ביולוגיה/מערכות הובלה, נשימה, הפרשה והגנה/תרופות/אנטיביוטיקה

אנטיביוטיקה

אנטיביוטיקה היא מולקולה המופרשת ע"י מיקרואורגניזם ופוגעת באורגניזמים אחרים בסביבה. היא יכולה להשפיע על החיידק גם אם באה בכמות נמוכה.

סוגי אנטיביוטיקות

סוגי אנטיביוטיות על פי מנגנוני הפעולה של האנטיביוטיקה (כיצד פוגעת האנטיביוטיקה בחיידק) :

1. פניצילינים – אנטיביוטיקות שפועלות על דופן תא וגורמות למניעת היווצרות דופן התא החיידקי.
2. סטרפטומיצנים, כלור, מפינקול, ריפמפיצין וכדומה – פועלות על מערכת התרגום בתא - על הריבוזומים החיידקים (ששונים מריבוזומים אצל יצורים אאוקריוטים כמו אדם)
3. אנטיביוטיקות שפועלות על הכפלת דנ"א בליאמיצנום אנטיביוטיקות – אנטיביוטיקות כאלה אינן ייחודיות לתאים פרוקריוטיים ולכן נוטים להשתמש בהן גם במקרים של סרטן.

תכונות לאנטיביוטיקות

בכדי שאנטיביוטיקה תועיל לאדם עליה לקיים שני תנאים :

1. פגיעה בחיידקים
2. אי פגיעה בתאי האדם / בע"ח / הצומח וכדומה.

בני אדם נוטים לקחת אנטיביוטיקה כאשר הם חולים במחלה זו או אחרת. האנטיביוטיקה פועלת לטובה ולרעת האדם כיוון שהיא הורגת את החיידקים בגוף מבלי להבחין בין חיידקים "טובים" או "רעים" ובכך גורמת להפרעת איזון הגוף ולחולשה כללית. כיום מנסים ליצור תכונות חדשות לתרופות שישפרו את איכות התרופה.

תכונות חדשות לאנטיביוטיקות

תכונות המנסים ליצור בתרופות אנטיביוטיקות חדשות :

1. פתרון לבעיית העמידות
2. הגברת יעילות הטיפול (פחות זמן...)
3. יצרת תרופות משולבות – אנט' + חומר פעיל נוסף
4. הגדלת טווח הפעילות – זיהוי של סוגים רבים של חיידקים באותה תרופה.
5. יצרית תרופות ספציפיות
6. הקטנת העליות
7. הפחתת תופעות לוואי.

עמידות לאנטיביוטיקה

במהלך השנים נוצר מצב בו החיידק אינו מושפע מנוכחות האנטיביוטיקה. לתופעה זו קוראים "עמידות לאנטיביוטיקה" שנוצר באקראי במהלך אבולוציה של החיידק ובגלל היתרון הישרדות שלה היא נשמרת.
כיום החיידקים העמידים ביותר לאנטיביוטיקות אלה הם חיידקי בת החולים שם יש שימוש נרחב באנטיביוטיקות שונות. העמידות פועלת לרעת האדם כיוון שנמנעות אפשרויות לרפא מחלות באמצעות אנטיביוטיקות טבעיות ומתחילים ליצור אנטיביוטיקות סינתטיות (לא טבעיות) אשר להן יש מגבלות.

פירוק

החיידק העמיד מיצר אנזים אשר מופרש החוצה מהחיידק ומפרק את האנטיביוטיקה לפני שהיא פוגעת בחיידק.

שינוי מבנה רצפטור למניעת קישור

המבנה של המולקולה הקושרת את האנטיביוטיקה משתנה כך שהאנטיביוטיקה אינה מזוהה יותר ע"י הרצפטור בגלל שאין זיהוי שלה ולכן אין הפעלה של מנגנון פגיעה של אנטיביוטיקה – עמידות.

אין תמונה חופשית

שינוי מבנה למניעת חדירות

שינוי מבנה תעלה דרכה יכולה האנטיביוטיקה לחדור לתא וכך האנטיביוטיקה אינה מגיעה פנימה.

שינוי מסלול כימי

(תמונה זו להמחשה בלבד) דרך איזוציטארט ניתן לפנות לשלושה מסלולים, כך, שאם אחד מהמסלולים נפגע, ניתן לדלגו ולעבור לאחר ליצור החומר הנדרש

האנטיביוטיקה מעכבת מסלול ביוכימי מרכזי בחי התא. בעקבות השינוי האקראי מתפתחת עמידות כתוצאה מהיווצרות מסלול ביוכימי חדש העוקף את המסלול שנפגע מהאנטיביוטיקה (ראה תמונה)

כיצד נוצרים מנגנוני עמידות לאנטיביוטיקה?

מוטציה (בעלת יתרון – מנגנון נגד אנט')

מתרחשת במקרה (כאחד למיליון חלוקות), כיוון שהמוטציה בעלת יתרון הישרדות היא נשמרת ומעוברת לדורות הבאים.

קוניוגציה

פלסמידים בתא חיידק

בתאי חיידקים רבים רואים פרט לדנ"א הכרומוזומלי גם מקטעי דנ"א מעגלי קטנים האלו נקראים פלסמידים ורובם נושאים תכונות עמידות לאנט'. בגלל שהפלסמיד קטן הוא מועבר בקוניוגציה בקלות.

פלסמידים ועמידות לאנט' בהנדסה גנטית

קוניוגציה בין שני חיידקים

בפלסמידים משתמשים גם בהנדסה גנטית. הנדסה גנטית היא החדרת מקטע זר לתוך דנ"א גנומי של אורגניזם אשר לא מכיל באופן טבעי את המקטע המוחדר, כמו למשל ל:

• הוספת הרכב ויטמינים לחלב הפרה
• יצור אינסולין בחיידקים
• הקנית עמידות לצמחים פני מזיקים
• החדרת גורמי חיסון לבננות
• תגבור יצרת צמר בכבשים
• הקדמת פריחה שחוסך כסף

פלסמידים משמשים בהנדס גנטית כנשאים של דנ"א זר אותו רוצים להעביר (לזכור : פלסמידים הם מנגנוני הגנה נגד אנט'). כשמחדרים פלסמידים לתאי חיידקים לא כולם קולטים את הפלסמיד ובכדי לאתר את החיידקיים שקלטו את הדנ"א הזר מגדילים את החיידקים על אנט' (העמידים לאנט' נמצאים בפלסמיד).

פיתרונות לעמידות לאנטיביוטיקה

כאמור, חיידקים מפתחים עמידות נגד אנט' ככל שהם נחשפים אליה יותר. צריכת האנטיביוטיקות ברופאה גבוהה אך ממנה גבוהה צריכת האנטיביוטיקות במזון. פרות, תרנגולות, צמחים ועוד מטופלים באנטיביוטיקות על בסיס קבוע באופן שוטף. צריכת האנטיביוטיקה בממשק בע"ח והצומח גבוהה פי 30 מצריכתה ברפואה. יש לזכור ש : ככל שהחיידקים חשופים יותר לאנטיביוטיקות הם עושים יותר קוניוגציה ומתקבלת עמידות. החשש העולמי ברפואה הוא שיקרה מצב בו יתפתח חיידק שיהיה עמיד לכל אנטיביוטיקות ולא תמצא לו תרופה אחרת ולכן נעשים ניסויים לפתרונות בעיית העמידות לאנטיביוטיקה והם :

אנטיביוטיקה מלאכותית

אנט' מלאכותיות מיוצרות במעבדה ואין בטבע עמידות טבעית כנוגדן. פיתרון כזה אינו יעיל כיוון שבשלב מסוים החיידק ייצר עמידות כלפי אותם אנטיביוטיקות מלאכותיות שונות. עם זאת הוא נותן מרווח זמן בו יהיה ניתן לחקור את החיידקים על מנת למצוא פתרון אחר.

תרופות משלבות

תרופות משולבות נגד חיידקים עמידים. השילוב הוא אנטיביוטיקה יחד עם גורם כימי המערב את מנגנון העמידות.

("הברק" יחסום את מנגנון ההגנה של החיידק בזמן שהאנטיביוטיקה תצליח לחדור לחיידק.

כך למשל נגד חיידקים מיצרים פנצילין נותנים פלנצלין + חומר שמערב את האנזים פניציליאנאז (המפרק פניצלין) .

חיסון

חיסון כנגד חיידקים פתוגנים עמידים במיוחד. עוד אין טיפול כזה. זה בשלבי מחקר.

אנטיביוטיקות טבעיות

אנטיביוטיקות טבעיות הם כל החומרים שהורגים את החיידק, כלומר דברים בעלי PH גבוהה, כמו למשל :

1. דבש
2. שום
3. עץ תה
4. בצל
5. מרק עוף
6. קרנבי (חמוציות)
7. לימון
8. לבנדר
9. שמן זית
10. פלפל שחור