Τα αντιβιοτικά θεωρούνται ευρέως μια από τις σημαντικότερες εξελίξεις στην ιστορία της ιατρικής. Η εισαγωγή τους στην κλινική πρακτική κατά τη δεκαετία του 1940 σηματοδότησε ένα σημαντικό ορόσημο στον έλεγχο των μολυσματικών ασθενειών και έκτοτε αυτά τα φάρμακα έχουν βελτιώσει την ανθρώπινη υγεία και έχουν παρατείνει το προσδόκιμο ζωής.
Σήμερα, η βακτηριακή αντοχή στα αντιβιοτικά έχει γίνει παγκόσμια απειλή και αποτελεί σημαντική πρόκληση για την ιατρική. Η εκτεταμένη και συχνά αδιάκριτη χρήση των αντιβιοτικών στην ιατρική, στις κτηνιατρικές κλινικές και στη γεωργία έχει δημιουργήσει τις ιδανικές συνθήκες για την εμφάνιση ανθεκτικών στα αντιβιοτικά βακτηρίων.
Ωστόσο, αυτό το φαινόμενο είναι παλαιότερο από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως. Τα βακτήρια είχαν ήδη μηχανισμούς αντοχής πολύ πριν από την ανακάλυψη και την εισαγωγή των αντιβιοτικών στην κλινική πράξη. Αυτό δείχνει ότι η αντοχή στα αντιβιοτικά είναι ένα πολύ πιο περίπλοκο, διαδεδομένο και βαθιά ριζωμένο προγονικό εξελικτικό φαινόμενο από ό,τι αρχικά θεωρούνταν.
Μελέτες έχουν τεκμηριώσει μηχανισμούς αντοχής στα αντιβιοτικά σε μικροοργανισμούς που έχουν απομονωθεί από φυσικά ενδιαιτήματα, όπου η ανθρώπινη επιρροή είναι ελάχιστη ή ανύπαρκτη. Αυτά τα περιβάλλοντα περιλαμβάνουν βαθιά υπόγεια στρώματα και τον πυθμένα του ωκεανού, καθώς και αρχαία περιβάλλοντα όπως απομονωμένες σπηλιές και μόνιμα παγωμένα εδάφη.
Είναι ενδιαφέρον ότι πολλοί από τους μηχανισμούς αντοχής που περιγράφονται σε αυτά τα ανέγγιχτα περιβάλλοντα – των οποίων η προέλευση χρονολογείται χιλιάδες ή και εκατομμύρια χρόνια πριν – είναι παρόμοιοι ή ακόμη και πανομοιότυποι με αυτούς που παρατηρούνται στα σημερινά παθογόνα βακτήρια. Αυτό υποδηλώνει ότι η διατήρηση και η μετάδοση των μηχανισμών αντοχής καθ’ όλη τη διάρκεια της εξέλιξης παρέχει ένα επιλεκτικό πλεονέκτημα.
Επιβίωση στον πάγο
Τα γονίδια ανθεκτικότητας που βρέθηκαν σε δείγματα μόνιμα παγωμένου εδάφους πριν από 30.000 χρόνια παρουσιάζουν εντυπωσιακή ομοιότητα με αυτά που βρίσκονται σήμερα. Αυτά τα στελέχη ήταν εξίσου ανθεκτικά με τα πιο σύγχρονα που έχουν παρατηρηθεί ότι αντιστέκονται στα αντιβιοτικά β-λακτάμης, τις τετρακυκλίνες και τη βανκομυκίνη.
Στελέχη σταφυλόκοκκου ανθεκτικά στις αμινογλυκοσίδες και τις β-λακτάμες έχουν επίσης απομονωθεί από δείγματα μόνιμα παγωμένου εδάφους ηλικίας 3,5 εκατομμυρίων ετών.
Υπάρχουν ακόμη παλαιότερα παραδείγματα, όπως το σπήλαιο Lechuguilla στο Νέο Μεξικό των ΗΠΑ, ένα περιβάλλον που θεωρείται απομονωμένο για 4 εκατομμύρια χρόνια. Παρ’ όλα αυτά, μια μελέτη του 2016 διαπίστωσε βακτήρια Streptomyces και Paenibacillus στο Lecheguilla που ήταν ανθεκτικά στα περισσότερα αντιβιοτικά που χρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη σήμερα.
«Ανθεκτικός στη μεθικιλλίνη Staphylococcus aureus » είναι η πλήρης ονομασία ενός πολυανθεκτικού βακτηρίου που προκαλεί σοβαρές λοιμώξεις. Μια μελέτη του 2022 κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ορισμένα στελέχη ήταν ανθεκτικά πολύ πριν από τη χρήση αυτής της ομάδας αντιβιοτικών – η προσαρμογή τους σε σκαντζόχοιρους που είχαν μολυνθεί από παρόμοιους μύκητες που παράγουν αντιβιοτικά τους έδωσε πλεονέκτημα επιβίωσης.
Ένας αγώνας εξοπλισμών για επιβίωση
Έρευνες έχουν αποκαλύψει ότι ο ανταγωνισμός για τους πόρους και η προσαρμογή σε διαφορετικά ενδιαιτήματα ήταν βασικοί παράγοντες στην εξέλιξη της αντοχής στα αντιβιοτικά.
Σε προ-φαρμακευτικά περιβάλλοντα, τα φυσικά αντιβιοτικά όχι μόνο έπαιξαν οικολογικό ρόλο στην αναστολή της ανάπτυξης των ανταγωνιστών, αλλά και υποστήριξαν την επιβίωση των παραγωγικών ειδών. Επιπλέον, πολύ μικρές ποσότητες αντιβιοτικών λειτούργησαν ως μόρια επικοινωνίας, επηρεάζοντας τις αλληλεπιδράσεις και την ισορροπία των μικροβιακών κοινοτήτων.
Αυτό το δυναμικό περιβάλλον ευνόησε την εξέλιξη αμυντικών στρατηγικών σε μικροοργανισμούς που εκτέθηκαν σε αντιβιοτικά, είτε αυτοί παράγουν αντιβιοτικά είτε συνυπάρχουν. Αυτό, με τη σειρά του, οδήγησε στη διαφοροποίηση και την εξάπλωση των μηχανισμών αντοχής με την πάροδο του χρόνου.
Ωστόσο, η παρουσία αυτών των μηχανισμών σε απομονωμένα περιβάλλοντα, προ-αντιβιοτικής εποχής, εγείρει ερωτήματα σχετικά με το πώς προέκυψε και εξαπλώθηκε η αντοχή σε όλη τη διάρκεια της μικροβιακής εξέλιξης. Η μελέτη αυτών των διεργασιών είναι το κλειδί για την κατανόηση του αντίκτυπού τους στην τρέχουσα κρίση αντοχής στα αντιβιοτικά.
Κοιτάζοντας μπροστά κοιτάζοντας πίσω
Τώρα υποστηρίζεται ότι τα γονίδια αντοχής στα αντιβιοτικά μπορεί να έχουν μεταδοθεί πρώτα από τους περιβαλλοντικούς μικροοργανισμούς σε ανθρώπινους συμβιωτικούς οργανισμούς και στη συνέχεια σε παθογόνους οργανισμούς. Αυτή η διαδικασία μεταφοράς από το περιβάλλον στο ανθρώπινο περιβάλλον είναι τυχαία: όσο πιο διαδεδομένος είναι ένας μηχανισμός αντοχής στο περιβάλλον, τόσο πιο πιθανό είναι να μεταφερθεί.
Οι δεξαμενές αντοχής στο περιβάλλον μπορούν να επιταχύνουν την εξέλιξη των βακτηρίων προς την πολλαπλή αντοχή στα φάρμακα υπό την πίεση των αντιβιοτικών. Επομένως, είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η τεράστια ποικιλομορφία αυτών των γονιδίων αντοχής στους μικροβιακούς πληθυσμούς κατά την ανάπτυξη ή την εφαρμογή νέων στρατηγικών για την καταπολέμηση της αντοχής στα αντιβιοτικά.
Όπως είπε ο Ουίνστον Τσώρτσιλ, «όσο περισσότερο μπορείς να κοιτάξεις πίσω, τόσο περισσότερο μπορείς να κοιτάξεις μπροστά». Αυτή η σκέψη υπογραμμίζει τη σημασία της μελέτης του παρελθόντος προκειμένου να κατανοήσουμε και να προβλέψουμε τους μελλοντικούς κινδύνους. Η έρευνα της προγονικής ανθεκτικότητας όχι μόνο παρέχει πληροφορίες για την εξελικτική ιστορία των γονιδίων ανθεκτικότητας, αλλά μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να προβλέψουμε πώς θα εξελιχθούν στο μέλλον.
Αυτή η γνώση μας επιτρέπει να προβλέψουμε πιθανούς μηχανισμούς αντοχής, γεγονός που βελτιώνει την ικανότητά μας να αντιμετωπίσουμε μελλοντικές προκλήσεις στην καταπολέμηση της αντοχής στα αντιβιοτικά.
Πηγή: The conversation
