Како се шири информацијата за антибиотска резистенција помеѓу бактериите?

Способноста на бактериите да ја заобиколат ефикасноста на антибиотиците е една од главните причинители за зголемениот инцидент на инфективни заболувања. Најновите податоци за глобалната стапка на инфекции и морталитет покажуваат дека само во САД секоја година најмалку 2 милиони луѓе заболуваат од тешки антибиотик-отпорни бактериски инфекции и како резултат 23.000 луѓе умираат. Во Европа ситуацијата е слична и стапката на смртност е 25.000 случаи годишно [1].

Антибиотиците се медицински агенти кои уште од раните 1940-ти му помагаат на човештвото при уништување на бактериите кои предизвикуваат инфективни заболувања. Негативната страна на антиботиците е тоа што тие истовремено можат да ја намалат својата ефикасност или да придонесат за таканаречената „антибиотска резистенција“.

Овој термин го среќаваме сè почесто, но дали сме добро запознаени со механизмите на ширење и појавата на антибиотската резистенција кај бактериите?

За да настане резистенција кај одреден вид бактерии, присуството на антибиотикот мора да има негативен ефект на поголемиот дел од бактериите од тој вид. Кога се под селекција на одреден вид антибиотик, дел од бактериите се способни да го заобиколат ефектот на антибиотикот, односно стануваат резистентни и можат да ја пренесат оваа резистенција на следната генерација. Како краен резултат се добива нова популација на резистентни бактерии (Слика 1). Ако го земеме во предвид фактот дека бактериите се размножуваат многу брзо (делба на една бактерија — бинарна делба — во две настанува за само 20 мин.), за кратко време поголем дел од бактериите имаат способност да еволуираат од бактерии поводливи на антибиотикот до бактерии резистентни на истиот.

Постојат два вида на резистенција. Природна и стекната. Природна резистенција е онаа резитенција каде што по природен пат бактериите не се селектирани во присуство на антибиотикот. Тоа може да се должи на самата структура на бактериите, како на пример клеточниот ѕид кај Грам-негативните бактерии (Еsherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, итн.) кој не дозволува навлегување на антибиотикот (пр. Linezolid).

Како што претходно споменавме, бактериите се комплексни машинерии кои брзо се приспособуваат во нова околина. Притоа за успешно да се адаптираат, од молекуларен аспект тие имаат голема способност да ја изменат информацијата во нивните гени, односно да мутираат. Кога на пример мутација настанува во одреден ген кој придонесува до појава на резистенција кон одреден антибиотик, тогаш оваа успешна мутација може да се пренесе преку хоризонтален генетски пренос (ХГП). Информацијата во генетскиот материјал (ДНК) се пренесува помеѓу индивидуални бактерии од ист или различен вид. Трите видови на хоризонталниот пренос се следниве (Слика 2):

Конјугација

Процес каде што е потребен директен контакт помеѓу две бактерии. На овој начин генетската информација се пренесува од една бактерија во друга (Слика 2, А).

Трансформација

Кога изумира една бактерија, зад себе остава слободна ДНК. Оваа ДНК може да биде земена од друга бактерија во околината и да ја вметне во својата ДНК. Ако ДНК-та од мртвата бактерија содржи информација за резистенција кон одреден антибиотик, тогаш на овој начин новата бактерија ја превзема оваа резистенција (Слика 2, Б).

Трансдукција

Постојат видови на вируси кои се способни селективно да инфицираат бактерии. Бидејќи вирусите се преносители на ДНК (или РНК) од една клетка во друга, тие можат да пренесат генетска информација за антибиотска резистенција од една бактерија во друга (Слика 2, В).

De novo мутација

Преку de novo мутација доаѓа до поголем број на промени во ДНК-та на бактериите преку кои бактериите манифестираат повеќе видови на резистенција. Едни од нив се, промени на таргетот на антибиотиокот (нов вид на таргет или структурни промени на истиот) и зголемување на системите за отфрлање на антибиотикот од бактеријата (Слика 2, Г).

Брзината на појавата и ширењето на антибиотска резистенција зависи од хоризонталниот трансфер или пренос на гени и de novo мутациите. Благодарение на комбинираниот ефект на брзо размножување, генетските мутации и способноста за размена на гените за антибиотска резистенција, доаѓа до извонредна адаптација и еволуциски развој на резистентни бактерии.

За молекуларните механизми на активноста на антибитоците и контра- механизмите на резистенција, ќе прочитате во наредните статии.

Поважни термини:

Антибиотска резистенција — способноста на една бактерија да ја заобиколи активноста на одреден антибиотик на кој предходно била поводлива.