Apetit bakterija može biti ključan u uklanjanju antibiotika iz okoliša

Postoji i dobra strana povećane otpornosti bakterija na antibiotike

Novo istraživanje otkrilo je ključne korake u bakterijskom procesu pretvorbe molekula antibiotika u bezopasne organske molekule, odnosno hranu. Istraživači navode kako bi ovo otkriće moglo dovesti do novih načina uklanjanja antibiotika iz tla i vode.

Nakupljanje antibiotika u okolišu povećava rezistentnost okolišnih bakterija što dovodi do manje učinkovitosti samih antibiotika u liječenju bakterijskih infekcija kod ljudi te konstantnoj potrebi za razvijanjem novih, učinkovitijih supstanci. No, zahvaljujući istraživačima s Medicinskog fakulteta St. Louis Sveučilišta u Washingtonu, pronađen je način iskorištavanja bakterijske rezistentnosti u okolišu. Naime, dokazano je da bakterije tla otporne na djelovanje antibiotika iste koriste kao hranu te ih tako uklanjaju iz okoliša.  

Novo istraživanje otkrilo je ključne korake u bakterijskom procesu pretvorbe molekula antibiotika u bezopasne organske molekule, odnosno hranu. Istraživači navode kako bi ovo otkriće moglo dovesti do novih načina uklanjanja antibiotika iz tla i vode. 

Bitan je ugljik

„Prije deset godina, naišli smo na činjenicu da se bakterije mogu hraniti antibioticima, no time su svi bili šokirani“, navodi jedan od autora istraživanja Gautam Dantas, izvanredni profesor patologije i imunologije, molekularne mikrobiologije i biomedicinskog inženjerstva na Medicinskom fakultetu St. Louis Sveučilišta Washington.

„No sada, nakon detaljnijeg istraživanja, to počinje imati smisla. Osnovu molekule bilo kojeg antibiotika čini ugljik, a gdje god ima ugljika neki će mikroorganizam već pronaći način kako ga iskoristiti. Sada kada razumijemo kako bakterije to čine, možemo početi razmišljati o načinima korištenja ove sposobnosti bakterija u svrhu uklanjanja antibiotika tamo gdje oni uzrokuju štetu“, tumači Dantas.

Povećanje rezistentnosti bakterija danas je neizbježno

Otpornost bakterija na lijekove ozbiljan je problem koji se s vremenom samo pogoršava i prijeti vraćanjem medicinske skrbi u vrijeme kada antibiotici još nisu bili otkriveni, a zarazne bolesti bile su glavni uzrok smrti ljudi diljem svijeta.

Suvremene industrijske i poljoprivredne aktivnosti pridonose ubrzanom rastu otpornosti okolišnih bakterija na antibiotike zasićenjem okoliša aktivnim supstancama lijekova. U Indiji i Kini, koje zajedno proizvode većinu svjetskih antibiotika, farmaceutske tvornice ponekad ispuštaju antibioticima opterećene otpadne vode u lokalne vodene prijamnike, a u SAD-u je vrlo raširena praksa dodavanja antibiotika u stočnu hranu na farmama kako bi pripomogli rastu stoke, što također dovodi do nakupljanja otpada prepunog raznim lijekovima.

Bakterije lako dijele svoj genetski materijal. Dakle, kada antibiotici prodru u vodu i tlo, lokalne bakterije na njihovo prisustvo reagiraju širenjem genetskog materijala otpornog na antibiotike kroz bakterijsku zajednicu.

Nova zanimljiva vrsta namirnice u bakterijskoj prehrani

Istraživači su željeli saznati više o tome kako neke okolišne bakterije preživljavaju u okolini antibiotika te što je još važnije, kako se njima i hrane. U tu svrhu, proučavali su četiri vrste bakterija tla u dalekom srodstvu koje intenzivno rastu samo na antibiotiku penicilinu, bez prisustva ostalih vrsta supstrata.

Penicilin je prvi otkriveni antibiotik, ali zbog povećane rezistentnosti bakterija njegova primjena slabi. Drugi antibiotici koji se dobivaju iz penicilina kao što su amoksicilin i ampicilin još su uvijek učinkoviti i propisani širom svijeta za liječenje bakterijskih infekcija.

Istraživači su pronašli tri zasebne skupine gena koje se aktiviraju prilikom razgradnje (probavljanja) penicilina, a isti nisu aktivni prilikom razgradnje šećera. Te tri skupine gena odgovaraju koracima (tri) potrebnim bakterijama za pretvorbu smrtonosnog spoja u obrok.

Prvi korak u procesu bakterijske razgradnje antibiotika je neutralizacija opasnog dijela molekule. Nakon što je toksični dio molekule eliminiran, antibiotik je ništa drugo nego izvor ugljika za metaboličke procese bakterijske stanice, točnije hrana.

Genetskim modifikacijama do učinkovitog uklanjanja antibiotika iz okoliša

Poznavanje koraka uključenih u prevođenje molekula antibiotika u hranu moglo bi pomoći bioinženjerstvu bakterija u razvoju novih, okolišu prihvatljivih metoda čišćenja tla i vodenih puteva onečišćenih farmaceuticima, usporavajući ujedno širenje rezistentnosti okolišnih bakterija na iste.

Vrlo je zahtjevno raditi s bakterijama tla koje antibiotike prirodno koriste kao supstrat. No, prilagodljivije vrste bakterija kao što je E. coli potencijalno bi se, modifikacijom genetskom materijala, mogle hraniti antibioticima u onečišćenom tlu ili vodi.

Istraživači su utvrdili da je E. coli moguće dati sposobnost preživljavanja i napredovanja na penicilinu kao supstratu. Ona obično zahtjeva prisustvo šećera u podlozi na kojoj raste, no uz određenu genetsku modifikaciju i dodatak ključnog proteina, rasla bi na penicilinskoj podlozi bez šećera.

„Genetičkim inženjerstvom možda ćemo biti u mogućnosti modificirati gene bakterija kako bi smanjili koncentraciju antibiotika u okolišu“, navodi Crofts.

Svaki ovakav bioinženjerski projekt trebao bi uključivati plan za ubrzavanje procesa razgradnje antibiotika jer način na koji bakterije tla prirodno uklanjaju antibiotike iz okoliša je učinkovit, ali spor. One ne bi bile sposobne podnijeti veliku količinu antibiotika u blizini farmaceutskih tvornica i postrojenja za obradu otpadnih komunalnih voda i sl.

„Danas ne možete samo preliti onečišćeno područje s bakterijama tla i očekivati od njih da sve same očiste“, kaže Dantas. „No sada znamo kako taj proces funkcionira i možemo ga kvalitetno primijeniti. Puno je lakše poboljšati nešto što već imaš, nego pokušati osmisliti cijeli sustav od nule.“

Barbara Kalebić / Ekovjesnik

 

VEZANE VIJESTI

Borba protiv infekcija otpornih na lijekove

Antimikrobna rezistencija rastuće je globalno pitanje, a medicinski stručnjaci strahuju kako će do 2050. odnijeti više života od raka, zbog čega Europski parlament poziva Komisiju i države članice na provedbu snažnijih mjera prevencije

Antibiotici zaostali u obrađenom otpadu pridonose rezistentnosti okolišnih bakterija

Preventivno korištenje antibiotika u stočnoj prehrani dovelo je do prisutnosti samih antibiotika, ali i njihovih metabolita u izmetu goveda. Njihovo uklanjanje konvencionalnim metodama obrade nije u potpunosti moguće tako da se oni počinju nakupljati u okolišu. Sve veća prisutnost raznih antibiotika u njihovoj okolini pridonosi povećanju rezistentnosti okolišnih bakterija na iste.

Uklanjanje lijekova za anksiozne poremećaje iz otpadnih voda

Konvencionalna postrojenja za obradu otpadnih voda često ne mogu učinkovito ukloniti farmaceutike, tj. lijekove  i ostale tzv. „nove onečišćujuće tvari“ iz otpadnih voda. Međutim, razvojem nove metode koja koristi nanovlakna omogućuje se povoljnije uklanjanje takvih spojeva iz otpadnih voda, a posebice psihoaktivnih farmaceutika koji se koriste za liječenje anksioznih poremećaja.

Razvijena membrana za uklanjanje ulja iz vode, ali i obrnuto

Kako učinkovito i brzo ukloniti naftne mrlje s površine mora ili jezera te kako jeftinije pročistiti goriva, često su postavljana pitanja među istraživačima. Navedeni procesi nastoje se poboljšati, a čini se kako je na pravom putu tim američkih istraživača koji je razvio membranu kojom se mogu izdvojiti komponente ulja iz vode, ali i obrnuto. Nova membrana nudi učinkovit i jednostavan način smanjenja negativnih učinaka zauljenih otpadnih voda i/ili nafte na okoliš. 

PRIJAVITE SE NA NEWSLETTER