Vastupidavad mikroobid – kuidas neil on õnnestunud taas peale tungida

VIIRUSED, bakterid, algloomad, seened ja muud mikroorganismid on olnud kohal alates ajast, mil elu maakeral alguse sai. Nende mikroobide, primitiivseimate oleste hämmastav kohanemisvõime on võimaldanud neil jääda ellu seal, kus kõik muu hukkuks. Neid on leitud nii hüdrotermaalkanalitest ookeanipõhjas kui ka Arktika jäistest vetest. Nüüd on need mikroobid osutamas vastupanu kõige intensiivsematele ründerelvadele nende eksistentsi vastu – mikroobivastastele ainetele.

Sadakond aastat tagasi küll teati, et mõningad mikroobid ehk mikroorganismid põhjustavad haigusi, ent mikroobivastased ained olid tol ajal veel täiesti tundmatud. Kui siis inimest tabas tõsine infektsioon, polnud enamikul arstidel pakkuda raviks muud kui vaid moraalset tuge. Inimese immuunsüsteem pidi nakkusest ise jagu saama. Kui see polnud piisavalt tugev, olid tagajärjed tihtilugu traagilised. Küllaltki sageli tõi surma isegi tühine kriimustus, kuhu oli tunginud mingi mikroob.

Seega kujunes esimese turvalise mikroobivastase aine ehk antibiootikumi avastamine revolutsiooniliseks pöördeks meditsiinis.a Sulfoonamiidide meditsiiniline kasutamine 1930. aastatel ning penitsilliini ja streptomütsiini tarvituselevõtt 1940. aastatel tõi kaasa hulgaliselt avastusi järgmistel aastakümnetel. 1990. aastatel kuulus antibiootilisse relvaarsenali juba umbes 150 ühendit, mida võis jagada 15 kategooriasse.

Purunenud võidulootus

1950. ja 1960. aastatel hakati juba kuulutama välja võitu nakkushaiguste üle. Mõningad mikrobioloogid isegi arvasid, et need haigused jäävad peagi vaid süngeks minevikumälestuseks. Aastal 1969 väitis üks USA juhtivmeedik Kongressi ees esinedes, et peagi suleb inimkond nakkushaiguste peatüki. 1972. aastal kirjutasid Nobeli auhinna laureaat Macfarlane Burnet ja David White: „Tulevikus on raportid infektsioonide kohta tõenäoliselt äärmiselt igavad.” Arvati tõepoolest, et sellistest haigustest saadakse täielikult jagu.

Usk, et nakkushaigused on lõplikult võidetud, tõi kaasa üleüldise liigse enesekindluse. Üks meditsiiniõde, kes teadis, millist kohutavat ohtu mikroobid enne antibiootikumide kasutuselevõttu olid kujutanud, märkis, et mõned nooremad õed on jätnud hooletusse kõige põhilisemate hügieeninõuete järgimise. Kui ta tuletas neile meelde, et tuleb käsi pesta, sähvasid nad vastu: „Mis sa muretsed, meil on nüüd ju olemas antibiootikumid.”

Kuid sõltuvus antibiootikumidest ja nende liigtarvitamine on toonud kaasa kurvad tagajärjed. Nakkushaigused pole kuhugi kadunud. Veelgi hullem, nad on maailmas taas hoogsalt peale tungimas ja neist on saanud peamisi surma põhjusi! Nakkushaiguste levikut on soodustanud ka sellised tegurid nagu sõjakaos, arengumaades laialt levinud alatoitumus, puhta joogivee puudumine, viletsad sanitaarolud, hõlbus reisimine ühest maailma otsast teise ning globaalsed kliimamuutused.

Bakteriaalne resistentsus

Tavaliste mikroobide vastupidavusest on kujunenud tõsine probleem, mida üldiselt arvatagi ei osatud. Ent nüüd teadaolevat fakti, et mikroobid muutuvad ravimite suhtes immuunseks, oleks olnud võimalik ette näha. Kuidas nii? Mõelgem näiteks putukamürgi DDT kasutuselevõtule 1940. aastate keskpaiku.b Neil päevil tundsid karjakasvatajad rõõmu sellest, et DDT-d piserdades võidi lõpuks ometi kärbestest lahti saada, ent vähesed kärbsed jäid ellu ning nende järglased pärisid immuunsuse DDT suhtes. Peagi hakkasid DDT suhtes vastupidavaks muutunud kärbsed massiliselt paljunema.

Juba enne DDT kasutuselevõttu ja enne penitsilliini turule ilmumist aastal 1944 andsid kahjulikud bakterid märku imestusväärsest kaitsevõimest. Sellest sai aimu penitsilliini avastaja dr Alexander Fleming. Oma laboratooriumis võis ta jälgida seda, kuidas mikroobi Staphylococcus aureus (levinuim mädatekitaja) iga järgmise põlvkonna rakumembraanid muutusid tema avastatud ravimile järjest enam läbitamatuks.

See ajendas dr Flemingit juba kuus aastakümmet tagasi hoiatama, et inimest nakatanud kahjulikud bakterid võivad muutuda resistentseks penitsilliini suhtes. Ta mõistis, et kui penitsilliinidoosid ei suuda kahjulikke baktereid piisaval hulgal hävitada, hakkavad paljunema uued resistentsed põlvkonnad. Tagajärjeks oleks see, et haigus kordub taas, kuid penitsilliinist pole abi.

Raamatus „The Antibiotic Paradox” märgitakse: „Flemingi ennustused osutusid palju tõsisemaks, kui ta aimatagi oskas.” Miks see nii läks? Selgus, et mõningate bakteritüvede geenid – bakterite DNA miniatuursed matriitsid – sünteesivad ensüüme, mis muudavad penitsilliini toimetuks. Tagajärjeks on see, et ka tugevatest penitsilliinikuuridest pole tihtipeale abi. Milline šokk!

Et võita lahingut nakkushaigustega, võttis meditsiin 1940-ndatest kuni 1970-ndateni pidevalt ning 1980. ja 1990. aastatel üksikutel juhtudel kasutusele uusi antibiootikume. Kõik need olid mõeldud jagu saama bakteritest, mille vastu varasemad ravimid ei aidanud. Kuid juba mõne aastaga tulid esile bakteritüved, mis panid vastu ka uutele ravimitele.

Inimestele on saanud selgeks, et bakterite vastupanuvõime on rabavalt geniaalne. Bakterid suudavad kutsuda esile muutusi enda rakumembraanis, nõnda et antibiootikumil on võimatu rakku siseneda, või siis muutusi keemilistes protsessides, nii et antibiootikum ei suuda bakterit tappa. Ka võivad bakterid antibiootikumi sama kiirelt, kui see sisenes, välja tõugata või siis lihtsalt muuta lammutamise teel toimetuks.

Koos antibiootikumide laialdasema kasutamisega on ka resistentseid bakteritüvesid jõudsalt lisandunud ja levinud. Kas täielik lüüasaamine? Enamikul juhtudel mitte. Kui mingi konkreetse infektsiooni korral üks antibiootikum ei aita, aitab tavaliselt teine. Resistentsus on küll nuhtluseks, ent viimase ajani on suudetud seda üldiselt kontrolli all hoida.

Multi-ravimiresistentsus

Siis aga tegid meditsiiniteadlased hirmsa avastuse, et bakterid vahetavad omavahel geene. Algul arvati, et geene suudavad vahetada vaid sama tüübi bakterid, ent hiljem leiti neidsamu resistentseid geene täiesti teist tüüpi bakteritest. Sellise vahetamise tõttu on mitmetel bakteritüüpidel kujunenud välja resistentsus paljude üldkasutatavate ravimite suhtes.

Mis veelgi hullem, 1990. aastate uuringutest selgus, et bakterid suudavad ravimiresistentsuse omal käel välja arendada. Mõned bakteriliigid võivad ka vaid ühe antibiootikumi kasutamise korral omandada resistentsuse paljude nii looduslike kui ka sünteetiliste antibiootikumide suhtes.

Sünge tulevik

Kuigi valdav osa inimesi saab enamikust antibiootikumidest ikkagi abi, tekib küsimus, kui tõhusad on need ravimid tulevikus. Raamatus „The Antibiotic Paradox” täheldatakse: „Me ei saa enam loota, et igat infektsiooni saab esimese kättejuhtunud antibiootikumiga ravida.” Edasi öeldakse: „Antibiootikumide nappus mõnedes maailma paikades tähendab seda, et abi pole mitte ühestki saadaolevast antibiootikumist. ... Patsientidele põhjustavad kannatusi ja surma sellised haigused, mida 50 aastat tagasi ennustati maakeralt täielikult kaduvat.”

Kuid bakterid pole ainukesed mikroobid, mis on muutunud medikamentide toimele vastupidavaks. Ka viirused ja seened ning muud mikroparasiidid on ilmutanud hämmastavat kohanemisvõimet, luues tüvesid, mis ähvardavad nullida kõik pingutused, mida nende vastu võitlema kavandatud ravimite väljatöötamiseks ja tootmiseks tehakse.

Mida siis ette võtta? Kas oleks võimalik resistentsust kõrvaldada või vähendada? Kuidas saaks selles üha enam nakkushaiguste käes vaevlevas maailmas antibiootikumide ja muude mikroobivastaste ainetega saavutatud võidupositsioone alles hoida?

[Allmärkused]

[Kast/pilt lk 6]

Mis on mikroobivastased ained?

Arsti määratav antibiootikum kuulub ravimiklassi nimetusega mikroobivastased ained. Need kuuluvad üldmõiste „kemoteraapia” alla, mis tähendab haiguse ravimist keemiliste ainete abil. Ehkki terminit „kemoteraapia” kasutatakse tihtilugu ühenduses vähiraviga, käis see algselt – ja käib praegugi – nakkushaiguste ravi kohta. Sellisel juhul nimetatakse seda mikroobivastaseks kemoteraapiaks.

Mikroobid ehk mikroorganismid on imeväiksed organismid, mida võib näha vaid mikroskoobiga. Mikroobivastased ained on haigusetekitajatesse mikroobidesse toimet avaldavad keemilised ained. Kahjuks võib mikroobivastastel ainetel olla toime ka kasulikesse mikroobidesse.

Sreptomütsiini üks avastajaid Selman Waksman võttis aastal 1941 kasutusele termini „antibiootikum” seoses bakterivastaste ainetega, mida sünteesivad mikroorganismid. Meditsiinis kasutatavate antibiootikumide ja muude mikroobivastaste ainete väärtuslikkus seisneb nende niinimetatud selektiivses toksilisuses. See tähendab, et need võivad küll mürgitada baktereid, kuid mitte inimest ennast.

Kuid tegelikult on kõik antibiootikumid vähemalt mingil määral inimesele mürgised. Suhet keskmise terapeutilise ja minimaalse toksilise annuse vahel nimetatakse terapeutiliseks indeksiks. Mida suurem see indeks on, seda ohutum on ravim; mida väiksem indeks, seda ohtlikum ravim. Tegelikult on avastatud tuhandeid antibiootilisi aineid, kuid enamik neist pole meditsiinis rakendatavad, sest need on inimesele või loomadele liiga mürgised.

Esimene seespidiselt tarvitatav looduslik antibiootikum oli penitsilliin, mida tekitab hallitusseen Penicillium notatum. Penitsilliini manustati veenisiseselt esimest korda aastal 1941. Peagi pärast seda – aastal 1943 – eraldati pinnasebakterist Streptomyces griseus streptomütsiin. Aja jooksul töötati välja suur hulk uusi nii elusorganismidelt saadud kui ka sünteetilisi antibiootikume. Ent bakteritel on arenenud paljude antibiootikumide suhtes vastupanuvõime ning sellest on kujunenud ülemaailmne meditsiiniline probleem.

[Pilt]

Penitsilliini tekitava seene koloonia (pildi alaosas) pärsib bakterite kasvu

[Allikaviide]

Christine L. Case/Skyline College

[Kast/pildid lk 7]

Mikroobide liigid

Viirused on väikseimad mikroobid. Viirused põhjustavad selliseid üldlevinud haigusi nagu külmetushaigused, gripp ja kurguvalu. Ka põhjustavad nad ränki haigusi, nagu lastehalvatus, Ebola palavik ja aids.

Bakterid on lihtsad, ilma tuumata, harilikult vaid ühe kromosoomiga üherakulised organismid. Meie organismis – peamiselt seedetraktis – on miljardeid baktereid. Need aitavad meil toitu seedida ning on verehüübeprotsessis vajaliku K-vitamiini tähtsaimaks allikaks.

Patogeenseks (haigusetekitajaks) loetakse 4600-st teadaolevast bakteriliigist vaid umbes 300 liiki. Ometi on bakterid väga paljude haiguste põhjustajaks nii taimedel, loomadel kui ka inimestel. Inimesed põevad selliseid bakteritest põhjustatud haigusi nagu tuberkuloos, koolera, difteeria, antraks, hambakaaries, mõningad kopsupõletikud ning terve hulk seksuaalsel teel edasi kanduvaid haigusi.

Algloomad on nagu bakteridki üherakulised organismid, ent neil on vähemalt üks tuum. Nende hulka kuuluvad amööbid ja trüpomastigoodid, samuti parasiit, mis põhjustab malaariat. Umbes kolmandik looduses kirjeldatud algloomadest ehk ligikaudu 10 000 liiki on parasiidid, ehkki vaid väike osa neist põhjustab inimestel haigusi.

Seened võivad samuti haigusi põhjustada. Neil organismidel on tuum ning need olelevad niitjate risoididega plasmatombuna. Üldlevinumaid seente põhjustatud nakkushaigusi on nahaseenhaigustumus, näiteks jalgade seentõbi, ja kandidoos (Candida pärmseene tekitatud haigus). Tõsisesse seennakkusesse haigestuvad vaid inimesed, kelle organismi kaitsevõime on kas alatoitluse, vähi, uimastite või immuunsüsteemi pärssivate viirusinfektsioonide tõttu nõrgenenud.

[Pildid]

Ebola viirus

Bakter Staphylococcus aureus

Algloom Giardia lamblia

Nahaseenhaiguse tekitaja

[Allikaviited]

CDC/C. Goldsmith

CDC/Janice Carr

Courtesy Dr. Arturo Gonzáles Robles, CINVESTAV, I.P.N. México

© Bristol Biomedical Image Archive, University of Bristol

[Pilt lk 4]

Penitsilliini avastaja Alexander Fleming