Antybiotyki: Przegląd

Antybiotyki są rodzajem lekarstw wykorzystywanych do leczenia infekcji bakteryjnych.

Każdego dnia mamy kontakt z tysiącami komórek bakteryjnych. Zostaliśmy skolonizowani przez wiele różnych rodzajów bakterii, które żyją na nas oraz w naszym wnętrzu. Wszędzie od linii papilarnych do zakamarków Twoich jelit. Jeśli policzyłbyś wszystkie bakterie, to przewyższają one nas (przez "nas" mam na myśli komórki ludzkiego ciała) w stosunku 10:1. Aby pozostać zdrowym, musimy utrzymać zdrowy ekosystem bakterii nazywany florą bakteryjną (jak widać nie wszystkie bakterie są złe!) i jednocześnie pozbywać się szkodliwych, patogennych bakterii, będących przyczyną różnych infekcji.

Bakterie chorobotwórcze to pojęcie względne. Niektóre bakterie powodują choroby niezależnie od wszystkiego. Inne bakterie powodują choroby, gdy wędrują ze swojego normalnego miejsca (np. jelita) i próbują żyć w nowej lokalizacji (np. pęcherz moczowy), co dzieje się podczas rozwoju zakażenia układu moczowego (ZUM). Układ odpornościowy organizmu odpowiada na zakażenie starając się zwalczyć i zniszczyć wnikające bakterie!

Czasami używamy antybiotyków, by pomóc układowi odpornościowemu. Są one substancjami chemicznymi (w szczególności mnóstwem małych cząsteczek), które wnikają i przylegają do ważnych części (pomyśl o celu) komórek bakteryjnych oraz zakłócają ich zdolność do przeżycia i namnażania. Jeżeli bakterie są wrażliwe na antybiotyk, przestają rosnąć lub po prostu giną.

Te ważne elementy zawierają:

Kiedy cząsteczka antybiotyku przylegnie do swojego celu, dane białko lub enzym zostanie zablokowane lub zniszczone. Jeżeli jest obecna wystarczająca ilość antybiotyku, to komórka bakteryjna jest unieruchomiona i przestaje rosnąć (efekt bakteriostatyczny) lub po prostu umiera (efekt bakteriobójczy).

Dla jasności, antybiotyki nie działają na wirusy, grzyby lub pasożyty  - wiążą się tylko z docelową komórką prokariotyczną,tak więc mają wpływ jedynie na komórki bakteryjne. Tak naprawdę antybiotyki atakują specyficznie raczej bakterie niż komórki ludzkie.

W 1928 roku (tuż przed Wielkim Kryzysem), Alexander Fleming, jako pierwszy odkrył antybiotyk penicylinę, kiedy zauważył, że bakterie w jego laboratorium nie rosną w pobliżu grzyba, który przypadkowo znalazł się w eksperymentach. Grzyb ten wytwarzał małe cząsteczki, które przeciekały do żelu agarowego wokół niego, Fleming nazwał to - “pleśniowym sokiem”. Zdał sobie sprawę z tego, że pleśniowy sok zabija w jego obszarze bakterie! Kolejnym dużym zaskoczeniem dla Pana Fleminga było, gdy następnie okazało się, że grzyb ten, był tym samym, niebieskawo-zielonym grzybem, który rósł na starym chlebie. W 1945 roku odkrycie to przyniosło mu nagrodę Nobla oraz pomogło ludziom rozwijać kluczowe antybiotyki, które miały ocalić wiele ludzkich istnień.

W przemówieniu akceptacyjnym nagrody Nobla, Fleming ostrzegał świat przed niebezpieczeństwem nadużycia antybiotyków. Już kilka lat po odkryciu penicyliny, Fleming zauważył, że bakterie w jego laboratorium stają się na nią oporne! Po dziesięcioleciach nadużywania antybiotyków, dziś znajdujemy się w obliczu bakterii, które stały się oporne na większość, jak nie wszystkie antybiotyki.

Spójrzmy na kilka przykładów antybiotyków: penicyliny oraz azytromycyny.

Penicylina jest fantastycznym antybiotykiem, ponieważ nie jest toksyczna dla ludzi w stężeniu, w którym może zabić bakterie, ponadto może zabić wiele różnych rodzajów bakterii.

Więc jak to działa?  Penicylina osłabia ścianę bakteryjną przez:

W skrócie, penicylina powoduje osłabienie bakteryjnej ściany komórkowej przez bakterie (wyobraź sobie być zmuszonym do wykrawania siebie!) oraz zapobiega zdolności własnej naprawy przez bakterie. Przez słabe ściany komórkowe sączy się woda do środka, bakterie puchną, a następnie wybuchają.

Azytromycyna jest antybiotykiem o szerokim zakresie, używana jest często do leczenia różnorodnych infekcji; wszystko od zapalenia płuc aż po choroby przenoszone drogą płciową.

Więc w jaki sposób ona działa?

Azytromycyna zapobiega namnażaniu się bakterii przez:

W skrócie, azytromycyna zapobiega namnażaniu się bakterii, co znacznie ułatwia zwalczanie infekcji przez układ odpornościowy.

Z biegiem lat zostało odkrytych wiele naturalnych antybiotyków lub zsyntetyzowanych w laboratorium. Niektóre antybiotyki wybierają za cel jedynie specyficzne bakterie i są nazywane antybiotykami o “wąskim zakresie”, podczas gdy inne antybiotyki działają na wiele typów bakterii i są nazywane antybiotykami o “szerokim zakresie”.

Rozwój całkowicie nowych rodzajów antybiotyków (będących przeciwieństwem tych już powstałych) jest niezwykle trudny. Znalezienie substancji chemicznej, która zabija bakterie to proste zadanie, jednak nie tak łatwo znaleźć taką, która mogłaby być lekiem, nawet jeśli naukowcy mieliby nieskończone zasoby! Niestety, badacze szukają po omacku. Najnowsze odkrycie antybiotyku nowej klasy miało miejsce w 1987 roku, więcej niż 30 lat temu (Silver L., 2011)! Chociaż obecnie kilka nowych antybiotyków jest na etapie rozwoju, naukowcy nie mają pewności, czy kiedykolwiek będą mogły zostać użyte jako leki.

Problematyczna jest luka w odkrywaniu nowych antybiotyków. Kiedy bakteria staje się oporna na specyficzny lek w obrębie danej klasy leków, wzrasta pewien poziom oporności na leki w tej klasie. Na przykład, jeśli bakterie stały się oporne na ampicylinę, może to spowodować podniesienie poziomu oporności na inne podobne do penicyliny antybiotyki.