Co je antibiotická rezistence?
Antibiotická rezistence je schopnost bakterií přežít nebo se množit v přítomnosti antibiotik. Mnoho bakterií v přírodě má tuto kapacitu. Většina dnes komerčně dostupných antibiotik jsou deriváty přírodních sloučenin produkovaných bakteriemi a/nebo houbami.
V přírodě mohou mikroorganismy používat antibiotika jako obranný mechanismus tím, že brání růstu konkurentů, ale antibiotika mohou mít i jiné role.
Před zavedením antibiotik ve 40. letech 20. století jako terapeutických činidel se antibiotika nacházela pouze v přírodě. Po tomto období přispělo rostoucí využití v humánní medicíně k léčbě bakteriálních infekcí a ve veterinární medicíně k podpoře růstu nebo profylaxi infekcí k rozsáhlému výskytu antibiotik a s nimi i bakterií rezistentních na antibiotika. Rostoucí používání antibiotik a dalších látek s antimikrobiální aktivitou skutečně přimělo bakterie odolné vůči antibiotikům dosáhnout nových stanovišť, vod, půdy, divoké zvěře ...
Jak se bakterie mohou stát odolné vůči antibiotikům?
Rezistence na antibiotika může být vlastní nebo získaná. Vnitřní rezistence je charakteristická pro bakteriální druh nebo rod, je přítomna u většiny nebo všech členů této skupiny a pravděpodobně byla zděděna po jejich evolučních předcích.
Je tedy součástí genomu většiny členů skupiny, bude zvýhodňován antibiotickým selektivním tlakem a je vždy přenášen svisle, tj. Z rodičovských buněk do potomstva. Vnitřní rezistence vůči antibiotikům může být spojena se strukturálními nebo funkčními charakteristikami druhu, například v důsledku nepřítomnosti buněčné stěny peptidoglykanu nebo existence vnější membrány, typické pro gramnegativní bakterie.
Typ rezistence na antibiotika, který je považován za hlavní šířící se hrozbu, je však získán. To znamená, že jde o vlastnost, která se vyvíjí v bakteriální buňce, která byla kdysi citlivá na dané antibiotikum. K tomuto procesu může dojít v důsledku bodových (nebo genových) mutací nebo častěji prostřednictvím horizontálního přenosu genů (HGT). HGT je hlavní hybnou silou bakteriální evoluce a spočívá v přenosu genetického materiálu z dárce do recipientní buňky, obecně vyžaduje, aby oba sdíleli stejný prostor, ale ne nutně stejný druh. HGT může nastat transformací, spočívající v příjmu nahé DNA (na plazmidech nebo jako lineární DNA), například uvolněné mrtvými buňkami; transdukce, zprostředkovaná bakteriofágy (virus bakterií); nebo konjugace zahrnující kontakt mezi buňkami přes pilus. Obecně jsou procesy HGT potencovány genetickými prvky, které usnadňují mobilizaci a integraci exogenní DNA, buď mezi buňkami nebo mezi chromozomální DNA, a extrachromozomálními genetickými prvky a naopak. Příklady těchto genetických prvků jsou plazmidy, transpozony a integrony, do kterých je vloženo mnoho známých genů rezistence na antibiotika.
Mechanismy rezistence na antibiotika
Mechanismy rezistence na antibiotika zahrnují i) modifikace antibiotika, ii) prevenci účinku antibiotik (snížením penetrace nebo aktivním vytlačováním antimikrobiální sloučeniny) a iii) změny a/nebo bypass cílových míst.
Jak se šíří rezistence na antibiotika?
Lidské činnosti vedou k neustálému vypouštění bakterií a genů odolných vůči antibiotikům do životního prostředí, které se hromadí a šíří do různých složek životního prostředí. Přestože původem genů pro rezistenci vůči antibiotikům, které jsou v současné době na klinické úrovni v zásadním zájmu, je přirozený rezistom k antibiotikům (soubor genů rezistence na antibiotika, které se přirozeně vyskytují v životním prostředí), jedná se o rezistent vůči kontaminantům (sbírka genů rezistence vůči antibiotikům lidské aktivity), což představuje hlavní riziko přenosu na člověka.
Vysoká zátěž kontaminujících bakterií odolných vůči antibiotikům kontinuálně vypouštěných do životního prostředí a skutečnost, že rezistentní kontaminant obsahuje bakterie a geny, které se vyvíjejí společně se zvířaty a lidmi, a tedy s vyšší šancí na kolonizaci lidí a zvířat, jsou hlavními důvody pro poskytnutí kontaminantu odolat zvláštní pozornost. Avšak pouze některé bakterie tvořící rezistentní kontaminant mohou mít schopnost kolonizovat lidi (vektory), což je klíčové pro hodnocení rizik přenosu rezistence vůči antibiotikům z prostředí na člověka. Jiné bakterie rezistentního kontaminantu, které z nějakého důvodu nemohou kolonizovat lidi (nosiče), mají také roli v šíření genů rezistence na antibiotika v prostředí a mohou přispět k obohacení vektorů genů rezistence na antibiotika.
Reference:
- Blair, J. M., Webber, M. A., Baylay, A. J., Ogbolu, D. O., & Piddock, L. J. (2015). Molecular mechanisms of antibiotic resistance. Nature reviews microbiology, 13(1), 42-51.
- D’Costa, V. M., King, C. E., Kalan, L., Morar, M., Sung, W. W., Schwarz, C., ... & Wright, G. D. (2011). Antibiotic resistance is ancient. Nature, 477(7365), 457-461.
- Andersson, D. I., & Hughes, D. (2010). Antibiotic resistance and its cost: is it possible to reverse resistance?. Nature Reviews Microbiology, 8(4), 260-271.
- Munita, J. M., & Arias, C. A. (2016). Mechanisms of antibiotic resistance. Virulence mechanisms of bacterial pathogens, 481-511.
- Yelin, I., & Kishony, R. (2018). Antibiotic resistance. Cell, 172(5), 1136-1136.
- Manaia, C. M. (2017). Assessing the risk of antibiotic resistance transmission from the environment to humans: non-direct proportionality between abundance and risk. Trends in microbiology, 25(3), 173-181.