ანტიბიოტიკების მიმართ ბაქტერიათა გამძლეობის გენეტიკური მექანიზმები
გასული საუკუნის 20-იან წლებში მეცნიერ ალექსანდრე ფლემინგის აღმოჩენამ, რომ სოკო პენიცილიუმს შესწევდა უნარი, დაეთრგუნა ბაქტერიათა გამრავლება, რამდენიმე წლის შემდეგ პირველი ანტიინფექციური და ანტიმიკრობული პრეპარატის - პენიცილინის შექმნამდე მიგვიყვანა.
პირველმა ანტიბიოტიკმა, პენიცილინმა, მეორე მსოფლიო ომის დროს მრავალი პაციენტი გადაარჩინა. ანტიმიკრობული ქიმიათერაპია იყო ერთ-ერთი მთავარი მიზეზი იმისა, რომ მე-20 საუკუნეში ადამიანის სიცოცხლის საშუალო ხანგრძლივობამ მკვეთრად მოიმატა.
მიუხედავად ამ წარმატებისა, კლინიცისტები და მეცნიერები სულ უფრო და უფრო ხშირად აღნიშნავენ, რომ ის დაავადებები, რომლებიც ემორჩილებოდნენ არსებული ანტიბიოტიკებით მკურნალობას, თანდათან იმ დაავადებათა სიაში გადადიან, რომელთა ანტიბიოტიკებით მკურნალობა ძნელია ან უშედეგოა. ამ დაავადებებს შორის აღმოჩნდნენ ჭრილობათა ინფექციები, გონორეა, ტუბერკულოზი, პნევმონია, სეფსისი და სხვანი. განკურნებადი დაავადება ისევ უკურნებელი ხდება, როგორც მაშინ, როცა ანტიბიოტიკები არ არსებობდა. როგორც გაირკვა, ამის მიზეზი ის არის, რომ დაავადების გამომწვევ მიკრობებს ანტიბიოტიკების მიმართ გამძლეობის - რეზისტენტობის გამომუშავების უნარი ახასიათებთ.
დადგენილია, რომ ინფექციების გამომწვევ ბაქტერიათა დაახლოებით 70% რეზისტენტულია თუნდაც ერთი ისეთი ანტიბიოტიკის მიმართ, რომელიც მათ სამკურნალოდ გამოიყენება, ზოგიერთ მიკრობს კი რეზისტენტობა რამდენიმე ანტიბიოტიკის მიმართაც კი გამოუმუშავდა. დღის წესრიგში დგას ახალი თაობის, უფრო ეფექტური სამკურნალო პრეპარატების, მათ შორის - ანტიბიოტიკების, შექმნისა და წარმოების საკითხი, თუმცა ისიც სათქმელია, რომ მიკრობთა რეზისტენტობის განვითარება ახალ მედიკამენტთა მიმართაც გარდაუვალი იქნება.
პირველი ცნობები ბაქტერიათა რეზისტენტობის შესახებ თვით ფლემინგს ეკუთვნის. მან 1945 წელს, ნობელის პრემიის მიღებისას წარმოთქმულ სიტყვაში, საზოგადოება მიკრობთა რეზისტენტობის უნარის შესახებ გააფრთხილა. მისი გაფრთხილება საფუძველს მოკლებული არ ყოფილა: პენიცილინის კლინიკურ პრაქტიკაში დაშვებიდან სულ მალე, 1947 წელს, გაჩნდა ინფორმაცია, რომ ოქროსფერი სტაფილოკოკი რეზისტენტული იყო ამ ანტიბიოტიკის მიმართ. პენიცილინი იყო პირველი ანტიბიოტიკი, რომლის გამოყენებაც დაიწყეს ბაქტერიული ინფექციების წინააღმდეგ მეორე მსოფლიო ომის დროს.
1940-იანი წლების ბოლოს და 50-იანი წლების დასაწყისში პენიცილინთან ერთად კლინიკურ პრაქტიკაში დაინერგა სტრეპტომიცინი, ტეტრაციკლინი და სხვა ანტიბიოტიკები. პენიცილინის მიმართ ინფექციური აგენტების მდგრადობის შემდეგ აღნიშნული იყო ამ ანტიბიოტიკთა მიმართ რეზისტენტობაც. ყოველი ახალი ანტიბიოტიკის დანერგვიდან უკვე რამდენიმე წლის შემდეგ ვლინდება რეზისტენტობის პირველი შემთხვევები. მერე და მერე მათი რაოდენობა იმატებს. ერთი მხრივ ამ კლინიკურ მონაცემთა დაგროვების ფონზე და მეორე მხრივ მიკრობთა გენეტიკის შესწავლისას მოპოვებულ ინფორმაციაზე დაყრდნობით გაჩნდა მოსაზრება, რომ ბაქტერიას აქვს ან შეუძლია შეიძინოს უნარი, წინააღმდეგობა გაუწიოს მის "გასანადგურებლად" და "დასათრგუნად" შექმნილ პრეპარატს, ანუ გამოამჟღავნოს რეზისტენტულობა, და უფრო მეტიც - ეს უნარი სხვა ბაქტერიებსაც გადასცეს. მიკრობთა რეზისტენტულობა ბუნებრივი მოვლენაა.
ერთი ორგანიზმი აწარმოებს "ქიმიურ იარაღს" მეორე ორგანიზმის წინააღმდეგ. ანტიბიოტიკთა უმრავლესობას იღებენ იმ მიკროორგანიზმისგან, რომელიც მას ასინთეზებს. სულ აღწერილია 4 500-ამდე ბუნებრივი ანტიბიოტიკი, მაგრამ მხოლოდ 60-მდე მათგანი გამოიყენება ადამიანის, ცხოველისა და მცენარეთა დაავადებების საწინააღმდეგოდ. მრავალი ორგანიზმი გამოიმუშავებს სხვა ორგანიზმების, მათ შორის - ბაქტერიების საწინააღმდეგო ტოქსინს. საპასუხოდ ბაქტერიაც გამოიმუშავებს თავდაცვის უნარს. ამის შედეგია, რომ ზოგიერთი ბაქტერია სხვადასხვა ანტიბიოტიკის მიმართ ბუნებრივად არის რეზისტენტული, უფრო ხშირად კი ეს მდგრადობა შეძენილია.
ბაქტერიების ბუნებრივი რეზისტენტულობა ძალზე იშვიათი მოვლენაა. იმისათვის, რომ ბაქტერიამ შეიძინოს რეზისტენტულობა რომელიმე ანტიბიოტიკის მიმართ, მის გენომში უნდა მოხდეს მუტაცია. მაგალითად, ისეთი, რომელიც ანტიბიოტიკის სამიზნე ცილათა სტრუქტურას შეცვლის. ასეთი მუტაცია 100 მილიონიდან ერთ ბაქტერიაში ხდება, მაგრამ თუ გავითვალისწინებთ ბაქტერიების გამრავლების ტემპს, არ გაგვიჭირდება იმის მიხვედრა, რომ სულ მალე წარმოიშობა მილიონობით "მუტანტი", რომელთა გენომშიც ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტულობის გენია ჩადებული. გენთა ასეთ გადაცემას - გადაცემას მშობლებისგან შვილებზე - გენეტიკოსები ვერტიკალურ გადაცემას უწოდებენ. იმ გარემოში, სადაც ანტიბიოტიკები აქტიურად მოქმედებენ, არამუტანტი ბაქტერიები იღუპებიან, მუტანტები კი მრავლდებიან და არამუტანტი ბაქტერიების ადგილს იკავებენ.
არსებობს გენთა გადაცემის კიდევ ერთი გზა. მას ჰორიზონტალურ გადაცემას უწოდებენ. ეს არის გენთა არა შთამომავლობითი გადაცემა, არამედ გადაცემა სხვა ბაქტერიაზე - განურჩევლად იმისა, მისივე სახეობისაა ეს უკანასკნელი თუ სხვა სახეობისა. მაგალითად, სტაფილოკოკებს შეუძლიათ, ანტიბიოტიკისადმი რეზისტენტობის გენები გადასცენ ბაქტერია ბაცილუსის, სტრეპტოკოკუსის, ენტეროკოკუსის სახეობებს.
მიკრობთა გენომის შესწავლისას მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ბაქტერიებში მიმდინარეობს ქრომოსომის გარეთ მდებარე დნმ-ს მოლეკულის მონაკვეთების გადაცემის პროცესი. დნმ-ს ამ მონაკვეთებს პლაზმიდები ეწოდება. სწორედ პლაზმიდები შეიცავენ ანტიბიოტიკთა მიმართ რეზისტენტობის გენებს. პლაზმიდურ გენებს შესწევთ უნარი აწარმოონ ფერმენტები, რომლებიც ანტიბიოტიკის ინაქტივაციას იწვევენ და უჯრედის მემბრანაში ასინთეზირებენ ცილას, რომელიც ანტიბიოტიკის შეღწევადობის უნარს ამცირებს, ხოლო თუ ანტიბიოტიკმა მაინც შეაღწია უჯრედში, ამუშავდება მექანიზმი, რომელიც უზრუნველყოფს ანტიბიოტიკის უკან, უჯრედის გარეთ გამოძევებას.
გენეტიკური ინფორმაციის გადაცემა სხვადასხვა გზით ხორციელდება. ზოგ შემთხვევაში ბაქტერიები უახლოვდებიან ერთმანეთს და მათ შორის წარმოიქმნება ციტოპლაზმური ხიდი, რომლის საშუალებითაც ერთი ბაქტერიის ქრომოსომის ნაწილი - დნმ-ს მონაკვეთი - მეორე ბაქტერიის უჯრედში გადადის. დნმ-ს ეს მონაკვეთი შემდგომ ბაქტერიის გენომში ჩაერთვება და იქ იწყებს ფუნქციობას. ზოგჯერ კი ბაქტერიებს დნმ-ს მონაკვეთების გადაცემაში ეხმარებიან ვირუსები, კერძოდ, ბაქტერიოფაგები.
ბაქტერიოფაგმა ბაქტერიის უჯრედის დასნებოვნებისას შესაძლოა თან გამოიყოლოს ბაქტერიის დნმ-ს მონაკვეთი, რომელსაც ახალი ბაქტერიის დასნებოვნებისას ამ უკანასკნელ გადასცემს. გენთა ჰორიზონტალური გადაცემა მაშინ არის ყველაზე ინტენსიური, როცა რომელიმე სახეობა გადაშენების პირასაა. თუ ბაქტერია განიცდის ანტიბიოტიკთა ძლიერ ზემოქმედებას, ან უნდა გაჩნდეს ახალი შტამი, რომელიც ანტიბიოტიკს გაუძლებს, ან ყველა უნდა გადაშენდეს. აქ ბაქტერიებს მხსნელად ევლინება გენთა ჰორიზონტალური გადაცემის პროცესი, რომელიც ხელს უწყობს უფრო შეგუებული ფორმების გადარჩენას. ბაქტერიებს შეუძლიათ, ერთდროულად მიიღონ რეზისტენტობის რამდენიმე გენი, რაც მათ რამდენიმე ანტიბიოტიკის მიმართ რეზისტენტულს ხდის. უკანასკნელ ხანს სწორედ ეს ტენდენცია შეინიშნება. საბედნიეროდ, ყველა ანტიბიოტიკის მიმართ რეზისტენტობა მათ არ ახასიათებთ. თუ გამოაჩნდათ, ძალზე იშვიათად.
ჩვენს ორგანიზმში ჩაბუდებულ ვირუსებსა და ბაქტერიებს შეუძლიათ კარდინალურად დააჩქარონ ევოლუციური პროცესები, რადგან უნარი შესწევთ, გადასცენ დნმ-ს ფრაგმენტები სხვადასხვა ცოცხალ ორგანიზმს. უწყინარმა ბაქტერიებმაც კი, რომლებიც შესაძლოა არსებობდნენ ჩვენს საკვებში და შეიცავდნენ ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტობის გენებს, შესაძლოა დიდი ზიანი მოგვაყენონ - ეს გენები გადასცენ ჩვენს ორგანიზმში მყოფ დაავადების გამომწვევ ბაქტერიებს და ჩვენთვის უფრო საშიში გახადონ.
"ადამიანის კვებითი ჯაჭვი ისეთი დანაგვიანებულია ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტული ბაქტერიებით, - ამბობს ოჰაიოს უნივერსიტეტის პროფესორი ჰ. ვონგი, - რომ საკვებიც კი, რომელსაც მივირთმევთ, შესაძლოა ინფიცირებული იყოს ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტული ბაქტერიებით". ჰ. ვონგმა და მისმა კოლეგებმა შეამოწმეს სუპერმარკეტებში არსებული მზა სურსათის: ხორცის, რძის ნაწარმის, დელიკატესების - მიკროფლორა და დაადგინეს, რომ რეზისტენტობის გენთა მატარებელი ბაქტერიებით პროდუქტთა უმრავლესობაა დაბინძურებული.
მიკრობებში რეზისტენტობის გამომუშავებას თვითონ ადამიანიც უწყობს ხელს. უპირველეს ყოვლისა, ექიმის დანიშნულებისა და კონტროლის გარეშე ანტიბიოტიკების მიღებით. ეს ერთ-ერთი მიზეზია მიკრობებში რეზისტენტობის ჩამოყალიბებისა და აი, რატომ: ხშირად პაციენტი თავად "ინიშნავს" ანტიბიოტიკს მეგობრებისა და ახლობლების რეკომენდაციით, იღებს პრეპარატს ისეთივე დოზით, როგორითაც ისინი. თუ ანტიბიოტიკის დოზა, რომელსაც პაციენტი იღებს, შეესაბამება მის მდგომარეობას, ბაქტერიები ნადგურდება და შედეგი მიღწეულია, მაგრამ ხშირად პაციენტი იღებს ანტიბიოტიკს თავისი მდგომარეობისთვის შეუფერებლად მცირე დოზით. სწორედ ამ დროს ყალიბდება ბაქტერიის რეზისტენტობის უნარიც, რადგან ბაქტერიის გენომში იწყება გენეტიკური ცვლილებები და ხშირდება მუტაცია. ანტიბიოტიკების დანიშვნა უნდა ხდებოდეს მხოლოდ კლინიკური მიკრობიოლოგიის ლაბორატორიაში ანალიზის გაკეთების შემდეგ, სადაც ახდენენ დაავადების გამომწვევი ბაქტერიის იდენტიფიცირებას და ამოწმებენ ანტიბიოტიკის ანტიბაქტერიულ მგრძნობელობას.
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ანტიბიოტიკები მოიპოვება ჩვენს საკვებშიც. მათ ურევენ შინაურ ცხოველთა და ფრინველთა საკვებს დანამატის სახით. ამრიგად, ანტიბიოტიკების გამოყენება ინფექციურ დაავადებათა სამკურნალოდ ეფექტური ნაბიჯი იყო, მაგრამ ბაქტერიებს აღმოაჩნდათ ადაპტაციის უფრო უკეთესი უნარი და ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტულობა უფრო სწრაფად განივითარეს, ვიდრე წარმოგვედგინა, ამიტომ მუშაობა ახალი თაობის ანტიბიოტიკთა შესაქმნელად მუდმივი პროცესია.
მიკროორგანიზმთა რეზისტენტობის შესწავლამ მოლეკულურ გენეტიკაში ახალ აღმოჩენამდე - პლაზმიდების აღმოჩენამდე მიგვიყვანა. უკვე შემუშავებულია მეთოდები, რომლებიც გენურ ინჟინერიაში მათ აქტიურ გამოყენებას გულისხმობს.