Czy stoimy u progu ery postantybiotykowej?

Antybiotyki po raz pierwszy zmieniły bieg historii medycyny, gdy w latach 40. i 50. XX wieku trafiły do powszechnego użytku. Nastała „era antybiotykowa”. Najbliższe dwie dekady mogą przynieść kolejny przełom związany z antybiotykami, a dokładniej z opornością bakterii na tą grupę leków. Antybiotykooporność w najbliższych latach będzie stanowić poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi, zwierząt i roślin. Czy jesteśmy wobec niej bezradni i czeka nas „era postantybiotykowa”?

Co to jest antybiotykooporność?

Bakteria jest oporna na antybiotyk, gdy w wyniku zmian genetycznych nie ginie pod wpływem antybiotyku, który wcześniej był skuteczny w leczeniu danej infekcji. Antybiotykooporna bakteria może się namnażać nawet w warunkach wysokiego stężenia antybiotyku. Niezwykle ważne w procesie powstawania oporności na antybiotyki jest to, że cechy, które pozwalają mikrobom na „obronę” przed antybiotykiem są dziedziczone. Dzięki temu mogą się utrwalać.

Zakażenia bakteriami opornymi na antybiotyki są przyczyną około 700 tysięcy zgonów rocznie na całym świecie (w UE około 25 tysięcy) i szacuje się, że będą odpowiedzialne za ponad 10 milionów zgonów rocznie w 2050 roku. W Polsce liczbę zakażeń bakteriami antybiotykoopornymi szacuje się na ok. 300-500 tysięcy, a koszty z nimi związane na ogromną sumę 800 mln zł. Antybiotykooporność najmocniej dotyka kraje o niskich i średnich dochodach, gdzie monitorowanie skali zjawiska jest najtrudniejsze.

To globalne wyzwanie przenikające wiele gałęzi działalności człowieka. Wbrew powszechnym skojarzeniom problem ten nie dotyczy wyłącznie medycyny. Oporność na antybiotyki powstaje w wyniku sieci wzajemnych zależności między produkcją roślinną, hodowlą zwierząt, leczeniem ludzi a środowiskiem naturalnym.

Groźna dla zdrowia, trudna w leczeniu infekcja może spotkać każdego, bez względu na wiek czy miejsce zamieszkania. Migracje ludności, łatwość w podróżowaniu na dalekie odległości czy międzynarodowy handel sprawiają, że oporne bakterie nie znają granic. Z tego powodu o antybiotykooporności mówi się coraz częściej w kategorii one world – one health (z ang. jeden świat – jedno zdrowie). Z opornością na antybiotyki trzeba walczyć globalnie, bo to nie tylko problem zdrowotny, ale też społeczny czy ekonomiczny.

Jak powstaje antybiotykooporność?

W przyrodzie występowanie antybiotyków i powstawanie antybiotykooporności u bakterii, jako formy obrony przed antybiotykami, to zjawiska naturalne. Dlaczego zatem problem oporności na antybiotyki nasila się właśnie teraz?

Wprowadzenie antybiotyków nie tylko do leczenia ludzi, ale także jako środka prewencyjnego w hodowli zwierząt i produkcji roślinnej wytworzyło ogromną presję na bakterie. To tzw. presja selekcyjna, która skutkuje większą ilością spontanicznych mutacji w materiale genetycznym bakterii. Mówiąc prościej – bakterie muszą się przystosować, by przeżyć.

Mutacje są przypadkowymi zmianami w genomie bakteryjnym, a niektóre z nich wywołują powstawanie cech oporności na antybiotyki. Bakterie, które nabywają te cechy są w stanie przetrwać styczność z antybiotykiem i rozmnażać się przekazując nabyte jako skutek mutacji cechy.

Oporność na antybiotyki może powstawać także w wyniku przekazywania materiału genetycznego pomiędzy różnymi gatunkami bakterii – to tzw. poziome przenoszenie genów, które dodatkowo utrwala cechy oporności w środowisku.

W wyniku bardzo silnej presji selekcyjnej, która oddziałuje na bakterie od momentu powszechnego zastosowania antybiotyków („era antybiotykowa”) w drugiej połowie XX wieku antybiotykooporność staje się coraz bardziej niebezpieczna. Bakterie coraz częściej nabywają cech oporności na wiele, różnych antybiotyków – o takich mikroorganizmach mówi się, że są to bakterie wielolekooporne (MDR – multi drag resistance). Nie ulega wątpliwości, że jedną z przyczyna takiego stanu rzeczy jest nadużywanie antybiotyków przez hodowców roślin i zwierząt, ale także ich niewłaściwe stosowanie przez ludzi. Mamy dużo do zrobienia w tym temacie!

Co takiego dzieje się w bakteriach, że w wyniku zmian genetycznych stają się oporne na antybiotyki? Możliwości jest kilka.

• Zmniejszenie przepuszczalności błony komórkowej bakterii, przez co antybiotyk nie może przedostać się do środka komórki bakteryjnej.
• Bakterie mogą mieć w strukturach swoich komórek specjalne pompy, które „wypompowują” antybiotyk na zewnątrz.
• Niektóre bakterie wydzielają enzymy, które rozkładają lub modyfikują antybiotyki tak, że te stają się nieskuteczne.
• Bakterie potrafią zmieniać receptory na powierzchni komórki, tak, by antybiotyk nie mógł się do tych receptorów przyłączyć i wniknąć do komórki.

Dziś najbardziej niebezpieczne są szpitalne zakażenia bakteriami wielolekoopornymi z grupy ESKAPE, które stanowią zagrożenie życia pacjentów z obniżoną odpornością, w stanie krytycznym czy osób starszych. Skrótem ESKAPE określa się groźne bakterie szpitalne, o wysokim poziomie oporności na antybiotyki. Należą do nich:

• Enterococcus faecium,
• Staphylococcus aureus,
• Klebsiela pneumoniae,
• Acinetobacter baumannii,
• Pseudomonas aeruginosa,
• Enterobacter.

Oprócz patogenów ESKAPE, bakteria Clostridium difficile infekująca przewód pokarmowy jest patogenem człowieka o wzrastającej oporności na metronidazol (jeden z antybiotyków). Zakażenie prowadzi do silnej biegunki, odwodnienia, co może doprowadzić nawet do śmierci. Clostridium difficile wytwarza przetrwalniki, które skutecznie „chowają się” przed leczeniem.

W niedalekiej przyszłości zwykłe infekcje, rutynowe zabiegi chirurgiczne, leczenie onkologiczne czy zatrucia pokarmowe staną się śmiertelnie niebezpieczne, bo antybiotyki przestaną działać. Już teraz coraz częściej trzeba stosować tzw. leki ostatniej szansy, a i na nie niektóre bakterią są już oporne.

Przyczyny antybiotykooporności

Nie tylko leczenie ludzkich infekcji bakteryjnych stanie się wkrótce bardzo trudne. Problem dotknie także całej gałęzi produkcji żywności. Nie będzie czym leczyć zwierząt, stosowanie antybiotyków w uprawie roślin również przestanie być skuteczne, a wtedy konsekwencje społeczne i gospodarcze poniesie cały świat.

Jedną z przyczyn rozwoju antybiotykooporności było, a w niektórych krajach nadal jest, nadużywanie antybiotyków przez hodowców zwierząt i w produkcji roślinnej. Mowa przede wszystkim o prewencyjnym podawaniu tej grupy leków, by zapobiec szybko rozprzestrzeniającym się infekcjom w intensywnych, wysokowydajnych hodowlach.

W USA nawet 80% wszystkich sprzedanych antybiotyków wykorzystuje się w gospodarstwach hodowlanych. Szacuje się, że mimo postępującej antybiotykooporności globalne zużycie antybiotyków wzrośnie i wyniesie w 2030 roku nawet 200 tysięcy ton!

W takiej sytuacji źródłem bakterii opornych na antybiotyki są nie tylko szpitale i leczący się w nich pacjenci, ale także:

• żywność,
• zwierzęta,
• gleba,
• woda.

Wytwarza się swoista sieć zależności między człowiekiem, gospodarką i przyrodą stwarzając warunki do dalszego rozwoju oporności na antybiotyki.

• Żywność jest źródłem pozostałości antybiotyków i bakterii na nie opornych, co wynika z nadużywania antybiotyków w produkcji żywności.
• Gleba zawiera zanieczyszczenia z produkcji żywności (np. odchodami zwierząt), z gleby zanieczyszczenia mogą przedostać się do wody.
• Do wody trafiają pozostałości antybiotyków ze ścieków, a także z przemysłowej produkcji antybiotyków (to problem np. w Chinach i Indiach).
• Zanieczyszczoną wodę pije człowiek i zwierzęta, wodą podlewane są uprawy roślinne.
• Nieprawidłowe, nadmierne stosowanie antybiotyków przez ludzi ułatwia rozprzestrzenianie się bakterii antybiotykoopornych.
• Pozostałości antybiotyków z leczenia i spożywanej przez człowieka żywności trafiają do ścieków zanieczyszczając wodę itd.

Tak toczy się to błędne koło światowych zależności prowadzących do pogłębiania się antybiotykooporności.

Ogromne znacznie ma również fakt, że powszechne występowanie pozostałości antybiotyków w żywności czy wodzie zaburza także delikatną równowagę mikrobioty człowieka. Takie długotrwałe, konsekwentne jej uszkadzanie skutkuje zwiększonym występowaniem chorób cywilizacyjnych i, co za tym idzie, większym narażeniem na infekcje bakteriami na antybiotyki opornymi.

Patrząc na to z perspektywy potencjalnych rozwiązań staje się jasne, że potrzebujemy skoordynowanych, wielopoziomowych działań obejmujących zmiany w gospodarce, polityce, medycynie, edukacji i naszych osobistych wyborach. Taki sposób działania promowany jest w ramach wspomnianego wcześniej podejścia one world – one health (z ang. jeden świat – jedno zdrowie)

Jak przeciwdziałać antybiotykooporności?

Dostrzeżenie ogromu zależności prowadzących do antybiotykooporności to pierwszy krok, by zrozumieć i wdrożyć działania prewencyjne zapobiegające dalszemu pogłębianiu się problemu antybiotykooporności.

Według WHO (Światowej Organizacji Zdrowia) niezbędne są:

• zwiększenie świadomości na temat antybiotykooporności,
• zmniejszenie ilości infekcji (każda infekcja bakteryjna, której uda się zapobiec to mniej zastosowanych antybiotyków),
• dalsze badania naukowe nad antybiotykoopornością i poszukiwanie nowych leków przeciwbakteryjnych,
• nauka prawidłowego stosowania antybiotyków zarówno w leczeniu ludzi, jak i przez producentów żywności,
• wzmocnienie nadzoru nad antybiotykoopornością na całym świecie, w tym przede wszystkim w krajach o niskich i średnich dochodach.

Bibliografia:

• Antybiotyki i co dalej? NIK, 2019, https://www.nik.gov.pl/aktualnosci/antybiotyki-i-co-dalej.html, dostęp 23.02.2023
• Bilal Aslam i inni, Antibiotic Resistance: One Health One World Outlook, Front Cell Infect Microbiol. 2021 Nov 25;11:771510. doi: 10.3389/fcimb.2021.771510. eCollection 2021.
• D G Joakim Larsson, Carl-Fredrik Flach, Antibiotic resistance in the environment, Nat Rev Microbiol. 2022 May;20(5):257-269. doi: 10.1038/s41579-021-00649-x. Epub 2021 Nov 4.
• Global action plan on antimicrobial resistance, World Health Organization, https://www.who.int/publications-detail-redirect/9789241509763, 2015, dostęp: 23.02.2023
• Markus Huemer i inni, Antibiotic resistance and persistence-Implications for human health and treatment perspectives, EMBO Rep. 2020 Dec 3;21(12):e51034. doi: 10.15252/embr.202051034. Epub 2020 Dec 8.