Hvernig myndast sýklalyfjaþol?

Sýklar eru meðhöndlaðir með margskonar lyfjum en stundum verða þeir þolnir. Einnig er talað um lyfjaónæma stofna baktería. Orsökin fyrir tilurð þeirra er sú að sýklalyf eru sterkur valkraftur, sem leiðir til breytinga á stofni sýklanna. Hér er að verki náttúrulegt val, sem Charles Darwin og Alfred Wallace uppgötvuðu fyrstir manna.

Hvað er náttúrulegt val?

Þróunarkenningin hvílir á hugmyndinni um breytileika í stofni. Það er að segja að einstaklingar í stofnum eru ólíkir og með mismunandi gen. Náttúrulegt val byggir á þessari staðreynd og það útskýrir hvers vegna lífverur lagast að umhverfi sínu. Náttúrulegt val byggist á þremur atriðum.

• Breytileika, það er einstaklingar eru ólíkir.
• Erfðum, það er breytileiki milli einstaklinga er tilkominn vegna erfða að einhverju leyti.
• Mismun í æxlunarárangri, það er fjöldi og gæði afkvæma skipta hér mestu.

Þessi atriði duga til að útskýra hvernig tíðni arfgerða breytist í stofni og eiginleikar stofnsins með. Darwin benti síðan á að baráttan fyrir lífinu, sem útskýrir mismun í æxlunarárangri, útskýri aðlaganir lífvera. Baráttan felst í því að einstaklingar eru misjafnlega góðir í því að leysa áskoranir lífsins. Fleira þarf ekki til að útskýra hvers vegna sýklalyfþol þróast. Náttúrulegt val er mismunandi milli hópa og tegunda, enda fer það eftir umhverfi og erfðabreytileika sem er til staðar. Valið getur stuðlað að myndun tegunda, mótað eiginleika þeirra og útskýrt tré lífsins.

Þróun sýklalyfjaþols eða lyfjaónæmis

En tökum nú nærtækara dæmi. Ímyndum okkur bakteríu sem veldur sjúkdómi í mönnum. Hugsum nú um bakteríuna sem stofn, hóp einstaklinga þar sem enginn er nákvæmleg eins. Einstakar bakteríur þola tiltekið sýklalyf misvel og þolið er arfbundið. Bakteríur með ákveðin gen, eða vissar útgáfur af einhverju geni, eru þolnari en hinar. Ef við meðhöndlum sýkingu með þessu sýklalyfi, lifa þolnar bakteríugerðir af en aðrar ekki. Ef við notum sýklalyfið stöðugt munu þolnu gerðirnar veljast úr með tíð og tíma, alveg vélrænt. Þess vegna getum við ekki gefið öllum sýklalyf alltaf. Ef það er gert, verða sýklalyfjaþolnar bakteríur allsráðandi, og sýklalyfið gagnslaust.

Kristín Jónsdóttir og Karl G. Kristinsson (2008) kortlögðu notkun kínólón-sýklalyfja hérlendis yfir tíu ára tímabil. Þau sýndu að notkunin jókst um 60% á tímabilinu og tíðni kínólónþols samhliða. Lyfjaóþol er mikið vandamál erlendis, og Alþjóða heilbrigðismálastofnunin (WHO) segir að fornir fjendur séu á uppleið og nú sýklalyfjaþolnir. Það væri ekki gaman að takast á við lyfjaónæma berkla eða sárasótt.

Erfðir og darwinísk læknisfræði

Eins og Þórdís Kristinsdóttir útskýrir í svari við spurningunni Hvað eru lyfjaónæmir sýklar? er erfðafræði þolgena tvíþætt. Einn hópur þolgena er tilkominn vegna stökkbreytinga í genum bakteríunnar. Það eru breytingar á hefðbundnum genum sem gera bakteríunni kleift að þola sýklalyfið. Algengt er að breytingarnar verði í skotmarki sýklalyfsins. Ef lyfið dregur úr virkni lífsnauðsynlegs prótíns bakteríunnar með því að bindast við það, þá getur þol myndast ef stökkbreyting dregur úr þessari bindingu. Hinn hópur þolgena er mun hættulegri. Þetta eru gen sem geta ferðast á milli baktería, til dæmis á litlum hringlaga litningum sem kallast plasmíð. Slík gen geta hoppað á milli óskyldra tegunda og þannig getur þolgen hoppað úr kólígerli yfir í klebsíellu. Alvarlegast er að nú hafa fundist fjölónæmar bakteríur. Í þeim hafa nokkur ólík þolgen raðast saman á plasmíð sem gerir bakteríunum kleift að þola mörg ólík sýklalyf.

Þróunarkenningin varpar ljósi á læknisfræðina og hjálpar okkur að skilja byggingu lífvera, hvernig samskiptum sýkla og hýsla er háttað, hví erfðagallar viðhaldast í stofnum og togstreitu á milli kerfa lífverunnar. Þróunarfræði útskýrir vopnakapphlaup og þróun þolgena. Ofnotkun sýklalyfja leiðir til þróunar bakteríustofna og stuðlar að tilurð sýklalyfjaónæmra baktería. Þannig er barátta okkar við sýkla stríð til eilífðar. Sýklalyfjaþol og fjölónæmar bakteríur eru fyrirsjáanlegar afleiðingar náttúrulegra lögmála. Samantekt

• Í stofnum baktería þróast lyfjaónæmi vegna notkunar sýklalyfja.
• Of mikil notkun getur leit til aukinnar tíðni sýklalyfjaþols, og jafnvel fjölónæmra stofna.
• Þróunarkenningin útskýrir hvernig sýklalyfjaþol myndast, dreifist og viðhelst í stofnum baktería.

Arnar Pálsson. „Hvernig myndast sýklalyfjaþol?“. Vísindavefurinn 2.6.2014. http://visindavefur.is/?id=67549.

Ítarefni

• George C. Williams og Randolph M. Nesse. Why We Get Sick: The New Science of Darwinian Medicine. Vintage Books, New York. 1996.
• Kristín Jónsdóttir og Karl G Kristinson, 2008 Ónæmi fyrir kínólónum hjá Gram neikvæðum stöfum á Íslandi og tengsl við sýklalyfjanotkun. Læknablaðið 4.tbl. 94. árgangur.
• WHO apríl 2014, Antimicrobial resistance: global report on surveillance 2014. 257 bls. ISBN: 978 92 4 156474 8.
• Mike Turner. Antibiotic resistance: 6 diseases that may come back to haunt us. The Guardian 8. maí 2014.
• Þórdís Kristinsdóttir. Hvað eru lyfjaónæmir sýklar? Vísindavefurinn 11.4.2013. (Skoðað 16.5.2014).
• Einar Árnason. Hvað eru til margar tegundir af þróunarkenningunni og hvað kallast þær? Vísindavefurinn 10.2.2000. (Skoðað 27.5.2014).
• Fyrri mynd: Antibiotic resistance - Understanding Evolution. (Sótt 20. 5. 2014).
• Seinni mynd: Antibiotic resistance | Medical Journal of Australia. (Sótt 19. 5. 2014).

Athugasemdir

[Jóhann (IP-tala skráð) 5.6.2014 kl. 17:34]

Felst ekki í þessu að ónæmi baktería sé óhjákvæmilegt, sama hvað menn rembast?

Að röng notkun lyfja geti í versta falli flýtt fyrir?

[Arnar Pálsson, 5.6.2014 kl. 23:55]

Sæll Jóhann

Nei, ekki óhjákvæmilegt nema maður hugsi í árþúsundum.

Með því að beita lyfjunum rétt, og afmarkað er hægt að hægja mjög á þróun lyfjaónæmisins. 

Málið er að við erum ekki að nota lyfin rétt. Þeim er útdeilt til sjúklinga með veirusýkingar, til að friða viðkomandi. Þau eru notuð í landbúnaði, til að auka framleiðslu. Sjúklingar klára ekki skammtinn sinn, eða nota útrunnin lyf.

Aðal vandamálið er að það er langt síðan okkur tókst að búa til ný sýklalyf. Við notum góð vopn úr fortíðinni til að berjast við gerlanna, en erum ekki að standa okkur í því að finna ný, eða betrumbæta eldri sýklalyf.