Antibiotiká používa v podstate každý z nás a život bez nich si už ani nevieme predstaviť. Sú to prírodné látky, ktoré spomaľujú alebo úplne zastavujú rast mikroorganizmov, pomáhajú telu bojovať s baktériami. V súčasnosti je kríza antibiotík vyvolaná mohutným rozšírením antibiotickej rezistencie. Veľkým problémom je návrat niektorých ochorení, ktoré sú rezistentné voči väčšine antibiotík, ako napr. tuberkulóza.
Napriek obrovskému prínosu antibiotík, infekcie sú druhou najčastejšou príčinou úmrtí vo svete a treťou v USA. Hlavnou skupinou sú neinfekčné ochorenia a poranenia. Najviac úmrtí na infekčné ochorenia je v rozvojových krajinách, najmä v Afrike a v časti Ázie. Vo vyspelých krajinách je síce situácia iná, ale fenomén antibiotickej rezistencie aj tam zásadne komplikuje možnosti liečby. V Európe ročne zomrie okolo 25-tisíc ľudí práve kvôli multirezistentným kmeňom, ktoré sa nedarí liečiť antibiotikami.
Patogén je mikroorganizmus, ktorý vyvoláva poškodenie (ochorenie) hostiteľa. Poškodenie môže byť priame (toxíny) alebo nepriame (imunitný systém). Rozoznávame primárne patogény (Yersina pestis, Bacillus anthracis, Treponema palidum, Salmonella Typhi), oportunistické patogény (Salmonella Typhimurium, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus) a nepatogénne baktérie (LAB – Lactobacillus, Bifidobacterium).
Prof. RNDr. Ján Turňa, CSc., bol hosťom jubilejnej vedeckej kaviarne Veda v CENTRE
Boj patogénov (mikroorganizmov) a človeka je nerovnocenný. Ide o masívnu prevahu mikroorganizmov. Na zemeguli žije 5 x 1031 mikróbov. Je to nepredstaviteľné číslo v porovnaní so 6 miliardami ľudí. Obrazne povedané, na každého človeka pripadá 1022 mikroorganizmov. Priemerný čas množenia mikroorganizmov je 30 minút a nám to v priemere trvá 30 rokov. To ukazuje, ako rýchlo sa dokážu meniť a ako veľa ich môže na nás zaútočiť. Z tejto prevahy vyplýva, že patogény v princípe boli aj budú, je to ich prirodzená vlastnosť, stále vznikajú nové. V princípe stačí, keď uspeje jeden patogén a dokáže urobiť človeku problém, až ten najdramatickejší. Existujú však aj také mikroorganizmy, ktoré s nami žijú v symbióze a dokonca nám nejakým spôsobom prospievajú, napr. jogurty a iné kvasené výrobky robia pre organizmus niečo účinné a ešte sú aj chutné.
Niektoré patogény sú nepriateľsky naladené voči nám za každých podmienok, niektoré len príležitostne. Dôležité je poznanie, že patogén musí mať nejakú stratégiu zvíťaziť nad cieľovým hostiteľom – v našom kontexte človekom.
Infekčný cyklus (z pohľadu baktérie): Expozícia/vstup patogéna do organizmu. Adherencia/Invázia. Rast/Množenie patogénov/Získavanie živín. Rozšírenie v tele hostiteľa. Únik a rozšírenie sa z hostiteľa. Prežívanie v prostredí. Všetky tieto stupne sú možným cieľom pre nás a je možné s patogénom bojovať.
Na liečbu bakteriálnych infekcií sa používajú dezinfekčné látky, antiseptiká a antibiotiká – širokospektrálne a skupinovo špecifické a bakteriocídne/bakteriostatické.
Waksmanova definícia antibiotík: Antibiotikum je chemická látka, ktorú produkujú mikroorganizmy a ktorá má schopnosť inhibovať rast baktérie a dokonca ju usmrtiť. Internetová stránka Michigan State University definuje antibiotikum ako nízko molekulárnu látku produkovanú mikroorganizmom, ktorá pri nízkej koncentrácii inhibuje alebo zabíja iné mikroorganizmy. Antimikrobiálnym činidlom je akákoľvek látka prírodného, semisyntetického alebo syntetického pôvodu, ktorá zabraňuje rastu mikroorganizmov.
Úspešná história antibiotík
V roku 1928 objavil Alexander Fleming prvé antibiotikum – penicilín. Do klinickej praxe bol zavedený v roku 1944. Jeho reálna výroba sa začala až na konci II. svetovej vojny. V roku 1954 bola na Slovensku (ako súčasti Československa) v Biotike v Slovenskej Ľupči po prvýkrát spustená veľká výroba penicilínu. Bolo to v rámci Marshallovho plánu na pomoc Československu. Využili skúsenosti získané predovšetkým v USA. Tým sa aj celá naša oblasť technológie a produkcie antibiotík pozdvihla.
V roku 1965 bolo na trhu 25 tisíc antibiotických produktov. Nešlo však o rôzne zlúčeniny, ale iba balenia, z ktorých veľké množstvo bolo identických, aj keď od rôznych výrobcov. V roku 1965 minister zdravotníctva USA ohlásil „víťazstvo“ nad infekčnými chorobami. Netreba sa však predčasne chváliť, že sme vyhrali nad prírodou – nad baktériami, že na všetko máme antibiotiká. Nasledoval objav prenosnej antibiotickej rezistencie v grampozitívnych mikroorganizmoch.
Do konca 80-tych rokov sme mali antibiotikum, ktoré nesklame – vankomycin. Úspešné antibiotiká sú zacielené na tri metabolické procesy v prokaryotickej bunke. Často používané triedy antibiotík sú cefalosporíny (27 %), makrolidy (20 %), chinolóny (17 %) a penicilíny (17 %).
Dnešným problémom je, že neprichádzajú nové antibiotiká. V rokoch 1982 – 1987 bolo 16 nových antibiotík a v poslednom období iba dve. Niektoré nové typy antibiotík museli byť stiahnuté z trhu, pretože boli enormne toxické. Ukázalo sa, že ich toxicita je taká veľká, že prevyšuje ich pozitívny účinok.
Storočie výskumu fágov
Minulé storočie možno označiť ako storočie výskumu fágov. Fágy sú bakteriálne vírusy, kde sa využíva princíp, že nepriateľ môjho nepriateľa je môj priateľ. Fágy sú významné faktory v evolúcii hostiteľských baktérií. Jednou z vlastností fágov je, že dokážu prenášať napr. gény z organizmu do organizmu. Tento proces nazývame transdukcia.
V súčasnosti musí veda hľadať inú výbavu „zbraní“ na infekčné ochorenia. Vyžaduje si to nové poznanie princípov fungovania patogénov, lepšie poznanie ich prirodzených nepriateľov a kombináciu niekoľkých princípov potlačenia rastu nežiadúcich mikroorganizmov. Veľké farmaceutické firmy však z ekonomických dôvodov nemajú záujem o vývoj nových antibiotík.
Tému Ako ďalej bez antibiotík? prezentoval prof. RNDr. Ján Turňa, CSc., v jubilejnej vedeckej kaviarni Veda v CENTRE dňa 31. mája 2018 o 17.00 hod. Po desiatich rokoch úspešného fungovania cyklu vedeckých kaviarní nadviazal na svoje vystúpenie pod názvom Éra antibiotík končí, čo ďalej? zo dňa 21. mája 2008, kedy sa uskutočnila v CVTI SR v Bratislave prvá vedecká kaviareň. Organizátorom vedeckých kaviarní je Národné centrum pre popularizáciu vedy a techniky v spoločnosti pri CVTI SR.
Prof. RNDr. Ján Turňa, CSc., je vedec, molekulárny biológ, vedúci Katedry molekulárnej biológie na Prírodovedeckej fakulte Univerzity Komenského v Bratislave a generálny riaditeľ Centra vedecko-technických informácií SR (CVTI SR). Vo svojej vedeckovýskumnej práci sa zaoberá molekulárnou biológiou prokaryotov, reguláciou génovej expresie a využitím metód molekulárnej biológie v biotechnológii. V roku 1981 ako prvý na Slovensku pripravil rekombinantnú DNA. V roku 1991 začal rozvíjať metódy génového inžinierstva in vivo využitím známych, ale aj nových originálnych vektorov založených na derivátoch transpozičného bakteriofága Mu. V rokoch 1987 – 1992 bol riaditeľom Ústavu biochémie a biotechnológie Univerzity Komenského v Bratislave. Od roku 1992 pôsobí na Katedre molekulárnej biológie, od roku 1997 je vedúcim katedry. Popri pedagogickej a výskumnej práci sa venuje popularizácii molekulárnej biológie a jej aplikáciám v biotechnológii.
Prof. Ján Turňa je delegátom Slovenskej republiky v EMBL (European Molecular Biology Laboratory). V roku 2014 sa stal laureátom 4. ročníka ceny European Projects Awards za jeho prínos k rozvoju EÚ prostredníctvom realizácie európskych projektov.
Spracovala a uverejnila: Marta Bartošovičová, NCP VaT pri CVTI SR
Foto: Marián Zelenák, NCP VaT pri CVTI SR