Bakteerit selättävät antibiootit yllättävän monilla keinoilla

Ellei antibioottien tehoa pystytä pelastamaan, bakteeritulehduksista tulee ihmiskunnan suurin kuolinsyy. Tuoreet tutkimukset löysivät kaksi antibioottiresistenssin yleistymisen perussyytä. 

antibiootit
Kourallinen tabletteja, taustalla lisää lääkeliuskoja.
Puoli vuosisataa sitten uskottiin, että antibiootit tekevät lopun bakteerien aiheuttamista tulehduksista. Antibioottien holtiton käyttö on vienyt tuon toiveen. CC0

Tutkijat ovat päässeet ensi kertaa molekyylitasolla sen juurille, miten bakteerista tulee antibiooteille vastustuskykyinen superbakteeri. Kanadalaisen McMasterin yliopiston (siirryt toiseen palveluun) tutkimus voi antaa tärkeän aseen taistelussa antibioottien tehon heikentymistä vastaan.

Ainakin 700 000 ihmistä vuodessa kuolee tulehdussairauksiin, joihin antibiootit ovat lakanneet tehoamasta. Jos teho heikkenee lasketusti, vuodessa kuolevien määrän arvioidaan vuonna 2050 olevan kymmenen miljoonaa eli enemmän kuin syövillä ja liikenneonnettomuuksilla yhteensä.

McMasterin yliopiston tutkimuksessa keskityttiin polymyksiini-B:hen eli PmB:hen, jolla hoidetaan niin aivokalvontulehduksia kuin arkisempia virtsatie- ja silmätulehduksia.

Tutkimukseen valittiin juuri PmB, koska sitä on pidetty viimeisenä rikkumattomana puolustuslinjana, kun mikään muu antibiootti ei enää tepsi. Vuonna 2016 kiinalaiset tutkijat kuitenkin löysivät geenin, jonka vuoksi bakteeri voi tulla vastustuskykyiseksi myös polymyksiineille.

McMasterin tutkijat halusivat selvittää, mitä tarkalleen tapahtuu, kun tuo bakteeri estää antibioottia toimimasta. He onnistuivat katsomaan syvälle bakteerin solukalvoon yhdistämällä useita materiaalitutkimusten menetelmiä.

Menetelmien erottelukyky on niin tarkka, että kuvissa näkyvät yksittäiset molekyylit. Niillä on kokoa noin sadastuhannesosa ihmishiuksen paksuudesta.

Antibiootin hyökkäys kilpistyy jäykkään solukalvoon

Antibiootti tappaa bakteerin tekemällä reikiä sen solukalvoon, mutta miksi lääkkeen hyökkäys ei aina onnistu? Siihen ei ole ollut yksimielistä vastausta.

– Kun antibiootti toimii kuten pitää, fysiikan peruslait pätevät. Lääkkeen positiivinen lataus saa sen hakeutumaan negatiivisesti latautuneen bakteerin luokse. Bakteerin solukalvo puolestaan pyrkii torjumaan lääkkeen, selittää tutkija Andree Khondker.

Tutkijat havaitsivat, että vastustuskykyisen eli resistentin bakteerin solukalvo oli tavallista jäykempi ja lataus heikompi. Bakteeri siis veti lääkettä luokseen tavallista vähemmän, ja bakteerin kalvon läpi oli vaikeampi tunkeutua. Ihan kuin leikkaisi yhtäältä hyytelöä ja toisaalta kiveä, Khondker vertaa.

– Meillä nyt on perusmalli, joka pätee moniin bakteereihin ja antibiootteihin, ja ymmärrämme paljon paremmin, miten bakteerien vastustuskykyä voidaan ennustaa ja yrittää estää, sanoo tutkimusta johtanut professori Maikel Rheinstädter.

Pacu-kala pöydällä.
Bakteeritutkimuksen paculaji Piaractus mesopotamicus on piraijan sukua ilman sen teräviä hampaita. Suurimmat yksilöt kasvavat jopa 50-kiloisiksi. Helmholtz Zentrum München

Kanadalaistutkimus on luettavissa Nature Communications Biology (siirryt toiseen palveluun) -julkaisusta. Microbiome (siirryt toiseen palveluun)-lehdessä puolestaan on ilmestynyt saksalais-tanskalais-brasilialainen tutkimus, jossa bakteerien vastustuskyvyn syitä etsittiin kalojen avulla.

Tutkittu laji oli eteläamerikkalainen pacu, joka on myös kalankasvattamoissa yleinen. Pacuille annettiin runsaan kuukauden ajan ravinnon seassa antibioottia, florfenikolia, ja seurattiin sen vaikutuksia suoliston bakteeriston geeneihin.

– Kuten odotimmekin, antibiootti lisäsi sille vastustuskykyisiä geenejä. Mutta se yllätti, miten monilla menetelmillä nuo geenit levisivät suoliston bakteereissa, sanoo päätutkija Johan Sebastian Sáenz Medina müncheniläisestä ympäristöterveyden tutkimuslaitoksesta Helmholz Zentrumista (siirryt toiseen palveluun).

Bakteerit jakavat toisilleen vastustuskykyä

Tähän saakka on oletettu, että pääsyyllinen antibioottiresistenssin yleistymiseen ovat plasmidit, joissa antibioottien vastustuskykyyn vaikuttavat geenit sijaitsevat.

Plasmidit ovat varsinaiseen kromosomiin kuulumatonta DNA:ta, joka pystyy kahdentumaan itsenäisesti ja siirtymään helpohkosti bakteerista toiseen.

Tuoreiden tulosten mukaan bakteerit jakavat toisilleen vastustuskykyä myös loisvirusten ja hyppivien DNA-jaksojen eli transposonien välityksellä. Virukset ovat faageja, joita muualla, Suomessakin, tutkitaan nimenomaan tulehdusten hillitsijöinä, sillä ne tappavat bakteereja.

Resistenssin siirtyminen niin laajasti ilman plasmidien osallisuutta on todellakin hämmästyttāvää, sanoo professori Michael Schloter.

Hänen mukaansa malleja resistenssin yleistymisvauhdista on muutettava näiden tulosten takia. Hän suosittelee samalla, että kalankasvattamot harkitsevat tarkkaan, kannattaako niissä käyttää antibiootteja.

Ihminen on pilaamassa hyvän aseen

Bakteerit käyvät samaa eloonjäämistaistelua kuin me maapallon muutkin eliöt. Kun ihmiset keksivät uuden lääkkeen, bakteerit tekevät parhaansa päihittääkseen sen ja selvitäkseen hengissä.

Antibiootit olivat alkujaan mahtiase, mutta ihmiset ovat heikentäneet sitä liiallisella ja holtittomalla käytöllä. Jos jokin antibiootti tai sen annos on väärä, bakteerit eivät kuole, vaan saavat päinvastoin vihiä lääkkeen ominaisuuksia ja pystyvät mutatoitumaan niitä sietäviksi.

Kun tätä tapahtuu paljon, ollaan tilanteessa, josta Maailman terveysjärjestö WHO (siirryt toiseen palveluun) nyt vakavasti varoittaa. WHO arvioi antibioottiresistenssin yhdeksi suurimmista uhkista terveydelle, ruokaturvallisuudelle ja kehitykselle kaikkialla maailmassa.

Ilman nopeita muutoksia olemme matkalla aikaan, jossa tavalliset tartuntataudit ja pienet vammat voivat taas tappaa kuten ennen antibioottien keksimistä, WHO varoittaa.

Pahoin tulehtunut haava ihmisen iholla.
Tämä MRSA-bakteerin aiheuttama tulehdus etenee, koska aiemmin tepsineistä antibiooteista ei ole enää hillitsemään sitä. Gregory Moran / CDC

Tuoreen yhdysvaltalaistutkimuksen perusteella tieto turhien antibioottikuurien aiheuttamasta suuresta terveysuhasta ei ota mennäkseen perille.

Yksityisten sairausvakuutusten kattamille yhdysvaltalaisille vuonna 2016 kirjoitetuista antibioottiresepteistä ainakin neljännes oli täysin tarpeettomia ja vain alle kymmenesosa kiistatta tarpeellisia, osoittaa Michiganin yliopiston (siirryt toiseen palveluun) tutkimus.

Yksi kuudesta aikuisesta ja yksi kymmenestä lapsesta söi vuoden aikana vähintään yhden tarpeettoman antibioottikuurin, British Medical Journal (siirryt toiseen palveluun) -lehdessä julkaistu tutkimus kertoo.