Antibiyotik Direnci Ne Kadar Hızlı Gelişebilir?

Antibiyotik direnci en büyük küresel sağlık sorunlarından biridir. Bakteriler mutasyona uğradıkça ve bu ilaçlara karşı yeni savunma stratejileri geliştirdikçe en güçlü antibiyotiklerimiz daha az etkili hale geliyor. Peki, bakteriler ne kadar hızlı antibiyotik direnci geliştirebilir?

Avustralya'daki Queensland Üniversitesi'nde tıbbi kimyager ve Süper Böcek Çözümleri Merkezi'nin kurucularından Mark Blaskovich, Live Science'a verdiği demeçte, bu durumun bakteri türüne ve diğer pek çok faktöre bağlı olmakla birlikte, "esasen anlık ya da birkaç günlük bir evrim olabilir" dedi. "Direnç sağlayabilen yeni mutasyonlara yol açan seçilim baskısı bir nesilde ya da iki katına çıkma noktasında gerçekleşebilir."

Escherichia coli gibi bazı bakteriler her 20 dakikada bir bölünebilir ya da ikiye katlanabilir. Bu kadar hızlı çoğaldıkları için, hücreleri kabaca 24 saatte bir bölünen insanlar gibi daha karmaşık organizmalara kıyasla, her ikiye katlanma sırasında daha fazla genetik değişiklik geçirme eğilimindedirler. Blaskovich, bunun, bakterilerin antibiyotiklerden kaçmasına yardımcı olan bir mutasyonun, bu süre içinde yavrularına veya popülasyondaki diğerlerine aktarılabileceği anlamına geldiğini söyledi.

Antibiyotik direnci geliştirme olasılığı, bakteri ve antibiyotik türüne de bağlıdır. Birçok antibiyotiğin etkili olabilmesi için hücrelere girmesi gerekir. Bu nedenle, bir dış hücre zarına sahip olan Gram-negatif bakteriler, eklenen koruma katmanı sayesinde Gram-pozitif bakterilere göre daha dirençli olma eğilimindedir.

2016 yılında Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü ve Harvard Tıp Fakültesi'ndeki araştırmacılar, masa büyüklüğünde bir petri kabını E. coli bakterileri ve normalde idrar yolu enfeksiyonlarına neden olan bakterileri öldüren antibiyotik trimetoprim ile doldurdu. Büyük petri kabını dokuz bölüme ayırdılar ve her bölümdeki antibiyotik konsantrasyonları E. coli için ölümcül dozun sıfır ila 1.000 katı arasında değişti.

Bilim insanları, sadece 11 gün içinde tüm popülasyonun, deneyde test edilen en yüksek antibiyotik konsantrasyonuna bile dirençli hale getiren mutasyonlar edindiğini buldular.

Ancak Blaskovich bunun popülasyon düzeyinde olduğunu belirtti. Böyle bir çalışmada, "popülasyon içindeki tek tek hücrelerde neler olup bittiğine dair nüansları kaçırıyorsunuz" dedi.

Blaskovich ayrıca, antibiyotikler klinikte başarısız olduğunda, bunun tipik olarak, tedavi süresince yeni antibiyotik direnç mutasyonları geliştiren bakterilerin aksine, zaten direnç genlerine sahip olan bakterilerin büyümesinden kaynaklandığını söyledi. Dolayısıyla, gerçek hastalarda, bir bakteri popülasyonunun dirençli hale gelmesi petri kabı deneyinde olduğundan daha az zaman alabilir, dedi.

Bazen, az sayıda bakteri antibiyotiklere karşı popülasyondaki diğer bakterilerden daha dayanıklı olabilir. Bu "zinde" bakteriler muhtemelen popülasyonun geri kalanından daha iyi büyür.

Bakterilerin antibiyotik direnci kazanmasının dört yaygın yolu vardır: antibiyotiklerin hücrelere girmesini engellemek için hücre duvarlarını değiştirerek, antibiyotikleri hücrelerden dışarı pompalayarak, antibiyotiğin hedef aldığı bakteri proteinini değiştirerek ve antibiyotiği etkisiz hale getiren enzimler üreterek.

Blaskovich, bu mekanizmaların her birinin evrimleşmesinin farklı bir zaman aldığını söyledi. Örneğin, tek bir gen tarafından kontrol edilen bakteriyel bir hedefe bağlanan antibiyotikler, özellikle mutasyon organizmanın iç işlevine müdahale etmediğinde, hızlı mutasyonu potansiyel olarak körükleyebilir. Öte yandan, antibiyotiğe direnmek bakterideki kritik işlevleri engelleyen değişiklikler gerektiriyorsa, direncin ortaya çıkması çok daha uzun sürebilir.

Bilim insanları ve klinisyenlerin antibiyotik direncinin üstesinden gelmelerinin bir yolu da farklı etki mekanizmalarına sahip ilaçları bir arada kullanmaktır. Bu şekilde, her bir antibiyotik belirli bir direnç mekanizmasının evrimi üzerinde daha az etkiye sahip olacaktır.

Blaskovich, "Son 20 ila 30 yılda, antibiyotiklerin bakterilerin içine nüfuz etmesini sağlayan özellikleri daha iyi anlıyoruz" dedi. "Antibiyotik geliştirmenin önündeki en büyük engel, bunu yapan insan sayısının azlığı."

Bu yazı LIVESCIENCE’ de yayınlanmıştır.