پایگاه خبری سلامت
دکتر علی ملائکه
آنتی‌بیوتیک‌ها ترکیبات دارویی قدرتمندی هستند که برای مبارزه با عفونت‌های باکتریایی استفاده می‌شوند و نقش محوری در مراقبت‌های بهداشتی مدرن دارند. این مواد یا باکتریها را مستقیماً از بین می‌برند یا رشد آنها را مهار می‌کنند و به دستگاه ایمنی بدن اجازه می‌دهند تا عوامل بیماری‌زای باقی مانده را از بین ببرد.
آنتی‌بیوتیک‌ها از زمان کشفشان پزشکی را متحول کرده‌اند، چرا که عفونت‌های کشنده قبلی را قابل درمان کرده و امکان انجام عمل‌های جراحی پیچیده را با خطر کمتر فراهم کرده‌اند. با این حال، مصرف نادرست و بیش از حد آنتی‌بیوتیک‌ها منجر به چالش‌های دشواری مانند مقاومت باکتریها به آنتی‌بیوتیک‌ها انجامیده است که اثربخشی این داروها در معرض تهدید قرار داده است.
آنتی‌بیوتیک‌ها چطور کشف شدند؟
استفاده از مواد طبیعی برای درمان عفونت‌ها به قرن‌ها پیش باز‌می‌گردد؛ تمدن‌های باستانی مانند تمدن‌های مصر و یونان از کپک‌ها و عصاره‌های گیاهی برای درمان عفونت‌ها استفاده می‌کردند. با این حال، انقلاب واقعی در درمان آنتی‌بیوتیکی در سال ۱۹۲۸ آغاز شد، زمانی که الکساندر فلمینگ، باکتری‌شناس اسکاتلندی، پنی‌سیلین را کشف کرد. فلمینگ هنگام آزمایش با باکتری استافیلوکوکوس، متوجه شد که کپکی که بعدها «پنیسیلیوم نوتاتوم» نام گرفت، رشد باکتریها را مهار می‌کند. این کشف تصادفی، اساس تولید اولین آنتی‌بیوتیک واقعی قرار گرفت.
پنی‌سیلین با وجود توانایی بالقوه بسیار مهمش تا اوایل دهه ۱۹۴۰ میلادی به تولید انبوه نرسید و به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت ؛ اما به ویژه کاربرد آن در طول جنگ جهانی دوم برای درمان سربازان زخمی بود که اهمیت آن را برای عموم آشکار کرد.
پس از موفقیت پنی‌سیلین، عصر طلایی کشف آنتی‌بیوتیک‌ها بین دهه‌های ۱۹۴۰ تا ۱۹۶۰ پدیدار شد. آنتی‌بیوتیک‌های متعددی، از جمله استرپتومایسین، تتراسایکلین و اریترومایسین، در این دوره کشف شدند و زرادخانه داروهای ضد عفونت باکتریایی را بسیار گسترش دادند. این پیشرفت‌ها انقلابی در پزشکی ایجاد کرد و میزان مرگ و میر ناشی از بیماری‌های عفونی را به شدت کاهش داد.
با این حال، کشف آنتی‌بیوتیک‌ها بیماری‌های عفونی را به طور کامل از بین نبرد. با گذشت زمان، چالش‌هایی مانند مقاومت باکتریها به آنتی‌بیوتیک‌ها شروع به ظهور کردند و نیاز به تحقیقات مداوم و کاربرد مسئولانه این داروها آشکار شد.
آنتی‌بیوتیک‌ها چطور عمل می‌کنند
آنتی‌بیوتیک‌ها از طریق چندین مکانیسم، باکتریها را از بین می‌برند یا رشد آنها را مهار می‌کنند و به طور موثر عفونت‌های باکتریایی را درمان می‌کنند:
اختلال در ساختن دیواره سلولی باکتریها: برخی از آنتی‌بیوتیک‌ها، مانند پنی‌سیلین و سفالوسپورین‌ها، از تشکیل دیواره سلولی محافظ باکتریها جلوگیری می‌کنند. باکتریها بدون دیواره سلولی تحت تاثیر فشار داخلی‌شان می‌ترکند و می‌میرند.
مهار کردن ساخت پروتئین: آنتی‌بیوتیک‌هایی مانند تتراسایکلین‌ها و ماکرولیدها (به عنوان مثال، اریترومایسین) به ریبوزوم‌های باکتریایی متصل می‌شوند و از تولید پروتئین‌های ضروری آنها جلوگیری می‌کنند. به این ترتیب، رشد و تولید مثل باکتریها را متوقف می‌کند دستگاه ایمنی بدن امکان پیدا می‌کند که عفونت را از بین ببرد.
ایجاد اختلال در ساخت DNA یا RNA: گروهی از آنتی‌بیوتیک‌ها به نام کینولون‌ها (مانند سیپروفلوکساسین) و ریفامپین آنزیم‌های دخیل در تکثیر DNA باکتریایی یا رونویسی RNA را هدف قرار می‌دهند و از تکثیر یا عملکرد صحیح باکتریها جلوگیری می‌کنند.
اختلال در عملکرد غشای سلولی: آنتی‌بیوتیک‌هایی مانند پلی‌میکسین‌ها به غشای سلولی باکتری آسیب می‌رسانند و باعث نشت اجزای حیاتی و مرگ سلول باکتری می‌شوند.
مهار مسیرهای متابولیکی: سولفونامیدها و تری‌متوپریم مسیر ساخته شدن فولات، یک فرآیند متابولیکی حیاتی برای بقای باکتریها، را مختل و آنها را از واحدهای سازنده ضروری برای رشد محروم می‌کنند.
نکته مهم این است که آنتی‌بیوتیک‌ها با هدف قرار دادن ساختارها یا فرآیندهای منحصر به فرد در باکتریها آنها را بدون آسیب قابل توجه به سلول‌های انسانی از بین می‌برند یا مهار می‌کنند. هنگامی که بار باکتریایی کاهش می‌یابد، دستگاه ایمنی بدن می‌تواند عفونت را از بین ببرد. با این حال، آنتی‌بیوتیک‌ها در برابر عفونت‌های ویروسی (مانند سرماخوردگی، آنفلوانزا، برونشیت و اغلب گلودردها که علت ویروسی دارند) بی‌اثر هستند و سوءمصرف آنها می‌تواند منجر به مقاومت باکتریها نسبت به آنتی‌بیوتیک‌ها شود، به این معنی که باکتریها برای زنده ماندن در برابر تاثیرات درمانی این داروها تکامل پیدا می‌کنند.
مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها
مقاومت باکتریها به آنتی‌بیوتیک‌ها زمانی رخ می‌دهد که آنها برای زنده ماندن در برابر آنتی‌بیوتیک‌هایی که معمولاً آنها را از بین می‌برند یا رشد آنها را متوقف می‌کنند، تکامل می‌یابند. این امر درمان عفونت‌ها را دشوارتر می‌کند، بیماری را طولانی‌تر می‌کند، عوارض را افزایش می‌دهد و گاهی اوقات نیاز به استفاده از داروهای قوی‌تر یا درمان‌های جایگزین را ایجاد می‌کند.
مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها ممکن است از طریق این مکانیسم‌ها ایجاد شود:
جهش‌های ژنتیکی: باکتریها به طور طبیعی دچار جهش‌های ژنتیکی تصادفی می‌شوند. برخی جهش‌ها ساختارها یا فرآیندهای باکتریایی (مانند دیواره‌های سلولی، آنزیم‌ها یا پمپ‌های پروتئینی) را تغییر می‌دهند و باعث می‌شوند تاثیربخشی آنتی‌بیوتیک‌ها بر آنها کمتر شود. به عنوان مثال، یک جهش ممکن است شکل پروتئینی را که یک آنتی‌بیوتیک هدف قرار می‌دهد تغییر دهد، بنابراین دارو دیگر نمی‌تواند به آن متصل شود و تاثیر خود را ایجاد کند.
انتخاب طبیعی: هنگامی که از آنتی‌بیوتیک‌ها استفاده می‌شود، باکتری‌های حساس از بین می‌‌روند، اما باکتری‌های جهش‌یافته‌های مقاوم زنده می‌مانند. این باکتری‌های مقاوم تکثیر می‌شوند و ژن‌های مقاومت را منتقل می‌کنند و منجر به جمعیتی از سویه‌های مقاوم به دارو می‌شوند.
انتقال افقی ژن: باکتریها می‌توانند ژن‌های مقاومت را از طریق فرآیندهایی مانند کونژوگاسیون (تماس مستقیم سلول به سلول)، ترانسفورماسیون (گرفتن DNA از محیط) یا ترانسداکشن (انتقال از طریق ویروس‌ها) با سایر باکتریها به اشتراک بگذارند. این امر مقاومت را حتی در بین گونه‌های مختلف باکتریایی گسترش می‌دهد.
فشار انتخابی ناشی از سوءمصرف: مصر بیش از حد یا نادرست از آنتی‌بیوتیک‌ها - مانند مصرف آنها برای عفونت‌های ویروسی، تکمیل نکردن دوره‌های تجویز شده یا استفاده از آنها در دامپروری - محیط‌هایی را ایجاد می‌کند که فقط باکتری‌های مقاوم در آنها رشد می‌کنند. به عنوان مثال، قطع زودهنگام درمان به باکتری‌های زنده مانده اجازه می‌دهد تا دوباره رشد کنند و این باکتریها اغلب قدرت مقاومت بیشتری دارند.
باکتری‌های مقاوم به چندین روش از آنتی‌بیوتیک‌ها فرار می‌کنند:
تولید آنزیم: برخی از باکتریها آنزیم‌هایی مانند بتالاکتاماز تولید می‌کنند که آنتی‌بیوتیک‌ها (مثلاً پنی‌سیلین) را قبل از اینکه بتوانند عمل کنند، تجزیه می‌کنند.
اهداف تغییر یافته: باکتریها محل هدف آنتی‌بیوتیک را تغییر می‌دهند (مثلاً ساختار ریبوزومی را تغییر می‌دهند)، بنابراین دارو نمی‌تواند به طور موثر به باکتری متصل شود.
پمپ‌های خروج: باکتریها پمپ‌هایی را برای بیرون راندن آنتی‌بیوتیک‌ها از سلول‌های خود قبل از اینکه بتوانند آسیبی ایجاد کنند، ایجاد می‌کنند.
نفوذپذیری کاهش یافته: تغییرات در دیواره سلولی باکتری مانع از ورود آنتی‌بیوتیک‌ها به درون باکتری می‌شود.
مسیرهای فرعی: باکتریها برای استفاده از مسیرهای متابولیکی جایگزین سازگار می‌شوند و فرآیندی را که آنتی‌بیوتیک مختل می‌کند، دور می‌زنند (مثلاً یافتن راه دیگری برای ساختن فولات).
مشکلاتی که مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها ایجاد می‌کند
شکست درمان: عفونت‌های مقاوم به درمان طولانی‌تر، آنتی‌بیوتیک‌های قوی‌تر یا داروهای خط آخر نیاز دارند که ممکن است کمتر موثر باشند یا عوارض جانبی شدیدی داشته باشند.
افزایش مرگ و میر: درمان عفونت‌هایی مانند استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی‌سیلین (MRSA) یا سل مقاوم به چند دارو دشوارتر است و منجر به افزایش میزان مرگ و میر می‌شود.
بار اقتصادی: عفونت‌های مقاوم به دلیل طولانی‌تر شدن مدت بستری در بیمارستان، داروهای گران‌قیمت و از دست رفتن بهره‌وری، هزینه‌های مراقبت‌های بهداشتی را افزایش می‌دهند.
شیوع جهانی: باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌ها از طریق مسافرت‌ها، رعایت نکردن دستورهای بهداشتی یا زنجیره‌های غذایی گسترش می‌یابند و به یک مشکل جهانی تبدیل می‌شوند.
از جمله باکتری‌های مقاوم به انتی‌بیوتیک‌ها می‌توان به این موارد اشاره کرد:
استافیلوکوکوس اورئوس مقاوم به متی‌سیلین (MRSA): این باکتری به دلیل تغییر پروتئین‌های دیواره سلولی در برابر متی‌سیلین و آنتی‌بیوتیک‌های مرتبط مقاومت می‌کند.
انتروباکتریاسه مقاوم به کارباپنم (CRE): این باکتری آنزیم‌هایی تولید می‌کند که آنتی‌بیوتیک‌های قوی را تجزیه می‌کنند و گزینه‌های درمانی کمی باقی می‌گذارند.
سل مقاوم به دارو (XDR-TB): این نوع سل در برابر اکثر داروهای سل مقاوم است و نیاز به درمان‌های پیچیده و طولانی دارد.
عوامل زمینه‌ساز ایجاد مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها
تجویز بیش از حد: پزشکان آنتی‌بیوتیک‌ها را بی‌جهت تجویز می‌کنند، اغلب برای عفونت‌های ویروسی مانند سرماخوردگی.
سوءمصرف بیمار: تمام نکردن دوره‌های آنتی‌بیوتیک، اجازه می‌دهد باکتری‌های مقاوم زنده بمانند.
کاربرد در دامپروری: استفاده گسترده از آنتی‌بیوتیک در دام‌ها، گونه‌های مقاومی را ایجاد می‌کند که می‌توانند به انسان منتقل شوند.
کنترل ضعیف عفونت: بهداشت ناکافی در بیمارستان‌ها یا جوامع، باکتری‌های مقاوم را گسترش می‌دهد.
راهکارهایی برای مبارزه با مقاومت آنتی‌بیوتیکی
مقاومت آنتی‌بیوتیکی یک بحران رو به رشد است و سازمان جهانی تخمین می‌زند که در صورت کنترل نشدن تا سال ۲۰۵۰ می‌تواند سالانه به مرگ ۱۰ میلیون نفر بینجامد.
عمل به این راهکارها می‌تواند به جلوگیری از مقاومت باکتریها به آنتی‌بیوتیک‌ها کمک کند:
استفاده مسئولانه: آنتی‌بیوتیک‌ها را فقط برای عفونت‌های باکتریایی تجویز کنید و دوره‌های تجویز را تکمیل کنید.
پیشگیری از عفونت: بهبود بهداشت، واکسیناسیون و پروتکل‌های بیمارستانی برای کاهش عفونت‌ها.
آنتی‌بیوتیک‌های جدید: ساختن داروهای جدید یا جایگزین‌هایی مانند باکتریوفاژها (ویروس‌های نابودکننده باکتریها)، اگرچه این روند کند و پرهزینه است.
تلاش‌های جهانی: ابتکاراتی مانند طرح اقدام سازمان جهانی بهداشت پایش، آموزش و کاهش استفاده از آنتی‌بیوتیک در دامپروری را ترویج می‌دهد.
منبع: The Conversation, April 27, 2025
چطور از داروهای غیر آنتی‌بیوتیکی برای کشتن باکتریها استفاده کنیم
تاریخ بشر با کشف آنتی‌بیوتیک‌ها در سال ۱۹۲۸ برای همیشه تغییر کرد. بیماری‌های عفونی مانند ذات‌الریه، سل و عفونت خونی تا زمانی که آنتی‌بیوتیک‌ها آنها را درمان‌پذیر نکردند، شیوعی گسترده داشتند و مرگبار بودند. روش‌های جراحی که زمانی با خطر بالای عفونت همراه بودند، ایمن‌تر و معمول‌تر شدند. آنتی‌بیوتیک‌ها لحظه‌ای پیروزمندانه در علم را رقم زدند که پزشکی را متحول کرد و جان‌های بی‌شماری را نجات داد.
اما آنتی‌بیوتیک‌ها یک نقطه ضعف ذاتی دارند: اگر از آنتی‌بیوتیک‌ها بیش از حد استفاده شود، باکتریها می‌توانند در برابر آنها مقاومت پیدا کنند. سازمان بهداشت جهانی تخمین زده است که این ابرمیکروب‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک‌ها در سال ۲۰۱۹ باعث ۱.۲۷ میلیون مرگ در سراسر جهان شده‌اند و احتمالاً در سال‌های آینده به تهدیدی فزاینده برای سلامت عمومی جهانی تبدیل خواهند شد.
کشفیات اخیر به دانشمندان امکان داده است تا با روش‌های نوآورانه با این چالش روبرو شوند. بررسی‌ها نشان داده‌اند که تقریباً یک چهارم داروهایی که معمولاً به عنوان آنتی‌بیوتیک تجویز نمی‌شوند، مانند داروهایی که برای درمان سرطان، دیابت و افسردگی استفاده می‌شوند، هنگامی که با همان مقادیری که معمولاً برای درمان بیماری‌های دیگر برای انسان‌ها تجویز می‌شوند، می‌توانند باکتریها را هم از بین ببرند.
درک مکانیسم‌های اساسی سمیت این داروهای غیر آنتی‌بیوتیکی برای باکتریها ممکن است پیامدهای گسترده‌ای در پزشکی داشته باشد. اگر داروهای غیرآنتی‌بیوتیکی باکتریها را به روش‌هایی متفاوت از آنتی‌بیوتیک‌های استاندارد هدف قرار دهند، می‌توانند به عنوان پیشگام در ساخت آنتی‌بیوتیک‌های جدید عمل کنند. اما اگر داروهای غیرآنتی‌بیوتیکی باکتریها را به روش‌های مشابه آنتی‌بیوتیک‌های شناخته‌شده از بین ببرند، استفاده طولانی‌مدت از آنها، مثلا برای درمان بیماری‌های مزمن، ممکن است به طور ناخواسته مقاومت به آنتی‌بیوتیک‌ها را هم تشدید کند.
پژوهشگران آزمایشگاه میچل در دانشکده پزشکی چن در دانشگاه ماساچوست یک روش یادگیری ماشینی جدید را ایجاد کرده‌اند که نه تنها نحوه کشتن باکتریها بوسیله داروهای غیرآنتی‌بیوتیکی را شناسایی می‌کند، بلکه می‌تواند به یافتن اهداف باکتریایی جدید برای آنتی‌بیوتیک‌ها نیز کمک کند.
راه‌های جدید کشتن باکتریها
پژوهشگران دانشکده پزشکی چن در دانشگاه ماساچوست به بررسی ژنتیک باکتریها پرداختند تا دریابند کدام جهش‌ها باکتریها را در برابر داروها مقاوم‌تر یا حساس‌تر می‌کنند. آنها یک تکنیک غربالگری ژنتیکی را به کار بردند که مشخص می‌کند که کدام ژن‌ها و فرآیندهای سلولی خاص هنگام جهش باکتریها تغییر می‌کنند. بررسی چگونگی تاثیر این تغییرات بر بقای باکتریها به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا مکانیسم‌های کشتن باکتریها بوسیله این داروها را پیدا کنند.
این پژوهشگران 2 میلیون نمونه از اثر سمی 200 دارو و هزاران باکتری جهش‌یافته را جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل کردند. آنها با استفاده از یک الگوریتم یادگیری ماشینی که برای استنباط شباهت‌ها بین داروهای متفاوت ایجاد کرده بودند، داروها را بر اساس نحوه تاثیر آنها بر باکتری‌های جهش‌یافته گروه‌بندی کردند.
نقشه‌های به دست‌آمده به وضوح نشان دادند که آنتی‌بیوتیک‌های شناخته شده بر اساس رده‌های شناخته شده مکانیسم‌های کشتن باکتری، کاملا در کنار هم قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، تمام آنتی‌بیوتیک‌هایی که دیواره سلولی - لایه محافظ ضخیم اطراف سلول‌های باکتریایی - را هدف قرار می‌دهند، در کنار هم گروه‌بندی شده و کاملا از آنتی‌بیوتیک‌هایی که در تکثیر DNA باکتریها تداخل ایجاد می‌کنند، جدا شدند.
هنگامی که داروهای غیرآنتی‌بیوتیکی را به این تجزیه و تحلیل اضافه شدند، آنها در کانون‌هایی جداگانه‌ای از آنتی‌بیوتیک‌ها در کنار هم قرار گرفتند. بنابراین معلوم می‌شود که داروهای غیرآنتی‌بیوتیکی و آنتی‌بیوتیکی روش‌های متفاوتی برای کشتن سلول‌های باکتریایی دارند. اگرچه این گروه‌بندی‌ها نشان نمی‌دهند که هر دارو چگونه به‌طور خاص آنتی‌بیوتیک‌ها را از بین می‌برد، اما نشان می‌دهند که داروهایی که در یک خوشه کنار هم قرار گرفته‌‌اند، احتمالاً به روش‌های مشابهی عمل می‌کنند.
آخرین قطعه پازل - اینکه آیا می‌توانیم اهداف دارویی جدیدی در باکتریها برای از بین بردن آنها پیدا کنیم - از رشته‌ای از تحقیقات دیگر به دست آمد. این پژوهشگران صدها نسل از باکتری‌هایی را پرورش دادند که در معرض داروهای غیرآنتی‌بیوتیکی متفاوت قرار گرفته بودند که معمولاً برای درمان اضطراب، عفونت‌های انگلی و سرطان تجویز می‌شوند. توالی‌یابی ژنوم باکتری‌هایی که تکامل یافته و با حضور این داروها سازگار شده‌اند، به این پژوهشگران امکان داد تا پروتئین باکتریایی خاصی را که تریکلابندازول (یک داروی ضد انگل)- برای از بین بردن باکتریها هدف قرار می‌دهد، مشخص کنند. نکته مهم این است که آنتی‌بیوتیک‌های فعلی معمولاً این پروتئین را هدف قرار نمی‌دهند. علاوه بر آنها دریافتند که دو داروی غیر آنتی‌بیوتیکی دیگر که از مکانیسم مشابهی مانند تریکلابندازول استفاده می‌کردند، نیز همین پروتئین را هدف قرار می‌دهند. بنابراین مشخص می‌شود که نقشه‌های شباهت دارویی به شناسایی داروهایی با مکانیسم‌های کشتن مشابه، حتی زمانی که آن مکانیسم هنوز ناشناخته است، کمک می‌کنند.
کمک به کشف آنتی‌بیوتیک‌های جدید
یافته‌های این دانشمندان فرصت‌های متعددی را برای پژوهشگران فراهم می‌کند تا به بررسی این موضوع بپردازند که داروهای غیرآنتی‌بیوتیکی متفاوت از آنتی‌بیوتیک‌های استاندارد چگونه عمل می‌کنند. این روش نقشه‌برداری و آزمایش داروها همچنین این پتانسیل را دارد که یک تنگنای حیاتی در ساخت آنتی‌بیوتیک‌ها را حل کند. جستجوی آنتی‌بیوتیک‌های جدید معمولاً شامل صرف منابع قابل توجهی برای غربالگری هزاران ماده شیمیایی است که باکتریها را از بین می‌برند و نحوه عملکرد آنها را مشخص می‌کنند. بررسی‌ها در این زمینه نشان داده است بیشتر این مواد شیمیایی مشابه آنتی‌بیوتیک‌های موجود عمل می‌کنند و بنابراین کاربردی پیدا نمی‌کنند. اما یافته‌های این پژوهشگران نشان می‌دهد که ترکیب غربالگری ژنتیکی با یادگیری ماشینی می‌تواند به کشف به اصطلاح «یک سوزن شیمیایی در انبار کاه» کمک کند، سوزنی که می‌تواند باکتریها را به روش‌هایی که محققان قبلاً به کار نبرده‌‌اند، از بین ببرد.