Tom 51, 2002
Numer 3 (256)
Strony 331 342
JOANNA POTRYKUS
Katedra Biologii Molekularnej,
Uniwersytet Gdański
Kładki 24, 80-822 Gdańsk
e-mail: [e-mail]
OPORNOR
Ć NA ANTYBIOTYKI ZWIĄZANA Z GENAMI OBECNYMI NA PLAZMIDACH
WSTĘP
Nasilające się ostatnio zjawisko antybioty- mi a Gram-ujemnym, m. in. dzięki mobilnym
koopornoS
ci bakterii jest problemem elementom genetycznym  plazmidom i trans-
złożonym, niewątpliwie niepokojącym pod pozonom koniugacyjnym (OCHMAN i współaut.
względem medycznym. Tempo pojawiania się 2000). Ponadto, wyrażanie mechanizmów
szczepów opornych wynika przede wszystkim opornoS
ci może być również związane z eks-
z tego, iż w przyrodzie rzadko mamy do czynie- presją genów chromosomalnych, genów naby-
nia z zasiedleniem okreS
lonej niszy ekologicz- tych na drodze koniugacji bądx
ubocznym
nej przez tylko jeden rodzaj mikroorgani- efektem aktywacji genów pełniących nie zaw-
zmów. Znacznie częS
ciej tworzą one dynamicz- sze jeszcze zdefiniowane przez badaczy funk-
nie rozwijające się mikrokosmosy, współpra- cje (RECCHIA i HALL 1997).
cując ze sobą, bądx
współzawodnicząc, np. o Celem niniejszej pracy było przybliżenie
dostęp do czynników wzrostowych (SALYERS i Czytelnikowi złożonoS
ci zagadnienia antybio-
AM�BILE-CUEVAS 1997). Nieuchronnie docho- tykoopornoS
ci bakterii, ze szczególnym
dzi do wymiany materiału genetycznego. Po- uwzględnieniem opornoS
ci wynikającej z eks-
nieważ przenoszeniu ulegają zarówno frag- presji genów niesionych na plazmidach. Poru-
menty chromosomu, jak i plazmidy, przekazy- szonych zostało wiele kwestii, zarówno aspekt
wane są także geny opornoS
ci na antybiotyki epidemiologiczny, poprzez charakterystykę
(S�VENO i współaut. 2002). Umożliwia to drob- głównych mechanizmów opornoS
ci, omówie-
noustrojom stosunkowo proste czerpanie z nie ewolucji, rezerwuarów i przekazywania ge-
puli  ogólnodostępnych determinant oporno- nów opornoS
ci, jak również alternatyw anty-
S
ciowych, szybkie dostosowanie się do wymo- biotykoterapii i perspektyw ograniczenia skali
gów otoczenia i eliminację długotrwałego pro- problemu. Ze względu na obszernoS
ć zagad-
cesu wykształcenia przydatnego mechanizmu nienia, niektóre tematy zostały tylko zasygnali-
de novo. Najnowsze doniesienia wskazują, iż zowane, zaznaczone. OdnoS
niki literaturowe
praktycznie nie ma granic dla przepływu infor- odsyłają Czytelnika do aktualnych opracowań
macji genetycznej  odbywa się on pomiędzy przeglądowych i powinny być pomocne w
gatunkami, rzędami, bakteriami Gram-dodatni- dokładniejszym zgłębieniu tematu.
EPIDEMIOLOGIA ANTYBIOTYKOOPORNOR
CI
OpornoS
ć mikroorganizmów na antybioty- py odnotowywano już ponad 50 lat temu, po
ki nie jest zjawiskiem nowym  oporne szcze- wprowadzeniu do powszechnego użycia
332 JOANNA POTRYKUS
pierwszego antybiotyku  penicyliny, jedna- Zbyt szybko przyzwyczailiS
my się, iż anty-
kże w ciągu ostatnich kilkunastu lat obserwuje biotyki to leki uniwersalne, dzięki którym
się jego wyrax
ne nasilenie (COHEN 1992). Za możemy zwalczać wszelkie choroby. Tak nie
główny powód wzrostu opornoS
ci uważa się jest i mimo, iż zestaw stosowanych antybioty-
nadmierną i często nieuzasadnioną konsump- ków znacznie się poszerzył od czasów wpro-
cję antybiotyków (S�VENO i współaut. 2002, wadzenia penicyliny (jest ich ponad 160), co-
GOULD 1999). Obserwuje się zależnoS
ć pomię- raz częS
ciej jesteS
my bezradni wobec braku ich
dzy rodzajem regionalnie stosowanych anty- skutecznoS
ci (NEU 1992). NiewłaS
ciwa diagno-
biotyków a geograficzną dystrybucją szczepów za, zamiast do wyleczenia, przyczynia się to se-
opornych. Co istotne, sprawcami grox
nych dla lekcji bakterii antybiotykoopornych. Znamien-
życia infekcji nie są już tylko  typowe patoge- nym przykładem nadużycia są wirusowe infek-
ny, ale także szczepy oportunistyczne, dotych- cje dróg oddechowych, błędnie diagnozowane
czas o niewielkim znaczeniu klinicznym. W jako bakteryjne. Oszacowano (Raport R
wiato-
szpitalach np. najwięcej przypadków S
miertel- wej Organizacji Zdrowia, ang. World Health
nych jest spowodowanych infekcjami dróg Organization, 2000), iż przepisywanie antybio-
moczowych i zapaleniem płuc nabytym w wa- tyku było zasadne tylko w 20% analizowanych
runkach szpitalnych (tzn. w 48 godzin od przy- przypadków! Nieuzasadnione stosowanie an-
jęcia na oddział), gdzie czynnikiem etiologicz- tybiotyków może prowadzić nie tylko do po-
nym są m. in. bakterie z gatunków Klebsiella, wikłań na tle pokarmowym, ale nie jest też obo-
Serratia, Proteus, Pseudomonas (VETTER i jętne naturalnej florze bakteryjnej (SAYLERS i
HAUER 2002). Duże zagrożenie stanowią też AM�BILE-CUEVAS 1997). Może np. wpływać na
szczepy wieloopornego gronkowca złocistego, wykształcenie mechanizmów opornoS
ci
Staphylococcus aureus, nie tylko niewrażliwe- wS
ród bakterii saprofitycznych, co może mieć
go na metycylinę (ang. methicillin resistant S. niebezpieczne implikacje w kontekS
cie rezer-
aureus, MRSA), ale również o obniżonej wrażli- wuaru genów opornoS
ci (patrz poniżej).
woS
ci na antybiotyki glikopeptydowe (ang. Nierozstrzygniętą kwestią pozostaje czy
glycopeptide-intermediate S. aureus, GISA) i szczepy o podwyższonej opornoS
ci są selekcjo-
wankomycynę (ang. vancomycin-intermediate nowane głównie w S
rodowiskach szpitalnych
S. aureus, VISA). Problemem stają się enteroko- czy poza nimi. Antybiotyki są przecież stosowa-
ki, odpowiedzialne za 10% zakażeń szpital- ne i przepisywane zarówno pacjentom hospi-
nych, oporne m.in. na wankomycynę (ang. van- talizowanym, jak i bywalcom przychodni rejo-
comycin resistant enterococci, VRE) (WITTE nowych. Pojawiają się głosy, iż to szpitale są
1999). x
ródłami opornoS
ci, gdyż tam właS
nie, np. na
Wbrew pozorom, odpowiedx
na pytanie oddziałach intensywnej terapii, stosowane są
kto w największym stopniu przyczynił się do nowinki farmaceutyczne, podczas gdy w przy-
nadużycia antybiotyków nie jest prosta, gdyż chodniach lekarze najczęS
ciej korzystają z
oprócz lekarzy wypisujących recepty, pod okreS
lonego, standardowego zestawu leków
uwagę trzeba brać też pacjentów często nale- (WILLIAMS 2002).
gających na przepisanie im antybiotyku. Pod- Niektórzy, co również wzbudza kontrower-
kreS
la się, iż znaczący wpływ na spadek sku- sje, wskazują na nadużycia antybiotyków w ho-
tecznoS
ci antybiotyków może mieć niestoso- dowli zwierząt i roS
lin, gdzie stosowane są nie
wanie się pacjenta do zaleceń lekarza (FINCH tylko w celach terapeutycznych (promotory
1998). Antybiotykoterapia jest najczęS
ciej za- wzrostu) (więcej o znaczeniu takich praktyk w
biegiem parodniowym, wymagającym pewnej rozprzestrzenianiu się mikroorganizmów anty-
wewnętrznej dyscypliny (np. regularnego biotykoopornych poniżej).
przyjmowania dawek leku w okreS
lonych od- Sporną kwestią pozostaje selekcja antybio-
stępach czasowych). Samowolne przerywanie tykoopornych szczepów bakteryjnych wsku-
jej po ustąpieniu objawów chorobowych (np. tek stosowania biocydów (związków takich jak
obniżeniu temperatury) zdarza się nieoczeki- triklosan, chloroheksydyna czy czwartorzędo-
wanie często (LECRLERCQ 2001). Tymczasem, we związki amonowe), wchodzących w skład
subinhibitorowe stężenie leku w organizmie powszechnie używanych S
rodków dezynfek-
może, po pierwsze, wywrzeć efekt bakteriosta- cyjnych i czyszczących (FRAISE 2002; GILBERT i
tyczny a nie bakteriobójczy, a ponadto stwarza współaut. 2002). NiewłaS
ciwe i niechlujne ich
warunki sprzyjające wykształceniu, nabyciu, stosowanie, np. niedokładne spłukiwanie z po-
mechanizmu opornoS
ci (GOULD 1999). wierzchni roboczych po użyciu (w kuchni, na
OpornoS
ć na antybiotyki związana z genami obecnymi na plazmidach 333
sali operacyjnej czy w zakładzie przetwórstwa pomp błonowych (NIKAIDO 1994, POOLE
żywnoS
ci) powodowałoby niezamierzone two- 2002). Zwykle charakteryzują się one szerokim
rzenie rezerwuarów o obniżonym stężeniu spektrum substratowym, co może przyczyniać
biocydów, co mogłoby prowadzić do selekcji się do opornoS
ci na antybiotyki. Taką opor-
niewrażliwych drobnoustrojów. Biocydy m. in. noS
ć krzyżową, wynikającą z ekspresji genów
tym różnią się od antybiotyków, że najczęS
ciej pomp błonowych, odnotowano m. in. w szcze-
działają na kilka struktur komórkowych jedno- pach P. stutzeri, P. aeruginosa oraz mutantach
czeS
nie, podczas gdy działanie antybiotyków mar Escherichia coli (MUŃOZ BELLIDO i
jest pod tym względem bardziej ukierunkowa- współaut. 2002). Zaobserwowano ją również
ne (POOLE 2002). Często opornoS
ć bakterii wy- w szczepach S. aureus, ale nie wydaje się, by
nika tu ze zmniejszenia wewnątrzkomórkowej (na razie) miała ona implikacje kliniczne
akumulacji szkodliwej substancji, co z kolei (POOLE 2002).
związane jest przede wszystkim z syntezą
MECHANIZMY OPORNOR
CI
RóżnorodnoS
ć stosowanych antybiotyków dziwiającej możliwoS
ci przystosowywania mi-
pociągnęła za sobą równoległe doskonalenie kroorganizmów do zmieniającej się presji se-
mechanizmów opornoS
ci wykształconych lekcyjnej otoczenia  zmiana jednego amino-
przez drobnoustroje. Zidentyfikowano setki kwasu w łańcuchu polipeptydowym, często
genów niesionych na plazmidach, umożli- wynikająca z mutacji punktowej w genie, po-
wiających gospodarzom bakteryjnym prze- woduje zmianę specyficznoS
ci substratowej
trwanie w niekorzystnym S
rodowisku, takim enzymu (THERRIEN i LEVESQUER 2002). Innym
jak choćby oddział intensywnej terapii czy jeli- enzymem hydrolitycznym, warunkującym
to grube pacjenta poddawanego antybiotyko- opornoS
ć gospodarza, jest hydrolaza chloram-
terapii (NEU 1992). Pomimo olbrzymiej liczby fenikolowa. Wydaje się jednak, iż nie ma ona
determinant genetycznych można wyróżnić większego znaczenia w kontekS
cie klinicznym
trzy podstawowe mechanizmy opornoS
ci (DAVIES 1994).
przez nie warunkowane (DAVIES 1994). Pierw- WS
ród enzymów katalizujących modyfika-
szy, najczęS
ciej spotykany, to synteza enzymu cję antybiotyku, bardzo dobrze scharakteryzo-
chemicznie modyfikującego antybiotyk. Drugi waną grupę stanowią acetylotransferazy chlo-
mechanizm sprowadza się do uniemożliwienia ramfenikolowe (CAT). Mimo, iż grupa ta jest
wiązania antybiotyku z miejscem oddziaływa- doS
ć liczna i nie wydaje się, aby istniał jeden
nia (ang. target). Trzeci polega na aktywnym wspólny prototyp białkowy, wszyscy jej przed-
usuwaniu niezmienionego związku z komórki. stawiciele katalizują tę samą reakcję, a miano-
Poniżej opisano najbardziej charakterystyczne wicie przeniesienie grupy acetylowej z acetylo-
i istotne pod względem epidemiologicznym koenzymu A na dwie konkretne reszty hydrok-
przykłady poszczególnych mechanizmów. sylowe cząsteczki antybiotyku (SHAW 1983).
Modyfikacja enzymatyczna, której konse- Taka modyfikacja powoduje utratę przez chlo-
kwencją jest unieczynnienie antybiotyku, jest ramfenikol powinowactwa do dużej podjed-
osiągana poprzez jego hydrolizę, bądx
poprzez nostki rybosomu, miejsca jego oddziaływania.
tworzenie jego pochodnej chemicznej (NEU Co jest doS
ć niezwykłe, białko CAT uczestniczy
1992). Najlepiej poznaną klasą enzymów hy- także w dodatkowym, nieenzymatycznym me-
drolitycznych są -laktamazy, katalizujące roz- chanizmie opornoS
ci  chroni komórkę bakte-
szczepienie czteroramiennego pierS
cienia -la- ryjną przed kwasem fuzydowym, antybioty-
ktamowego antybiotyków go zawierających kiem sterydowym, którego działanie (podob-
(penicyliny, cefalosporyny) (HERITAGE i nie do chloramfenikolu) powoduje zahamowa-
współaut. 1999). Obecnie znanych jest ponad nie translacji. Acetylotransferaza sekwestruje
190 -laktamaz, sklasyfikowanych w czterech antybiotyk bez jego modyfikacji, a więc przy-
grupach (A  penicylinazy, B  metalo- -lakt- czynia się do opornoS
ci na niego niejako mi-
amazy, C  cefalosporynazy, D  oksacylinazy), mochodem (MURRAY i współaut. 1995).
m. in. w zależnoS
ci od podobieństwa sekwen- -laktamazy i acetylotransferazy chloramfe-
cji nukleotydowych kodujących je genów nikolowe ilustrują wykształcenie się i domina-
(POOLE 2002). Białka te stanowią przykład za- cję pojedynczego mechanizmu opornoS
ci w
334 JOANNA POTRYKUS
walce z okreS
loną klasą antybiotyków. Enzymy stratami enzymów w niej uczestniczących, a
modyfikujące aminoglikozydy, antybiotyki nie z samymi enzymami. Wspomniane geny
zakłócające przebieg syntezy białek, są grupą opornoS
ci kodują enzymy, które przekształcają
bardziej heterogenną (DAVIES 1994). Znane są resztę D-alaniny na końcu karboksylowym two-
trzy sposoby chemicznej modyfikacji aminogli- rzonego łańcucha w resztę D-mleczanową.
kozydów- acetylacja reszty aminowej oraz mo- Taka wymiana jest tolerowana przez enzymy
dyfikacja grupy hydroksylowej wskutek fosfo- komórkowe zaangażowane w tworzenie pep-
rylacji bądx
przyłączenia nukleotydu (MINGE- tydoglikanu, podczas gdy zmodyfikowane
OT-LECLERCQ i współaut. 1999). W jednej cząsteczki nie wiążą już glikopeptydów
cząsteczce antybiotyku może być modyfikowa- (ARTHUR i współaut. 1996). Innym przykładem
nych parę różnych reszt aminowych lub hy- jest opornoS
ć na trimetoprim, syntetyczny an-
droksylowych (POOLE 2002). NajczęS
ciej jeden tybiotyk zakłócający syntezę kwasu foliowego
enzym katalizuje okreS
lony typ reakcji, aczkol- poprzez hamowanie reduktazy dihydroksyfo-
wiek w niektórych bakteriach Gram-dodatnich liowej (w skrócie DHFR). Oporne bakterie, za-
stwierdzono występowanie białek o podwój- równo Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne, czę-
nej aktywnoS
ci acetylo- i fosfo-transferazy. Bu- sto niosą na plazmidzie gen kodujący białko
dowa domenowa i obecnoS
ć dwóch centrów DHFR niewrażliwe na działanie trimetoprimu
katalitycznych sugeruje, iż enzymy te prawdo- (ROBERTS 2002).
podobnie powstały na skutek fuzji dwóch ge- Nieenzymatyczna opornoS
ć na antybiotyk
nów kodujących, odpowiednio, acetylo- i fos- najczęS
ciej wynika z syntezy pompy błonowej,
fo-transferazę (MINGEOT-LECLERCQ i współaut. aktywnie usuwającej dany związek z komórki.
1999). WS
ród pomp wyróżnia się białka o wąskim lub
Ciekawym zagadnieniem jest opornoS
ć wy- szerokim spektrum substratowym, wykorzy-
nikająca z modyfikacji docelowego miejsca stujące energię pochodzącą z hydrolizy ATP
działania antybiotyku. Może być ona osiągnięta bądx
działające na zasadzie anty- lub sym-porte-
co najmniej w dwojaki sposób  albo poprzez ra (NIKAIDO 1994). Białka antyporterowe wy-
enzymatyczną modyfikację struktury miejsca pompowują antybiotyk z jednoczesnym wpro-
docelowego, albo poprzez jego wymianę (NEU wadzaniem innej cząsteczki do komórki (np.
1992). Zmieniona struktura nadal pełni swoją wymieniając go na jon wodoru), natomiast w
fizjologiczną rolę w komórce, jednak nie jest drugim przypadku, obydwie cząsteczki są
już podatna na działanie substancji antybakte- transportowane w tym samym kierunku
ryjnej. W przypadku opornoS
ci plazmidowej, (NIKAIDO 1994, POOLE 2002). Najlepiej pozna-
w obydwu tych rodzajach modyfikacji zmianie nymi pompami substratowo-specyficznymi są
ulegają struktury już obecne w komórce, w od- białka Tet, warunkujące opornoS
ć na tetracy-
różnieniu od opornoS
ci chromosomalnej, gdy klinę. Znanych jest kilkadziesiąt genów tet ko-
miejsce działania antybiotyku jest nań niewra- dujących pompy, zidentyfikowano je zarówno
żliwe z powodu modyfikacji wynikających z w mikroorganizmach Gram-dodatnich jak i
mutacji genu chromosomalnego (ROBERTS Gram-ujemnych (nazwę  tet nadano również
2002). Niektóre szczepy Streptococcus zawie- genom, których produkty są zaangażowane w
rają plazmidy niosące gen kodujący specy- inny mechanizm opornoS
ci na tetracyklinę)
ficzną metylotransferazę. Enzym ten modyfiku- (ROBERTS 1996). Ponieważ pompa zlokalizo-
je okreS
lony nukleotyd (adeninę) 23S rRNA wana jest w błonie cytoplazmatycznej, w przy-
(cząsteczki RNA wchodzącej w skład dużej padku bakterii Gram-ujemnych posiadających
podjednostki rybosomu), będącego miejscem dodatkowo błonę zewnętrzną oznaczałoby to,
wiązania erytromycyny (MUŃOZ BELLIDO i iż tetracyklina jest wypompowywana do prze-
współaut. 2002). Prowadzi to do utraty powi- strzeni periplazmatycznej, skąd, drogą dyfuzji,
nowactwa antybiotyku do rybosomu, czego mogłaby z powrotem przedostać się do cyto-
konsekwencją jest opornoS
ć. OpornoS
ć Ente- plazmy. Uważa się, iż transport antybiotyku do
rococcus na antybiotyki glikopeptydowe wa- przestrzeni periplazmatycznej jest procesem
runkowana obecnoS
cią genów vanA i vanB zachodzącym efektywniej niż jego bierna dyfu-
ilustruje drugi z wymienionych powyżej ty- zja, co wystarcza do osiągnięcia antybiotyko-
pów modyfikacji. Glikopeptydy są związkami opornoS
ci (THANASSI i współaut. 1995).
hamującymi syntezę peptydoglikanu, ważnego Oprócz mechanizmów specyficznych, pojawia
składnika S
ciany komórkowej (DAVIES 1994). się coraz więcej doniesień o występowaniu
Zakłócają tę reakcję poS
rednio, łącząc się z sub- pomp usuwających rozmaite, niezwiązane ze
OpornoS
ć na antybiotyki związana z genami obecnymi na plazmidach 335
sobą strukturalnie, związki z komórki (np. an- Geny kodujące białka tego typu zidentyfikowa-
tybiotyki -laktamowe, chloramfenikol, makro- no na plazmidach (np. Staphylococcus epider-
lidy) (NIKAIDO 1994, MUŃOZ BELLIDO i wspó- midis, Klebsiella aerogenes, S. aureus), lecz
laut. 2002). Z jednej strony, ekspresja takiego opornoS
ć wynikająca z aktywnoS
ci wielosub-
niespecyficznego mechanizmu opornoS
ci po- stratowej pompy jest często związana też z na-
woduje niebezpieczeństwo, iż arsenał skutecz- dekspresją genów chromosomalnych (np. sys-
nych S
rodków antybakteryjnych dramatycznie temy Mex-Opr P. aeruginosa, mutanty mar
się skurczy, z drugiej jednak, unieczynnienie E. coli i Salmonella typhimurium) (MUŃOZ
danej pompy być może pozwoli na zastosowa- BELLIDO i wspólaut. 2002, POOLE 2002).
nie dosyć szerokiego wyboru farmaceutyków.
POCHODZENIE PLAZMIDOWYCH GENÓW OPORNOR
CI
Istnieją różne teorie dotyczące pochodze- tacyjnymi drobnoustrojów (THERRIEN i
nia i ewolucji genów opornoS
ci. Niektórzy po- LEVESQUER 2002).
stulują, iż są to pochodne naturalnie wystę- Jest coraz więcej dowodów na to, iż niektó-
pujących genów o funkcjach pierwotnie nie re geny warunkujące opornoS
ć wykształciły się
związanych z lekoopornoS
cią. Ich uaktywnie- na wiele lat przed wprowadzeniem antybioty-
nie (nadekspresja), bądx
akumulacja mutacji ków do powszechnego użycia (AMINOV i
adaptacyjnych spowodowane presją selek- współaut. 2002). Nie wyklucza się również, iż
cyjną, prowadziłyby do wybiórczej propagacji częS
ć genów opornoS
ci  krążąca w przyrodzie
organizmów opornych i utrzymywaniu się za- wywodzi się pierwotnie z mikroorganizmów
istniałych zmian genotypowych (OCHMAN i syntetyzujących antybiotyki. ObecnoS
ć w ich
współaut. 2002). Przykładem mogą być tu genomie determinant opornoS
ci byłaby natu-
wspomniane mutanty mar. Mutacje punkto- ralną konsekwencją potrzeby obrony przed
we w chromosomalnym locus mar (ang. mul- własnymi toksycznymi metabolitami (RENSING
tiple antibiotic resistance, szeroka antybioty- i współaut. 2002). Póx
niejsza mobilizacja tych
koopornoS
ć) kodującym specyficzny repre- genów (np. poprzez włączenie do integronu,
sor, powodują zmianę w regulacji kilkudzie- bądx
transpozonu, patrz poniżej) umożli-
sięciu innych loci, m.in. wzmożenie tran- wiłaby im zaistnienie w puli  ruchomych ge-
skrypcji genów kodujących pompy o szero- nów i dalszą propagację (BENNETT 1999).
kim spektrum substratowym (POOLE 2002). Warto wspomnieć, iż niektórzy jako czyn-
Innym przykładem jest opisana już reduktaza nik napędzający wymianę i przekazywanie ma-
kwasu dihydrofoliowego, niewrażliwa na teriału genetycznego pomiędzy bakteriami
działanie trimetoprimu. Po nabyciu korzyst- uważają dążenie samych cząsteczek DNA  pla-
nej, pod względem zwiększenia przeżywalno- zmidów, integronów, transpozonów, do pro-
S
ci gospodarza, mutacji dalsza presja selekcyj- pagacji i  infekcji komórek dotychczas ich nie
na byłaby motorem do kolejnych zmian, wa- posiadających. Jest to teoria tzw. samolubnego
runkujących jeszcze większą specjalizację DNA (ang. selfish DNA), minimalizująca bezpo-
(NEU 1992). Wystarczy przypomnieć ponad S
rednią zależnoS
ć pomiędzy selekcyjnymi wa-
190 genów kodujących -laktamazy, by runkami S
rodowiskowymi a plastycznoS
cią ma-
uzmysłowić sobie bezustanny wyS
cig pomię- teriału genetycznego bakterii (RENSING i
dzy postępem medycyny a zdolnoS
ciami adap- współaut. 2002).
REZERWUARY GENÓW OPORNOR
CI
Jednym z głównych rezerwuarów genów wS
ród flory bakteryjnej zwierzęcia , zostawał
opornoS
ci są zwierzęta. Kontrowersje i coraz również stwierdzony u bakterii ludzkiej pomi-
więcej wątpliwoS
ci wzbudza powszechne sto- mo, iż dany S
rodek nie był uprzednio stosowa-
sowanie antybiotyków w hodowli, nie tylko w ny w leczeniu człowieka. Na przykład, w Euro-
celach terapeutycznych, ale też jako czynni- pie R
rodkowej, na początku lat 80. ubiegłego
ków promujących wzrost (S�VENO i współaut. stulecia, zaczęto wykorzystywać pochodną
2002). Udokumentowano przypadki, kiedy streptomycyny jako dodatek do pasz wspoma-
dany mechanizm opornoS
ci, zidentyfikowany gający wzrost S
wiń. Gen kodujący acetylotrans-
336 JOANNA POTRYKUS
ferazę, przenoszony na plazmidzie, stwierdzo- Nie wydaje się, aby powierzchniowe stosowa-
no w szczepach E. coli kolonizujących prze- nie roztworów antybiotyków stwarzało za-
wód pokarmowy S
wiń już po roku. Po dwóch grożenie w ich bezpoS
redniej konsumpcji, co
latach geny opornoS
ci wykryto w E. coli wystę- mogłoby potencjalnie niekorzystnie wpłynąć
pujących u osób opiekujących się tymi zwie- na zdrowie konsumenta  dotychczas nie wy-
rzętami. W ciągu kolejnych dwóch lat, determi- kazano skażenia owoców, warzyw, tudzież ich
nanty opornoS
ciowe były już identyfikowane przetworów (BAILAR III i TRAVERS 2002). Więk-
wS
ród osób nie związanych z trzodą chlewną, a sze zaniepokojenie budzi odnotowywanie an-
póx
niej nie tylko w szczepach pałeczki okrężni- tybiotykoopornych fitopatogenów, np. strep-
cy, ale również Shigella i Salmonella (TEALE tomycyno-opornej Erwinia amylovora (S�VE-
2001). NO i współaut. 2002).
Nabycie opornych mikroorganizmów Gleba jest równie ważnym rezerwuarem
przez człowieka może mieć aspekt trywialny. genów opornoS
ci (RENSING i współaut. 2002).
Istnieje przecież prawdopodobieństwo zaka- Wykorzystanie antybiotyków w hodowli
żenia poprzez spożycie nieodpowiednio przy- zwierząt i roS
lin nie jest obojętne dla szeroko
gotowanego, skażonego pokarmu. W samych rozumianego S
rodowiska. W efekcie dodawa-
tylko Stanach Zjednoczonych Ameryki rocznie nia związków antybakteryjnych do pasz, poja-
odnotowuje się ponad 70 milionów przypad- wiają się one w wydalinach zwierzęcia. Na-
ków zatruć pokarmowych (WHITE i współaut. wożenie tzw. nawozem naturalnym może wy-
2002). Wprawdzie nie należy wpadać w panikę wrzeć wówczas skutek podobny do spryskiwa-
i dopatrywać się salmonelli w każdej porcji nia areałów upraw roztworami antybiotyków i,
mięsa, czy bakterii z gatunku Campylobacter w w konsekwencji, skażenie gleby. Wiele drob-
każdym kawałku kurczaka, aczkolwiek łatwo noustrojów charakteryzuje się naturalnym sta-
wyobrazić sobie, iż spożyte antybiotykoopor- nem kompetencji (zdolnoS
cią do pobrania eg-
ne drobnoustroje mogłyby skomplikować póx
- zogennego DNA), np. Streptococcus pneumo-
niejsze leczenie. Nawet człowiek jest prawdo- niae czy Neisseria meningitidis (RICE, 1998).
podobnie rezerwuarem genów opornoS
ci W przeciwieństwie do powszechnego mnie-
(SALYERS 2002). Drobnoustroje bytują nie tyl- mania, nagie DNA, nawet liniowe, jest dosyć
ko na powierzchni ciała, sam przewód pokar- stabilne. Zaadsorbowane na cząsteczkach gle-
mowy jest skolonizowany przez około 400 ga- by zachowuje zdolnoS
ć transformacji bakterii
tunków bakterii, m. in. z rodzaju Bacteroides, nawet do dwóch dni (S�VENO i współaut.
Bifidobacterium i Lactobacillus (TANNOCK 2002). Jednym z czynników wpływających na
1997). Należy pamiętać, iż przyjmowanie anty- częstoS
ć przekazywania materiału genetyczne-
biotyków wpływa na naszą mikroflorę. Biorąc go w glebie jest, doS
ć oczywista, iloS
ć drobno-
pod uwagę stosunkową łatwoS
ć przekazywa- ustrojów w danym podłożu. Kolonizacja roz-
nia materiału genetycznego (np. na drodze ko- maitych S
rodowisk przez bakterie jest ogrom-
niugacji, patrz poniżej), saprofity mogłyby na, np. w 30 gramach S
ciółki leS
nej zidentyfiko-
służyć jako  przechowalnie genów opornoS
ci, wano blisko pół miliona różnych gatunków!
wpierw pobierając determinanty opornoS
cio- R
wiat bakteryjny nie jest oczywiS
cie zamknięty
we od bakterii patogennych, by następnie na wpływy z zewnątrz i takie czynniki jak np.
przekazać je kolejnym szczepom zewnątrzpo- obecnoS
ć dżdżownic (spulchniających i poru-
chodnym. Niedawno, np. u licznych w przewo- szających ziemię) również mogą wpłynąć na
dzie pokarmowym przedstawicieli gatunków wzmożenie częstoS
ci przekazywania DNA
Bacteroides zidentyfikowano mobilne elemen- (RENSING i współaut. 2002).
ty genetyczne, NBU (ang. nonreplicating Bac- PoS
rednie lub bezpoS
rednie skażenie
teroides units), potencjalnie mogące uczestni- x
ródła wody może powodować powstanie i
czyć w rozprzestrzenianiu determinant opor- utrzymywanie się presji selekcyjnej, propaga-
noS
ci (WATERS 1999, SALYERS i AM�BILE- cję genów opornoS
ci (aczkolwiek wykazano
CUEVAS 1997). niedawno, iż presja selekcyjna nie jest czynni-
Antybiotyki są wykorzystywane w hodowli kiem niezbędnym do utrzymywania plazmi-
roS
lin, podczas nawożenia czy spryskiwania, dów w populacji bakteryjnej), ich rozprze-
warzyw, krzewów i drzew owocowych, itp. strzenienie wS
ród mikroorganizmów glebo-
(np. streptomycyna znalazła zastosowanie jako wych, zwierzęcych, roS
linnych, ludzkich
związek przeciwdziałający gniciu jabłek, gru- (SALYERS i AMABILE-CUEVAS, 1997, BAILAR III i
szek i nektarynek) (S�VENO i współaut. 2002). TRAVERS 2002). Koło się zamyka. Warto zauwa-
OpornoS
ć na antybiotyki związana z genami obecnymi na plazmidach 337
żyć, iż przekazywanie genów i mikroorgani- nym (poprzez zanieczyszczone odchody, ang.
zmów, nie tylko opornych na antybiotyki, jest faecal-oral recycling) (S�VENO i współaut.
obserwowane nie tylko w kierunku od zwie- 2002).
rzęcia do człowieka, ale i również w odwrot-
PRZEKAZYWANIE GENÓW OPORNOR
CI
Jest wiele udokumentowanych przykła- rekombinacji), promotor kierujący transkryp-
dów przekraczania granic w kontekS
cie prze- cję w kierunku przeciwnym do kierunku tran-
kazywania genów, nie tylko opornoS
ci, pomię- skrypcji genu integrazy, oraz przylegające do
dzy drobnoustrojami. Geny o wysokim stopniu niego konserwowane miejsce rekombinacji
homologii są identyfikowane wS
ród mikroor- (ROWE-MAGNUS i MAZEL 2001). Najlepiej scha-
ganizmów odległych od siebie ewolucyjnie rakteryzowano integrony Enterobacteriaceae i
(OCHMAN i współaut. 2000). Ponieważ, o czym Pseudomonadaceae. Dotychczas zidentyfiko-
już wspominano, prawdopodobieństwo wy- wano ponad 70 różnych integronowych deter-
kształcenia przez nie identycznych mechani- minant opornoS
ci, jednak w pojedynczym inte-
zmów opornoS
ci jest niewielkie, można przy- gronie nie jest ich więcej niż dziesięć
pisać te przypadki przepływowi informacji ge- (ROWE-MAGNUS i MAZEL 1999). Są to tzw. kase-
netycznej z jednej bakterii do drugiej, z jednej ty genowe (ang. gene cassettes), przenoszone
niszy ekologicznej do drugiej. Dla przykładu, jako koliS
cie zamknięte cząsteczki, niezdolne
allele genów tetK i tetL wykryto wS
ród przed- do replikacji. Ich pochodzenie pozostaje dys-
stawicieli glebowych pałeczek (Bacillus spp.) i kusyjne. WłaS
ciwie są to otwarte ramki odczy-
typowych saprofitów układu pokarmowego tu, najczęS
ciej zawierające sekwencję ko-
(Bacteroides spp.) (SALYERS i AM�BILE-CUEVAS dującą, bez promotora, z przyległym miejscem
1997). rekombinacji, wykorzystywanym np. podczas
Mikroorganizmy zasiedlające okreS
loną ni- włączania do integronu. Po integracji, tran-
szę ekologiczną oddziałują ze sobą. Ponieważ skrypcja genu odbywa się z promotora pier-
jest mało prawdopodobne, aby każdemu wpro- wotnie wchodzącego w skład integronu
wadzeniu nowego antybiotyku towarzyszyło (BENNETT 1999).
wykształcenie mechanizmu opornoS
ci od pod- Pod względem rozprzestrzeniania się ge-
staw, a jednak drobnoustroje stają się niewra- nów opornoS
ci na antybiotyki ważną rolę od-
żliwe na okreS
lony związek w stosunkowo grywają również tzw. transpozony koniugacyj-
krótkim czasie, intuicyjnie zakłada się istnienie ne (WATERS 1999). Między innymi tym różnią
 ogólnodostępnej puli genów opornoS
ci się one od klasycznych transpozonów, iż mogą
(WATERS 1999). Wektorami, czyli noS
nikami być przekazywane nie tylko w obrębie cząste-
genów, są plazmidy, transpozony i bakteriofagi czek DNA jednej komórki, ale też pomiędzy ko-
(wirusy bakteryjne) (DAVIES 1994). Istnieje mórkami. Występują w formie zintegrowanej z
szereg procesów, w skutek których dochodzi plazmidem bądx
chromosomem gospodarza.
do rozprzestrzeniania determinant oporno- Po wycięciu tworzą koliste, niereplikujące się,
S
ciowych. Największą rolę odgrywa koniuga- intermediaty, które z kolei zostają przeniesio-
cja, w mniejszym stopniu transformacja (bez- ne do komórki biorcy na drodze koniugacji
poS
rednie pobieranie zewnątrzkomórkowego (TOUSSAINT i MERLIN 2002). Miejsca włączenia
DNA) i transdukcja (przenoszenie materiału danego transpozonu do wyższej rzędem struk-
genetycznego za poS
rednictwem bakteriofa- tury materiału genetycznego nie są przypadko-
gów) (NEU 1992). we, mogą mieć wpływ na dalszą jego porpaga-
Najważniejszym noS
nikiem informacji ge- cję. Na przykład, miejsca integracji transpozo-
netycznej są plazmidy. Często niosą one geny nu Tn916 Enterococcus faecalis zidentyfiko-
opornoS
ci, pojedyncze bądx
zorganizowane w wano w plazmidach, których replikacja jest
integronach, czy też wchodzące w skład trans- uwarunkowana obecnoS
cią feromonów (RICE
pozonów (RECCHIA i HALL 1997). Integrony są 1998). Wymieniono już przewód pokarmowy
elementami genetycznymi o okreS
lonych ce- jako jeden z potencjalnych rezerwuarów ge-
chach strukturalnych  zawierają gen kodujący nów opornoS
ci. Stwierdzono, iż transpozony
integrazę (enzym umożliwiający włączenie do koniugacyjne są powszechne wS
ród mikroor-
integronu determinanty opornoS
ci na drodze ganizmów go kolonizujących, zwłaszcza bakte-
338 JOANNA POTRYKUS
rii z rodziny Bacteroides i enterokokach kointegratu z przenoszoną cząsteczką. Dodat-
(SALYERS i AM�BILE-CUEVAS 1997). kową możliwoS
cią jest tzw. retrotransfer, pod-
Plazmidy i transpozony koniugacyjne to czas którego plazmid koniugacyjny dawcy po-
mobilne elementy genetyczne o szerokim woduje przekazywanie plazmidu znajdującego
spektrum gospodarza (COHEN 1992). Plazmidy się w innej komórce (SALYERS i AM�BILE-CU-
koniugacyjne (np. IncP) mogą powodować EVAS 1997). Ponieważ mechanizm koniugacyj-
przenoszenie plazmidów koegzystujących w nego przekazywania materiału genetycznego
tym samym gospodarzu bakteryjnym w cis lub jest tak powszechny, rozważa się wykorzysta-
trans. Mechanizm mobilizacji w trans polega nie jego inhibitorów jako potencjalnych S
rod-
na  wypożyczeniu własnych białek niezbęd- ków pomocnych w ograniczaniu antybiotyko-
nych do transferu koniugacyjnego, natomiast opornoS
ci (WATERS 1999).
mobilizacja w cis zachodzi dzięki utworzeniu
BAKTERYJNY KOSZT ANYTBIOTYKOOPORNOR
CI
Dla człowieka antybiotykoopornoS
ć bakte- szenie spektrum substratowego enzymu może,
rii wiąże się z kosztami rzędu setek milionów paradoksalnie, niekorzystnie wpłynąć na anty-
dolarów. Pocieszające jest to, iż nabycie przez biotykoopornoS
ć danego organizmu, czego
drobnoustroje genów opornoS
ci nie jest, jak by przykładem są -laktamazy. Mutacje punktowe
się to mogło zdawać, procesem wyłącznie dla w centrum katalitycznym, mimo iż poszerzają
nich korzystnym. Pod nieobecnoS
ć presji se- iloS
ć kompatybilnych substratów, mogą spo-
lekcyjnej, ekspresja tych genów często wiąże wodować obniżenie się efektywnoS
ci katalizo-
się z upoS
ledzeniem wzrostu bakterii, w po- wanej reakcji, gdyż w centrum aktywnym resz-
równaniu ze szczepami wrażliwymi. Wykazały ty katalityczne i wiążące substrat fizycznie od-
to zarówno badania in vitro (w laboratorium), dalą się od siebie (THERRIEN i LEVESQUER
jak i in vivo (obserwacje szczepów klinicz- 2002). Odwrotna sytuacja, tzn. niekorzystne
nych) (ANDERSSON i LEVIN 1999). CzęS
ciowo efekty zbyt wysokiej specjalizacji, są również
wynika to z dodatkowego obciążenia metabo- odnotowywane. Mechanizm opornoS
ci pole-
licznego powodowanego syntezą dodatko- gający na modyfikacji docelowego miejsca
wych białek, zwłaszcza, jeS
li ekspresji ulega działania antybiotyku nie zawsze jest kompaty-
gen plazmidowy, a więc występujący w więk- bilny z zestawem białek gospodarza. I tak, np.,
szej liczbie kopii. Sama ekspresja genu jest pro- niektóre enterokoki oporne na antybiotyki gli-
cesem energochłonnym, transkrypcja i transla- kopeptydowe dzięki ekspresji genów vanA i
cja wymagają działania skomplikowanych vanB (patrz wyżej) są wrażliwe na -laktamy.
kompleksów złożonych z białek i kwasów nu- Jedno z białek zaangażowanych w biosyntezę
kleinowych (STRYER 1997). Pomijając wydatek S
ciany komórkowej (PBP5) nie może wykorzy-
energetyczny, obecnoS
ć aktywnego białka stywać zmodyfikowanych intermediatów pep-
opornoS
ci może wywierać niepożądane skutki tydoglikanu jako substratów. Inne enzymy
uboczne. Duże iloS
ci białka TetA, pompy spe- muszą wówczas funkcjonalnie je zastąpić, a po-
cyficznie usuwającej tetracyklinę (patrz powy- nieważ hamowane są przez niższe stężenia an-
żej) zlokalizowanej w błonie cytoplazmatycz- tybiotyków -laktamowych niż PBP5, prowa-
nej, mogą doprowadzić do zaburzeń poten- dzi to do zwiększonej wrażliwoS
ci bakterii
cjału błonowego (ECKERT i BECK 1989). Zwięk- (ARTHUR i współaut. 1996).
PRO-, PRE- I SYN-BIOTYKI  ZDROWA ALTERNATYWA?
Powracając do kwestii ekosystemu układu wych, co z kolei umożliwia nadmierny wzrost
pokarmowego człowieka, należy sobie uS
wia- gatunków dotychczas niedoreprezentowa-
domić jak znaczącą rolę odgrywa kolonizująca nych, oportunistów, np. Clostridium, czy zasie-
go flora bakteryjna. Jak wspomniałam, przyj- dlenie przez zewnątrzpochodne patogeny
mowanie antybiotyków nie jest jej obojętne. (ROLFE 2000). Przedłużającej się antybiotyko-
Pomijając fakt, iż drobnoustroje te mogą być terapii może towarzyszyć biegunka, związana
rezerwuarem genów opornoS
ci, podczas lecze- właS
nie z zachwianiem stanu równowagi. Po-
nia dochodzi do zmian iloS
ciowo-jakoS
cio- dawanie kolejnych farmaceutyków mogłoby
OpornoS
ć na antybiotyki związana z genami obecnymi na plazmidach 339
nie odnosić zamierzonego skutku, zwłaszcza aktywnoS
ć probiotyków, wyrażającą się neu-
gdy patogen niesie geny opornoS
ci (KAUR i tralizacją potencjalnych substancji mutagen-
współaut. 2002). nych (Lactobacillus acidophilus), czy degrada-
Rozważaną i intensywnie badaną alterna- cją potencjalnych związków kancerogennych
tywą, nie tylko pod kątem profilaktyki, mającą (Bifidobacterium longeum) (KAUR i współaut.
na celu zmniejszenie stosowania antybiotyków 2002). Dla porządku należy dodać, iż kontrolo-
( chemii ) są tzw. probiotyki. Zdefiniowane wanych badań z udziałem ludzi przeprowadzo-
jako żywe kultury mikroorganizmów (nie tylko no stosunkowo niewiele i nie zawsze efekt te-
bakterii), działające wspomagająco w zapobie- rapeutyczny był obserwowany lub utrzymywał
ganiu i leczeniu okreS
lonych stanów chorobo- się dostatecznie długo (BERG 1998).
wych, znane są od początku ubiegłego stulecia Oprócz probiotyków coraz większe zainte-
(BERG 1998). Jest wiele przesłanek, wska- resowanie budzą prebiotyki, czyli składniki po-
zujących na ich właS
ciwoS
ci terapeutyczne, np. karmu nie ulegające strawieniu, lecz selektyw-
podczas leczenia biegunek, w którym czynni- nie stymulujące wzrost i/lub aktywnoS
ć okre-
kiem etiologicznym jest oportunista, Clostri- S
lonych mikroorganizmów w jelicie grubym,
dium difficile (probiotyk  Saccharomyces co w rezultacie wpływa na utrzymanie korzyst-
boulardii), rotawirusy (Lactobacillus spp.), nego dla zdrowia stanu równowagi mikroflory.
czy leczenia wrzodów żołądkowych wywoła- Zidentyfikowane dotychczas prebiotyki to oli-
nych Helicobacter pylori (Lactobacillus spp.) gosacharydy, związki znajdujące się np. w ce-
(ROLFE 2000). Obecnie prowadzi się badania buli, czosnku, fasoli i karczochach (MACFAR-
mające na celu wyjaS
nienie molekularnych LANE i CUMMINGS 1999).
podstaw ich działania terapeutycznego. WS
ród Potencjalne zastosowanie wydają się mieć
czynników, które powodują, iż obserwuje się także kombinacje pro- i prebiotyków, tzw. syn-
terapeutyczne efekty probiotyków wymienia biotyki (ROLFE 2000). Co istotne, pro-, pre- i syn-
się m.in. indukcję niespecyficznej odpowiedzi biotyki być może staną się również atrakcyjne w
immunologicznej; współzawodnictwo w zasie- hodowli zwierząt, zastępując antybiotyki jako
dlaniu nabłonka jelitowego z drobnoustrojami czynniki promujące wzrost. W wielu oS
rodkach
oportunistycznymi, czy też patogenami pocho- na całym S
wiecie prowadzone są obecnie bada-
dzenia zewnętrznego; wytwarzania substancji nia nad bakteryjnymi domieszkami do pasz dla
umiarkowanie toksycznych dla powodujących bydła domowego, trzody chlewnej i drobiu. Na-
infekcję bakterii (np. kwasów organicznych, leży zaznaczyć, iż mikroorganizmy wchodzące
nadtlenku wodoru, bakteriocyn); neutralizację w skład preparatów  biotycznych nie są rów-
receptorów toksyn wytwarzanych przez pato- nocenne, tzn. szczepy stosowane w przypadku
geny (np. w przypadku wymienionego powy- ludzi różnią się od preparatów dla zwierząt, co
żej układu S. boulardii C. difficile) (ROLFE wynika chociażby z odmiennego składu mikro-
2000). Obserwuje się też antynowotworową flory układu pokarmowego (TANNOCK 1997).
ANTYBIOTYKOOPORNOR
Ć  PERSPEKTYWY
Tak jak wiele kwestii składa się na problem pacjenta oraz utworzenie międzynarodowych
zaistnienia i rozprzestrzeniania antybiotyko- baz danych pozwalających na monitorowanie
opornoS
ci mikroorganizmów, nie ma jednego, aktualnych trendów opornoS
ciowych (ang. su-
właS
ciwego remedium na ograniczenie tego rveillance) (LEWIS 2002).
zjawiska. Cały czas prowadzone są prace nad Jak wczeS
niej wspomniano, wzrost anty-
nowymi, skuteczniejszymi lekami, w efektyw- biotykoopornoS
ci wiąże się ze zwiększoną
niejszy sposób blokującymi mechanizmy opor- konsumpcją antybiotyków, jednakże ograni-
noS
ci czy zapobiegającymi (w zamyS
le) szyb- czenie zużycia danego leku niekoniecznie
kiemu wykształceniu mechanizmów oporno- musi dawać wymierne rezultaty na zasadzie:
S
ciowych, lecz badania te są czasochłonne, usunięcie przyczyny  cofnięcie skutku. Odno-
podczas gdy z podjęciem zdecydowanego towywano przypadki, kiedy zmniejszenie sto-
działania nie należy zwlekać (LECLERCQ 2001). sowania okreS
lonego farmaceutyku pociągało
Rozważa się, m. in., następujące S
rodki: obniże- za sobą spadek opornoS
ci (np. w Finlandii, po
nie konsumpcji antybiotyków, staranny dobór redukcji o połowę zużycia erytromycyny zaob-
stosowanych specyfików, edukację lekarza i serwowano spadek występowania opornego
340 JOANNA POTRYKUS
szczepu Streptococcus pyogenes z 19% w 1993 w hodowli zwierząt nie można stosować anty-
roku do 8,6% w 1996 roku) (GOULD 1999), lecz biotyków używanych w leczeniu ludzi od 1998
pojawiają się też kontr-doniesienia wskazujące r. W Stanach Zjednoczonych Ameryki jednak
na to, iż proste wycofanie leku nie zawsze od- takie restrykcje nie zostały wprowadzone, m.
nosi wymierny efekt (LECLERCQ 2001). Co wię- in. z powodu silnego lobby producentów anty-
cej, nie można koncentrować się na tylko jed- biotykowych domieszek do pasz (MELLON
nym mikroorganizmie czy jednej klasie leków, 2000).
gdyż podobne postępowanie może mieć nieza- Niewątpliwie ważne w obliczu nasilającej
mierzone konsekwencje. Tak było np. w przy- się antybiotykoopornoS
ci jest prowadzenie jej
padku szczepów Klebsiella opornych na leki ewidencji, zarówno na skalę lokalną jak i mię-
-laktamowe w szpitalach francuskich  dzynarodową, odnotowywanie przypadków za-
wprawdzie zmniejszone zużycie cefalosporyn chorowań, wyników antybiogramów, domnie-
doprowadziło do zmniejszenia liczby opor- manego x
ródła zakażenia oraz stanu chorego
nych drobnoustrojów, lecz towarzysząca temu (LEWIS 2002). Dysponując takimi danymi, mo-
zwiększona konsumpcja imipenemu (leku za- żna w bardziej racjonalny sposób prowadzić i
stępczego) przyczyniła się do równoległego planować leczenie, optymalizując terapię i np.
wzrostu przypadków opornego na imipenem minimalizując kolonizację opornymi szczepami
P. aeruginosa (GUILLEMOT 1999). Ważne jest, w przypadku zakażeń szpitalnych. W Europie
by stosowane leki miały wąskie spektrum działa kilka centr monitorujących antybiotyko-
działania (oddziaływały na okreS
lony mikroor- opornoS
ć (ang. surveillance), jak np. ESAR  Eu-
ganizm). Istotne, aby nie powodowały wy- ropejski Program Monitorowania Antybiotyko-
kształcenia bądx
nabycia opornoS
ci przez bak- opornoS
ci (ang. European Surveillance of Anti-
terie  przypadkowo narażone na jego biotic Resistance), skupiający badaczy z Nie-
działanie, np. przez mikroflorę pacjenta (wra- miec, Polski, Słowacji i Szkocji. Tego typu przed-
camy tu do zagadnienia układu pokarmowego sięwzięcia nie są, niestety, wolne od proble-
człowieka jako potencjalnego rezerwuaru ge- mów natury organizacyjnej, czy pewnego su-
nów opornoS
ci) (LECLERCQ 2001). biektywizmu podczas analizy i interpretacji da-
Dostrzegając potencjalne znaczenie nad- nych. Wynika to m.in. z trudnoS
ci standaryzacji
używania antybiotyków w hodowli zwierząt w procedur i niemożliwoS
ci zastosowania jednoli-
rozprzestrzenianiu się opornych szczepów tych zasad do wszystkich partycypujących w
bakterii, w wielu krajach prowadzi się projekcie stron (często np. spotyka się rozbie-
działania mające na celu redukcję ich stosowa- żnoS
ci w sposobie pobierania materiału biolo-
nia zwłaszcza w przypadkach celów nietera- gicznego do analizy) (MORRIS i MASTERSON
peutycznych. W Europie pionierem takich 2002). Niemniej jednak, dane uzyskane dzięki
działań była Szwecja, już w 1985 r. zakazująca współpracy specjalistów i naukowców wielu
stosowania antybiotyków jako S
rodków pro- placówek badawczych i leczniczych są
mujących wzrost. Na terenie Unii Europejskiej niewątpliwie cennym x
ródłem informacji.
PODSUMOWANIE
Problem antybiotykoopornoS
ci mikroorga- zmidowych i chromosomalnych, warun-
nizmów, którego nasilanie się obserwujemy od kujących opornoS
ć. Niebanalne znaczenie w
kilkunastu lat, jest zagadnieniem złożonym, do- rozprzestrzenianiu się zjawiska opornoS
ci ma
tyczącym wielu kwestii. NajczęS
ciej dostrzega- przepływ informacji genetycznej między bak-
my jego aspekt kliniczny, gdy stosowany anty- teriami. Geny niesione na plazmidach, poza-
biotyk nie wywiera pożądanego efektu tera- chromosomalnych cząsteczkach DNA, mogą
peutycznego z powodu niewrażliwoS
ci pato- być przekazywane nie tylko w obrębie jednego
gena bakteryjnego. Jednakże równie ważne co gatunku, ale także pomiędzy mikroorganizma-
skutki są także przyczyny tego stanu rzeczy. mi mniej spokrewnionymi ze sobą. Szeroka
Nadmierna konsumpcja antybiotyków, ich skala zjawiska skłania do podjęcia konkretnych
niewłaS
ciwe stosowanie i nadużywanie dopro- działań, nie tylko w strefie poszukiwania no-
wadziły do selekcji opornych mikroorgani- wych, skuteczniejszych specyfików antybakte-
zmów. Nierzadko jeden drobnoustrój dyspo- ryjnych. Dzięki międzynarodowej współpracy
nuje całym zestawem rozmaitych genów, pla- powstało wiele zakrojonych na szeroką skalę
OpornoS
ć na antybiotyki związana z genami obecnymi na plazmidach 341
działań monitoringowych i zapobiegawczych. wają ostrożnym optymizmem, aczkolwiek do
Obecny stan wiedzy i podjęte działania napa- osiągnięcia celu jeszcze daleko.
ANTIBIOTIC RESISTANCE AND PLASMID-ENCODED RESISTANCE DETERMINANTS
S u mma r y
The increasing antibiotic resistance of bacterial phenomenon from the clinical point of view is consid-
pathogens is an alarming phenomenon of worldwide ered. Types of mechanisms that have evolved for eva-
prevalence. The feasibility with which microorgan- sion of antimicrobial agent action are characterized.
isms obtain the resistance genes and express novel re- The spread of genetic determinants in the microbial
sistance mechanisms is becoming a serious problem in community is described, with special emphasis on
treatment of many infectious diseases. Selective pres- plasmid-encoded genes. The ways whereby plasmids
sure exerted by the abuse of antibiotics in and outside capture the resistance genes, whether in the form of
of human and veterinary medicine, their wide employ- gene cassettes, integrons or transposons, and the
ment in animal husbandry and farming, is one of the modes of their transfer, as well as their importance
main factors driving the dissemination and mainte- from an epidemiological standpoint are presented.
nance of resistance. This article briefly reviews the ep- Lastly, this review focuses on various means of circum-
idemiology of resistance as well as molecular mecha- venting the antibiotic resistance problem.
nisms underlying the resistance. Significance of the
LITERATURA
AMINOV R. I., CHEE-SANFORD J. C., GARRIGUES N., KRAPAC I. GOULD I. M., 1999. A review of the role of antibiotic po-
J., MACKIE R. I., 2002. Evolutionary and ecological licies in the control of antibiotic resistance. J. Anti-
implications of antibiotic resistance. Reprod. microb. Chemother. 43, 459 465.
Nutr. Dev. 42, S27. GUILLEMOT D., 1999. Antibiotic use in humans and
ANDERSSON D. I., LEVIN B. R., 1999. The biological cost of bacterial resistance. Curr. Opin. Microbiol. 2,
antibiotic resistance. Curr. Opin. Microbiol. 2, 494 498.
489 493. HERITAGE J., M ZALI F.H., GASCOYNE-BINZE D., HAWKEY P.
ARTHUR M., REYNOLDS P., COURVALIN P., 1996. Glycopep- M., 1999. Evolution and spread of SHV exten-
tide resistance in enterococci. Trends Microbiol. 4,
ded-spectrum -lactamases in Gram-negative bac-
401 407.
teria. J. Antimicrob. Chemother. 44, 309 318.
BAILAR III J.C., TRAVERS K., 2002. Review of assessments
KAUR I. P., CHOPRA K., SAINI A., 2002. Probiotics: poten-
of the human health risk associated with the use
tial pharmaceutical applications. Eur. J. Pharm.
of antimicrobial agents in agriculture. Clin. In- Sci. 15, 1 9.
fect. Dis. 34 (Suppl. 3), S135 43.
LECLERCQ R., 2001. Safeguarding future antimicrobial
BENNETT P. M., 1999. Integrons and gene cassettes: a ge- options: strategies to minimize resistance. Clin.
netic construction kit for bacteria. J. Antimicrob.
Microbiol. Infect. 7 (Suppl. 3), 18 23.
Chemother. 43, 1 4.
LEWIS D., 2002. Antimicrobial resistance surveillance:
BERG R.D., 1998. Probiotics, prebiotics or  conbiotics ?
methods will depend on objectives. J. Antimicrob.
Trends Microbiol. 6, 89 92.
Chemother. 49, 3 5.
COHEN M. L., 1992. Epidemiology of drug resistance:
MACFARLANE G. T., CUMMINGS J. H., 1999. Probiotics and
implications for a post-antimicrobial era. Science
prebiotics: can regulating the activities of intesti-
257, 1050 1055.
nal bacteria benefit health? BMJ 318, 999 1003.
DAVIES J., 1994. Inactivation of antibiotics and the dis- MELLON M., 2000. Europe just says no. Nucleus 21, 8 9
semination of resistance genes. Science 264,
MINGEOT-LECLERQ M.-P., GLUPCZYNSKI Y., TULKENS P. M.,
375 381.
1999. Aminoglycosides: activity and resistance.
ECKERT B., BECK C. F., 1989. Overproduction of transpo- Antimicrob. Agents Chemother. 43, 727 737.
son Tn10-encoded tetracycline resistance protein
MORRIS A. K., MASTERSON R. G., 2002. Antibiotic resi-
results in cell death and loss of membrane poten- stance surveillance: action for international stu-
tial. J. Bacteriol. 171, 3557 3559.
dies. J. Antimicrob. Chemother. 49, 7 10.
FINCH R. G., 1998. Antibiotic resistance. J. Antimicrob.
MUŃOZ BELLIDO J. L., YAG�EGUIRAO G., GUIT�RREZ
Chemother. 42, 125 128.
ZUFIAURRE N., MANZANARES A. A., 2002. Efflux-me-
FRAISE A.P., 2002. Biocide abuse and antimicrobial re- diated antibiotic resistance in Gram-positive bac-
sistance- a cause for concern? J. Antimicrob. Che- teria. Rev. Med. Microbiol. 13, 1 13.
mother. 49, 11 12.
MURRAY I. A., CANN P.A., DAY P. J., DERRICH J. P., SUTCLIFFE
GILBERT P., MCBAIN A. J., BLOOMFIELD S. F., 2002. Biocide
M. J., SHAW W. V., LESLIE A. G. W., 1995. Steroid reco-
abuse and antimicrobial resistance: being clear
gnition by chloramphenicol acetyltransferase: en-
about the issues. J. Antimicrob. Chemother. 50,
gineering and structural analysis of a high affini-
137 139.
ty fusidic acid binding site. J. Mol. Biol. 254,
993 1005.
342 JOANNA POTRYKUS
NEU H. C., 1992. The crisis in antibiotic resistance. S�VENO N. A., KALLIFADAS D., SMALLA K., VAN ELSAS J. D.,
Science 257, 1064 1072. COLLARD J.-M., KARAGOUNI A. D., WELLINGTON E. M.
NIKAIDO H., 1994. Prevention of drug access to bacte- H., 2002. Occurence and reservoirs of antibiotic
rial targets: permeability barriers and active ef- resistance genes in the environment. Rev. Med.
flux. Science 254, 382 388. Microbiol. 13, 15 27.
OCHMAN H., LAWRENCE J. G., GROISMAN E. A., 2000. Late- SHAW W. V., 1983. Chloramphenicol acetyltransferase:
ral gene transfer and the nature of bacterial in- enzymology and molecular biology. CRC Crit.
novation. Nature 405, 299 304. Rev. Biochem. 14, 1 46.
POOLE K., 2002. Mechanisms of bacterial biocide and STRYER 1997. Biochemia. Wydawnictwo Naukowe
antibiotic resistance. J. Applied Microbiol. 92, PWN, Warszawa.
55S 64S. TANNOCK G. W., 1997. Probiotic properties of lactic-a-
RECCHIA G. D., HALL R M., 1997. Origins of the mobile cid bacteria: plenty of scope for fundamental R &
gene cassettes found in integrons. Trends Micro- D. Trends Biotech. 15, 270 274.
biol. 5, 389 394. TEALE C., 2001. Antimicrobial resistance and the food
RENSING C., NEWBY D. T., PEPPER I. L., 2002. The role of chain. Society for Applied Microbiology Swansea
selective pressure and selfish DNA in horizontal Summer Conference, S11.
gene transfer and soil microbial community ad- THANASSI D. G., SUH G. S. B., NIKAIDO H., 1995. Role of
aptation. Soil. Biol. Biochem. 34, 285 296. outer membrane barrier in efflux-mediated tetra-
RICE L. B., 1998. Tn916 family conjugate transposons cycline resistance of Escherichia coli. J. Bacteriol.
and dissemination of antimicrobial resistance de- 177, 998 1007.
terminants. Antimicrob. Agents. Chemother. 42, THERRIEN C., LEVESQUE R., 2002. Molecular basis of anti-
1871 1877.
biotic resistance and -lactamase inhibition by
ROBERTS M., 2002. Resistance to tetracycline, macroli- mechanism based inactivators: perspectives and
de-lincosamide-streptogramin, trimethoprim,
future directions. FEMS Microbiol. Rev. 24,
and sulfonamide drug classes. Mol. Biotech. 20,
251 262.
261 283.
TOUSSAINT A., MERLIN C., 2002. Mobile elements as a
ROBERTS M. C., 1996.Tetracycline resistance determi- combination of funtcional modules. Plasmid 47,
nants: mechanism of action, regulation of
26 35.
expression, genetic mobility and distribution.
VETTER N., HAVER E., 2002. Hospital-acquired pneumo-
FEMS Microbiol. Rev. 19, 1 24.
niae: a complex killer. Clin. Microbiol. Infect. 8
ROLFE R.D., 2000. The role of probiotic cultures in the
(Suppl. 1), 38.
control of gastrointestinal health. J. Nutr. 130,
WATERS V. L., 1999. Conjugative transfer in the disse-
396S 402S.
mination of beta-lactam and aminoglycoside re-
ROWE-MAGNUS D. A., MAZEL D., 1999. Resistance gene
sistance. Frontiers Biosc. 4, d416 d439.
capture. Curr. Opin. Microbiol. 5, 389 394.
WHITE D. G., ZHAO S., SIMJEE S., WAGNER D D.,
ROWE-MAGNUS D. A., MAZEL D., 2001. Integrons: natural
MCDERMOTT P. F., 2002. Antimicrobial resistance
tools for bacterial genome evolution. Curr. Opin.
of foodborne pathogens. Microbes Infect. 4,
Microbiol. 4, 565 569.
405 412.
SALYERS A. A., 2002. Transfer of antibiotic resistance ge- WILLIAMS J. D., 2002. Antibiotic use in humans and
nes between gut bacteria- are gut bacteria rese- bacterial resistance. Curr. Opin. Microbiol. 2,
rvoirs for resistance genes? Reprod. Nutr. Dev. 42,
494 498.
S27.
WITTE W., 1999. Antibiotic resistance in Gram-positive
SALEYERS A A., AM�BILE-CUEVAS C. F., 1997. Why are anti- bacteria: epidemiological aspects. J. Antimicrob.
biotic resistance genes so resistant to elimination?
Chemother. 44, 1 9.
Antimicrob. Agents Chemother. 41, 2321 2325.