Rozwój nowych alternatywnych metod leczenia antybiotykami staje się coraz bardziej niezbędny ze względu na rosnące rozpowszechnienie zjawiska oporności na antybiotyki.
Oporności na antybiotyk
Oporność na antybiotyki jest zjawiskiem, w którym bakterie stają się niewrażliwe - dlatego odporne - na terapię antybiotykową.
Dlatego lek staje się niezdolny do zabicia lub zahamowania wzrostu bakterii odpowiedzialnych za zakażenie, które ma leczyć.
Oporność na antybiotyki może być dwojakiego rodzaju:
- Oporność wewnętrzna, czyli odporność już obecna w bakteriach, nawet przed zażyciem leku;
- Oporność nabyta lub indukowana, czyli odporność, która rozwija się w bakteriach dopiero po przyjęciu antybiotyku.
Od czasu odkrycia do tej pory pierwszych antybiotyków leki te są szeroko stosowane, choć nie zawsze prawidłowo.
W rzeczywistości nadużywanie i niewłaściwe stosowanie antybiotyków - zwłaszcza w ostatnich latach - sprzyjało rozwojowi nabytej oporności przez bakterie; w konsekwencji faworyzowali wybór nowych opornych szczepów bakteryjnych.
Stosowanie antybiotyków, nawet jeśli nie jest to konieczne, lub nieprzestrzeganie dawkowania i czasu trwania terapii ustalonego przez lekarza, to niektóre z błędnych zachowań, które faworyzowały - i niestety nadal - sprzyjają rozwojowi oporności na antybiotyki.
Z tych powodów badania koncentrują się na nowych strategiach terapeutycznych, które mogą stanowić ważną alternatywę dla antybiotykoterapii, w nadziei na zidentyfikowanie nowych metod leczenia, które są równie skuteczne w zwalczaniu zakażeń, które nie sprzyjają rozwojowi oporności i które powodują mniej skutki uboczne.
Terapia bakteriofagowa
Bakteriofagi (lub fagi) są wirusami, które mogą infekować komórki bakteryjne, ale nie komórki ludzkie.
Dokładniej, bakteriofagi atakują bakterie, wstrzykując im materiał genetyczny, aby mogły się rozmnażać. W rzeczywistości wirus nie jest w stanie replikować się niezależnie i musi to wykorzystywać inne komórki, w tym przypadku komórki bakteryjne.
Dlatego bakteriofagi namnażają się wewnątrz bakterii, dopóki nie spowodują lizy iw konsekwencji śmierci.
Odkrycie bakteriofagów
W 1896 r. Brytyjski bakteriolog Ernest Hankin zauważył, że wody rzeki Ganges i rzeki Jumna w Indiach mają właściwości antybakteryjne, które zmniejszyły częstość występowania cholery i przypadków czerwonki na obszarach położonych w pobliżu dwóch rzek.
Hankin postawił hipotezę, że te właściwości przeciwbakteryjne mają być przypisane nieznanej substancji, zdolnej do wyjścia poza filtry porcelanowe używane do filtrowania wody rzeki, ale które mogą ulec degradacji w wysokich temperaturach (termolabile).
W późniejszych latach inni bakteriolodzy zaobserwowali podobne zjawiska, ale żaden z nich nie popierał tego tematu.
Prawie dwadzieścia lat po pierwszych obserwacjach Hankina angielski bakteriolog Frederick Twort zaobserwował podobne zjawisko jak opisane przez Hankina i wysunął hipotezę, że „nieznana substancja” o działaniu przeciwbakteryjnym może być wirusem. Jednak z powodu braku funduszy Twort nie kontynuował badań w tej dziedzinie.
Dopiero dwa lata po tym, jak francusko-kanadyjski mikrobiolog Felix d'Herelle na początku XX wieku odkrył - lub raczej odkrył na nowo - istnienie bakteriofagów.
Niedługo po jego odkryciu d'Herelle podjęła pierwszą próbę wprowadzenia terapii opartej na bakteriofagach w leczeniu czerwonki. Ta próba się powiodła.
Następnie badano również terapię bakteriofagową w leczeniu innych infekcji i nawet w tych przypadkach uzyskano pozytywne wyniki.
Jednak wraz z pojawieniem się antybiotyków zastosowanie bakteriofagów na Zachodzie zostało odłożone na korzyść stosowania nowo odkrytych leków.
Z drugiej strony w Europie Wschodniej terapia bakteriofagowa nadal się rozwija i jest nadal stosowana.
Ponowne odkrycie terapii bakteriofagowej
Terapia bakteriofagowa - odłożona na Zachód wraz z pojawieniem się leków antybiotykowych - ponownie wzbudza duże zainteresowanie ze względu na ciągły wzrost zjawiska oporności na antybiotyki.
Bakteriofagi są uważane za naturalnych wrogów bakterii i mają przewagę nad antybiotykami:
- Są one wysoce specyficzne, ponieważ każdy bakteriofag jest selektywny dla określonego gatunku bakterii lub nawet dla określonych szczepów bakteryjnych. Ta cecha jest bardzo ważna, ponieważ w ten sposób bakterie odpowiedzialne za zakażenie są jedynymi celami terapii i nie jesteśmy świadkami zabijania drobnoustrojów, które tworzą ludzką florę bakteryjną, jak to często ma miejsce w przypadku zwykłych leków antybiotykowych. Wszystko to powoduje zmniejszenie skutków ubocznych powodowanych przez wiele antybiotyków, takich jak - na przykład - biegunka.
- Dzięki lizie bakterii bakteriofagi pośrednio stymulują układ odpornościowy. W rzeczywistości, przy lizie bakteryjnej powstają fragmenty komórkowe, które są rozpoznawane przez komórki naszego układu odpornościowego; zjawisko to umożliwia zatem aktywację wszystkich mechanizmów obronnych naturalnie występujących w organizmie człowieka.
- Może się zdarzyć, że bakterie rozwiną oporność również na bakteriofagi, jednak jeśli to nastąpi, fagi są w stanie w krótkim czasie rozwinąć nowy szczep zdolny do ponownego zaatakowania bakterii.
- Gdy bakterie odpowiedzialne za zakażenie zostaną wyeliminowane, bakteriofagi również zanikają.
- Są tanie, ponieważ bakteriofagi są łatwo dostępne w naturze.
Pomimo ważnych zalet, jakie mają, bakteriofagi mogą mieć również pewne wady:
- Ponieważ bakteriofagi są wysoce specyficzne wobec pewnych rodzajów bakterii, preparat oparty na fagach, przeprowadzany w celu leczenia określonych zakażeń, musi być spersonalizowany dla każdego pacjenta. Dlatego konieczne jest dokładne określenie, które bakterie są odpowiedzialne za zakażenie. Może to powodować problemy, zwłaszcza gdy pacjent jest zagrożony życiem i nie ma czasu na przeprowadzenie odpowiednich testów w celu identyfikacji bakterii, które wywołują zakażenie.
- Toksyny bakteryjne, które mogą być szkodliwe dla organizmu, mogą być zawarte w tym samym preparacie faga.
- Może wystąpić transfer genów bakteryjnych między wirusami.
- Po lizie bakterii nadmierne ilości toksyn mogą być uwalniane do organizmu, co prowadzi do nadmiernej stymulacji układu odpornościowego; może to spowodować początek wstrząsu toksycznego.
W każdym razie, pomimo wad, terapia bakteriofagowa pozostaje ważną alternatywą dla terapii antybiotykowej.
Największą przeszkodą jest prawdopodobnie sposób opracowywania preparatów fagowych. W rzeczywistości preparaty te można otrzymać w stosunkowo krótkim czasie, zaczynając od substancji występujących w naturze (takich jak na przykład woda rzeczna). Jednak te metody przygotowania nie spełniają zachodnich standardów regulujących rozwój i stosowanie nowych leków.
Jednak w Stanach Zjednoczonych Food and Drug Administration (FDA) zatwierdziła stosowanie preparatów na bazie bakteriofagów do odkażania zwierząt, roślin i odpowiednich pochodnych przeznaczonych do spożycia przez ludzi.
Inhibitory wykrywające kworum
Terapia inhibitorem kworum wzbudza duże zainteresowanie jako możliwa alternatywa dla terapii antybiotykowej.
Ten rodzaj leczenia nie jest w stanie zabić bakterii, ale uniemożliwia ich uszkodzenie ciała.
Aby lepiej zrozumieć mechanizm działania tego zabiegu, użyteczne jest krótkie wprowadzenie na temat tego, co jest kworum-wyczuciem.
Quorum-sensing
Wykrywanie kworum to forma komunikacji wykorzystywana przez bakterie do wymiany informacji między sobą.
Aby komunikować się, bakterie wykorzystują określone związki chemiczne (zwane samonapędzaczami), które dostarczają informacji o populacji bakterii, w tym informacje o jej wielkości.
Kiedy populacja bakterii osiągnie kworum (którego dosłowne znaczenie oznacza minimalną liczbę członków, niezbędną i konieczną, aby podjąć decyzje dotyczące zarządzania), autoinduktory działają poprzez promowanie lub hamowanie transkrypcji pewnych typów genów i regulację aktywacji lub mniej niż szlaki metaboliczne.
Mechanizm wykrywania kworum zidentyfikowano u prawie wszystkich rodzajów bakterii (zarówno Gram-dodatnich, jak i Gram-ujemnych), w tym bakterii patogennych dla ludzi.
Bakterie chorobotwórcze komunikują się ze sobą, aby regulować wytwarzanie szkodliwych substancji lub aktywować mechanizmy, które pozwalają im nie być rozpoznawane przez komórki układu odpornościowego organizmu gospodarza. Jeszcze inne bakterie, dzięki wyczuciu kworum, są w stanie opóźnić wytwarzanie szkodliwych substancji, dopóki kolonia bakteryjna nie osiągnie takich rozmiarów, aby zapewnić ustanowienie zakażenia przez przytłoczenie układu odpornościowego gospodarza.
Inhibitory wykrywające kworum
W związku z tym wyczuwanie kworum ma zasadnicze znaczenie dla komunikacji niektórych bakterii chorobotwórczych i uwalniania szkodliwych substancji, które produkują.
Blokowanie tej formy komunikacji bakteryjnej może być zatem użyteczne do powstrzymania wystąpienia zakażeń bakteryjnych, które w przeciwnym razie mogłyby spowodować poważne patologie (takie jak na przykład cholera lub zakażenia Pseudomonas aeruginosa ).
Ponadto wydaje się, że terapia inhibitorem kworum wykrywa ryzyko mniejszego rozwoju oporności bakterii w porównaniu z terapią antybiotykową.
Badania przeprowadzone na zwierzętach z użyciem inhibitorów wykrywających kworum w celu zapobieżenia zakażeniom Staphylococcus dały pozytywne wyniki.
Dlatego badania w tej dziedzinie wciąż się rozwijają, próbując zidentyfikować nowe cząsteczki zdolne do hamowania komunikacji bakteryjnej i wynikających z niej infekcji i patologii.
