Konkurence antibiotik: Co jsou bakteriofágy a proč je už dávno nepoužíváme?

Z rezistence mikroorganismů vůči antibiotikům se stává stále větší problém. Rezistentních kmenů přibývá a pokud nedojde ke změnám, odhaduje se, že bude v budoucnu umírat na bakteriální infekce až 10 milionů lidí ročně. O antibiotické rezistenci a problémech s ní spojených slýcháme často, málokdy ale slýcháme o alternativách k léčbě antibiotiky, a sice o bakteriofázích.

Bakteriofágy jsou viry, které infikují pouze bakterie, v nichž se následně replikují. Jsou tedy neškodné pro člověka, živočichy i rostliny. Tento druh virů je jedním z nejpočetnějších organismů na světě. Žijí všude, od půdy přes moře až po naši kůži. Odhaduje se, že se na zemi vyskytuje 1031 bakteriofágů, což je zhruba desetkrát víc, než je odhadovaný počet bakterií. Zároveň jsou podstatně menší než bakterie (jejich velikost se pohybuje v řádu nanometrů) a mohou být tedy pozorovány pouze pod elektronovým mikroskopem.

Bakteriofágy svým vzhledem trochu připomínají pavoučky. Jejich genetický materiál (DNA nebo RNA) je uzavřen v obalu z bílkovin, kterému se říká kapsida. U bakteriofágů je kapsida ve tvaru pravidelného dvacetistěnu. S kapsidou je spojen bičík s bičíkovými vlákny, který umožňuje bakteriofágům přichycení k bakterii.

Bakteriofágy jsou viry, proto je jejich hlavním životním cílem replikace uvnitř svého hostitele, což jsou v tomto případě bakterie. Jak takový životní cyklus fága vypadá?

V první fázi se bakteriofág přichytí k bakterii a vloží svůj genetický materiál do buňky. Tato fáze probíhá pořád stejně. Následně se ale životní cyklus fágů dělí do dvou základních větví.

Prvním z cyklů je takzvaný lytický nebo také virulentní cyklus bakterie, druhý je lyzogenní s temperovanými fágy.

Lytický cyklus na svém konci způsobuje lyzi (rozklad buňky). V první fázi fág opět napadá buňku a penetruje svůj genetický materiál do cytoplazmy bakterie. Následně dochází k replikaci DNA fága za pomoci enzymů hostitelské buňky a k následné virionů, což jsou částice schopné napadnout nového hostitele. V poslední fázi pak dochází k lyzi buňky a uvolnění nových virionů.

Fágy, které se replikují pomocí lyzogenního cyklu, na konci neničí hostitelskou buňku. Zjednodušeně řečeno dochází k začlenění nukleové kyseliny fága do genomu hostitele. Ta se pak replikuje spolu s hostitelskou buňkou bez toho, aby ji ničila. V každé dceřiné buňce bakterie je tedy i genetická informace bakteriofága. V buňkách tedy vzniká tzv. profág. Tento profág se z buněk může sám od sebe, či vnějším vlivem (UV záření, mutageny, peroxidy) uvolnit a přejít do lytického cyklu.

Bakteriofágy si aktivně nevybírají, jaký životní cyklus si vyberou. „Rozhodnutí“, jaký životní cyklus budou fágové následovat, je dáno kombinací okolností od genomu viru, přes míru reakce hostitelské buňky až po enviromentální faktory, jako je teplota, chemické vlivy a UV záření.

Některé výzkumy některých druhů bakteriofágů naznačují, že k rozhodnutí mezi lytickým a lyzogenním cyklem napomáhají peptidy a fágy používají jakýsi primitivní druh molekulární komunikace, aby zjistily, jaký životní cyklus pro ně bude nejlepší.

Ať už tak, či onak, ničí fágy svým životním cyklem bakterie. To ale umí i antibiotika. Proč bychom tedy měli věnovat čas a peníze na výzkum fágové terapie.

Antibiotická rezistence vzniká, když se bakterie stává odolnou vůči antibiotikům, která na ni doposud účinkovala. Jde o stále rostoucí problém, a to nejen v zemích, kde jsou antibiotika volně dostupná, ale celosvětově.

Vznik bakterií rezistentních vůči antibiotikům vede k vyšší úmrtnosti na doposud běžně léčitelné infekce. Dochází k prodloužení léčby a k delším hospitalizacím v nemocnicích, což samozřejmě zvyšuje náklady s léčbou spojené.

S rostoucím počtem antibioticky rezistentních kmenů bakterií také vzniká vyšší riziko u léčebných terapií, které přímo nevyžadují léčbu antibiotiky, ale počítají s jejich účinností. Jde například výměnu kloubů, transplantaci orgánů, léčbu nádorových onemocnění, či některých chronických chorob.

Rezistence bakterií vůči antibiotikům je přirozený proces, ovšem nadužívání a špatné užívání antibiotik tento proces urychluje, což může v budoucnu pro lidstvo znamenat problém.

Jak se můžeme proti vzniku rezistentních bakterií bránit?

Jako jednotlivci pro řešení tohoto problému nemůžeme udělat mnoho, ale i to minimum, co je v našich silách může v globálním měřítku udělat podstatný rozdíl.

Zde je jen pár věcí, co můžeme pro boj s antibiotickou rezistencí udělat

1: užívat antibiotika dle předpisů. Důležité je hlavně dodržovat doporučenou délku léčby a nepřestat brát antibiotika, protože se po dvou dnech cítíme lépe.

2: Nikdy si neschovávat zbývající antibiotika, „kdyby nás náhodou něco chytlo“. Nejlépe je po skončení léčby odnést zpět do lékárny.

3: Nikdy nesdílet antibiotika s další osobou, které nebyla předepsána.

4: Nepožadovat po lékaři předepsání antibiotik, pokud k tomu není na základě vyšetření pádný důvod.

5: Důležitá je samozřejmě i prevence. Dodržování hygienických zásad, a to nejen v osobní hygieně, ale i v hygieně potravin. Zároveň je dobré praktikovat zdravý životní styl.

Stále častěji skloňovaným termínem, alespoň ve vědeckých kruzích, je fágová terapie, která je v současnosti zastíněna ekonomičtější a celkově rozšířenější léčbou běžně dostupnými antibiotiky. Přesto má podobně dlouhou a bohatou historii, jako léčba antibiotiky.

Bakteriofágy byly objeveny mikrobiologem Felixem d’Herellem, který zkoumal bakterie úplavice. V mikrobiální kultuře si všiml čistých míst, kde se bakterie nerozmnožila. Později jako důvod těchto čistých míst určil neviditelné organismy, které jsou antagonisty bakterií. Pojmenoval je bakteriofágy.

První terapie bakteriofágy byla použita v roce 1921. U pacienta trpícího úplavicí došlo k rapidnímu zlepšení zdravotního stavu. Léčba bakteriofágy se poté rozšířila po celém světě. V Paříži byly připravovány bakteriofágy na léčbu mnoha běžných infekčních onemocnění.

Po roce 1945 však upadla fágová terapie do pozadí, a to hlavně v západních zemích. Jednak byly pochybnosti o účinnosti terapie, což bylo způsobeno hlavně tím, že vědci v té době nevěděli, jak úzkospektré bakteriofágy jsou. Jednak se fágová terapie hojně užívala v zemích východní Evropy, hlavně v Sovětském Svazu, což bylo zvlášť po Druhé světové válce trnem v oku některým západním vědcům. Posledním pomyslným hřebíkem do rakve fágové terapii byl rozmach mnohem ekonomičtějších a v té době účinnějších antibiotik. Fágová terapie tak upadla ve většině světa na několik desítek let v zapomnění.

V posledních letech se však o bakteriofázích a jejich účinnosti v léčbě bakteriálních infekcí začíná zase mluvit, zvláště v souvislosti s rezistentními případy jako je MRSA (zlatý stafylokok). Počty pacientů, kterým je léčba bakteriofágy nabízena je oproti těm, kteří se léčí antibiotiky minimální, jde spíše o ojedinělé případy.

V České republice také není fágová terapie běžná. Ovšem některé společnosti však pracují na vývoji nových léčiv na principu fágové terapie. Ty jsou zatím ve fázi výzkumu. Nezbývá než čekat.

Aby ale všechno nebylo až tak růžové, i léčba bakteriofágy s sebou přináší určitá rizika a nevýhody oproti ATB.

Jak už bylo zmíněno, zatímco antibiotika jsou jako atomovka, která ničí veškeré bakterie, a tím i naši střevní mikroflóru, bakteriofágy jsou úzkospektré organismy, určitý typ zabijí pouze určitý typ bakterií. Museli bychom tedy vyvinout mnohem víc fágových přípravků, což se pojí s vyššími náklady na výrobu.

Léčiva s bakteriofágy, alespoň v současné době, těžší připravit, u jednotlivých případů nevíme, jaký bakteriofág bude nejúčinnější, nevíme, kolik dávek léku bude potřeba a jaké množství.

Dalším rizikem může být vstup bakteriofágů do lysogenního cyklu. Bakteriofágy vstoupí do bakterie, množí se s ní, ale nezabijí ji. Navíc může dojít k získání patogenity bakterie a tím zhoršení infekce. Řešení tohoto problému je používání virulentních fágů. Ty vstupují pouze do lytického životního cyklu.

Přestože má léčba pomocí bakteriofágů nadějnou budoucnost, je potřeba provést ještě spoustu testů a výzkumů, abychom se přesvědčili o její bezpečnosti a účinnosti.

I v dnešní době se ale s komerčně využívanými bakteriofágy můžeme setkat. V některých zemích jsou přidávány do některých potravin, aby se předešlo infikování bakteriemi typu salmonela, campylobacter, e.coli. Také se testuje jejich účinnost v dezinfekčních přípravcích.