Nejnovější fotografie
Válka bakterií
Válka bakterií
Bolí vás v krku? Máte horečku nebo zažívací obtíže? V dnešní době je po ruce snadná pomoc. Od té doby, kdy objeviteli penicilinu siru Alexandru Flemingovi zplesnivěly misky s kulturami bakterií, nabrala léčba infekčních chorob nový směr. Objevila se antibiotika. Chloramfenikol, tetracyklin, penicilin - stačí si jen vybrat. Tento zázrak moderní medicíny je však dvousečnou zbraní. Bakterie se totiž mohou naučit účinky antibiotik bez problémů snášet. Léčebné preparáty na ně již neúčinkují a celý boj o lidské zdraví může začít znovu od začátku. Nadměrné a neuvážené užívání antibiotik tak nadělá mnohem více škody než užitku.
Armáda záškodníků
Bakterie patřily k prvním formám života, které osídlily naši planetu. Dnes by bez nich nemohl život vůbec existovat. Všechny potravní řetězce by se bez snahy myriád těchto mikroskopických rozkladačů zbytků zhroutily jako domeček z karet. Bakterie přežívají všude - v horkých pramenech, v prostředí zamořeném jedovatými sopečnými plyny nebo v nádržích ropy. Některé z nich se zabydlely v tělech jiných živočichů včetně člověka. Právě mezi těmito kolonisty najdeme choroboplodné zárodky, které mají na svědomí angínu, zápal mozkových blan nebo mnohem choulostivější choroby jako je kapavka či syfilis. Tito drobní záškodníci se množí na sliznicích, v tělních dutinách či kdekoli jinde v lidském těle. Před objevením antibiotik byl boj s mikroskopickými původci nemocí těžký a nerovný. Poté se však rozpoutala pravá chemická válka, ve které zaznamenávají obě strany střídavá vítězství.
Pásová výroba
Bakteriální buňka představuje nesmírně složitý a dokonale sladěný živý stroj. Má své řídící centrum, ochranný obal i chemické továrny. Ty vyrábějí stavební kameny buňky i bílkoviny zodpovědné za její bezchybné fungování. Tyto enzymy stojí v pozadí veškerých dějů, které se v jednobuněčných bakteriích odehrávají. Zprostředkovávají spalování živin a získávání energie, přenášejí jednotlivé chemické látky na místa, kde je jich zrovna zapotřebí, a dokonce dohlížejí i na rozmnožování bakterií a na výrobu dalších enzymů. Při těchto složitých dějích mezi sebou reagují jen ty molekuly, které jsou k tomu určené. Na svém povrchu totiž nesou jakési poznávací místo, které přesně zapadá do podobné struktury jiné molekuly, se kterou se mají spojit. Když se obě partnerské molekuly najdou, vazebná místa do sebe zapadnou jako kostky stavebnice a chemická reakce proběhne. Reakce mezi jednotlivými makromolekulami se v buňce řadí do spletitých a často propojených drah, na jejichž konci stojí požadované změny ve vnitřním prostředí buňky nebo zbrusu nové enzymy připravené začít plnit svoji úlohu. Počáteční reakce spouští následující děje a celý proces tak připomíná lavinovitý pád dominových kostek nastartovaný převržením první z nich. Cílem však není pokus o zápis do Guinessovy knihy rekordů, ale udržení celé buňky při životě.
Chemická válka
Bakterie se podobá přesnému hodinovému stroji. Stačí jediné zrnko prachu zaklíněné v soukolí a celý impozantní mechanismus se zastaví. Když takový klín zablokuje některý z životně důležitých dějů v buňce, bakterie hyne. A právě takto účinkují antibiotika. V kaskádě chemických reakcí nahradí jednu z původních molekul a celý řetězec tak přeruší nebo vychýlí a způsobí, že chemická továrna začne místo nepostradatelných nástrojů udržujících životní pochody buňky vyrábět nepoužitelné zmetky.
I v té nejjednodušší buňce probíhají stovky komplikovaných pochodů a antibiotika proto mohou zaútočit na mnoha frontách. Stejně jako elitní vojenské jednotky napadají klíčové chemické provozy a znemožňují tak bakteriím vyrábět životně důležité enzymy a stavební látky. Podobně jako u ženistů se i mezi antibiotiky najdou specialisté na jednotlivé buněčné továrny. První starostí sabotérů působících v týlu nepřítele je prolomení jeho obranných linií. Ve světě antibiotik se tohoto úkolu ujímá všem dobře známý penicilin, který nabourává proces výstavby buněčné stěny. Tento tvrdý obal za normálních okolností chrání povrch buňky před nepohodou vnějšího světa a určuje její tvar. Těsně pod buněčnou stěnou se nachází další z vynálezů živé buňky, cytoplazmatická membrána. Je to velmi důmyslné síto, které zadržuje uvnitř buňky nepostradatelné chemické látky a nedovolí jim uniknout do okolního prostředí. Některá antibiotika tuto tenkou membránu poškozují a důležitým chemikáliím pak již nic nebrání v cestě do vnějšího světa. Bakterie tak doslova „vykrvácí“.
Další skupina antibiotik, kam patří například chloramfenikol nebo tetracyklin, působí hluboko v nitru nepřátelského území. Napadají přímo oblasti, kde se podle matrice zapsané v nukleových kyselinách tvoří nové bílkoviny bakteriální buňky. Proniknou do složitého aparátu jejich tvorby a podle svého složení se navážou na jednotlivé „součástky“ této chemické továrny. Zde pak podstrčí konstruktérům chybné plány a pozmění tak vzhled i funkci jejich výrobků. Jiní chemičtí diverzanti zasahují přímo v řídícím středisku - narušují syntézu samotných nukleových kyselin, tedy plánů, podle nichž probíhají všechny funkce bakteriální buňky. Protože se děje probíhající v buňce bakterií poněkud liší od podobných procesů v buňkách lidského těla, hubí většina antibiotik pouze choroboplodné zárodky a člověku nijak neubližuje.
Pádná odpověď
Bakterie však nejsou proti této zdrcující chemické ofenzívě zdaleka bezbranné. Mnohé z nich se s účinky antibiotik hravě vyrovnávají a nerušeně se množí i tam, kde by podle všech předpokladů neměly vůbec přežít. Vysílají totiž do boje svá vlastní speciálně vycvičená chemická komanda, která antibiotickým sabotérům úspěšně čelí a dovolují svým nositelům žít i na zamořeném území. Stejně jako antibiotičtí výsadkáři mají i obránci několik strategií jak na chemickou invazi vyzrát.
Někdy stačí pozměnit poznávací místo, kam se antibiotikum po průniku do bakterie váže. Postupující nepřátelské jednotky pak nemohou nalézt své působiště. Molekulární stavebnice do sebe nezapadne a antibiotikum neškodně plave v buňce a nemůže se podloudně začlenit do jejích chemických pochodů. Někteří obránci se za svým posláním vydávají až na předsunuté obranné valy bakterie - působí v cytoplazmatické membráně a nedovolí antibiotiku do buňky vůbec vstoupit. Jiné průzkumné oddíly pročesávají celou buňku, zachytávají molekuly antibiotika a eskortují je z bakterie ven.
Mnohá antibiotika brání bakterii vytvářet určité životně důležité enzymy. Pro bakterii není jednodušší řešení než postavit novou chemickou továrnu, která vyrábí takový enzym, který funkčně nahradí původní zničenou molekulu. Antibiotikum se pak může snažit sebevíc, bakterie si však vystačí i se svou novou náhražkou. Nejrozšířenější metodou boje však je vysílání pravých nelítostných „komandos“ této chemické války - enzymů, které přímo napadají a ničí molekuly antibiotika, které měly tu drzost a do buňky bakterie pronikly.
Poslové zla
Téměř všechny vlastnosti a schopnosti živých organismů jsou zapsané v genech. Dlouhá makromolekula DNA, která geny tvoří, připomíná náhrdelník navlečený ze čtyř typů korálků. Počet a pořadí těchto korálků určuje vlastnosti bílkovin, které podle tohoto předpisu buňka staví. Výměnou, přidáním nebo odebráním korálků se tedy změní návod a potom i kvalita bílkovin, které podle něj chemické továrny buňky vyrábějí. Takové inovace - odborně nazývané mutace - jsou zdrojem všech vylepšení, pomocí nichž se všichni živí tvorové snaží zlepšit své schopnosti v boji o přežití. Vyšší živočichové včetně člověka mohou takové novinky předávat jen z rodičů na děti. Nemohou si mezi sebou své genetické vynálezy na potkání vyměňovat a musí proto trpělivě čekat, až se výhodné geny různých jedinců sejdou v některé z dalších generací. Bakterie jsou na tom mnohem lépe. Mohou si mezi sebou posílat genetická vylepšení jakousi „tichou poštou“ a ihned je začít používat. Kromě jiného tak jedna od druhé může získat návod, jak vyzrát na nejnovější antibiotika. Takovouto vzájemnou pomoc si někdy mohou poskytnout dokonce i bakterie různých druhů.
Hlavím řídícím centrem bakteriální buňky je její jádro. Obsahuje velké množství DNA koordinující většinu dějů uvnitř bakterie. Kromě toho však mají bakterie i pomocná řídící střediska, malé molekuly DNA plovoucí volně v obsahu jejich buněk. Může jich být mnoho a právě ony jsou často zodpovědné za to, že bakterie umějí přežít účinky některých antibiotik. Tyto pomocné řídící základny, nazývané plazmidy, jsou také objektem čilé výměny mezi jednotlivými bakteriemi. Dvě bakterie se mohou nakrátko spojit pomocí zvláštního „tunelu“ a vzájemně si své plazmidy vyměnit. Jedna od druhé se tak snadno naučí, jak na nejnovější lidský chemický útok vyzrát. Jindy mohou bakterie povolat své vlastní poslíčky a doručit tak genetický balíček na dálku. Stejně jako lidi mají i bakterie své viry, které se dostávají do jejich buněk a množí se v nich. Záškodník tak napadá záškodníka. Když se viry v bakteriích rozmnoží, zabalí si svou genetickou výbavu a jako miniaturní kosmické lodě odletí hledat další bakterie, v nichž by se usadili. Někdy však nedopatřením přibalí i část genetické výbavy hostitelské bakterie. Občas mají tedy na palubě i geny zodpovědné za chemickou válku s antibiotiky. Tento svůj náklad pak „vyloží“ na své další zastávce.
Stavba plazmidu bakterií však není zdaleka neměnná. Mohou za to takzvané létající geny, senzační objev vědců posledních let. Jsou to kousky DNA, které se mohou z velké molekuly jádra samovolně vystřihnout, odletět někam jinam a na novém místě se zase vložit zpátky. Mohou tak poskakovat mezi jednotlivými úseky jádra nebo dokonce řídící centrum zcela opustit a zakotvit v některém z plazmidů. V mnohých plazmidech se tak uhnízdily rozkazy pro válku s více antibiotiky najednou. Jakmile některá z bakterií takovou genetickou bombu vyrobí a začne ji předávat dál, šíří se nová schopnost mezi ostatními bakteriemi jako lavina. To je velice nebezpečné - na mnohé kmeny bakterií už běžně podávaná antibiotika prakticky neúčinkují.
Závod s časem
Antibiotika, zázrak moderní medicíny, se mohou stejně snadno stát i její zhoubou. Čím kdo zachází, tím také schází. Výroba antibiotických preparátů připomíná neustálý závod mezi člověkem a bakteriemi. Brzy poté, co se bakterie s novým lékem setkají, vymyslí způsob, jak jeho účinky obejít. Tento nápad pak předají svým spolubojovníkům a lék na ně přestává účinkovat. Čím častěji se přitom bakterie s antibiotiky setkávají, tím je větší pravděpodobnost, že způsob jejich účinku „rozlousknou“.
To, jak se dnes s antibiotickými léky zachází, je proto lehkomyslným hazardem s lidským zdravím. Ruka leckterého lékaře bez výčitek napíše na lékařský recept pokyn k vydání antibiotického léku. Bolest v krku? Kašel? Penicilin to rychle a bez námahy spraví. Opak je však pravdou. Choroboplodné zárodky se pouze o to dřív naučí nad preparátem vítězit. Mnoho infekčních nemocí navíc způsobují viry. Tyto drobné organismy se neumí množit samostatně a vnikají proto přímo do zdravých buněk lidského těla. Zde musí přemluvit jejich chemické továrny, aby začaly vyrábět nové kopie jejich těla. Protože jsou viry bezpečně ukryté v lidských buňkách, antibiotikum na ně nemůže a nemoc tak nevyléčí. Pacient se láduje léky zcela nadarmo.
V některých zemích na jihu Evropy, kde lidé polykají antibiotika k snídaní, k obědu i k večeři, vznikají vysoce odolné kmeny bakterií jako na běžícím pásu. Turisté je pak letecky rozvezou do nejrůznějších koutů světa, kde s nimi mají místní lékaři plné ruce práce. K tomu všemu se přidává i masové používání antibiotik ve veterinární medicíně a v zemědělství. Vysoce odolné kmeny bakterií pak berou útokem celá města a z běžných léků si mnoho nedělají.
Předsunutá hlídka
Vyčištění pozic před vlastním útokem je prvořadým úkolem každého jen trochu zkušeného vojenského stratéga. Proto zažívají lidé ve válkách nálety a ostřelování řízenými raketami s delším doletem. Vybombardované a prázdné oblasti, kde místní vojáci nekladou téměř žádný odpor, jsou potom snadnou kořistí postupující armády. To, co je jasné každému průměrnému vojákovi, je pro lékaře často španělskou vesnicí. Předepisováním některých léků totiž připravuje půdu pro následnou invazi mikroskopických cizopasníků.
Zdaleka ne všechny bakterie, které žijí v lidském těle, jsou pro člověka škodlivé. Lidské tělo je pochodující zoologickou zahradou. V jeho střevech, na sliznicích nebo na kůži vegetují zástupy bakterií, které mu nejen neškodí, ale často fungují jako miniaturní spojenci. Pomáhají člověku s trávením nebo jen plní úlohu předsunutých hlídek. Zabírají si pro sebe místa, která by jinak přímo vybízela patogenní organismy, aby zde založily své invazní kolonie. Choroboplodné zárodky tak mají při útoku na svoji oběť velmi ztíženou pozici. Některá antibiotika se širokým spektrem účinku, podávaná v rámci prevence infekčních onemocnění, kosí bez výjimky užitečné i škodlivé obyvatele lidského těla. Spoušť, kterou po sobě taková léčba zanechá, se dá přirovnat jen k výsledkům kobercového bombardování. Další vlna škodlivých bakterií z vnějšího prostředí tak má otevřené dveře a nekompromisně obsadí uvolněná území.
Odhalování záškodníků
Účinné potírání nemocí způsobených bakteriemi je tedy neobyčejně složitý úkol. Ošetřujícímu lékaři nestačí vědět, který druh mikroorganismu nákazu způsobil. Musí se ještě dozvědět, jaká antibiotika na ten který kmen bakterií zabírají. Některé bakterie stejného druhu mohou být proti danému antibiotiku odolná, jiné může stejný lék spolehlivě ničit. Záleží to na tom, jestli se s touto látkou již v minulosti setkaly. Na svých toulkách světem se také mohly potkat s bakteriemi, které jim daly návod na potírání antibiotik, se kterými ještě osobně neměli tu čest se utkat. Všechny problematické vzorky získané z těl nakažených pacientů proto putují do laboratoří, kde je bakteriologové v bílých pláštích podrobí nejrůznějším testům. Zkoumají, které léky je ničí a v jakých dávkách je musí nemocný člověk užívat. Mohou také zjistit, které plazmidy zajišťující odolnost proti léčbě bakterie ve svém jednobuněčném těle skrývají.
Ústředím všech těchto pracovišť je oddělení epidemiologie Státního zdravotnického ústavu v Praze Na Vinohradech. Kromě běžných vyšetření spočívá na bedrech místních odborníků ještě mnohem větší odpovědnost. Představují poslední instanci při zkoumání všech podezřelých vzorků z celé republiky. V době po zničení známých mrakodrapů v New Yorku, když se u nás objevovaly obálky s podivným bílým práškem, končil jejich obsah právě zde. Vědci pečlivě hledali sebemenší stopy po smrtících bakteriích. Celé oddělení bylo v pohotovosti i během vrcholného summitu NATO v Praze. Po zahájení války v Perském zálivu jsou vinohradští bakteriologové znovu v pohotovosti. Doufejme, že jejich zásahu nebude protentokrát zapotřebí.
Zrádná antibiotika
Antibiotika se stávají zaklínadlem moderní medicíny. Zdaleka ne vždy je však léčba antibiotiky účinná a ještě méně je případů, kdy je skutečně vhodná. Bakterie se naučí účinky léků snášet a dříve všemocné preparáty rázem přestanou fungovat. Současnou nepříliš optimistickou situaci popisuje vedoucí Národní referenční laboratoře pro antibiotika RNDr. Pavla Urbášková CSc.
„Největší chybou je předepisování antibiotik k léčbě virových onemocnění. Tyto léky na viry v žádném případě neúčinkují a tím, že vyhubí užitečné bakterie žijící v lidském těle, pouze připraví půdu pro invazi skutečně nebezpečných mikrobů. Podle kvalifikovaných odhadů se v České republice více než polovina spotřebovaných antibiotických přípravků předepisuje vyloženě zbytečně. Ročně tak vzniká státu ztráta ve výši více než jedné miliardy korun.“ Příčin zbytečné spotřeby antibiotik a upřednostňování některých z nich je přitom podle doktorky Urbáškové více, leckdy však za oblibou určitého antibiotika stojí úspěšná marketingová strategie farmaceutických firem.
Stejně jako v jiných oblastech postupuje i ve výrobě antibiotik vývoj rychle kupředu. Bakterie se však velmi rychle naučí léčebné preparáty tolerovat a vývoj nových léčiv tak připomíná neustálý závod s mikroby o lidské zdraví. „Ve srovnání s některými zeměmi Evropy i jiných kontinentů, které mají velmi závažné problémy s antibiotickou rezistencí, je u nás v současné době epidemiologická situace v této oblasti poměrně příznivá. K léčbě většiny bakteriálních infekcí dýchacích cest dospělých i dětí postačuje penicilin nebo amoxicilin. Místo nich se však zbytečně často používají antibiotika, která jsou sice vysoce účinná na bakterie rezistentní ke starším preparátům, na ostatní mikroby však účinkují naprosto stejně a navíc jsou mnohonásobně dražší.“
Na otázku, zda již v současné době pozbyla některá antibiotika v důsledku odolnosti bakterií svého účinku, doktorka Urbášková odpovídá: „Rezistence bakterií se začala vyskytovat ihned po uvedení antibiotik do léčebné praxe. Rychlost jejího vzniku závisí na druhu bakterie a typu antibiotika. Již v polovině padesátých let, tedy méně než pět let po prvním léčebném použití penicilinu, získalo k tomuto antibiotiku odolnost zhruba 90 procent kmenů stafylokoků. Na jiné druhy bakterií, například na streptokoky, však penicilin účinkuje stále dobře.“ Rezistenci k dalším antibiotikům bakterie vyvíjely se postupně podle toho, jak se tyto léky objevovaly na trhu.
Zbytečné používání antibiotik je hlavní příčinou vzestupu antibiotické rezistence bakterií. Ty se mohou postupně stát odolnými k většině nebo dokonce ke všem antibiotikům, se kterými se setkají. Někdy si mezi sebou geny rezistence předávají. Některé mikroby jsou proto odolné i k lékům, se kterými se ještě ani nesetkaly. „V současné době prudce vzrůstá u streptokoků, tedy původců angíny a spály, a pneumokoků, bakterií zodpovědných za většinu bakteriálních infekcí dýchacích cest, rezistence k některým antibiotikům s prodlouženým účinkem. Pacient sice užívá jen jednu nebo dvě tablety tohoto léku denně po dobu 3 - 5 dnů, nízké hladiny těchto antibiotik však v jeho těle přetrvávají ještě mnoho dní po jejich vysazení. Tyto koncentrace už nemají léčebný účinek, pouze napomáhají bakteriím v tom, aby na tato antibiotika snáze získaly rezistenci“, říká doktorka Urbášková.
Od konce devadesátých let dvacátého století se také výskyt a šíření rezistence počítá mezi závažné vedlejší účinky antibiotik stejně jako potíže, které jejich užívání přináší pacientům - jako například průjmy nebo zvracení. „Jestliže bakterie získají proti používaným lékům odolnost, není možné to které onemocnění léčit a pacienti se tak ocitají v ohrožení života“, zdůvodňuje doktorka Urbášková. „Například podle některých zdrojů zabil v Americe počátkem devadesátých let multirezistentní kmen enterokoka téměř osm tisíc lidí. Tento mikrob, v předantibiotickém období poměrně vzácný původce zánětu srdečního svalu, byl odolný proti všem známým druhům antibiotik a nebylo ho proto čím zastavit. Prostě se v průběhu doby naučil ignorovat účinky všech známých preparátů.“
Podle doktorky Urbáškové však existují cesty, jak dnešní nepříliš růžovou situaci alespoň částečně napravit. „Lékaři by měli pečlivě a zodpovědně zvážit, kdy antibiotika použít a kdy nikoli. Neměli by je předepisovat na virová onemocnění ani na lehké nákazy způsobené bakteriemi, které se dají lehce zvládnout jinými prostředky. Když už je použití antibiotik nutné, měli by vybírat preparáty s úzkým spektrem účinku, vysokou účinností a takové, které se z organismu rychle vylučují. Bezdůvodné používání širokospektrých antibiotik a volba antibiotik pouze s ohledem na pohodlí pacienta tak, aby nemusel dodržovat šesti nebo osmihodinové intervaly užívání, má vážné následky. Medicína by tak mohla přijít o řadu účinných antibiotik.“