Nadchodzi pandemia

Doktor Tom Frieden nie krył zdenerwowania, gdy pod koniec maja przemawiał na nadzwyczajnie zwołanej konferencji prasowej w Atlancie.

– W najnowszej historii medycyny zaczyna się niebezpieczny rozdział. Już wkrótce nie będziemy w stanie wyleczyć pacjentów żadnymi dostępnymi lekami – ostrzegał dyrektor Centrum Kontroli i Prewencji Chorób (CDC), amerykańskiej agencji rządowej zajmującej się nadzorem nad zdrowiem publicznym.

Ta ponura przepowiednia jest pokłosiem odkrycia w Stanach Zjednoczonych superbakterii całkowicie opornej na wszystkie znane dotąd antybiotyki, w tym na kolistynę, uważaną za lek ostatniej szansy. Groźnym drobnoustrojem zarażona była 49-letnia mieszkanka Pensylwanii.

Za jego właściwości odpowiada gen MCR-1, który niezwykle szybko rozprzestrzenia się pomiędzy gatunkami – i to nawet na odległość tysięcy kilometrów. Potwierdza to wspomniany przypadek zakażonej Amerykanki, która nigdy nie wyjechała poza terytorium USA. To nie pierwsza taka historia na świecie.

Bakterie z genem MCR-1 odkryto w 2015 roku w Chinach (m.in. w surowej wieprzowinie), potem również w Europie (w Danii i Wielkiej Brytanii). Co to oznacza? Że u coraz większej liczby pacjentów infekcje wywołane groźnymi drobnoustrojami będą nieuleczalne.

Profesor ­Timo­thy Walsh z Uniwersytetu w Cardiff uważa, że pozostało nam jeszcze jedynie 10 lat skutecznego działania antybiotyków. Jeśli do tego czasu nie znajdziemy nowego sposobu zwalczania zarazków, możemy spodziewać się epidemii chorób, z którymi – jak się wydawało – dawno sobie poradziliśmy. Szacuje się, że do roku 2050 antybiotykooporne bakterie zabiją nawet 300 milionów ludzi.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) ostrzega: zbyt swobodny dostęp do najsilniejszych leków sprawi, że cofniemy się do budzących grozę czasów sprzed odkrycia penicyliny.

– Sami sobie strzelamy w stopę, traktując antybiotyki jako remedium na każdą dolegliwość. To ogromny błąd, którego konsekwencje zaczynamy odczuwać coraz bardziej – alarmuje doktor Wojciech Łuszczyna z Urzędu Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych.

Antybiotyki stanowią jedną z najskuteczniejszych broni w walce z infekcjami wywoływanymi przez bakterie. Kiedy zawodzi wybrany lek, szuka się kolejnego, o silniejszym działaniu. Choć niekiedy trzeba wielu starań i badań, by trafić na ten właściwy, zakres działania specyfiku pozostaje zawsze dość szeroki. To znaczy – pozostawał, gdyż dziś zaczyna brakować antybiotyków, którymi moglibyśmy pokonać niektóre mikroorganizmy.

Czym właściwie są antybiotyki? To substancje chemiczne mające zdolność niszczenia bakterii lub hamowania ich wzrostu. W warunkach naturalnych są ­produkowane przez inne drobnoustroje bądź grzyby, lecz nauczyliśmy się pozyskiwać je w laboratoriach. Do tej grupy zalicza się także związki syntetyczne oraz te tworzone przez rośliny lub zwierzęta.

Antybiotyki zakłócają procesy życiowe bakterii, doprowadzając do ich osłabienia albo śmierci. Dziś stosujemy je jako środki odkażające, antyseptyczne i produkty higieniczne, bo to najefektywniejszy znany nam lek zmniejszający zagrożenie chorobami zakaźnymi.

Jeszcze w trakcie I wojny światowej większość żołnierzy ginęła nie wskutek ran odniesionych w czasie walki, lecz z powodu infekcji, które się w nie wdawały.

Nic zatem dziwnego, że odkrycie antybiotyków uważa się za jeden z najbardziej przełomowych momentów w historii medycyny i biologii.

Pionierem badań nad antybiotykami był szkocki bakteriolog Alexander Fleming. W 1928 roku dokonał zupełnie przypadkowego odkrycia: po powrocie z wakacji zauważył, że na szklanej płytce, na której hodował kolonie gronkowca, wyrosła pleśń.

– To zabawne – powiedział wówczas, bo płytka wokół grzyba była czysta, zupełnie jakby gronkowiec się rozpuścił. Okazało się, że winę za „zabicie” drobnoustroju ponosi pewien niezwykły gatunek pędzlaka, Penicillium notatum, który posłużył naukowcowi do dalszych badań.

Kiedy Flemingowi udało się wyizolować z pleśni substancję czynną, świat dostał swój pierwszy antybiotyk: penicylinę. Po tym, jak nowy lek wszedł do masowej produkcji, ogłoszono zwycięstwo nad chorobotwórczymi bakteriami.

Dalszy rozwój mikro­biologii pozwolił na wyodrębnienie kolejnych antybiotyków. Do dziś odkryto ich ponad sto. Problem w tym, że większość z nich szybko przestała działać i obecnie do dyspozycji lekarzy pozostało nie więcej niż trzydzieści rodzajów specyfików.

Już w 1945 roku Fleming ostrzegał świat, że przez bezmyślność ludzi stosujących nieodpowiednie dawki mikroby staną się oporne na antybiotyki – i to się wydarzyło. Początkowo penicylina trafiła tylko do wojskowych zestawów pierwszej pomocy, z czasem jednak można ją było kupić (bez recepty!) w każdej aptece.

Zażywano ją właściwie bez umiaru. Wtedy zaczęły się problemy: bakteryjne szczepy potraktowane penicyliną wyrabiały sobie na nią oporność! To samo zaobserwowano w przypadku pozostałych leków. Winę za obecny stan rzeczy ponosimy więc głównie my sami.

– W terapii antybiotykowej powinny obowiązywać trzy zasady: maksymalnie rzadko, a więc wyłącznie wtedy, kiedy jest to absolutnie konieczne; maksymalnie krótko – tylko do momentu wyleczenia, nie dłużej; i maksymalnie wysoko, czyli w dawkach uderzeniowych, które zniszczą drobnoustroje, zanim te zdążą się uodpornić – tłumaczy dr Jarosław Woroń z Uniwersyteckiego Ośrodka Monitorowania i Badania Niepożądanych Działań Leków CM UJ w Krakowie.

Zdaniem prof. Walerii Hryniewicz z Narodowego Programu Ochrony Antybiotyków przede wszystkim nie należy ich nadużywać, szczególnie wtedy, kiedy nie są w procesie leczenia niezbędne.

Na przykład zastosowanie amoksycyliny w infekcji wirusowej nie tylko nas nie wyleczy, ale wręcz przeciwnie: pomoże bakteriom w naszym ciele w nabyciu oporności na specyfik. Niestety, powyższe zalecenia rzadko są stosowane w praktyce.

Antybiotyko­oporność, z którą mamy obecnie do czynienia, to efekt nadużywania tego rodzaju substancji zarówno u ludzi, jak i zwierząt. Dlatego specjaliści apelują, by zaprzestać rutynowego i profilaktycznego stosowania antybiotyków.

Głównym grzechem lekarzy pierwszego kontaktu jest przepisywanie bakteriobójczych specyfików nawet wtedy, kiedy infekcja ma podłoże wirusowe. Z kolei pacjenci nie słuchają zaleceń internistów odnośnie dawkowania lub zażywają leki na własną rękę. Do tego dochodzi nadużywanie antybiotyków na wielkoprzemysłowych farmach.

Mało kto zdaje sobie sprawę, że na świecie 70% środków bakteriobójczych trafia do... zwierząt. Dodawane są do paszy w celach profilaktycznych – „na wszelki wypadek”, ponieważ producenci żywności nie chcą sobie pozwolić na straty spowodowane chorobami. Następnie antybiotyki przedostają się do środowiska, przyspieszając zdobywanie oporności przez bakterie.

Co najgorsze, zwierzętom aplikuje się kolistynę, lekarstwo ostatniej szansy. Tylko w Chinach zużywa się jej rocznie 12 tysięcy ton. W Ameryce – 800 ton, a w Europie kolejnych 400. Efekt jest taki, że specyfiki przestają działać na nas jak należy.

– Bakterie szybko poznają antybiotyk i uczą się przed nim bronić. Stosują przy tym wiele sztuczek: zmieniają budowę ścianek komórki, żeby lek nie mógł jej rozerwać, wytwarzają specjalne enzymy rozkładające substancję aktywną albo „wypompowują” ją ze swego wnętrza. Jakby tego było mało, bardzo prędko się mnożą i natychmiast przekazują oporność swoim następcom – tłumaczy doktor Wojciech Łuszczyna.

W Europie z powodu antybiotykooporności bakterii umiera rocznie 25 tysięcy osób, a na całym świecie – 700 tysięcy. Przyczyną zgonu może być zakażenie szpitalne, infekcja dróg oddechowych, zapalenie opon mózgowych, choroba weneryczna, a nawet... biegunka.

Należy pamiętać, że lek tego typu działa niczym granat – niszczy wszystko, bez wyjątku. Giną od niego zarówno złe, jak i dobre dla nas bakterie. To dlatego podczas kuracji niezwykle ważne jest stosowanie odpowiednich probiotyków.

Magazyn „Lancet”, który 70 lat temu publikował wyniki badań nad penicyliną, obwieszczając światu złotą erę w medycynie, dziś wzywa do opamiętania i wróży „antybiotykową apokalipsę”. Naukowcy alarmują, że oporność mikrobów na antybiotyki to problem globalny.

– Pojawia się niebezpiecznie często w każdej części świata i może doprowadzić do końca nowoczesnej medycyny, jaką znamy – ostrzega Margaret Chan, dyrektor Światowej Organizacji Zdrowia (WHO).

Co nam grozi? Dane prognozujące śmierć 300 milionów ludzi do 2050 roku pochodzą z raportu przygotowanego na zlecenie brytyjskiego rządu. Opublikowano go dwa lata temu, a więc jeszcze przed wykryciem superbakterii.

Dziś nikt już nawet nie próbuje oszacować liczby potencjalnych ofiar. Jim O’Neill, który go opracowywał, nie ma jednak wątpliwości, że wkrótce oporne na leki mikroby będą zabijać więcej ludzi niż rak. Wystarczy wspomnieć, że w ciągu ostatnich dwóch dekad prawdopodobieństwo zgonu z powodu zainfekowania mikrobami opornymi na antybiotyki wzrosło aż o 65%. A może być jeszcze gorzej, bo grożą nam prawdziwe epidemie.

Firma KPMG, która niedawno przeprowadziła badania na temat skutków rosnącej antybiotykooporności, doszła do wniosku, że bakterie gronkowca złocistego, pałeczki zapalenia płuc, a także prątki gruźlicy w ciągu najbliższych 15 lat staną się o 40% oporniejsze na współczesne leki i doprowadzą do podwojenia liczby zachorowań.

Firma RAND Europe podaje jeszcze bardziej drastyczne dane, ostrzegając, że wspomniane drobnoustroje uodpornią się całkowicie. Do tego dochodzi wzrost śmiertelności wśród chorych na tyfus i rzeżączkę. Warto też uświadomić sobie, że w świecie uboższym o antybiotyki niebezpieczne staną się także te zabiegi medyczne, które dziś uznajemy za niegroźne i mało skomplikowane.

– Nawet rutynowe operacje, takie jak usunięcie wyrostka robaczkowego, będą się wiązać z wysokim zagrożeniem życia, bo pacjent powinien dostać substancję o silnym działaniu antybakteryjnym, by zapobiec infekcjom. A wizyta u dentysty może okazać się śmiertelna, jeśli wda się zakażenie – ostrzega prof. Neil Woodford z Imperial College w Londynie.

Dlaczego więc koncerny farmaceutyczne nie rzucają wszystkiego i nie przybywają z odsieczą? Bo jak zawsze: gdy nie wiadomo o co chodzi, chodzi o pieniądze.

Większość stosowanych obecnie antybiotyków powstała pod koniec lat 80. ubiegłego stulecia. Mimo postępu biotechnologii od tamtego czasu na rynku nie pojawił się właściwie żaden skuteczny lek, który nadawałby się do powszechnego użytku. Problem w tym, że koncerny farmaceutyczne nie są zainteresowane prowadzeniem kosztownych badań nad nowymi medykamentami.

„Zamiast inwestować pieniądze w leki, które statystyczny pacjent bierze przez kilka czy kilkanaście dni w roku, wolą wydawać je na środki stosowane przy chorobach przewlekłych, a więc przyjmowane długotrwale” – pisze doktor Marcia Angell w książce Prawda o firmach farmaceutycznych.

Była redaktor naczelna „New England Journal of Medicine” nie ma wątpliwości, że chęć powiększenia zysków to główna przyczyna zastoju w badaniach nad nowymi antybiotykami, które mogłyby poprawić niewesoły stan rzeczy. Dlatego też inicjatywę coraz częściej przejmują rządy poszczególnych państw oraz organizacje międzynarodowe.

Unia Europejska hojnie wsparła badania Szkotów z Uniwersytetu w Aberdeen, którzy poszukują nowych lekarstw na dnie Oceanu Spokojnego. Związki chemiczne zawarte w organizmach głębinowych grzybów i bakterii mogą być bowiem bardzo pomocne w zwalczaniu chorób.

Kolejnym podjętym krokiem jest program „Horyzont 2020”, który sfinansuje kompleksowe prace naukowe w tej dziedzinie w bardzo szerokim zakresie. – Wynalezienie następnej generacji antybiotyków jest konieczne, jeżeli chcemy uniknąć pogorszenia sytuacji i całkowitej porażki w walce z bakteriami – oznajmiła Máire Geoghegan-Quinn, unijna komisarz ds. badań i innowacji. Dlatego w laboratoriach na całym świecie trwają intensywne poszukiwania.

Naukowcy chcą znaleźć antybiotyki m.in. w morskich głębinach oraz... komputerowych symulacjach. Inne pomysły dotyczą unowocześnienia starych specyfików, choć póki co brakuje spektakularnych sukcesów na tym polu.

Faktem jest, że systematycznie słabnąca pozycja antybiotyków to poważny sygnał alarmowy dla całego medycznego środowiska. Zaczynamy przegrywać batalię, która ma przecież strategiczne znaczenie dla ludzkości. Oby tylko nie okazało się, że wkrótce nie będzie już kogo ratować...

Sprawdź, o czym jeszcze można przeczytać w nowym numerze "Świata Wiedzy 10/2016"

Niektórzy naukowcy uważają, że wzrastająca odporność drobnoustrojów na działanie antybiotyków powinna zostać wpisana na listę zagrożeń dla ludzkości – podobnie jak terroryzm czy globalne ocieplenie.

Penicylina, od której wszystko się zaczęło, przestaje radzić sobie z niektórymi drobnoustrojami. Naukowcy wieszczą, że medycyna wchodzi w erę postantybiotykową. A wielkie koncerny farmaceutyczne nie inwestują w badania nad nowymi lekami tego typu, bo im się to... nie opłaca.

Nie odkryto jeszcze skutecznego leku na bakterie posiadające gen NDM-1 (New Delhi metallo-beta-laktamaza-1), oporne na prawie wszystkie antybiotyki. Najpierw pojawiły się w Indiach i Pakistanie, ale bardzo szybko rozprzestrzeniły się na całym świecie. W 2012 roku wykryto je u 50 pacjentów w Wielkiej Brytanii. Pięciu z nich zmarło.

Duży problem z NDM-1 ma obecnie Polska. Pod koniec maja mieliśmy w kraju 1100 potwierdzonych przypadków zakażenia.

Mikroby, które odkryto niedawno w USA, a wcześniej w Chinach, Danii i Wielkiej Brytanii, wyposażone są w gen MCR-1, powodujący lekooporność. Choć początkowo bakterię znajdowano u zwierząt, przenosi się ona również na ludzi.

Mutacja genu powoduje, że drobnoustroje stają się oporne nawet na kolistynę, uważaną za antybiotyk ostatniej szansy. Zdaniem ekspertów owa oporność ma „potencjał epidemiczny”, a tempo rozprzestrzeniania się bakterii jest wyjątkowo duże. Nie ma na nią lekarstwa.

Substancje o działaniu przeciwbakteryjnym znajdują się również w wielu produktach roślinnych, do których dostęp ma każdy z nas. W zależności od rodzaju związków chemicznych, jakie zawierają, mogą przyczyniać się do zwalczania różnych drobnoustrojów.

Cebula. Znajdziemy w niej związki siarki, w tym allicynę, które niszczą bakterie odpowiedzialne za infekcje skóry (m.in. gronkowca złocistego). Poza tym surowa cebula znacząco przyspiesza gojenie ran, czyraków, trądziku, a także oparzeń.

Czosnek. Niszczy paciorkowce i gronkowce wywołujące zatrucia pokarmowe oraz zapalenie płuc i mięśnia sercowego. Według naukowców czosnek zwalcza bakterie powodujące problemy jelitowe skuteczniej niż wiele leków na receptę. Cóż z tego, że nie pachnie zbyt pięknie...

Propolis (kit pszczeli). Zawiera około 300 związków chemicznych, które zwalczają szkodliwe drobnoustroje. Wymieszane razem mają bardzo silne działanie antybakteryjne, przeciwwirusowe i przeciwgrzybiczne. Propolis pomaga w leczeniu chorób infekcyjnych (m.in. opryszczki, grypy, zapalenia oskrzeli, zatok i migdałków), a także przy stanach zapalnych dziąseł i paradontozie.

Żurawina. Jej spożywanie jest pomocne przy leczeniu infekcji wywołanych m.in. przez bakterię E. coli (głównie zakażeń dróg moczowych). Zawarte w owocach fruktoza i pro­cyjanidyny zapobiegają próchnicy oraz chorobom dziąseł, a sok z żurawiny zmniejsza ryzyko zawału i hamuje rozwój komórek ­rakowych.

Za naturalne środki o charakterze antybakteryjnym uchodzą również: bazylia, oregano, tymianek, szałwia lekarska, sosna zwyczajna oraz cynamon.

Wiele instytutów badawczych prowadzi własne poszukiwania antybiotyków. Podstawowe pytanie brzmi: skąd je wziąć? Okazuje się, że niekiedy znajdują się w dość zaskakujących miejscach­...

Leki jak klocki. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda chcą produkować substancje przeciw­bakteryjne od podstaw. Przypominałoby to układankę z klocków lego, którymi w tym przypadku są cząsteczki chemiczne. Tajemnicą sukcesu jest ich właściwe dobranie. Andrew Myers, który przewodzi grupie badaczy, rozdysponował budowę poszczególnych części antybiotyku kilku niezależnym zespołom.

Ratunek z komputera. W 2014 roku badacze z Uniwersytetu Notre Dame w stanie Indiana odkryli grupę antybiotyków zwanych oksadiazolami. Udało im się to dzięki przeprowadzeniu symulacji komputerowej działania aż 1,2 miliona związków chemicznych. Właściwości nowego specyfiku potwierdziły się podczas leczenia zakażenia gronkowcem u myszy laboratoryjnych.

Naukowcy przewidują, że oksadiazole będą w stanie zwalczać oporne na antybiotyki szczepy bakterii – na przykład metycyklinoopornego gronkowca złocistego (MRSA).

Stworzone przez iChip. Naukowcy pokładają duże nadzieje w odkrytej w zeszłym roku tejksobaktynie. Mikrobiolodzy z Uniwersytetu Północno-Wschodniego w Bostonie zdołali wyhodować mikrokolonię bakterii Elephtheria terrae dzięki specjalnemu urządzeniu o nazwie iChip, które pozwala, by do drobnoustrojów trzymanych w niewielkich, półprzepuszczalnych pojemnikach zawierających rozcieńczoną próbkę gleby docierały składniki odżywcze i inne substancje z ich naturalnego środowiska.

Bakteria ta produkuje nowy antybiotyk. Testy na myszach wykazały, że tejksobaktyna zwalcza wiele powszechnych infekcji, w tym gruźlicę, sepsę i zakażenia wywołane przez gronkowca złocistego.

Na dnia oceanu. Międzynarodowy zespół mikrobiologów pod przewodnictwem profesora Marcela Jasparsa z Uniwersytetu Aberdeen poszukuje substancji o działaniu antybakteryjnym na dnie mórz i oceanów. Eksperci są przekonani, że w rowach oceanicznych żyją organizmy, które – aby przetrwać – musiały rozwinąć nieznane nam dotąd metody walki z zakażeniami. Były one od siebie odseparowane, więc ewoluowały w odmienny sposób, wytwarzając różne substancje ochronne.

Profesor Jaspars wykorzystuje statki rybackie do pobierania próbek osadów za pomocą sond opuszczanych na linach. Znalezione w głębinach bakterie i grzyby już wkrótce mogą dostarczyć światu nowych antybiotyków.

Tekst: Kamil Nadolski, konsultacja naukowa: dr Jan Kusznierz, Uniwersytet Wrocławski

Sprawdź, o czym jeszcze można przeczytać w nowym numerze "Świata Wiedzy 10/2016"