Dlaczego superbakterie są takie „super”? Sprawdzamy

Superbakteriom daleko do statusu superbohatera. Są „super”, ale nie pod kątem korzyści, które nam dają, a problemów, jakie sprawiają. Daleko im do Supermana, choć niewątpliwie przydałby się jakiś odpowiednik kryptonitu do ich zgładzenia, bo poczynają sobie coraz śmielej, sprawiając, że ludzie na całym świecie umierają w ciszy, targani wewnętrznym piekłem reakcji zapalnej.

Liczby mówią same za siebie. Ponad 39 milionów ludzi na świecie może umrzeć z powodu infekcji opornych na antybiotyki w ciągu najbliższych 25 lat.

W ocenie Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) antybiotykooporność jest globalnym zagrożeniem, podobnie jak otyłość, kryzysy humanitarne czy zanieczyszczenie powietrza. To niewidoczny gołym okiem przeciwnik, na którego nie mamy remedium, a wiele prób leczenia podejmowanych jest po omacku.

Coraz mniej amunicji na bakterie

Superbakterie to bakterie, które rozwinęły oporność na dostępne antybiotyki, zwykle skuteczne w zwalczaniu tego typu patogenów. Staje się to coraz większym wyzwaniem dla współczesnej medycyny. Dzisiaj odkrywanie nowych antybiotyków jest znacznie rzadsze niż w przeszłości, zwłaszcza w porównaniu z tzw. złotą erą antybiotyków, która miała miejsce w latach 1940-1960. Wówczas co kilka lat odkrywano nowe klasy antybiotyków, takie jak penicyliny, tetracykliny czy makrolidy.

Od lat 80. XX wieku do dziś odkryto bardzo niewiele zupełnie nowych klas antybiotyków. Częściej są to modyfikacje już istniejących substancji, które poprawiają ich skuteczność lub umożliwiają obejście mechanizmów oporności bakterii.

Ostatnia zupełnie nowa klasa antybiotyków – oksazolidynony (np. linezolid) – została odkryta w latach 90. ubiegłego wieku. Odkrycie nowego antybiotyku, od fazy badań laboratoryjnych do jego zatwierdzenia klinicznego, może trwać nawet 10-15 lat.

I choć nowych antybiotyków nie przybywa – jednym z ostatnich jest teiksobaktyna odkryta w 2015 roku, która jest skuteczna w walce z MRSA. Za to przybywa patogenów opornych na istniejące antybiotyki.

To wszystko prowadzi do sytuacji, w której brakuje nam odpowiedniej amunicji do zwalczania patogenów, a te powodują infekcje o coraz ostrzejszym przebiegu, a w efekcie nawet sepsy.

Brakuje amunicji

To właśnie cechuje superbakterie, które są w stanie przetrwać i rozmnażać nawet w obecności antybiotyków, które normalnie skutecznie niszczą bakterie.

Podstawową różnicą między bakteriami a superbakteriami jest antybiotykooporność. Te pierwsze można zwykle skutecznie pokonać za pomocą szeroko dostępnych antybiotyków, które zakłócają ich procesy życiowe, np. syntezę ściany komórkowej czy produkcję białek. Superbakterie natomiast wykształciły mechanizmy obronne, które neutralizują działanie antybiotyków.

Mogą to robić na kilka sposobów, np. produkując enzymy rozkładające antybiotyki, takie jak beta-laktamazy, które unieszkodliwiają penicyliny. Albo zmieniając swoje struktury wewnętrzne, aby antybiotyki nie miały na nie wpływu, czy usuwając antybiotyki z komórek dzięki specjalnym pompom.

Te zdolności sprawiają, że leczenie infekcji wywołanych przez superbakterie wymaga użycia znacznie silniejszych leków lub eksperymentalnych terapii.

Superbakterie to nasze własne dzieci

Główna przyczyna powstawania superbakterii to nadużywanie antybiotyków. Każde użycie antybiotyku stanowi dla bakterii selektywną presję, która promuje rozwój opornych szczepów. Antybiotyki są często przepisywane na infekcje wirusowe, gdzie nie są potrzebne, lub są stosowane nieprawidłowo, np. w zbyt małych dawkach. W takich warunkach bakterie, które przetrwają, mogą zmutować i nabyć oporność.

Ale samo przepisanie antybiotyku nie gwarantuje sukcesu wyleczenia infekcji, gdyż zadaną przez lekarza dawkę należy wybrać do końca.

Takie działanie nie eliminuje całkowicie patogenu, a może go „uczyć” bronić się przed danym lekiem w przyszłości. Trzeba też pamiętać, że antybiotyki przedostające się do środowiska, np. poprzez odpady farmaceutyczne, ścieki szpitalne lub z hodowli zwierząt, mogą narażać mikroorganizmy na działanie tych leków. Powoduje to ewolucję bakterii w kierunku oporności na substancje, które wcześniej były dla nich zabójcze.

Ale bakterie są przede wszystkim organizmami, które potrafią szybko się adaptować. Dzięki procesowi naturalnej selekcji zyskują oporność na antybiotyki, a niektóre oporne szczepy są w stanie przeżyć i namnażać się w środowisku, gdzie antybiotyki były wcześniej skuteczne.

Dodatkowo globalizacja i łatwość podróżowania sprawiają, że bakterie oporne na antybiotyki mogą szybko rozprzestrzeniać się po świecie, prowadząc do globalnych epidemii.

Metaforycznie rzecz ujmując, superbakterie to częściowo „nasze dzieci”, gdyż są wynikiem naszej działalności i niewłaściwego postępowania. Jednakże bez ingerencji człowieka prawdopodobnie i tak by powstały, gdyż są naturalnym zjawiskiem ewolucyjnym – bakterie zawsze miały zdolność do adaptacji i rozwijania oporności na różne substancje. Ludzie, poprzez swoje działania, proces ten tylko przyspieszyli, stając się tym samym ofiarami tych działań.

Wróg niejedno ma imię

Według badań opublikowanych w czasopiśmie „The Lancet” przewiduje się, że w okresie od 2025 do 2050 roku ponad 39 milionów osób może umrzeć bezpośrednio z powodu infekcji wywołanych przez oporne na leczenie patogeny.

Badacze przeanalizowali dane dotyczące 22 patogenów i 84 kombinacje patogen-lek, obejmujących 11 różnych infekcji, w 204 krajach na przestrzeni lat 1990-2021. Okazało się, że w tym okresie liczba zgonów z powodu antybiotykooporności spadła o ponad 50 proc. wśród dzieci poniżej 5. roku życia, co związane jest z sukcesami programów szczepień i poprawą warunków sanitarnych. Jednak liczba zgonów wśród osób powyżej 70. roku życia wzrosła o ponad 80 proc.

Największe zagrożenie wśród wszystkich grup wiekowych stanowi oporny na metycylinę Gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus MRSA), śmiertelność osób nim zarażonych wzrosła z 57 200 przypadków w 1990 roku do 130 000 w 2021 roku. Jest przyczyną ciężkich zakażeń skóry, tkanek miękkich, a także infekcji szpitalnych.

Gronkowiec złocisty jest powszechnie występującą bakterią, która zazwyczaj nie stanowi zagrożenia dla zdrowia i może bytować na skórze lub w nosie człowieka, nie wywołując infekcji. Jednak w przypadku osłabionego układu odpornościowego lub dostania się bakterii do organizmu poprzez rany, może wywoływać poważne infekcje.

Niebezpieczne są także enterokoki oporne na wankomycynę (VRE), wywołujące zakażenia dróg moczowych, krwi i ran, zwłaszcza w szpitalach. Podobnie jak szczep pałeczki zapalenia płuc Klebsiella pneumoniae oporny na karbapenemy.

Warto wspomnieć również o Clostridioides difficile (dawniej Clostridium difficile), bakterii wywołującej ciężkie zapalenia jelit, szczególnie u pacjentów poddanych długotrwałej antybiotykoterapii. Groźne cechy oporności wykazują także m.in. bakterie Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa czy niektóre szczepy Escherichia coli (E. coli).

Mikrobiologia molekularna i narzędzia, takie jak sekwencjonowanie genomowe są już stosowane do identyfikacji bakterii opornych na antybiotyki. Sekwencjonowanie DNA pozwala na szybkie określenie, z jakim szczepem bakterii mamy do czynienia oraz jakie geny oporności na antybiotyki posiada. Te techniki są coraz częściej dostępne w szpitalach, co umożliwia szybsze i bardziej precyzyjne podejście do leczenia infekcji.

W przyszłości to biosensory oraz nanotechnologie mogą odegrać ważną rolę w wykrywaniu obecności opornych bakterii. Te nowoczesne narzędzia mogą pozwolić na monitorowanie infekcji w czasie rzeczywistym i dostarczanie lekarzom informacji, które umożliwią podjęcie natychmiastowej i skutecznej interwencji.

Superbakterie a sprawa polska

Superbakterie są poważnym problemem również w Polsce i z roku na rok to zagrożenie rośnie. Polska odnotowuje wzrost liczby infekcji wywołanych przez bakterie oporne na antybiotyki, szczególnie w środowisku szpitalnym, co stawia wyzwanie dla systemu opieki zdrowotnej.

W raporcie Europejskiego Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób (ECDC) z 2020 roku, oszacowano, że w Polsce rocznie dochodzi do ok. 25 000 infekcji wywołanych przez bakterie oporne na antybiotyki. Z powodu tych infekcji szacuje się, że rocznie umiera około 2000 osób.

Liczby te są trudne do precyzyjnego oszacowania, ponieważ nie wszystkie przypadki są odpowiednio zgłaszane, a niektóre infekcje są powikłaniami innych chorób.

W Polsce najgroźniejsze infekcje wywołują szczepy bakterii opornych na metycylinę (MRSA), karbapenemy oraz fluorochinolony. W szpitalach często spotykane są MRSA, Klebsiella pneumoniae oporna na karbapenemy oraz VRE.

W szczególności oddziały intensywnej terapii oraz długoterminowej opieki zdrowotnej są najbardziej narażone na rozprzestrzenianie się bakterii opornych na antybiotyki. Problem ten dotyczy również pacjentów z osłabionym układem odpornościowym.

Co nas czeka?

Jeśli nie wprowadzimy żadnych istotnych zmian, przewiduje się, że za 25 lat co roku bezpośrednio z powodu infekcji superbakterii będzie umierać 1,9 mln osób, a liczba zgonów powiązanych z tym zjawiskiem sięgnie aż 8,2 mln, czyli prawie 70 proc. więcej niż obecnie!

Najbardziej dotkniętymi regionami będą Azja Południowa, Ameryka Łacińska, Karaiby i Afryka Subsaharyjska, gdzie dostęp do opieki medycznej jest szczególnie ograniczony.

Pesymistyczne prognozy można jednak odwrócić. Dzięki poprawie dostępu do antybiotyków, nowych leków, szczepionek i czystej wody, można by zapobiec nawet 92 milionom zgonów do 2050 roku. W scenariuszu, w którym opracowano by nowe, skuteczniejsze antybiotyki, można by uratować 11 milionów istnień.

Jednym z kluczowych rozwiązań w walce z opornością na antybiotyki może być terapia fagowa, w której wirusy – bakteriofagi – selektywnie atakują i niszczą bakterie.

Przykładem skuteczności tego podejścia jest historia męża dr Steffanie Strathdee, który w 2015 roku został zakażony opornym na antybiotyki szczepem Acinetobacter baumannii. Po zastosowaniu terapii fagowej jego życie zostało uratowane.

Fagoterapia może stanowić nie tylko alternatywę, ale również uzupełnienie antybiotyków, zmniejszając potrzebę ich stosowania i tym samym ograniczając rozwój oporności.

Walka z superbakteriami wymaga globalnej współpracy, zarówno w zakresie opracowywania nowych leków, jak i poprawy jakości opieki zdrowotnej na całym świecie. To wyzwanie, które może zadecydować o przyszłości zdrowia publicznego na naszej planecie.

Czy jesteśmy gotowi na erę postantybiotykową?

Choć medycyna i nauka dążą do rozwiązania problemu oporności na antybiotyki, eksperci ostrzegają przed tzw. erą postantybiotykową, w której nawet proste infekcje mogą stać się śmiertelne z powodu braku skutecznych leków. Z tego powodu konieczne są skoordynowane działania na poziomie globalnym.

Kraje powinny dzielić się informacjami na temat występowania opornych szczepów i strategii walki z nimi. Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) już podejmuje działania mające na celu monitorowanie globalnych zagrożeń.

Co więcej, wiele krajów już wprowadza restrykcje stosowania antybiotyków u zwierząt hodowlanych, ale potrzebne są bardziej rygorystyczne regulacje. Wzrosnąć musi także świadomość u ludzi, którzy nie powinni zażywać antybiotyków jak cukierków, na każdą infekcję, która się im przytrafi.

Choć antybiotyki od dziesięcioleci ratują życie, ich nadużywanie prowadzi do powstania bakterii opornych na leczenie. Walka z tym problemem wymaga zarówno globalnych, jak i lokalnych działań, a także innowacyjnych rozwiązań technologicznych i biotechnologicznych. Przyszłość zależy od zdolności ludzkości do reagowania na to zagrożenie i adaptacji do nowych warunków, gdzie ochrona zdrowia publicznego musi iść w parze z odpowiedzialnym podejściem do leków i środowiska.