Nauka

Malanowska: Na pastwę bakterii

Czy kończy się era antybiotyków? Czy czeka nas świat, w którym najdrobniejsza infekcja będzie śmiertelnie niebezpieczna?

Dziewięćdziesiąt lat temu moja babcia wybrała się ze swoją siostrą na długi spacer. Była zima. Babcia zbyt lekko się ubrała, na dodatek przemoczyła buty. Do domu wróciła sina z zimna. Wieczorem dostała dreszczy, a rano obudziła się rozpalona od wysokiej gorączki. Wezwany lekarz zdiagnozował anginę. Wdały się komplikacje: zapalenie oskrzeli, które przeszło w zapalenie płuc. W rodzinie zapanowała żałoba, nikt nie wierzył, że mała Zosia przeżyje. A jednak organizm sam zwalczył infekcję. Udało się. Babcia dobiega obecnie setki i czuje się świetnie.

Jako dziecko chorowałam na anginę wiele razy. Miewałam również zapalenie oskrzeli i nikt się tym specjalnie nie przejmował. Kładziono mnie do łóżka, wzywano lekarza, który przepisywał magiczne lekarstwa i po tygodniu mogłam wracać do szkoły.

Te magiczne lekarstwa to oczywiście antybiotyki, które stanowią podstawę współczesnej medycyny.

Bez nich wiele chorób, które uważamy za mało poważne, mogłoby stanowić śmiertelne zagrożenie dla ludzkiego życia.

Koniec jasnej ery

Pierwszy antybiotyk został odkryty całkiem niedawno, bo w 1928 roku, przez szkockiego lekarza i mikrobiologa, Aleksandra Fleminga. Fleming hodował patogenne szczepy w swoim laboratorium. Pewnego razu przypadkowo zakaził jedną z szalek pleśnią i zauważył, że obecność grzybni powstrzymuje wzrost bakterii. W ten sposób wynaleziono penicylinę. Aleksander Fleming otrzymał za swoje odkrycie Nagrodę Nobla, a w medycynie rozpoczęła się zupełnie nowa, szczęśliwa era.

Od tamtej pory minęło niespełna osiemdziesiąt lat i wszystko wskazuje na to, że jasna era dobiega końca. W przeciągu kilku pokoleń ludzkich bakterie zdołały przechytrzyć i pokonać medycynę. Naukowcy biją na alarm, roztaczając ponurą wizję świata, w którym nie istnieją skuteczne lekarstwa przeciw zakażeniom bakteryjnym i gdzie każda infekcja i każdy drobny zabieg chirurgiczny związany jest ze śmiertelnym ryzykiem, a poważniejsze operacje stają się praktycznie niemożliwe. I nie są to wcale scenariusze science-fiction, ani odległe prognozy na bliżej niesprecyzowaną przyszłość.

Owa ponura wizja realizuje się teraz, na naszych oczach.

Coraz częściej zdarzają się przypadki tzw. „infekcji szpitalnych”, czyli zakażeń bakteriami opornymi na wszystkie znane antybiotyki. Do takich opornych, patogenów należą na przykład rozpowszechnione w Indiach szczepy E. coli, powodujące poważne zatrucia dróg pokarmowych oraz Streptococcus pneumoniae, czyli pałeczki zapalenia płuc. Niedawno odnotowano ich obecność na terenie Europy. W ostatnich latach pojawiły się też przypadki całkowicie opornej na antybiotyki gruźlicy. Nie ulega wątpliwości, że liczba wirulentnych super-opornych szczepów na świecie cały czas rośnie i rosnąć nie przestanie. 

Odporne bakterie

Gdzie szukać przyczyny takiego zjawiska? Z jednej strony bakterie mają zdolność do szybkiego mutowania i w ten sposób uodparniają się na szeroko stosowane leki. Z drugiej strony winę za obecny stan rzeczy ponosi sam człowiek, jego niezmienna lekkomyślność i uparta odmowa przyjęcia szerszej perspektywy. Od ponad dwudziestu lat naukowcy ostrzegali, że zgoda na powszechne użycie antybiotyków może doprowadzić do tragicznych skutków. Ich apele były jednak konsekwentnie ignorowane zarówno przez środowiska lekarskie, przemysł spożywczy, jak i producentów popularnych środków czyszczących, zawierających substancje bakteriobójcze. W wielu krajach na świecie, takich jak Chiny czy Indie antybiotyki można dostać bez żadnych problemów i wcześniejszego kontaktu z lekarzem. Również na terenie Europy, na przykład w Hiszpanii czy Grecji niektóre lekarstwa z tej grupy są sprzedawane bez recepty. 

W encyklopediach medycznych można przeczytać, że antybiotyki to naturalne, wtórne produkty metabolizmu drobnoustrojów, które działając wybiórczo w niskich stężeniach wpływają na struktury komórkowe lub procesy metaboliczne innych drobnoustrojów hamując ich wzrost i podziały. Innymi słowy są to substancje, które niszczą specyficznie komórki bakteryjne, nie są natomiast szkodliwe dla pozostałych organizmów. Dlatego chorzy mogą je przyjmować bez obawy, że doprowadzą również do zniszczenia własnych tkanek. 

Najogólniej antybiotyki dzieli się na dwie grupy: takie, które działają od zewnątrz, uszkadzając strukturę ściany komórkowej, (np. cefalosporyny, penicylina czy polimiksyny) i takie, które działają wewnątrz komórki, blokując syntezę białek lub DNA (np.: erytromycyna, tetracyklina czy ryfamycyna). Oporność na antybiotyki może przyjmować bardzo różną postać. Zawsze jednak jest związana z nabyciem przez bakterię nowej cechy, warunkowanej przez konkretny fragment DNA, czyli gen. Bakterie mogą wydzielać specyficzne enzymy rozkładające lekarstwa do prostych, nieszkodliwych związków. Zdarza się również, że produkują substancje, które łączą się z lekarstwami, uniemożliwiając ich transport do wnętrza komórki, lub atakowanie określonych struktur białkowych. Niektóre szczepy uzyskują zdolność do wytwarzania organelli komórkowych o zmienionej budowie, które nie są już rozpoznawane przez antybiotyki i w ten sposób „oszukują” lekarstwa.

Geny i mutacje

Skąd wzięły się w przyrodzie geny oporności na antybiotyki i w jaki sposób rozprzestrzeniają się po całym świecie? Nowe geny powstają w wyniku mutacji, czyli zmiany materiału genetycznego.

Mutacje to zjawiska losowe, a częstość ich występowania zmienia się pomiędzy gatunkami (niektóre wirusy i bakterie mutują dużo szybciej niż inne organizmy). Wiele z takich przypadkowych zmian bywa szkodliwych, a nawet śmiertelnych. Inne z kolei mają korzystny wpływ. Dzięki nim organizmy lepiej dostosowują się do warunków środowiska, a tym samym wzrasta ich szansa na przeżycie i wydanie na świat zdrowego, płodnego potomstwa. 

Niektóre z mutacji DNA są widoczne w każdych okolicznościach, niezależnie od oddziaływania środowiska zewnętrznego. Inne objawiają się jedynie w określonych warunkach, a poza nimi stanowią tzw. mutacje ukryte, niewpływające na funkcjonowanie organizmu. Dobrym przykładem ilustrującym to zjawisko jest działanie genu pozwalającego na produkowanie laktazy – enzymu rozkładającemu zawarty w mleku cukier, czyli laktozę. Większość dorosłych ssaków, w tym również ludzie, po wyjściu z okresu niemowlęcego traci zdolność do trawienia laktozy. Tym samym mleko przestaje stanowić dla nich potencjalne źródło energii. Istnieje jednak mutacja, która pozwala zachować tę zdolność również dorosłym osobnikom. Co ciekawe okazuje się, że ponad 60% populacji dorosłych ludzi zamieszkujących tereny środkowej i północnej Europy ją posiada, podczas gdy większość dorosłych Azjatów nie jest zdolnych do trawienia cukru zawartego w mleku.

Aby zrozumieć skąd bierze się ta dysproporcja, musimy cofnąć się tysiące lat wstecz, do momentu, kiedy Europę zamieszkiwały prymitywne plemiona, trudniące się wypasem bydła. Były to ciężkie czasy. Żeby utrzymać się przy życiu należało walczyć o każdy kęs pożywienia, wygrywali tylko najsilniejsi i najlepiej przystosowani. Wyobraźmy sobie teraz, że w jednym z takich plemion na świat przychodzi dziewczynka, w której DNA doszło do bardzo specyficznej mutacji. Nikt jeszcze tego nie wie, ale to dziecko, jako dorosły człowiek będzie w stanie odżywiać się krowim mlekiem i ta zdolność da mu ogromną przewagę nad rówieśnikami. Jako dorosła kobieta będzie lepiej odżywiona, a przez to silniejsza. Przeżyje, urodzi więcej potomstwa i przekaże mu swoje geny, a wraz z nimi zdolność trawienia laktozy. Dzieci owej kobiety rozwiną się szybciej, na świat przyjdą zdrowe, silniejsze wnuki, które znowu wygrają konkurencję z pozostałymi członkami plemienia. W ten sposób po kilkunastu pokoleniach okaże się, że gen umożliwiający wykorzystywanie mleka, jako źródła energii rozprzestrzenił się w prawie całej populacji. 

No dobrze, a co w takim razie stało się z ludźmi zamieszkującymi tereny Azji? Czy dziecko posiadające zdolność trawienia laktozy nigdy się tam nie urodziło? Ze statystycznego punktu widzenia wydaje się to mało prawdopodobne. Zapewne niejednokrotnie przychodziły na świat niemowlęta posiadające ową, tak cenną w Europie cechę, tyle tylko, że w starożytnych Chinach czy Wietnamie nie hodowano bydła. Tam akurat możliwość trawienia laktozy w dorosłym wieku nie była do niczego przydatna. Nie dawała przewagi w konkurencji z innymi osobnikami i dlatego nie rozprzestrzeniła się w populacji.

Opisane wyżej zjawisko nosi nazwę doboru naturalnego i stanowi podstawę teorii ewolucji. Dotyczy nie tylko ludzi, ale wszystkich żywych organizmów zamieszkujących naszą planetę, w tym również bakterii. Osiemdziesiąt lat temu geny oporności na antybiotyki istniały w przyrodzie, nie były jednak szeroko rozpowszechnione, bo dawały przewagę jedynie w rzadkich sytuacjach, bezpośredniego kontaktu z bakteriobójczą pleśnią.

Natomiast w momencie, w którym antybiotyki zaczęły stanowić stały element środowiska, cecha oporności na nie rozprzestrzeniła się w szybkim tempie.

Od 1928 roku minęło zaledwie kilka pokoleń ludzkich, ale dla bakterii były to miliony generacji, czyli wystarczająco dużo, żeby zmienność genetyczna i dobór naturalny mogły zadziałać.

Wyścig z czasem

Niestety antybiotyki nie eliminują wybiórczo chorobotwórczych szczepów. Zabijają wszystkie bakterie, które znajdą się w promieniu rażenia, w tym również te, które stanowią naturalną mikroflorę wyściełającą ludzki układ pokarmowy. Zażywając antybiotyk oczyszczamy pole i robimy miejsce dla zjadliwych szczepów, które bez przeszkód mogą nas atakować. Toteż lekarze po zakończeniu kuracji rekomendują lakcid lub inne preparaty wspomagające odbudowanie mikroflory jelitowej, nie tylko po to, żeby nasze procesy trawienne wróciły do normy, również, a może przede wszystkim po to, żeby odbudować naturalną bakteryjną tarczę, chroniącą nas przed niebezpieczeństwem ze strony patogenów. Podobnie sytuacja wygląda, jeśli wraz z paszą podajemy antybiotyk zwierzętom, albo nadużywamy bakteriobójczych środków czyszczących. Stosując antybiotyki nieświadomie zmieniamy środowisko. Niszczymy najmniej zjadliwe szczepy pozostawiając wolną przestrzeń dla tych najgroźniejszych. 

Oczywiście istnieją sytuacje, kiedy użycie antybiotyku jest wskazane, a nawet konieczne.

Jednak przez ostatnich kilkadziesiąt lat ludzie zachowywali się w sposób, co najmniej niefrasobliwy i ze skutkami owej niefrasobliwości przychodzi się nam teraz mierzyć. Do środków zaradczych, jakie należy natychmiast podjąć, w pierwszej kolejności należy uświadomienie opinii publicznej, ograniczenie stosowania antybiotyków w przemyśle, oraz możliwość przepisywania tego typu lekarstw pacjentom, tylko w uzasadnionych sytuacjach. Niezwykle ważnym wydaje się również promowanie higieny, zwłaszcza w krajach trzeciego świata, która ogranicza rozprzestrzenianie się groźnych infekcji. Jednocześnie na całym świecie powinny zostać podjęte badania mające na celu wynalezienie nowych, skutecznych leków. 

Ścigamy się z czasem. Naukowcy ostrzegają, że zostało nam dziesięć, najwyżej dwadzieścia lat, po czym czeka nas ponura rzeczywistość, w której nie będziemy umieli zwalczać zakażeń bakteryjnych. 

__
Dobry, bo przeczytany do końca tekst jest bezcenny. Ale nie powstaje za darmo. Niezależność Krytyki Politycznej jest możliwa tylko dzięki stałej hojności osób takich jak Ty.

Kaja Malanowska
Kaja Malanowska
Pisarka
Z wykształcenia biolożka, napisała doktorat z genetyki bakterii na University of Illinois at Urbana-Champaign. Felietonistka „Krytyki Politycznej”. Zadebiutowała powieścią "Drobne szaleństwa dnia codziennego" (Wydawnictwo Krytyki Politycznej, 2010), która przyniosła jej uznanie krytyki i nominację do Gwarancji Kultury – nagrody TVP Kultura. Autorka książek "Imigracje" i "Patrz na mnie Klaro!".
Zamknij

20kp-logo-white-500px