po tisíc kopií jednoho plasmidu, ale i více typů plasmidů. Díky nim může buňka vykonávat nové funkce a vytvářet nové produkty. Je přizpůsobivější- a dokáže odolat i antibiotikům (a UV záření atd.)

Plasmid je podobný viru. Na buňce parazituje. Milionkrát menší než bakterie Díky evoluci se ale bez bakterie neobejde (chybí mu bílkovinný obal) Zároveň při vyjmutí plasmidu z bakterie, bakterie hyne

Přenosná rezistence Objevena v Japonsku- pacientka rezistentní ke všem čtyřem tehdy užívaným antibiotikům (tetracyklinu, sulfonamidu, streptomycinu a chloramfenikolu) Zjištěno, že za přenosem rezistence není jen mutace bakterie. Buňka totiž mutuje nejvíce v jednom z deseti milionů dělení. K rezistenci ke čtyřem antibiotikům by bylo potřeba 10 milionů x 10 milionů x 10 milionů x 10 milionů dělení, což je moc.

Zjistili, že přenosnými elementy jsou rovněž plasmidy. Mnohočetná rezistence se tak přenášela mezi nejrůznějšími druhy bakterií. Plasmidy nesly geny, které nejsou na chromozomu. Musely pocházet z jiných hostitelských bakterií. Objev vyvolal mnoho obav. Brzy se potvrdilo, že mnohočetná rezistence má celosvětový rozsah. Vědci předpověděli rozšíření antibiotické rezistence, jehož jsme dnes svědky.

Přenos genů Bakterie mají více způsobů kopulace Konjugace = Bakteriální buňka s plasmidem vytvoří pilus (malý bílkovinný útvar). Tím se spojí s jinou bakterií. Bakterie pak stvoří kopii svého plasmidu a předá je druhé bakterii. Proces trvá jen několik minut a na jeho konci mají obě buňky plasmid nesoucí rezistenci. Nově vzniklý rezistentní kmen se nyní může stát dárcem pro další bakterie. Jsou známy případy, kdy se takto stejný plasmid přenesl i mezi kontinenty.

Jiné druhy přenosu: Bakterie mohou vylučovat feromony, způsobující spojení dvou kopulačních typů. U tohoto procesu se neužívá pilu, ale splynou buněčné membrány a následně se přesune plasmid. Dále také přenáší svou genetickou informaci pomocí maličkých úseků DNA zvaných transpozony. I těch existuje celá řada, například integron. Geny lze také získat přenosem samotné DNA. Takový proces se nazývá transformace a spočívá v tom, že bakterie získá úsek volné DNA od jiné bakterie. Ta se pak včlení do její vlastní DNA.

Mechanismy rezistence Omezení vstupu antibiotika do buňky: Aby mohlo antibiotikum účinkovat, musí proniknout až do nitra bakteriální buňky. Rezistencí tedy byla změna způsobu transportu látek do buňky. Tato změna však není pro antibiotika nepřekonatelná. Stačí jen zvýšit jejich koncentraci. Pro úplné zamezení průniku antibiotika do nitra bakterie je nutno ještě jiného mechanismu.

Inaktivace antibiotik Jde o mechanismus rezistence založený na destruktivních nebo modifikujících enzymech, které umí antibiotika zneškodnit. Pro každé antibiotikum si buňka tvoří specifickou hubící látku. Enzymy na antibiotika navazují specifické chemické skupiny a tím je zneškodňují. Tato pozměněná antibiotika jen těžko pronikají do buňky.

Změna cílové struktury Rezistenci může působit i změna cílového místa, na které antibiotikum působí. Mutací se změní enzym, na nějž látka působí, a bakterie je následně necitlivá k účinkům antibiotika. Náhrada cíle necitlivého k antibiotikům Ty druhy antibiotik, které normálně působí inhibici důležitých enzymů bakterie, bez kterých by nemohla dál produkovat chromozom, v podstatě dále působí stejně, ale bez náležitého efektu. Buňka jednoduše tvoří nový enzym, který ten zničený nahradí. Na ten nový enzym však už antibiotikum nepůsobí.

Mnohočetná rezistence Dlouhá léčba jedním antibiotikem trvající mnoho týdnů může vést z dosud nevysvětlených důvodů i k rezistenci k dalším antibiotikům. Zdá se, jako by bakterie při setkání s antibiotikem předvídaly možnost setkání i s nějakým jiným. Pokud mají možnost, vždy se snaží nahromadit co největší množství rezistencí.

Podávání antibiotik zvířatům Na podporu růstu, nejen léčení chorob. Plánovalo se dokonce podávat antibiotika i dětem, ke zlepšení jejich růstu. Dlouhodobé podávání malých dávek antibiotik může vést k rezistenci bakterií v trávicí soustavě zvířat. Byly vysledovány příklady salmonel, které takto pronikly až k člověku a zabily ho. Zvířata ročně dostávají asi třicetinásobně víc antibiotik než lidé.

Budoucnost Je možné, že jednoho dne budou všechny bakterie rezistentní. Ale zatím je antibiotik spousta a přibývají nová (ale pomalu a draze) Přesto jsou již kmeny bakterií zmutované v nemocnicích, na které nic nepůsobí (Kmeny Staphylococcus aureus v Melbourne) Antibiotické látky pod zemským povrchem pomocí hlubinných vrtů. Také byla zjištěna přítomnost antibakteriálních látek v kůži žab (tzv. magaininy), a uvnitř našich vlastních bílých krvinek. Pokusy s těmito látkami zatím vypadají dobře.

Úplně nejnovější postup umožnil pokrok ve stanovení struktury DNA sekvenováním bakteriálních chromozomů. Mohly by se vyvíjet speciální antibiotika pro každou bakterii podle její DNA. Optimismus vzbuzuje i to, že některé bakterie mohou mít jen jeden druh rezistence a jiné žádný. Každému novému léku ale trvá přes deset let, než se dostane do klinické praxe, a jen minimum z nich je skutečně prakticky užito. Drahý proces schvalování léků. kdyby dnes někdo vyvinul geniální látku se skvělým působením, není jisté, že bude stejně působit i za deset let, kdy se konečně dostane na trh.

Přehled použité literatury V. Krčméry a kolektiv, Antibiotika, ALFA 1978 M. Hejzar ,Antibiotika v praxi, Markopulos 1995 K. Langbein, Hořké pilulky, Victorin publishing 1992 V. Betina, Chémia a biológia antibiotík J. Salaš, Farmakologie, Avicenum 1981 S. B. Levy, Antibiotický paradox, Galileo 2007 internetový portál wikipedia a stránku vesmír.cz