Gen ostatniej szansy to nic innego jak gen oporności na kolistynę. Fragment obcego DNA wklonowany w bakteryjny materiał genetyczny powoduje, że patogenne drobnoustroje nabywają nowych umiejętności metabolizowania antybiotyków. Takowy odcinek DNA, który umożliwia rozkład toksycznej substancji bakterie są w stanie posiąść dzięki horyzontalnemu transferowi genów.
Zjawisko polega na umiejętności pobierania przez bakterię nawet przypadkowo napotkanego DNA, który mógł pozostawić po sobie np. fag. Poza tym, dobrze wiedzieć, że i te minimalne formy życia mają swoją pasożyty, którymi są właśnie fagi, czyli organizmami przypominającymi wirusy, tyle, że mają zdolność do namnażania się i składania dopiero w komórkach bakteryjnych.
Najbardziej pospolity fag – M13, jest bardzo krótkim fragmentem genów, które kodują jedynie białka, etapy montażowe i elementy składowe. Taki organizm, również jest w stanie pozostawić po sobie ślad w bakteryjnym organizmie, podobnie jak i zresztą inna życiowa forma, która jest w stanie dokonać fuzji z daną bakterią, polegającej na utworzeniu specjalnego „mostka” po którym, z jednego organizmu przechodzi do drugiego materiał genetyczny.
Właśnie opisane sposoby, prezentują horyzontalny transfer genów, który powoduje, że organizm nabywa nowych cech oporności bądź zjadliwości na dany specyfik. Jednymi z najbardziej mutagennych bakterii są E.coli, które opatentowały już sposób rozkładania trucizn, tak samo jak i ich wypompowywania ze swojej komórki. Nie da się ukryć, że stanowi to niebanalny problem dla współczesnych lekarzy i farmaceutów.
Trudno jest bowiem, wyprodukować antybiotyk, który wyleczy daną dolegliwość, w momencie gdy okaże się, że drobnoustroje są na niego odporne. A takie już powstały. Istnieją bakterie, które są odporne na dany rodzaj antybiotyku, ale inny zazwyczaj działa w tej sytuacji inny antybiotyk. Pora więc, zadać sobie pytanie, co się stanie kiedy bakterie przestaną odpowiadać na antybiotyki z grupy leków tzw. „ostatniej szansy”? Warto wiedzieć, że są już bakterie, które uodporniły się na antybiotyki ostatniej szansy – polimiksyny.
Gen ostatniej szansy – mechanizm stawiania oporu antybiotykom
Jednymi z najbardziej opornych bakterii są pałeczki Pseudomonas aeruginosa, które są jednymi z najbardziej lekoopornych szczepów. Powodują one zakażenia szpitalne. Najbardziej narażeni są pacjenci z rozległymi ranami i oparzeniami. W związku z dużą odpornością na antybiotyki betalaktamowe, aminoglikozydy i fluorochinolony, rozpoczęto serię badań odnośnie przyczyn powstawania lekooporności.
Okazuje się, że bakterie zdobywają nowe możliwości, ponieważ my sami im je dajemy! Przyjmując antybiotyki bez potrzeby i „na wszelki wypadek” bądź odpuszczając sobie ostatnią dawkę medykamentu. Faktem jest, że zgodnie z prawem ewolucji przetrwają wyłącznie najsilniejsze ogniwa. Jeśli, drażnimy chorobotwórcze drobnoustroje zamieszkujące nasze ciało, tak naprawdę dajemy im szansę do popisu.
W takich sytuacjach uaktywniają się lepsze osobniki. Mimo, iż istnieją formy lekooporności zapisane w genach, bakterie potrafią budować tzw. biofilm, czyli strukturę składającą się z warstw, gdzie najbardziej zewnętrznie ułożone organizmy pełnią funkcje obronne, nieco głębiej – dostarczają pożywienia, jeszcze głębiej – pełnią funkcję komunikacyjną, a te najgłębiej – stanowią istną perełkę – docierają do nich minimalne ilości antybiotyków, mają zatem spore możliwości przystosowawcze.
Gen ostatniej szansy – oporność P.Aeruginosa na antybiotyki
Oporność bakterii P.Aeruginosa na antybiotyki jest uwarunkowana kilkoma czynnikami. Należy tu aktywne usuwanie antybiotyku z komórki, system efflux, zmniejszona przepuszczalność błony zewnętrznej i inaktywacji enzymatycznej antybiotyku. Oprócz naturalnych form oporności dochodzą też mutacje bakteryjne. Wszystkie szczepy P.aeruginosa wykazują ten sam fenotyp oporności na antybiotyki (penicylina G, aminopenicyliny, cefalosporyny I i II generacji, makrolidy, tetracykliny, chloramfenikol, chloramfenikol, trimetoprim).
Za zjawisko to odpowiadają 3 geny oporności: zaburzenie barier przepuszczalności (zamknięcie kanałów porynowych, przez które antybiotyk wnika do wnętrza komórki), aktywne usuwanie antybiotyku z komórki (system efflux) i enzymy, które dzięki trawiącym właściwościom rozkładają truciznę. Liczne szczpu P. aeruginosa zawierają gen chromosomalny zawierający beta-laktamazę typu AmpC.
Gen ostatniej szansy – skąd się wzięła oporność na lek?
Nabyta oporność na antybiotyki powstała w wyniku nabywania nowych zdolności przez horyzontalny transfer genów i mutacje. Mutacje odgrywają szczególną rolę w środowisku, w którym nie dochodzi do kontaktu komórek bakteryjnych, natomiast horyzontalny transfer genów zachodzi w ekosystemach bogatych w liczne drobnoustroje chorobotwórcze. Mutanty szczepów P. aeruginosa odznaczają się nadmiernym wytwarzaniem białek transportowych. Istnieje zatem, spore prawdopodobieństwo, że poszczególne białka z łatwością wyprowadzą z komórki toksynę – antybiotyk.
W podobny sposób zachowują się E.coli. Ich genom jest niewielki, a budowa stosunkowo prosta. Jest to sytuacja sprzyjająca mutacjom.
