Ihmistä ovelampi bakteeri – bakteerit ja niitä tuhoavat antibiootit käyvät sinnikästä sotaa toisiaan vastaan

EHEC-bakteereja petrimaljassa. EHEC-bakteereja petrimaljassa Kuva: EPA/Bodo Marks schleswig-holsteinin yliopistollinen sairaala

Julkaistu 12.12.2014 - 15:11. Päivitetty 06.03.2017 - 13:47

Bakteerit ja niitä tuhoavat antibiootit käyvät sinnikästä sotaa toisiaan vastaan. Bakteerit ovat pääsemässä niskan päälle.

Bakteerit ovat virusten, sienten ja loisten tapaan eläviä organismeja, jotka kehittyvät jatkuvasti. Näiden mikrobien elämäntehtävänä on lisääntyä, menestyä sekä levitä nopeasti ja tehokkaasti.

Pärjätäkseen elämäntehtävässään mikrobit ovat kehittäneet joustavia tapoja mukautua ympäristön muuttuviin olosuhteisiin. Jos jokin uhkaa mikrobien tehtävää, geneettiset muutokset auttavat niitä selviämään uusista haasteista.

Antibiootit ovat elävien organismien, kuten maaperän bakteerien muodostamia kemiallisia aineita, jotka ovat vahingollisia toisille organismeille.

Ihmiskunta on taistellut mikrobeja vastaan antibioottien avulla reilut 60 vuotta. Sulfaa on käytetty 1930-luvulta lähtien, mutta vasta penisilliini nosti 1940-luvun lopulla antibiootit laajempaan käyttöön.

Bakteerit aiheuttavat ihmisille kaikenlaisia vaivoja aina ihottumasta tuberkuloosiin sekä hengenvaarallisiin sairauksiin.

Antibiooteille vastustuskykyisten mikrobien arvioidaan aiheuttavan vuosittain vähintään 700 000 kuolemantapausta. Vuoteen 2050 mennessä kuolemien määrä voi nousta kymmeneen miljoonaan.

Suomen Lääkärilehdessä julkaistun artikkelin mukaan Suomessa satoja ihmisiä kuolee joka vuosi sairaaloita piinaavien, antibiooteille vastustuskykyisten superbakteerien vuoksi.

Bakteerit ovatkin osoittautuneet ihmistä ovelammiksi eliöiksi. Niillä on useita menestyksellisiä keinoja taistella antibiootteja vastaan.

Näin bakteeri nujertaa antibiootit

Bakteerin kohdatessa antibiootin sillä on kaksi vaihtoehtoa. Se joko tuhoutuu tai selviää.

Bakteeri pysyy hengissä antibioottihyökkäyksestä useimmiten sen ansiosta, että se kuuluu vastustuskyvyn kehittäneeseen ”alaryhmään”.

Bakteerit lisääntyvät nopeasti – ne voivat jakautua jopa parin tunnin välein. Jakautumisessa tapahtuu mutaatioita, ja ajoittain mutaatiot tuottavat sopivia geenejä muuttuneisiin olosuhteisiin.

tietografiikka mutaatiosta bakteerissa Kuva: Yle / Annukka Palmén-Väisänen mutaatio bakteeri antibiootti mot

Mutaatio tarkoittaa pysyvää muutosta eliön geeneissä. Mutaatio voi esimerkiksi tehdä bakteerista vastustuskykyisen antibiootille vahvistamalla bakteerin solunseinämiä niin, että antibiootti ei pääse tekemään tuhojaan solun sisään.

Antibiootille vastustuskykyinen bakteeri jatkaa kasvuaan ja lisääntymistään, kun taas antibiootille häviävä bakteeri kuolee. Vastustuskykyisisistä bakteereista tulee nopeasti kyseisen bakteerikannan vallitseva tyyppi.

Mutaation ohella bakteerit voivat uusia geenistöään myös saamalla uusia geenejä muilta bakteereilta. Geenivaihtoa helpottaa se, että bakteerien geenit ”kelluvat” vapaasti solujen sisällä ilman suojamuureja. Bakteerit pystyvät vaihtamaan geenejä myös toisiin lajeihin kuuluvien bakteerien kanssa.

Väärinkäyttö heikentää antibiootteja

Mutaatio ja geenivaihto ovat biologisia syitä vastustuskyvyn kehittymiselle. Niiden lisäksi vastustuskykyä vauhdittavia tekijöitä on muitakin.

Antibioottien käyttö auttaa jo itsessään synnyttämään bakteereille vastustuskykyä. Kun antibiootti alkaa tuhota bakteereja, vastustuskykyisten yksilöiden osuus kannassa kasvaa.

Useat tekijät voivat kiihdyttää vastustuskyvyn kehittymisvauhtia.

Yksi näistä tekijöistä on antibioottien väärinkäyttö. Lääkäri voi esimerkiksi antaa potilaalle antibioottikuurin väärin perustein: hän voi luulla, että potilaan oireet johtuvat bakteerista, vaikka todellisena syypäänä voi olla virus. Tämä ei välttämättä ole harvinaista, koska on lähes mahdotonta tietää tarkasti, milloin esimerkiksi kovan flunssan oireet johtuvat bakteerista ja milloin taas viruksesta (joihin antibiootit eivät tehoa).

Antibioottikuurin määrääminen merkitsee, että potilaassa olevat – ja oireita aiheuttamattomat – bakteerit saavat myös mahdollisuuden kehittää itselleen vastustuskyvyn. Periaatteessa bakteerin vastustuskyvyn syntyyn saattaa riittää yksi ainoa mutaatio yhdessä ainoassa potilaassa.

Toinen mekanismi, joka antaa bakteereille ylimääräisen tilaisuuden vastustuskyvyn kehittämiseen, on liian laajatehoisen antibiootin käyttö. Jotkin antibiootit tehoavat useaan bakteeriin, ja samalla kun ne tuhoavat oireet aiheuttaneen bakteerin, ne saattavat antaa muille bakteereille oivan mahdollisuuden vastustuskyvyn kehittämiseen.

Vakavasti sairaat potilaat saavat herkästi tulehduksia, ja heitä lääkitään usein antibiooteilla. Lähellä toisiaan makaavat potilaat luovat bakteereille otollisen ympäristön vastustuskykyisten kantojen levittämiseksi.

Vielä useammin bakteerit leviävät kuitenkin sairaaloiden henkilökunnan käsien välityksellä. Tämän takia sairaaloiden työntekijöiden – ja vierailijoiden – olisi puhdistettava käsiään ahkerasti.

Antibiootteja käytetään joissakin maissa rutiininomaisesti estämään sairauksia niin kutsutuilla tuotantoeläimillä – joidenkin arvioiden mukaan yli puolet kaikista tuotetuista antibiooteista annetaan eläimille. Tällaisen antibioottien massakäytön pelätään kiihdyttävän vastustuskykyisten bakteerikantojen syntyä.

Staphylococcus aureus on nokkela selviämään

Yksi tunnetuimmista bakteereista, joka on selviytynyt voittajana taistelussa antibiootteja vastaan, on stafylokkeihin kuuluva Staphylococcus aureus. 1800-luvun lopulla löytynyt bakteeri voi aiheuttaa muun muassa ihotulehduksia, märkärupia ja keuhkokuumeen, ja se on yleisimpiä vaikeita yleisinfektioita eli verenmyrkytyksiä aiheuttavista bakteereista.

1940-luvulla S. aureuksen aiheuttamia tulehduksia opittiin hoitamaan juuri löydetyillä antibiooteilla, kuten penisilliinillä. 1940-luvun lopulla ja 1950-luvun kuluessa S. aureus kehitti kuitenkin vaiheittain vastustuskyvyn penisilliiniä vastaan.

Brittiläinen lääkeyhtiö Beecham esitteli 1959 metisilliinin, joka oli puolisynteettinen, eli puoliksi teollisesti valmistettu versio penisilliinistä.

Kului kuitenkin vain kaksi vuotta ennen kuin tutkijat huomasivat, että ensimmäiset S. aureus -kannat olivat oppineet selviämään hengissä myös metisilliinistä. Syntyi superbakteeri MRSA (methicillin-resistant staphylococcus aureus).

Metisilliinin jälkeen S. aureus -bakteerilla on ollut jäljellä vielä yksi vahva vihollinen, antibiootti nimeltä vankomysiini. Siitä ei kuitenkaan voi iloita kovin pitkään.

Vankomysiinillä on paljon haittavaikutuksia, ja lääkärit turvautuvat siihen yleensä vasta sitten, kun mikään muu lääke ei auta. Lisäksi tutkijat huomasivat jo reilut kymmenen vuotta sitten, että S. aureus oli alkanut kehittää kantoja, jotka pystyivät vastustamaan vankomysiiniä.

Vankomysiinille vastustuskykyinen enterokokki VRE kuuluu MRSA:n ja niin kutsutun ESBL-ominaisuuden hankkineiden bakteerien (etenkin E. coli) ohella siihen joukkoon bakteereja, jotka aiheuttavat pahimmat sairaalaepidemiat.

EHEC-bakteereja, Helmholtz Centre for Infection Research Kuva: EPA/Manfred Rohde ehec

Bakteerien vastainen taistelu on opettanut ihmisille paljon siitä, miten yksittäiset bakteerit ja muut mikrobit pystyvät vastustamaan antibioottien lähentelyä. Sen sijaan se on edelleen hämärän peitossa, mitkä tekijät vaikuttavat vastustuskykyisten bakteerikantojen valikoitumiseen ja leviämiseen alueelta toiselle.

Sitäkään ei vielä tiedetä, mitkä tekijät vaikuttavat superbakteerien tarttumiseen ihmisestä toiseen ja eläimestä ihmiseen.

Uusia antibiootteja on kehitetty hyvin laiskasti. Tähän ei ole syynä se, että antibiooteille ei olisi käyttöä, vaan raha: lääkeyhtiöt ovat siirtäneet kehityspanoksiaan antibiooteista sellaisiin lääkkeisiin, joilla hoidetaan kroonisia sairauksia.

Krooniset sairaudet tuottavat pitkiä lääkekuureja ja suurempia voittoja kuin antibiootit, joita tarvitsee yleensä syödä vain muutama päivä.