Masarykova Univerzita Pedagogická fakulta KATEDRA CHEMIE
Biochemické aspekty užívání antibiotik Bakalářská práce
Brno 2010
Vedoucí bakalářské práce:
Vypracovala:
Mgr. Petr Ptáček, Ph.D.
Lucie Dobrovolná 1
Prohlášení Prohlašuji, že jsem předloženou bakalářskou práci vypracovala samostatně, s využitím pouze citovaných literárních pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity a se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů. . Souhlasím, aby práce byla uložena na Masarykově Univerzitě v knihovně Pedagogické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům. ………………………………………… V Brně dne 1. března 2010
Lucie Dobrovolná
2
Poděkování Ráda bych poděkovala Mgr. Petru Ptáčkovi, Ph.D., vedoucímu mé bakalářské práce, za odborné vedení, cenné připomínky, odborné rady a trpělivost při tvorbě práce.
3
Obsah 1. Úvod a cíle práce....................................................................................................................... 6 1.1. Úvod ................................................................................................................................... 6 1.2. Cíle práce ........................................................................................................................... 7 2. TEORETICKÁ ČÁST .............................................................................................................. 8 2.1. Historie antibiotik .............................................................................................................. 8 2.1.1. Objev bakterií .............................................................................................................. 8 2.1.2. Objev antibiotik........................................................................................................... 9 2.2. Mechanismus účinku ........................................................................................................ 12 2.2.1. Dělení ATB podle intenzity jejich účinku................................................................. 14 2.2.2. Dělení ATB podle mechanismu jejich účinku ............................................................ 14 2.3. Základní klasifikace ATB ................................................................................................ 19 2.3.1. Betalaktamová antibiotika ........................................................................................ 19 2.3.2. Amfenikolová antibiotika .......................................................................................... 26 2.3.3. Tetracyklinová antibiotika ........................................................................................ 26 2.3.4. Aminoglykosidová antibiotika ................................................................................... 27 2.3.5. Makrolidová antibiotika ............................................................................................ 29 2.3.6. Linkosamidová antibiotika ........................................................................................ 30 2.3.7. Polypeptidová antibiotika ......................................................................................... 31 2.3.8. Glykopeptidová antibiotika ....................................................................................... 31 2.4. Zásady pouţívání antibiotik ............................................................................................. 32 2.4.1. Hlavní zásady užívání ATB ....................................................................................... 32 2.5. Rezistence bakterií na antibiotika .................................................................................... 36 2.5.1. Adaptace bakterií pomocí plasmidů .......................................................................... 37 2.5.2. Typy rezistence .......................................................................................................... 38 2.5.3. Mechanismy vzniku rezistence .................................................................................. 43 2.6. Pouţití antibiotik .............................................................................................................. 46 2.6.1. Terapeutické využití v medicíně ................................................................................ 46 2.6.2. Využití v zemědělství ................................................................................................. 46 2.6.3. Využití v potravinářství ............................................................................................. 47 2.6.4. Využití v genovém inženýrství ................................................................................... 47 3. VÝZKUMNÁ ČÁST .............................................................................................................. 49 3.1. Zadání dotazníku .............................................................................................................. 49 4
3.2. Výsledky odpovědí respondentů na dotazník .................................................................... 50 4. Diskuze.................................................................................................................................... 58 5. Závěr ....................................................................................................................................... 60 6. Shrnutí ..................................................................................................................................... 62 7. Literatura ................................................................................................................................. 64 Seznam obrázků .......................................................................................................................... 66 Seznam tabulek ........................................................................................................................... 66 Seznam grafů............................................................................................................................... 67
5
1. Úvod a cíle práce 1.1. Úvod Na počátku všech onemocnění z dob dřívějších i dnešních byly a jsou mikroorganismy. V minulosti stačilo jen malé říznutí nebo tříska a lidé na tyto onemocnění umírali. Nevědělo se totiţ, ţe existují malí nepatrní ţivočichové, kteří jsou původci různých chorob a napadají lidský či zvířecí organismus. Teprve s objevem mikroskopu v 17. století Antony van Leeuwenhoek spatřil miliony malých ţivých organismů, které nemůţeme vidět pouhým okem. Lidé ovšem začali dávat tyto mikroorganismy do souvislosti s onemocněními aţ v polovině devatenáctého století. Stále ale nevěděli, jak onemocnění způsobená mikroorganismy léčit. Po tisíciletí lidé uţívali přírodní chemické látky k ničení bakterií, aniţ by si to uvědomovali. Aţ Alexandr Fleming na počátku 20. století náhodou přišel na to, ţe plísně tvoří sloučeninu, která bakterie zabíjí. Poté vytvořil první antibiotikum, které nazval penicilin. Ovšem čistý penicilin byl k dostání aţ o deset let později. Dříve byl hlavním problémem jeho nedostatek, díky kterému lidé umírali. Dnes jiţ máme mnoho druhů antibiotik, ovšem bakterie na ně začínají být rezistentní. Teoretická část této práce obsahuje shrnutí dlouhé a zajímavé historie antibiotik, jejich mechanismus účinku, typy antibiotik, a největší problém s antibiotiky spojený, s kterým se vědci a lékaři v současné době potýkají, tedy bakteriální rezistence. Druhá část této práce je část praktická. Jejím cílem bylo zjistit, co o antibiotikách vědí ţáci 8. a 9. ročníků základních škol. Zda ví, jaká je prevence onemocnění, zda byli očkováni proti chřipce či zda byli v nedávné době antibiotiky léčeni.
6
1.2. Cíle práce Přiblíţení historie objevů a vyuţití antimikrobiálních léčiv Přehledné shrnutí mechanismů účinku antibiotik Rozčlenění jednotlivých skupin antibiotik dle struktury a mechanismu účinků Shrnutí hlavních zásad správné aplikace antibiotik Přiblíţit význam a vyuţití antibiotik v různých oborech lidské činnosti Uspořádaný souhrn problematiky vzniku, rozvoje a šíření antibiotické rezistence Cílem výzkumné části byla analýza základních znalostí ţáků 8. a 9. tříd základních škol z oblastí aplikace antibiotické terapie a uţívání antibiotik v humánní medicíně, účinků antibiotik a v neposlední řadě pak zjištění úrovně a aplikace základních znalostí ţáků 8. a 9. tříd v oblasti prevence onemocnění s antibiotickou medikací
7
2. TEORETICKÁ ČÁST 2.1. Historie antibiotik 2.1.1. Objev bakterií Ještě dříve neţ si lidé začali uvědomovat, ţe existují nějaké ţivé neviditelné organismy a asi sto let před objevem mikroskopu, napsal Benátčan Girolamo Fracastoro (který ţil v letech 1478-1553) pozoruhodnou knihu, která pojednávala o tom, ţe nemoci, jako jsou třeba tyfus nebo tuberkulóza se mohou mezi lidmi přenášet. Přičemţ předpokládal, ţe tyto nemoci přenáší ţivé organismy, které jsou schopny růstu a rozmnoţování. Tento Fracasterův názor se shoduje s dnešním pohledem na bakterie a jiné mikroorganismy, který se však začal dostávat do podvědomí lidí aţ o tři sta let později.[1] Velký zlom v objevu bakterií udělal Antony van Leeuwenhoek (1632-1723). Byl to holandský obchodník se suknem, který ve svém volném čase brousil čočky a v roce 1676 vytvořil svůj první mikroskop. Ačkoli uţ o několik let dříve sestrojil Robert Hooke (1635-1703) mikroskop silnější, Antony van Leeuwenhoek byl první, kdo zkoumal kapku vody. Při svém výzkumu si ve vodě všiml malých nepatrných organismů neviditelných pouhým okem, kterým dal název animalculi – „zvířátka“. Dnes jiţ známe tisíce těchto mikroskopických organismů, z nichţ mnohé jsou tvořeny pouze jednou buňkou. Díky Leeuwenhoekovi lidé začali přisuzovat onemocnění právě jim. [1] Dva nejvýznamnější představitelé, kteří se v devatenáctém století zabývali původem a přenosem nemocí mezi lidmi, byli Americký lékař a profesor medicíny na Harvardské Univerzitě Oliver Wnedell Holmes (1809-1894) a maďarský lékař Ignaz Semmelweis ( 1818-1865). Oba tito lékaři se snaţili čelit problému s úmrtností rodiček na jejich porodnickém oddělení. Holmes usoudil, ţe úmrtnost rodiček ve Filadelfii, kde pracoval, můţe být způsobena kontaminovanýma rukama lékařů. V roce 1844 měl ve vídeňské nemocnici podobný problém s úmrtím rodiček i Semmelweis. Za první měsíc, kdy v této nemocnici Semmelweis pracoval onemocnělo 36 ţen a některé z nich zemřely. Semmelweisovi to bylo divné, zejména poté, co se jeho přítel řízl při pitvě a 8
objevili se u něj podobné příznaky jak u nemocných ţen. Vzápětí si Semmelweis uvědomil, ţe lékaři jdou často z pitvy přímo na porodní sál, aniţ by si umyli ruce a usoudil, ţe se toto onemocnění přenáší pomocí mikroorganismů, které má poté těţký dopad na rodičky. Ačkoli ho ostatní lékaři zesměšňovali a nevěřili jeho teorii, přesvědčil je, aby si po pitvě myli ruce. Následně došlo k velkému sníţení úmrtnosti rodiček uţ za pár týdnů. Kvůli rozporům, které na základě tohoto vznikly, však přišel Semmelweis o zaměstnání.[1] Mezi prvními, jeţ měli přesvědčivé doklady o tom, ţe se nemoc můţe přecházet z člověka na člověka různými cestami, byl také anglický lékař a průkopník zavádění anestezie a hygieny John Show (1813-1858), který pracoval ve Westminsteru v Londýně. V době, kdy řádila cholera, zjistil, ţe se tato nemoc šíří vodou ze studně, kterou znečišťovala kanalizace. Přiměl tedy představené města, aby tuto studni zavřeli. Ti tak učinili a do šesti týdnů poté, co lidé přestali uţívat vodu ze znečištěné studně, se rapidně sníţil počet nemocných cholerou. [1]
2.1.2. Objev antibiotik Medicína
vyuţívá
dva
typy
antibakteriálních
léků
-
antibiotika
a
chemoterapeutika. Rozdíl mezi nimi je ten, ţe antibiotikem se původně označovala látka, která byla produkována ţivými organismy, zatímco chemoterapeutika byly látky uměle připravené. Dnes jiţ se tento rozdíl stírá, protoţe dnešní antibiotika jsou semisyntetické nebo syntetické deriváty původních účinných látek. Jiţ staří Egypňaté, Římané či Řekové pouţívali látky, které ničili bakterie jako je například šafránový olej, myrha nebo opium. Pouţívali je na hojení ran či jako léčbu ušních infekcí. Ve staré Číně 2500 let př. n. l. dokonce pouţívali obklady z plesnivého sójového mléka k léčbě infekcí. Nedokázali však vyléčit otravy krve. [1] Jako začátek éry chemoterapie se povaţuje rok 1910, kdy německý lékař Paul Ehrich objevil první chemoterapeutikum salvarsan, tedy organickou sloučeninu obsahující arsen, kterou poţíval k účinné léčbě syfilidy. [2] Paul Ehrlich se zabýval především barvivy. Zjistil, ţe bakterie se dají obarvit a následně ho napadlo, ţe jestli existují chemické látky, které se váţou na bakterie, pak na 9
ně můţeme navázat i látky toxické, které je zabíjí. Tato léčba, při které se pouţívají specifické sloučeniny, se nazývá chemoterapie. Proto je Paul Ehrlich povaţován za jejího „otce“. Na práce Paula Ehrlicha navázal bakteriolog Gerhard Domagk, který objevil barvivo zvané červený prontosil – účinnou sloţku sulfonamidů. Podával ho myším infikovaným streptokoky, barvivo hubilo bakterie, myším však neublíţilo. Jednou z vyléčených prontosilem byla také Domagkova dcera Hildegarda. [1] Alexandr Fleming (1881-1955) se stejně jako Domagk v Německu snaţil objevit antibakteriální aktivitu v tělesných tekutinách, jako například v potu nebo slzách. Po návratu z dovolené v roce 1828 se Fleming snaţil ukázat svému asistentovi několik misek s bakteriálními kulturami. Poté si však všiml, ţe některé z misek byly kontaminovány plísní a právě v místech zasaţených plísní byly bakterie mrtvé. Poté ho napadlo, ţe právě plísně tvoří sloučeninu zabíjející bakterie. Později definoval plíseň jako Penicillinum notatum a proto dal Fleming název této antibakteriální látce penicilin. K dokonalosti ale dovedli penicilin aţ jeho pokračovatelé, vědci Howard Florey, Norman Heatley a Ernst Chain, kteří o deset let později přečistili a izolovali penicilin v takovém mnoţství, aby bylo dostatečné pro aplikaci nemocným.[1] Za objev penicillinu a uvedení do praxe k léčení různých infekčních chorob dostali roku 1945 Sir Alexander Fleming, Ernest Boris Chaine a Sir Howard Walter Florey Nobelovu cenu.
Obr. 1-3. Zleva Sir Alexander Fleming, Ernest Boris Chaine a Sir Howard Walter Florey [3]
10
V současné době medicína disponuje desítkami různých antibiotik, velkým problémem jejich léčebného vyuţití se však stává tvorba rezistence bakterií, a to jako důsledek často neuváţené, nadměrné nebo nesprávné aplikace.
11
2.2. Mechanismus účinku Antibiotika jsou látky, které zastavují mnoţení mikroorganismů, zejména bakterií, ale také např. chlamydií, mykoplasmat, ricketsií aj., nebo tyto organismy přímo usmrcují. Původně byly tyto látky produkovány zejména plísněmi, nyní jsou většinou připravovány synteticky, čímţ se stírá tradiční rozdíl od chemoterapeutik.[4] Antibiotika produkují bakterie, kvasinky i plísně. Řadu terapeuticky významných antibiotik poskytuje rod gram-pozitivních tyčinkovitých bakterií Bacillus. Hlavními producenty antibiotik však jsou příslušníci rodu plísní Streptomyces a další vláknité gram-pozitivní bakterie aktinomycety. Tato skupina mikrobů produkuje antibiotika po chemické stránce velmi rozmanitá (streptomycin, neomycin, tetracykliny, aktinomyciny, chloramfenikol, makrolidová antibiotika) a některé druhy tvoří dokonce dvě i více antibiotik úplně odlišné chemické povahy. Z plísňových antibiotik mají mimořádný význam peniciliny, produkované druhem Penicillium chrysogenum, menší význam mají cefalosporiny, vyráběné rodem plísní Cephalosporium.[5] Nejdůleţitější vlastností účinku antibiotik je jejich selektivita. To znamená, ţe podané antibiotikum účinkuje pouze na určité druhy nepřátelských mikroorganismů a zabíjí je, aniţ by poškodil napadený organismus. [6] Máme dvě moţnosti dělení antibiotik a to je buď podle intenzity jejich účinku, nebo podle mechanismu účinku na bakteriální buňku.
12
Obr. 4. Schematický nákres mechanismů účinku některých antibiotik [7]
13
2.2.1. Dělení ATB podle intenzity jejich účinku Podle intenzity účinku na bakteriální buňku dělíme antibiotika na baktericidní a bakteriostatická.
Zatímco
baktericidní
antibiotika
bakterie
přímo
ničí,
bakteriostatická pouze zastavují jejich růst a mnoţení. [8] Mezi bakteriostatická antibiotika patří: makrolidy, tetracykliny, sulfonamidy, chloramfenikol, linkomycin, klindamycin, aj. Mezi baktericidní antibiotika patří: betalaktamová ATB, monobaktamy, karbapenemy, peniciliny, cefalosporiny, aminoglykozidy, polymyxiny, bacitracin, chinolony, rifampicin, vankomycin, aj.
2.2.2. Dělení ATB podle mechanismu jejich účinku Podle mechanismu účinku na bakteriální buňku dělíme ATB na: 1. Inhibice syntézy buněčné stěny 2. Inhibice syntézy bílkovin 3. Inhibice syntézy nukleových kyselin 4. Narušení cytoplazmatické membrány 5. Inhibice syntézy kyseliny listové
2.2.2.1. Antibiotika inhibující syntézu buněčné stěny Do této skupiny patří beta-laktamová antibiotika (penicilin, cefalosporiny, monobaktamy, karbapenemy ), bacitracin a glykopeptidy. Mnohé bakterie tvoří buněčnou stěnu tak, ţe spojují dohromady řetězce molekul bílkovin do silné síťoviny. Spoje se tvoří párováním aminokyseliny (stavebního kamene bílkovin) D-alaninu. Molekuly penicilinu mají podobnou strukturu jako tyto páry a mohou interagovat s enzymy, které se podílejí na tvorbě buněčné stěny. Inhibují je, a naruší tak tvorbu i udrţování celistvosti buněčné stěny. Nové buňky nejsou schopny 14
tvořit stěnu vůbec a buňky jiţ plně vyvinuté nedovedou stěnu opravovat a brzy hynou. Protoţe membrány buněk savců jsou zcela odlišné od buněčných stěn bakterií, peniciliny je nepoškozují. Jinými slovy: peniciliny jsou „selektivně toxické“ pro bakterie.[1] Pokud jsou bakterie vystavené účinku penicilinu udrţovány v hypertonickém prostředí, zůstávají nedotčené, i kdyţ nemají buněčnou stěnu. Takovéto útvary, nazývané protoplasty nebo sféroplasty, jsou kulovité a neobyčejně křehké, neboť jsou obklopeny pouze plasmatickou membránou. Protoplasty okamţitě lyzují po přenesení do normálního prostředí. Většina bakterií, které jsou rezistentní k penicilinu, vytváří peniciliázu, která inaktivuje penicilin štěpením jeho β-laktamového kruhu v místě amidové vazby. Pozorování, ţe penicilinasová aktivita se mění s charakterem substituentu R (prvku, který nahrazuje původní prvek při substituci) inspirovala přípravu semisyntetických penicilinů, jako je ampicilin, které jsou klinicky účinné proti kmenům bakterií, rezistentním vůči penicilinům.[10]
2.2.2.2. Antibiotika inhibující syntézu bílkovin Patří sem tetracykliny, aminoglykosidy, makrolidy, linkosamidy, diterpeny, aminocyklitoly a amfenikoly. Tetracykliny a aminoglykosidy vznikaly stejně jako většina antibiotik (s výjimkou sulfonamidů, které byly odvozeny od prontosilu ) ze sloučenin získaných z mikroorganismů. Tetracykliny brání buňkám, aby tvořily nezbytné bílkoviny. Základní mechanismus tvorby proteinů je stejný u všech buněk, bakteriálních i ţivočišných. Enzymy „přečtou“ DNA genů a vyrobí podobnou molekulu, RNA. RNA vzniká transkripcí (přepisem) DNA. Jedním typem RNA je poslová RNA ( messenger-RNA, mRNA) a ta se napojí na buněčnou organelu ribozom. Jiný typ RNA, transferová RNA (přenosová RNA, tRNA), přináší do ribozomu aminokyseliny a mRNA v ribozomu pak určuje pořadí, ve kterém jsou aminokyseliny začleňovány do vznikající bílkoviny, coţ
15
je mechanismem translace, tedy překladu RNA do sekvence aminokyselin v bílkovině. [1] Ribozomy bakterií a savčích buněk se liší a tetracykliny brání tRNA v přenosu aminokyselin jen do ribozomů bakteriálních. Aminoglykosidy, jako streptomycin, mají podobný účinek, ale navíc brání, aby ribozom vázal aminokyseliny ve správném pořadí. V důsledku toho bakterie vyrábějí méně pro ně ţivotně důleţitých bílkovin a vznikající bílkoviny bývají sestaveny nesprávně a jsou tedy nefunkční. [1] Makrolidová
antibiotika
erytromycin,
clindamycin,
clarithromycin
a
azithromycin, stejně jako s nimi nepříbuzná látka chloramfenikol rovněţ narušují schopnost bakterií vyrábět bílkoviny. Kdyţ řetězec nového proteinu narůstá, posouvá se ven z ribozomu za působení řady enzymů. Makrolidy a chloramfenikol tyto enzymy inhibují, takţe k rostoucímu proteinu nemohou být připojovány další aminokyseliny.[1] Jelikoţ tvorba proteinů je podmínkou ţivota, jsou všechna tato antibiotika baktericidní, bakterie zabíjející.[1]
2.2.2.3. Antibiotika inhibující syntézu nukleových kyselin Tato antibiotika se dělí na inhibitory RNA polymerázy (ansamyciny) a inhibitory DNA-gyrázy (aminoglykosidy, chinolony, novobiocin). Geny, přítomné ve všech buňkách a řídící veškeré aktivity buněk, jsou sloţeny z DNA. To je nesmírně dlouhá a sloţitá molekula, za normálních okolností uspořádaná působením enzymů DNA-gyrázy. Skupina látek zvaných 4-chinolony (ciprofloxacin, norfloxacin a nalidixová kyslina) tento enzym v bakteriích inhibuje, takţe jejich DNA se rozvine, ztratí svoji funkční konstituci a stává se nepouţitelnou. Metronidazol se váţe přímo na molekuly DNA a brání jejich replikaci, a tak zamezuje, aby se bakterie rozmnoţovaly.[1] K inhibici RNA-polymerázy můţe dojít dvěma způsoby. Buď přímou inhibicí, nebo nepřímou. Mezi nepřímé inhibitory RNA-polymerázy patří aktinomycin D a tato inhibice probíhá tak, ţe se pevně naváţe na dvoušroubovici jinak také dihelix DNA a znemoţní, aby byla vyuţita jako jednořetězcový polydeoxyribonukleotid pro 16
biosynthesu RNA. Na vazbě na DNA se podílejí jak cyklické peptidové části molekuly aktinomycinu D (váţou se na páteř dvoušroubovice DNA v jejím malém ţlábku), tak rovinná fenoxazinová část (zaklíňuje se do nitra dihelixu DNA). [5] Jako přímý inhibitor působí rifamycin. Rifamycin je antibiotikum produkované Streptomyces mediteranei. Inhibuje růst acidorezistentních a grampozitivních bakterií. Semisyntnetický rifampicin je účinný inhibitor bakteriové RNA-polymerázy. Nebrání vazbě polymerázy na RNA, ale inhibuje začátek transkripce.[11]
2.2.2.4. Antibiotika narušující cytoplazmatickou membránu Mezi antibiotika narušující cytoplazmatickou membránu patří polymyxiny, azoly, polyeny, amfotericin B a ionofory. Tato antibiotika účinkují tak, ţe jejich molekuly projdou mureinovou vrstvou a naruší cytoplazmatickou membránu, tímto začne unikat cytoplasma ven z bakteriální buňky, která hyne.[12]
2.2.2.5. Antibiotika inhibující syntézu kyseliny listové Do této skupiny antibiotik patří sulfonamidy a trimethoprim. Sulfonamidy vyuţívají významného rozdílu mezi bakteriemi a savci v mechanismu, jakým získávají nezbytný vitamin kyselinu listovou. Tak jako jiné vitaminy je kyselina listová potřebná pro mnohé biochemické reakce v buňkách, zejména ty, při kterých se tvoří genetický materiál, nukleové kyseliny – deoxyribonukleová a ribonukleová.[1] Savci získávají dostatek kyseliny potravou, bakterie ji však ze svého prostředí nemohou absorbovat v dostatečném mnoţství, a tak jsou nuceny si ji vyrábět samy. Činí tak spojením dvou molekul, z nichţ jednou je kyselina para-aminobenzoová (PABA) a druhou pteridin. Tyto dvě molekuly se spojují působením dvou enzymů, dihydropteroátsyntetázy
a
dihydrofolátreduktázy.
Molekuly
sulfonamidů
jsou
strukturními analogy PABA a dihydropteroátsytetáza je pouţije při syntéze kyseliny 17
listové místo PABA, čímţ vzniká nefunkční molekula kyseliny listové. Sulfonamid tak zabrání enzymu v činnosti, tvorba kyseliny listové se zastavuje a bakterie se nemohou mnoţit.[1] Příbuzná látka trimethoprim inhibuje dihydrofolátreduktázu a to má stejný účinek. Kombinace jednoho ze sulfonamidů, sulfamethoxazolu, s trimethoprimem se nazývá co-trimoxazol. Je mnohem účinnější neţ kaţdá z jejich sloţek samostatně.[1]
18
2.3. Základní klasifikace ATB Chemická stavba antibiotik je velmi rozličná. Nejdůleţitějšími sloţkami jejich molekul jsou aminokyseliny, často D-enantiomery nekódovaných aminokyselin, cukry a jejich deriváty, steroidní skelet, dále velká skupina antibiotik je odvozena od purinových a pyrimidinových nukleosidů.[5] Právě podle chemické struktury dělíme antibiotika do několika skupin a to na betalaktamová, amfenikolová, tetracyklinová, aminoglykosidová, makrolidová, linkosamidová, polypeptidová, glykopeptidová a ostatní.
2.3.1. Betalaktamová antibiotika Betalaktamy jsou do současnosti nejčastěji pouţívanou skupinou antibiotik. Mají mechanismus účinku, který spočívá v inhibici syntézy peptidoglykanu buněčné stěny a v následné autolýze bakteriální buňky. Nejvýznamnějšími zástupci jsou peniciliny a cefalosporiny, dále karbapenemy a monobaktamy. Rozdíly ve spektru účinku jsou podmíněny odlišnou afinitou k cílovým vazebným strukturám (tzv. PBP – penicilin binding proteins), schopností průniku do bakteriální buňky a odolností vůči různým mechanismům resistence. [13]
2.3.1.1. Penicilinová antibiotika Peniciliny produkují plísně Penicillium notatum nebo Penicillium chrysogenum. Známých je několik druhů penicilinů, které se liší jen sloţením bočního řetězce. Mají široké spektrum účinku. Jsou účinné proti gram-pozitivním bakteriím a ve vyšších koncentracích také proti gram-negativním bakteriím. Bakterie se na přírodní peniciliny stávají poměrně lehko rezistentní, protoţe se v nich indukuje syntéza penicilináz, enzymů, které štěpí β-laktamový kruh v jejich molekule, čímţ je inaktivují. Proto bylo připraveno více
semisyntetických penicilinů, z kterých některé jsou na působení
penicilináz rezistentní. [11]
19
Obr. 5. Struktura některých penicilinů.[11] Jak je zřejmé z uvedené struktury penicilinu, obsahuje penicilin thiazolidinový cyklus a β-laktamový kruh. Jádro molekuly tvoří tzv. kyselina 6-aminopenicilanová, na kterou jsou amidicky vázány různé acyly. Z přirozených penicilinů má největší praktický význam penicilin G, který je z nich ve formě solí nejstálejší a má nejlepší léčebné vlastnosti.[ 14] Peniciliny splňují základní kritéria klinické a epidemiologické bezpečnosti. Mají velmi široké vyuţití jako základní léky pro léčbu komunitních i nemocničních infekcí vyvolaných citlivou bakteriální mikroflórou. [13]
20
2.3.1.1.1. Peniciliny s úzkým spektrem účinku 1. Acidolabilní peniciliny s úzkým spektrem účinku BENZYLPENICILIN (PENICILIN G) Benzylpenicilin je prvním přirozeným penicilinem s vysokou aktivitou na grampozitivní bakterie. Je snadno inaktivován různými typy β-laktamáz. [13] Lze jej rozkládat působením některých enzymů, kterými některé druhy bakterií disponují. Je to především peniciliasa (penicilin amidohydrolasa), tvořící otevřením laktamového kruhu kyselinu benzylpenicilovou, a penicilinamidasa (benzylpenicilin amidohydrolasa), štěpící amidovou vazbu v pobočním řetězci za vzniku kyseliny 6-aminopenicilanové. Penicilin G je účinný především na grampozitivní mikroorganismy, zejména pneumokoky, stafylokoky, streptokoky apod.).[14] Funguje tak, ţe blokuje syntézu glykopeptidů v buněčné stěně mikroorganismů.
2. Acidostabilní peniciliny s úzkým spektrem účinku PHENOXYMETHYLPENICILINUM Ve snaze získat peniciliny s větší acidorezistencí nebo odolností vůči působení zejména penicilasy byla připravena řada tzv. biosyntetických penicilinů. Jsou to peniciliny získané mikrobiální fermentací za přítomnosti umělých prekurzorů přidávaných do ţivné půdy místo fenylacetamidu. Zmiňuji se o tom proto, ţe největší význam z této skupiny ATB má právě fenoxymethylpenicilin).[14] Fenoxymetylpenicilin (penicilin V) odpovídá spektrem benzylpenicilinu, je vysoce stabilní v kyselém prostředí a pouţívá se pro perorální aplikaci. [13] Uţívá se k léčbě například Lymeské boreliózy.
BENZATHINIPHENOXYMETHYLPENICILINUM a PENAMECILIN se pouţívají stejně jako ostatní penicilinová antibiotika k léčbě streptokokových, pneumokokových a meningokokových infekcí, dále také k léčbě spály, angíny, záškrtu, kapavky, syfilis aj.
21
3. Acidostabilní peniciliny s úzkým spektrem účinku, odolné proti betalaktamáze Mezi tyto antibiotika patří OXACILIN, CLOXACILIN, lze je aplikovat perorálně, jsou to polysyntetické deriváty penicilinů s niţší aktivitou s podobným spektrem, jako má benzylpenicilin. Pouţívají se k léčbě onemocnění způsobené stafylokoky jako například infekce měkkých tkání kloubů, produkují betalaktamázu. Isoxazolylpeniciliny byly cíleně vyvinuty jako protistafylokokové peniciliny s vysokou odolností k peniciliáze. V našich podmínkách jsou to léky volby pro terapii většiny druhů lokalizovaných i systémových stafylokokových infekcí, není-li prokázána resistence k oxacilinu a celé skupině betalaktamů současně. Na ostatní gram-pozitivní flóru vyjma streptokoků působí nedostatečně.[13]
2.3.1.1.2. Peniciliny s širokým spektrem účinku 1. Aminopeniciliny Do této skupiny patří AMPICILIN a AMOXICILIN, coţ jsou deriváty penicilinu s účinkem rozšířeným i na některé gram-negativní tyčky včetně hemofilů. Jsou to polysyntetické peniciliny a mají shodné antibakteriální spektrum. V kyselém prostředí jsou stabilní. Mají široké indikační vyuţití. Obecně jsou léky volby pro léčbu komunitních respiračních infekcí a uroinfekcí, vyvolaných nejčastějšími komunitními bakteriálními původci. AMOXICILIN má výhodnější farmakokinetické vlastnosti včetně biologické dostupnosti a je proto preferován zejména pro perorální aplikaci. [13] Aminopeniciliny jsou však nestabilní vůči betalaktamáze. Často se kombinují s inhibitory betalaktamáz sulbaktamem nebo kyselinou klavulanovou.
2. Ureidopeniciliny Ureidopenicliny představují zatím poslední podskupinu penicilinů k parenterální aplikaci s rozšířeným účinkem na většinu enterobakterií a pseudomonád. Do této skupiny patří PIPERACILIN. Kombinací piperacilinu s inhibitorem β-laktamázy 22
tazobaktamem se rozšiřuje spektrum účinku i na kmeny s produkcí β-laktamáz, včetně některých druhů anaerobů. [13] Piperacilin se pouţívá na infekce nitrobřišní, gynekologické, koţní, plícní aj.
3. Karboxypeniciliny Karboxypeniciliny patří ke starším penicilinovým zástupcům s potencovanou aktivitou na gram-negativní tyčky, v současnosti se pouţívají v kombinaci s inhibitorem β-laktamázy, kyselinou klavulanovou. TIKARCILIN je kombinovaný přípravek se širokospektrým účinkem, pouţívá se pro léčbu závaţných polymikrobiálních infekcí. [13] Mezi infekce léčené tikarcilinem patří například onemocnění dolních cest dýchacích nebo gynekologických infekcí.
2.3.1.2. Cefalosporinová antibiotika Cefalosporiny jsou betalaktamová antibiotika, která se podle antimikrobní účinnosti dělí do čtyř základních generací. Kromě spektra účinnosti se při jejich klasifikaci uplatňuje aktivita a odolnost vůči mechanismům rezistence, a to především stabilita vůči hydrolýze β-laktamázami. Cefalosporiny mají široké vyuţití především jako alternativní léky penicilinů. Nepůsobí na enterokoky, pneumokoky s vysokým stupněm rezistence k penicilinu, anaeroby aj. [13]
2.3.1.2.1 Cefalosporiny 1. Generace Cefalosporiny 1. generace jsou aktivní vůči stafylokokům citlivým k oxacilinu, streptokokům a pneumokokům se zachovanou citlivostí k penicilinům a omezeně k některým gram-negativním bakteriím (E. coli). CEFALOTIN a CEFALOZIN jsou základní parenterální cefalosporiny této skupiny. Uplatňují se dnes především pro profylaxi v chirurgických oborech. Výjimečně se pouţívají terapeuticky jako alternativa penicilinů pro léčbu respiračních a některých dalších infekcí. CEFALEXIN a 23
CEFAKLOR a další perorální cefalosporiny 1. generace jsou alternativní přípravky k penicilinu (v případě alergie) a erytromycinu (v případě rezistence) pro léčbu infekcí vyvolaných Streptococcus pyogenes nebo alternativou oxacilinu pro léčbu závaţných stafylokokových infekcí. [13]
Obr. 6. Struktura cefalosporinu. [11]
2.3.1.2.2. Cefalosporiny 2. generace Cefalosporiny 2. generace mají rozšířené spektrum účinku na některé gramnegativní
bakterie
včetně
kmenů
Haemophilus
produkujících
β-laktamázu.
CEFUROXIM je v perorální i parenterální formě základním zástupcem této skupiny. Pouţití odpovídá 1. generaci cefalosporinů s rozšířením účinnosti na hemofilové infekce horních a dolních cest dýchacích při rezistenci k aminopenicilinům, případně pro jiné hemofilové infekce. CEFOXITIN
je cefamycinové antibiotikum rovněţ řazené
k cefalosporinům 2. generace, které je výlučné účinkem na některé anaerobní bakterie. Jako alternativa je pouţitelný především pro smíšené abdominální infekce s podílem anaerobů, včetně infekcí ţlučníku a ţlučových cest. [13]
2.3.1.2.3 Cefalosporiny 3. generace Cefalosporiny 3. generace mají vysokou aktivitu především na gram-negativní bakterie a část z nich i významný účinek na Pseudomonas aeruginosa. Spolehlivá aktivita na gram-pozitivní koky je zachována jen u některých. CEFOTAXIM je
24
širokospektré antibiotikum působící na většinu druhů enterobakterií, pneumokoky a streptokoky. CEFTRIAXON odpovídá spektrem a indikacemi cefalotoxinu, spolehlivě proniká přes hematoencefalickou bariéru a má výjimečně dlouhý biologický poločas (kolem 8 hodin), který umoţňuje dávkování jednou denně. CEFTAZIDIM je výjimečný vysokou aktivitou vůči Pseudomonas aeruginosa, účinkem na enterobakterie odpovídá cefotaximu, ale vykazuje niţší aktivitu na gram-pozitivní koky. [13] Tato antibiotika se pouţívají k léčbě těţších infekcí jako je například Lymeská borelióza a meningitidy.
2.3.1.2.4. Cefalosporiny 4. generace Cefalosporiny 4. generace spojují ve svém účinku vysokou aktivitu na grampozitivní i gram-negativní bakterie a ve srovnání s niţšími generacemi se vyznačují vyšší odolností vůči některým mechanismům rezistence. [13] CEFEPIM se pouţívá na smíšené břišní a gynekologické infekce.
2.3.1.3. Karbapenemy a monobaktamy Karbapenemy jsou betalaktamová antibiotika se značně širokým spektrem účinku zahrnujícím většinu aerobních a anaerobních bakterií. Jsou to rezervní antibiotika pro léčbu těţkých nemocničních infekcí. Jejich nadměrné pouţívání s sebou nese epidemiologická rizika ve smyslu selekce přirozeně rezistentních bakteriálních druhů a selekce sekundární rezistence u pseudomonád a acinetobakterů. Monobaktamy jsou betalaktamová antibiotika se spektrem účinku cíleným především na gramnegativní bakterie včetně Pseudomonas aeruginosa. Jejich klinické pouţití je v současnosti omezené. [13] IMIPENEM jako zástupce karbapenemů se pouţívá k léčbě nitrobřišních, plicních gynekologických aj. infekcí.
25
2.3.2. Amfenikolová antibiotika Do této skupiny patří CHLORAMFENIKOL, je to antibiotikum vyráběné jiţ jen synteticky. Původně byl získáván fermentačním způsobem jako tzv. chloromycetin. Má poměrně široké antimikrobní spektrum s účinnosti na četné gram-pozitivní a gramnegativní mikroorganismy.[14] Chloramfenikol nabyl na významu, kdyţ se přišlo na to, ţe jeho spektrum účinnosti zahrnuje i zvláštní skupinu bakterií – rickettsie. Tato infekční agens, přenášená klíšťaty a jiným hmyzem, způsobují potenciálně smrtelná onemocnění skvrnitý tyf a skvrnivku Skalistých hor. Chloramfenikol se ukázal být účinným i na bakterie způsobující břišní tyfus. Úspěch chloramfenikolu byl oslaben poznatkem, ţe lék má potenciální, dokonce ţivotu nebezpečné vedlejší účinky. Dnes se pouţívá zejména k léčbě nemocí, kde jiná antibiotika neúčinkují. [15]
Obr. 7. Struktura chloramfenikolu. [14]
2.3.3. Tetracyklinová antibiotika Tetracyklinová antibiotika tvoří skupinu chemicky velmi podobných látek. Patří mezi ně především tetracyklin, chlortetracyklin a oxytetracyklin.[14] Tetracykliny jsou bakteriostatická
širokospektrá
antibiotika.
Mechanismem
proteosyntézy. V klinické praxi se dnes pouţívá doxycyklin. [13]
Obr. 8. Základní struktura tetracyklinů [14] 26
účinku
je
inhibice
Tetracykliny inhibují specificky vazbu aminoacyl-tRNA na ribózu, a tím i celou proteosyntézu. Hlavní zástupce této skupiny – TETRACYKLIN byl izolovaný jako produkt Streptomyces rimosus. Biosyntéza tetracyklinových a antracyklinových antibiotik vychází z acetyl-CoA přez malonyl-CoA na 2-polyoxometyleny. [11] DOXYCYKLIN je derivát tetracyklinu, má delší biologický poločas a proto se dávkuje jen jednou denně, je to širokospektré antibiotikum, dobře se vstřebává, ale jeho účinky sniţuje potrava, která tvoří s tetracykliny cheláty a to je zejména mléko a mléčné výrobky. Pouţívá se k léčbě pneumonie, uretritidy, Lymeské boreliozy, leptospirozy aj. [13] Tab. 1. Jednotlivé struktury tetracyklinů se od sebe liší specifickými radikály R1 a R2. [14] Antibiotikum Tetracyklin Chlortetracyklin Oxytetracyklin
Radikál R1 H Cl H
R2 H H OH
2.3.4. Aminoglykosidová antibiotika Jsou to širokospektrá antibiotika s baktericidním účinkem. Po perorálním uţití se nevstřebávají, proto se doporučuje parenterální nebo lokální uţití. Účinkují na enterobakterie, pseudomonády a stafylokoky. Aminoglykosidy jsou nefrotoxické a ototoxické, proto je vhodná farmakologická kontrola léčby. Z farmakologického pohledu patří k přípravkům s intenzivním baktericidním účinkem závislým na koncentraci. Při léčbě gram-negativních infekcí mají aminoglykozidy významný postantibiotický efekt (schopnost přetrvávání účinku antibiotika ještě několik hodin po vysazení, v této době se bakterie ještě nemohou mnoţit a metabolizovat), který umoţňuje jejich dávkování v reţimu jednou denně, zatímco u gram-pozitivních infekcí je nutné intermitentní podávání, protoţe postantibiotický efekt je zanedbatelný. [13]
27
STREPTOMYCIN
Streptomycin je dalším průmyslově vyráběným antibiotikem, který se získává fermentační cestou za pouţití produkčního kmene Streptomyces griseus. Fermentace je katalyzovaná chemická reakce, kdy jako katalyzátor působí enzymy ţivých mikroorganismů, v našem případě tedy enzymy produkované plísní Streptomyces griseus. Streptomycin (v uţším slova smyslu streptomycin A) je bazická látka heteroglykosidické
povahy
a
obsahuje
tři
sloţky.
Aglykonem
je
diguanidinomesoinositol (diguanidinocyklohexiotol), zvaný streptidin, a cukernou sloţku tvoří disacharid streptobiosamin, sloţený z L-streptosy a z N-methyl-Lglukosaminu. N-methyl-L-glukosamin je vázán na streptosu α-glykosidickou vazbou a L-streptosa na streptidin β-glykosidicky. Streptomycin je trojsytná báze vytvářející s kyselinami příslušné soli. Největší praktický význam má streptomycinsulfát. [14],[4] Hlavní indikací streptomycinu a dihydrostreptomycinu jsou onemocnění způsobená mikrobem Mycobacterium tuberculosis. tj tuberkulóza, některé záněty mozkových plen a kostní dřeně. In vitro tlumí streptomycin růst řady gramnegativních mikroorganismů, Aerobacter aerogenes, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris aj. Antibiotický účinek streptomycinu in vitro je však závislý na pH prostředí a je nejúčinnější v prostředí alkalickém. [14]
Obr. 9. Struktura streptomycinu. [16]
28
NEOMYCIN se pouţívá ve formě mastí a krémů, často se kombinuje s bacitracinem a polymyxinem B. GENTAMYCIN se pouţívá buď lokální například k léčbě očních infekcí, nebo také formou injekcí či implantátů. Implantáty se pouţívají zejména v ortopedii, kdy se vkládají do ran, aby došlo k zabránění vzniku a šíření moţné infekce. AMIKACIN se pouţívá při zjištěné rezistenci ke gentamycinu.
2.3.5. Makrolidová antibiotika Makrolidy jsou širokospektrá, bakteriostatická antibiotika. Ve své molekule obsahují makrocyklický laktonový kruh, na který se připojuje jeden a více cukrů přičemţ aspoň jeden z nich je dimetylaminosacharid. Citlivé na makrolidy jsou grampozitivní bakterie, gram-negativní bakterie jsou však proti nim téměř rezistentní, protoţe makrolidy mají sníţenou schopnost proniknout do bakteriální buňky gramnegativních bakterií. [17] ERYTROMYCIN je tvořen čtrnáctičlenným laktonovým kruhem, je účinný na streptokoky skupiny A, B, C a G. Uţívá se na pneumonii, bronchytýdu a jiná onemocnění způsobená zejména streptokoky a jinými anaeroby. [17] SPIRAMYCIN je tvořen šestnáctičlenným laktonovým kruhem, je účinný kromě streptokoků také na Toxoplazmu gondii. [17]
Obr. 10. Struktura spiramycinu. [18]
29
Obr. 11. Struktura erytromycinu. [16] KLARITROMYCIN je tvořen čtrnáctičlenným laktonovým kruhem a pouţívá se například k respiračním onemocněním. [17] AZITROMYCIN je tvořen čtrnáctičlenným laktonovým kruhem, má dlouhý biologický poločas, vykazuje postantibiotický efekt, pouţívá se na léčbu stejných onemocnění jako erytromycin. [17]
2.3.6. Linkosamidová antibiotika Do
skupiny
linkosamidů
patří
linkomycin
a
klindamycin.
Jsou
to
bakteriostatická antibiotika s významnou aktivitou na gram-pozitivní koky a anaeroby. Mají obdobný mechanismus účinku jako makrolidy (inhibice proteosyntézy), a také rezistence bývá velmi často sdruţená. [13] KLINDAMYCIN
se pouţívá k léčbě onemocnění způsobené zejména
streptokoky a stafylokoky jako je například bronchitida, pneumonie, spála, koţní infekce, infekce kloubů a kostí, gynekologické infekce aj. [13]
30
2.3.7. Polypeptidová antibiotika Hlavními, v praxi nejčastěji vyuţívanými zástupci skupiny polypeptidových antibiotik jsou BACITRACIN a POLYMYXIN. Bacitracin je aktivní proti grampozitivním bakteriím, zatímco polymyxin působí proti gram-negativním bakteriím. Pouţívají se jako prevence zánětů, dále také v případě koţních a očních onemocnění. [13]
2.3.8. Glykopeptidová antibiotika Glykopeptidy jsou baktericidní stěnová antibiotika s dominujícím účinkem na stafylokoky, streptokoky, enterokoky a korynebakteria. Jejich účinnost zahrnuje infekce vyvolané některými multirezistentními gram-pozitivními bakteriemi. Mezi zástupce této skupiny patří např. VANKOMYCIN A TEIKOPLANIN. Pouţívají se při léčbě ţivot ohroţujících infekcí například dolních dýchacích cest, nervové soustavy či kůţe. [13]
31
2.4. Zásady používání antibiotik V dnešní době se čím dál častěji setkáváme s rezistencí bakterií na antibiotika. Bakterie se stávají stále odolnějšími a antibiotika vůči nim ztrácejí schopnost účinku. Je to velký problém posledních desetiletí, způsobený především nesprávným pouţíváním antibiotik a nedodrţováním hlavních zásad pouţívání antibiotik.
2.4.1. Hlavní zásady užívání ATB Mezi hlavní zásady používání ATB patří: 1. Správná volba antibiotika 2. Optimální a dostatečně dlouhá doba léčby 3. Adekvátní dávkování 4. Vhodná kombinace léčiv Dodrţováním hlavních zásad aplikace antibiotik si zajišťujeme účinnou a spolehlivou léčbu a lze tedy předpokládat, ţe naše počínání nebude mít globální negativní dopad na léčbu bakteriálních onemocnění člověka i zvířat v podobě vytvoření rezistence bakterií na účinky antibiotik. [15]
2.4.1.1. Správná volba antibiotika Správné: Volba správného antibiotika pro konkrétní aplikaci je jednou z hlavních zásad jejich pouţívání. V případě chronického onemocnění je v prvé řadě nutná správná identifikace původce tohoto onemocnění a stanovení jeho citlivosti na daná antibiotika. Na základě tohoto zjištění se pak určuje nejvhodnější látka, která má zároveň co nejuţší spektrum účinku a přitom je v daném případě nejméně toxická. Např. při pneumokokové infekci se uţívá Penicilin G atd. [19] V případě akutního onemocnění, se většinou z časových důvodů nezjišťuje konkrétní původce, a indikace probíhá tak, ţe lékař na základě příznaků předepíše antibiotikum,
které
nejvíce
odpovídá
očekávanému
spektru
choroboplodných
mikroorganizmů a disponuje potřebnými farmakokinetickými vlastnostmi. Pokud dojde
32
k ţivot ohroţujícím onemocněním, je nutné jednat velmi rychle, proto se uţívají širokospektrá antibiotika. [19]
Nesprávné: V praxi lékaři nezřídka předepisují širokospektrá nebo příliš silná antibiotika, jako léčiva první volby, která však v daných případech ani není nutné pouţít a tímto významnou měrou přispívají k zvyšující se rezistenci bakteriálních kmenů. Neméně závaţná je praxe běţná především v zemích tzv. třetího světa, kdy lidé získávají a sami si aplikují nejrůznější antibiotika, získaná nelegální cestou na černém trhu s farmaky, z důvodů nedostupnosti lékařského ošetření. Například v některých afrických zemích je takový nedostatek lékařů, ţe existují „lékárny“, kam si lidé chodí kupovat antibiotika a jiné léky bez předpisu a předchozího vyšetření. Právě v těchto oblastech, kde dochází k zbytečnému a nadměrnému uţívání antibiotik byla zjištěna vysoká rezistence bakterií. Naopak v oblastech, kde jsou antibiotika drahá a uţívají se dle výše zmíněných pravidel, je rezistence bakterií minimální. [15]
2.4.1.2. Optimální a dostatečně dlouhá doba léčby Správné: Doba léčby je určena druhem nemoci, stavu nemocného a konkrétními účinky daného antibiotika. Antibiotika se aplikují různými způsoby a jejich dávkování se rovněţ liší. Např. léčba běţných, sezónních respiračních onemocnění probíhá 7-10 dní a její úspěšnost by se měla projevit ústupem hlavních příznaků, např. horečky. Léčba chronických onemocnění jako je např. tuberkulóza naopak můţe ale trvat i řadu měsíců. [19]
Nesprávné: Nedodrţení léčebné doby aplikace antibiotika, především její zkracování, vede k vývinu a přetrvání bakterií, jeţ si dokázaly vytvořit určitý stupeň rezistence na aplikované antibiotikum, v organismu, který se pak stává šiřitelem těchto rezistentních, či částečně rezistentních bakterií do svého okolí.
33
2.4.1.3. Adekvátní dávkování Správné: Dávkování je dáno typem infekce, vlastnostmi antibiotika a akutním stavem nemocného, věkem nemocného a způsobem podání. Dále pak závisí na terapeutické šíři antibiotik. Zatímco u antibiotik s širokou léčebnou šíří (interval mezi minimální toxickou a minimální léčebnou dávkou), je moţné dávkování měnit v závislosti na stavu postiţeného, u antibiotik s úzkou léčebnou šíří by změna dávkování mohla být riskantní. Správně zvolená dávka antibiotika by měla v organismu zlikvidovat všechny bakteriální původce daného onemocnění, tzn. včetně těch, kteří si jiţ případně vytvořili částečnou rezistenci k tomuto antibiotiku a zabránit tak úniku zmíněných částečně rezistentních klonů do okolí napadeného organismu. V praxi je proto vhodnější aplikovat mírně vyšší léčebné dávky antibiotik s ohledem na neţádoucí účinky na léčený organismus, ale kompletně likvidující celé loţisko nákazy, včetně klonů s částečně vytvořenou rezistencí. [19]
Nesprávné: Špatně zvolená dávka antibiotika můţe být příčinou přeţití části bakterií s částečně vytvořenou rezistencí v organismu a jejich dalšímu šíření do okolí. Riziko, které vyplývá z nesprávné aplikace antibiotik v této souvislosti spočívá např. v praxi, kdy pacienti pouţívají zbytky antibiotik z minulé léčby v případě nového onemocnění, ačkoli nemají dostatečné doporučené mnoţství, které je nezbytné k úspěšnému zotavení. [15]
2.4.1.4. Vhodná kombinace léčiv Správné: Kombinací léčiv rozumíme pouţití dvou či více antibiotik současně. Výhoda kombinace několika antibiotik při léčbě spočívá v dosaţení výrazně vyššího (synergního) účinku, přičemţ současně dovoluje sníţení dávek pouţitých antibiotik bez sníţení účinnosti. Správný postup tedy spočívá v kombinaci několika antibiotik s různými mechanismy účinku, proti bakteriálnímu kmeni citlivému vůči všem antibiotikům pouţité kombinace. Toto se dá vyuţít v případě, ţe na jedno z antibiotik budou bakterie rezistentní a tedy likvidaci daného kmene přímo v napadeném
34
organismu. Kombinací několika antibiotik se rovněţ sleduje posílení jejich účinku mechanismem sekvenční blokády (současná inhibice po sobě jdoucích metabolických pochodů nezbytných pro ţivot bakterie), inhibicí enzymatické inaktivace a zvýšení průniku
antibiotika
do
bakterie
(kombinace
beta-laktamového
antibiotika
s aminogyklozidem. [19]
Nesprávné: Za obecně nesprávný postup z hlediska tvorby rezistence bakteriálních kmenů lze v současné době povaţovat právě aplikaci samostatných antibiotik bez jejich patřičné kombinace, coţ však nemusí být vţdy jednoznačné, neboť v některých případech kombinace antibiotik naopak sniţuje výsledný účinek, např. při kombinaci bakteriostatických a baktericidních antibiotik. Stává se tak proto, ţe bakteriostatická antibiotika obsahují bakteriostázu a tím zastavují růst a mnoţení bakterií.
Zatímco
baktericidní
antibiotika
jsou
na
aktivním
rozmnoţování
mikroorganismů závislá a právě proto se v kombinaci s bakteriostatickými antibiotiky výrazně sniţuje jejich baktericidní účinnost. [19]
35
2.5. Rezistence bakterií na antibiotika Jedním z hlavních problémů aplikace antibiotik v současnosti je adaptace mikrobů na antibiotika a následná tvorba rezistence. Děje se tak v důsledku nesprávných postupů při aplikaci antibiotik jako jsou: nedodrţení předepsané doby léčby, nesprávné dávkování, časté a nadměrné uţívání aj. Tento problém vznikl v důsledku toho, ţe bakterie se rozmnoţují velice rychle, některé dokonce rychlostí v řádu minut a můţe se stát, ţe se v populaci bakterií najde alespoň jedna bakterie, která se liší od ostatních. Mohou za to mutace, které vedou k tvorbě změněných enzymů nebo jiných sloučenin, díky kterým mutovaná bakterie dokáţe odbourávat aplikované antibiotikum, aniţ by jí výrazně uškodilo. Pokud je tato bakterie cílem antibiotika, stává se tímto způsobem na antibiotikum rezistentní. Tím však problém nekončí, neboť následným rozmnoţováním dojde k přenosu rezistence na „potomky“ této bakterie a vzniká tak nový klon rezistentních bakterií. Další výzkumy vzniku rezistence u bakterií ukázaly, ţe bakterie kromě schopnosti tvořit rezistentní klony, mají rovněţ schopnost si geny rezistence předávat také vzájemně mezi sebou, tzn. ve směru od bakterií rezistentních na bakterie dosud bez rezistence. [1] Popsanému šíření rezistence lze do značné míry zabránit dodrţováním pravidel pro správné uţívání antibiotik viz kapitola Hlavní zásady uţívání antibiotik. Dále je také nutné předejít uţívání antibiotik v případech, kdy je organismus schopný se sám s onemocněním vypořádat a také v případě virových onemocnění, na která antibiotika neúčinkují.[1] Tab. 2. Příklady mikroorganismů a léčiv s antibiotickými vlastnostmi, na která jsou již nyní částečně či zcela rezistentní. [20] Organismus Pneumococcus penumonia Meningococcus meningitis Haemophillus influenzae Staphylococcus aureus Salmonella typhi Shigella spp. Gonococcus gonorea Plasmodium falciparum Escherichia coli
nemoc otitida, meningitida septikémie meningitida infekce ran, sepse tyfová horečka bacilární dyzentérie kapavka tropická malárie infekce močových cest 36
léčivo penicilin sulfonamidy ampicilin, chloramfenikol peniciliny většina dříve účinných léčiv většina dříve účinných léčiv sulfonamidy, penicilin, tetracyklin chlorochin, pyrimetamin ampicilin, trimethoprim a další
2.5.1. Adaptace bakterií pomocí plasmidů Bakterie, stejně jako ostatní organismy si vlivem evoluce a nepříznivých podmínek našly cestu, jak zvládat změny prostředí a jak se na ně následně adaptovat. Bakteriální DNA tvoří jediný chromozom, který obsahuje vlastnosti kódované geny. Tyto vlastnosti ale bakterii vţdy nezajistí přeţití v nepříznivých podmínkách a proto si bakterie vlivem evoluce vytvořily dodatečnou genetickou informaci nezávislou na chromozomu ve formě plasmidů. Plasmidy jsou přídatné samostatné kousky DNA, duplikují genetické elementy a nesou tři aţ tři sta genů. Pomocí této přídatné informace, kterou plasmidy obsahují, mohou bakterie vytvářet nové produkty a vykonávat nové funkce, které nejsou součástí jejich základní genetické výbavy dané bakteriálním chromozomem. Mezi funkce plasmidů patří schopnost bakterií udrţet se na sliznici trávící trubice, adaptovat se na náhlé změny teploty prostředí, přeţít v kalných odpadních vodách, přeţít změny teplot, působení ultrafialového záření, změny vlhkosti půdy atd. [13] Z medicínského hlediska nejvýznamnější vlastností plasmidů, která v současné době přináší největší problémy je, ţe bakteriím dodávají schopnost vytvářet si rezistenci, tedy rušit účinek antibiotik. Není tomu tak, ţe by všechny plasmidy nesly geny antibiotické rezistence, ovšem počet druhů bakterií s těmito geny roste a dnes jimi disponuje jiţ většina patogenních bakterií. [13] Plasmidy jsou malé kruhovité molekuly dvouřetězcové DNA viditelné pouze elektronovým mikroskopem, schopné replikace pouze uvnitř buňky. Jsou to uţiteční „parazité“ bakterií. Jsou závislé na svém hostiteli a jsou mu zároveň uţiteční tím, ţe nesou vlastnosti, které jsou nezbytné pro přeţití hostitele. Plasmidy si mohou navzájem svoje úseky DNA vyměňovat nebo se mohou dva spojit do jednoho. Tímto spojením tak můţe bakterie získat na jednom plasmidu geny pro mnohočetnou rezistenci. [13] Existence plasmidové rezistence byla objevena v souvislosti s uţíváním penicilinu. Brzy po zavedení penicilinu do praxe, se objevily první případy bakterií, které na něj získaly rezistenci. Nejprve byly rezistentní bakterie zaznamenány pouze v nemocničním prostředí. Tito mutanti se od experimentálně získaných rezistentních bakterií lišili tím, ţe byly rezistentní i k vysokým koncentracím antibiotik. Stalo se tak proto, ţe nemocniční kmeny bakterií získaly plasmid, který obsahoval geny rezistence, 37
a vlivem těchto genů následně došlo k inaktivaci účinků penicilinu a tvorbě plně rezistentních kmenů. Do objevu příčiny vzniku rezistence, znamenala existence odolných bakterií velké zklamání a dopad na veřejné zdraví v souvislosti s penicilinovou
léčbou,
neboť
stav
pacientů
napadených
plně
rezistentními
bakteriálními kmeny se ani přes vysoké dávky penicilinu nelepšil. [13]
2.5.2. Typy rezistence 2.5.2.1. Primární rezistence Primární rezistence je přirozenou vlastností konkrétního druhu bakterie. Aniţ by došlo k jakékoli genetické změně, přesto je bakterie rezistentní, protoţe nenese ve své struktuře pro dané antibiotikum zásahové místo. Například gramnegativní bakterie jsou ve srovnání s gram-pozitivními bakteriemi mnohem méně citlivé na penicilin, jsou však citlivé vůči jiným antibiotikům. [24] Primární rezistence byla dokázána vědeckými výzkumy. V panenské nedotčené oblasti v Africe byly prováděny výzkumy stolice domorodců a zvířat a bylo zjištěno, ţe bakterie obsaţené ve stolici obsahovaly geny rezistence. Z tohoto zjištění vědci došli k závěru, ţe geny rezistence nevznikly nově jako reakce na uţívání antibiotik, ale existovaly ještě dříve, neţ k začátku uţívání antibiotik došlo. [13]
2.5.2.2. Získaná rezistence Do tohoto typu rezistence patří většina známých rezistencí. Je důsledkem mutací nebo různých genetických přenosů. Projevuje se tak, ţe bakterie, která byla dříve citlivá vůči konkrétnímu antibiotiku, na něj následně získala rezistenci. [21] Ve skutečnosti masivní uţívání antibiotik přispělo u bakterií ke zmnoţení genů rezistence a tím pádem i ke zmnoţení rezistentních bakteriálních kmenů. To, ţe geny rezistence disponovaly bakterie jiţ dříve, neţ došlo k aplikaci antibiotik, objasňuje, proč se objevily rezistentní bakteriální kmeny tak brzy po zavedení antibiotik do praxe. 38
V současné době jiţ bohuţel existuje pět různých patogenních druhů bakterií, které jsou rezistentní ke všem dosud dostupným antibiotikům.[13]
2.5.2.3. Přenosná rezistence Lze říci, ţe příběh přenosné rezistence začíná v Japonsku, kde se v roce 1959 vyskytlo bakteriální onemocnění tzv. úplavice způsobované bakteriálním kmenem Shigella dysenteriae. Tehdy bylo zjištěno, ţe právě bakterie způsobující toto onemocnění jsou schopny odolávat čtyřem tehdy pouţívaným antibiotikům a to tetracyklinu, streptomycinu, sulfonamidu a chloramfenikolu. Při náhodném zkoumání stolice jedné pacientky, která trpěla touto chorobou, bylo zjištěno, ţe rezistenci nesou nejen bakterie způsobující úplavici, ale také bakterie, která se běţně vyskytuje ve střevech Escherichia coli. Zjistilo se, ţe Escherichia coli je rezistentní ke stejným čtyřem antibiotikům jako Shigella dysenteriae. A právě na základě tohoto zjištění se začalo uvaţovat o přenosu rezistence. O několik let později američtí genetici Joshua Lederberg a Edward Tatum zkoumali sexuálně podmíněný přenos genů u Escherichia coli a zjistili, ţe dochází k přenesení znaků z jedné bakterie na druhou při jejich fyzickém kontaktu. Později byl tento jev definován jako přenos extrachromozomálních sex faktorů nazvaných fertilní neboli „F faktory“, které mohou přenášet chromozomové geny. Plasmidy stejně jako F faktory byly označeny přenosnými elementy a nazvány „R faktory“. [13] Zjištění přenosné rezistence vyvolalo mezi vědci velký rozruch, protoţe dospěli k závěru, ţe si geny mohou mezi sebou předávat tak odlišné bakteriální kmeny jako se odlišuje například kůň od krávy. [13]
Způsoby přenosu genů rezistence mezi bakteriemi Přenos rezistence probíhá několika způsoby. První způsobem je konjugace, tedy proces, kdy bakteriální buňka, která obsahuje plasmid vytvoří jemný vláknitý bílkovinný útvar „pilus“, kterým se spojí s jinou bakterií. Poté vytvoří kopii svého plasmidu a předá ji druhé bakterii. Výsledkem tohoto je nově vzniklý rezistentní kmen, 39
který je schopný předávat geny rezistence dalším bakteriím. K tomuto procesu je zapotřebí deseti aţ patnácti různých bílkovin, které jsou syntetizovány speciálně pro účel přenosu genů. K přenosu genů dochází mezi bakteriemi všech druhů. [13] Druhým způsobem přenosu genů je kopulace. Probíhá tak, ţe bakterie vylučují feromony, které umoţňují rozeznání a spojení dvou bakteriálních buněk různých „kopulačních typů“. Přitom dojde ke splynutí buněčných membrán a přenosu buď celého plasmidu nebo jen jeho částí. Tento způsob přenosu je typický především u enterokoků, streptokoků a stafylokoků. [13] Třetím způsobem přenosu genů rezistence je přenos pomocí transpozonů, na kterých jsou tyto geny lokalizovány. Jsou to části DNA, které se mohou přenášet z jednoho úseku DNA jako je plasmid nebo chromozom na jiný úsek a naopak. Transpozon nejen, ţe přenese tyto geny rezistence, ale navíc je schopný se v buňce uchytit na chromozomu či plasmidu a získat zde stálé místo. [13] Čtvrtým způsobem přenosu genů mezi bakteriemi je přenos pomocí bakteriálních virů – bakteriofágů. Fágy inaktivují jen ty bakterie, které mají na membráně specifické místo, na něţ se mohou vázat. Jakmile se naváţou, injikují svou DNA do buňky. Přenesená DNA má pak dvojí moţný osud: buď se rychle reprodukuje a buňku zabije, nebo si na chromozomu najde místo a včlení se do něj. Zvolí-li si chromozom a později z něj vyskočí, aby se pomnoţila, můţe si přitom odnést jeho krátké úseky. Kdyţ se pak fág reprodukuje, pomnoţuje se s ním i onen úsek chromozomu a sdílí osud fágu. Kdyţ fág pronikne do další buňky, pomnoţuje se společně s oním úsekem DNA, který sebral původnímu hostiteli. K přenosu genu dochází, kdyţ se fág s neseným úsekem DNA včlení do hostitelského chromozomu. Fág můţe také přenášet geny pomocí transpozonů. Jestliţe fág sebere transpozon, dodá ho do nového hostitele současně se vstříknutím DNA. Potom se transpozon buď mnoţí společně s fágem, anebo můţe podobně jako plasmid z fágu vyskočit a v nové hostitelské bakteriální buňce se uloţit buď na rezidentní plasmid, nebo na chromozom. [13] Pátý způsob přenosu genů je tzv. transformace. Tyto úseky donorové DNA se stanou součástí běţné DNA akceptorové bakteriální buňky a to tak, ţe dojde k přichycení donorové DNA na buněčnou stěnu akceptorové buňky, následně pronikne do její cytoplazmy a tato donorová DNA je prostřednictvím crossing-overu následně 40
zabudována do akceptorové bakteriální dědičné informace. Je zde ale podmínka, ţe pro průnik do nitra buňky, musí mít fragmenty DNA (fragment = rozpadlý chromozom) jen určitou malou velikost. Proces transformace je odpovědný za náhlý výskyt pneumokoků rezistentních k penicilinu. Dochází k tomu tak, ţe pneumokoky získají geny určující cíl působení penicilinů, coţ jsou geny pro syntézu tzv. bílkovin váţících penicilin. Zdrojem těchto genů jsou nejčastěji kmeny streptokoků sídlících v krku. [13, 22]
Obr. 12. Způsoby přenosu genetického materiálu z jedné bakteriální buňky do druhé. Konjugace zprostředkovaná plasmidem, transpozice transpozonem, transformace „volné“DNA a transdukce fágem. Geny se přenášejí mezi bakteriemi všech druhů. [13]
41
Obr. 13. Genetický přenos u enterokoků indukovaný feromony. [13]
2.5.2.4. Nepřenosná rezistence K šíření rezistence můţe docházet i bez pomoci přenosných elementů. Tato rezistence probíhá spontánními mutacemi chromozomálních genů, které určují cílovou strukturu. Bakterie s mutovanými geny syntetizují bílkovinu k antibiotiku necitlivou a tak přes přítomnost antibiotik v prostředí rezistentní mutanty přeţívají a dále se mnoţí. Tato forma rezistence vzniká především vůči fluorochinolonům, které se uţívají při střevních a močových infekcích, infekcích kostí a dalších onemocněních. Dále také rezistence k rifampinu vzniká mutací chromozomového genu. Jiné geny rezistence lokalizované na chromozomech některých gram-negativních bakterií kódují enzymy schopné rozkládat cefalosporiny. Tyto enzymy se zde vyskytují ve velice malých mnoţstvích, a proto se na první pohled mohou zdát bakterie k cefalosporinům citlivé. Jakmile však dojde k terapii, bakterie zvýší syntézu cefalosporináz v buňce a bakterie se stávají na cefalosporiny rezistentní. [13]
42
2.5.3. Mechanismy vzniku rezistence K přeţití si bakterie vytvořily několik mechanismů, kterými se brání účinkům antibiotik. Některému antibiotiku zabrání vstupu do buňky nebo jej veškerými prostředky ihned z buňky vypudí, jiné inaktivují vlivem enzymů či pozměněním jejich chemické struktury. Nebo nahradí svou strukturu tak, aby nebyla na antibiotikum citlivá. [13]
Obr. 14. Mechanismy vzniku rezistence bakterií na léky [1]
2.5.3.1. Omezení vniknutí antibiotika do buňky Antibiotikum se musí dostat do nitra buňky, aby mohlo účinkovat. Některá antibiotika toto uskutečňují za pomoci vlastního transportního systému bakteriální buňky. Bakterie v tomto případě „propůjčují“ své speciální transportní systémy pro látky inhibující růst. Navádějí je nechtěně na cestu ke své smrti. Proto byla změna
43
transportních systémů bakteriální buňky jako jeden ze způsobů vzniku rezistence vědci předpokládána. Došlo k tomu zřejmě i u prvních mutantů rezistentních k penicilinu, které v laboratoři indukoval Alexandr Fleming. [13] Dalším způsobem, kterým se bakterie brání vniknutí antibiotika do buňky je takzvaný export-eflux. Tento způsob obrany pouţívají bakterie především proti tetracyklinu a spočívá v tom, ţe rezistentní buňky vyčerpávají tetracyklin ze svého nitra, neţ se v nich stačí nahromadit do účinného mnoţství. Jedná se o jakousi pumpu, kterou tvoří bílkoviny produkované geny rezistence k tetracyklinu. [13]
2.5.3.2. Inaktivace antibiotik bakteriálními enzymy Tento princip rezistence spočívá v tom, ţe ke konkrétnímu antibiotiku si bakterie vytváří enzym, který antibiotikum rozloţí. Na některá antibiotika dokonce působí celá řada inaktivačních enzymů. Mezi tyto enzymy patří například β-laktamázy. Fungují tak, ţe se naváţou na antibiotika vazebnými místy obsahující aminokyselinu serin a otevřou β-laktamový kruh. Ten se jiţ neváţe na své zásahové místo, a proto nemá ţádnou antimikrobní aktivitu. Transformaci penicilinu katalyzovanou β-laktamázou můţeme vidět na obr. 15. [21] Jednotlivé enzymy se od sebe liší velikostí molekuly a schopností inaktivovat určitý druh penicilinu či cefalosporinu. Některá antibiotika ze skupiny aminoglykosidů jako je streptomycin, kanamycin aj., enzymy inaktivují tak, ţe na ně navazují určité chemické skupiny a tím je zneškodňují. Takto modifikované molekuly antibiotik pronikají obtíţně do buňky a nemohou se vázat na ribozomy, kde normálně inhibují syntézu bílkovin.[13]
Obr. 15. Transformace penicilinu katalyzovaná β-laktamázou. [21]
44
2.5.3.3. Aktivní vypuzování antibiotika z buňky Rychlé vypuzení antibiotika z buňky je spojená s produkcí membránových bílkovin. Mezi tyto bílkoviny patří například bílkoviny nazývané Tet, které vypuzují antibiotikum z buňky. Tímto typem rezistence odolávají bakterie například tetracyklinu a chinolinům.[21]
2.5.3.4. Změna zásahového místa antibiotika Změnou cílové struktury zásahu antibiotika dochází k tomu, ţe se antibiotikum neváţe. Jako příklad můţeme uvést vazebné bílkoviny pro penicilin. Jsou to bílkoviny buněčných obalů vázající penicilin a dochází na nich k zásahu β-laktamových antibiotik. Kaţdá buňka má těchto bílkovin několik. Jsou to vlastně enzymy, které se účastní biosyntézy buněčné stěny a buněčného růstu. Některé z těchto enzymů jsou nezbytné pro přeţití bakteriální buňky. Trochu připomínají β-laktamázy, na rozdíl od nich však vytvářejí s β-laktamovými antibiotiky stálé komplexy a samy při tom přestávají být aktivní. Tato antibiotika zbavují vazebné bílkoviny aktivity a zabraňují tak normálnímu buněčnému růstu a dělení. V důsledku toho dochází k poškození buněčné stěny a to následně vede k smrti bakteriální buňky. [21]
45
2.6. Použití antibiotik Obory s rozsáhlým vyuţitím antibiotik jsou zejména lékařství, zemědělství a potravinářství. V neposlední řadě mají antibiotika široké uplatnění také v mikrobiologii a genovém inţenýrství.
2.6.1. Terapeutické využití v medicíně Antibiotika se pouţívají v humánním a veterinárním lékařství k terapeutickým účelům, tedy k léčbě různých infekčních onemocnění bakteriálního původu jako je například angína, spála, záškrt, syfilis, Lymeská borelióza a jiné.
2.6.2. Využití v zemědělství Široké spektrum vyuţití nachází aplikace antibiotik v zemědělství. Bylo zjištěno, ţe penicilin, bacitracin a tetracyklinová antibiotika vykazují stimulační účinky na růst rostlin. Dále se hojně vyuţívají antibiotika ve fytopatologii ve formě různých postřiků např. streptomycinu nebo oxytetracyklinu k ochraně důleţitých plodin proti bakteriálním chorobám. [12] Do roku 2006 bylo v rámci států Evropské Unie povoleno přidávání určitého mnoţství antibiotik do krmných směsí jatečních zvířat, za účelem urychlení jejich výkrmu. Například chlortetracyklin v kombinaci s vitaminem B12 se ve velké míře pouţíval ke zvyšování ţivočišné produkce. Postupem času však bylo prokázáno, ţe tento způsob vyuţití antibiotik vede ke tvorbě a zvyšování rezistence bakteriálních kmenů vůči účinkům antibiotik. [12] Od roku 2006 je v Evropské Unii přidávání antibiotik do krmných směsí na základě nařízení Evropského parlamentu a Rady Evropské Unie zakázáno. [23]
46
2.6.3. Využití v potravinářství V potravinářství jsou antibiotika vyuţívána zejména v oblasti fermentačních pochodů v kvasném průmyslu, konzervárenství a při jatečním a technologickém zpracování masa. V kvasné technologii lze pomocí antibiotik potlačovat rozvoj cizorodých kontaminujících mikroorganismů v technických podmínkách různých fermentačních pochodů (alkoholové kvašení apod.). V oblasti konzervárenství a technologií zpracování masa je ovšem nutno zajistit aby antibiotikum přijaté potravou nezpůsobovalo vznik rezistence mikrobiálních kmenů patologických pro člověka a neţádoucích účinků na lidský organismus. Musí být proto zajištěno, ţe antibiotikum bude dalším zpracováním rozloţeno dříve, neţ bude potravina konzumována, anebo ţe nebude vstřebáno v zaţívací trubici např. rozkladem trávícími šťávami apod. Široké moţnosti vyuţití v konzervárenství proto poskytují zejména ty druhy antibiotik, které se nevyuţívají v medicíně. [12]
2.6.4. Využití v genovém inženýrství Stále většího vyuţití nacházejí antibiotika v rámci oborů molekulární biologie, genetiky, zejména pak genového inţenýrství. Mikrobiologie a genové inţenýrství se v tomto směru především zaměřuje na mapování genomu mikroorganismů a vytvoření nových hybridních antibiotik. „Jednou z cest, jak připravit nové antimikrobní látky je příprava tzv. hybridních antibiotik. Je zřejmé, že kultivovatelné mikroorganismy produkují pouze limitovanou "zásobu" sloučenin, které by se "hodily" jako léčiva, a že izolace nových, slibných látek bude stále obtížnější. Nové přístupy k rozšiřování biologické diversity budou zahrnovat genové inženýrství mikrobních genů, specifikujících enzymy s novými katalytickými vlastnostmi. V poslední době byly získány nové údaje o struktuře a funkci enzymů katalyzujících biosyntézu dvou důležitých skupin přírodních antibiotik, tj. oligopolyketidů a neribosomálních peptidových synthetas. Tyto modulární a multifunkční enzymy vykazují vysoký stupeň plasticity (umožňujících rekombinaci obrovského množství katalytických aktivit, kódujících tvorbu hybridních enzymů), což umožní
47
syntetizovat téměř neomezené množství nových složitých molekul. U řady z nich lze očekávat novou biologickou, především antibiotickou aktivitu.“ [24]
48
3. VÝZKUMNÁ ČÁST V rámci bakalářské práce byl vypracován dotazník a proveden výzkum v 8. a 9. ročnících čtyř základních škol Jihomoravského kraje na jaře 2009 a čtyř základních škol Jihomoravského kraje na jaře 2010. Dotazník byl zaměřen na respirační onemocnění, konkrétně virové onemocnění chřipku a bakteriální onemocnění angínu. Předmětem zkoumání bylo zjistit míru prevence obou onemocnění u ţáků 8. a 9. tříd během zimních období 2008/2009 a 2009/1010, dále četnost onemocnění a v případech onemocnění četnost indikace antibiotik.
3.1. Zadání dotazníku Obrázek č. 16 představuje zadání dotazníku, který byl předloţen ţákům 8. a 9. tříd základních škol.
Obr. 16. Zadání dotazníku.
49
3.2. Výsledky odpovědí respondentů na dotazník Tabulky 1 – 8 obsahují vyhodnocení odpovědí ţáků 8. a 9. tříd v dotazníku, formou
procentuálního
zastoupení
jednotlivých
odpovědí
z celkového
počtu
dotázaných. Pod kaţdou tabulkou je uvedeno rovněţ grafické vyhodnocení odpovědí. Tab. 1. Prodělaná onemocnění Prodělaná onemocnění chřipku angínu chřipku i angínu dohromady neví, jestli to byla chřipka nebo angína nebyl nemocen
Zima 2008/2009 33,18 % 7,48 % 6,07 % 10,28 % 42,99 %
Zima 2009/2010 33,13 % 6,25 % 7,50 % 13,75 % 39,37 %
Graf 1. Prodělaná onemocnění během zim2008/2009 a 2009/2010
Prodělaná onemocnění 50
procenta [%]
40 30 Zima 2008/2009 20
Zima 2009/2010
10 0 a. Chřipku
b. Angínu
c. Chřipku i d. Nevím, e. Nebyl angínu jestli to byla jsem letošní dohromady chřipka nebo zimu angína nemocen, takže jsem ani nemusel k lékaři
50
Grafické znázornění vyhodnocení dotazníku, týkající se nemocnosti. Téměř polovina dotazovaných ţáků (42,99 %), nebylo během zimy 2008/2009 nemocných. Nemocných chřipkou bylo 33,18 % dotázaných, nemocných angínou 7,48 % dotázaných, nemocných současně angínou i chřipkou 6,07 % dotázaných a nemocných, kteří nedefinovali druh onemocnění, ale vykázali absenci školní docházky v důsledku onemocnění, bylo 10,28 % dotázaných. V zimě 2009/2010 neonemocnělo 39,37 % dotazovaných ţáků, nemocných chřipkou bylo podobně jako v předešlém roce 33,13 %, angínou trpělo méně dotázaných neţ v předešlém roce a to 6,25 %, nemocných chřipkou i angínou bylo v zimě 2009/2010 poněkud více dotazovaných ţáků neţ tomu bylo v předešlém roce a to 7,50 % a počet dotazovaných, kteří nedefinovali druh onemocnění, ale vykázali absenci školní docházky v důsledku onemocnění, bylo v zimě 20089/2010 13,75 %.
Tab. 2. Očkování žáků proti chřipce během zim 2008/2009 a 2009/2010. Očkování ţáků proti chřipce ano ne
Zima 2008/2009
Zima 2009/2010
13,55 % 86,45 %
17,50 % 82,50 %
Graf 2. Očkování žáků proti chřipce během zim 2008/2009 a 2009/2010
Očkování proti chřipce 90 80
procenta [%]
70 60 50
Zima 2008/2009
40
Zima 2009/2010
30 20 10 0 ano
ne
51
Grafické znázornění četnosti očkování proti chřipce z celkového počtu dotázaných ţáků. Graf 2 ukazuje, ţe většina ţáků (86,45 %) z celkového počtu 214 - ti dotázaných nebyla v období zimy 2008/2009 ani během roku 2008 očkována proti chřipce. V období zimy 2009/2010 a během roku 2009 byl počet ţáků, kteří nebyli očkováni proti chřipce, niţší a to 82,50 %.
Tab. 3. Počet zameškaných dní (absence školní docházky) během zim 2008/2009 a 2009/2010. Počet zameškaných dní zameškalo 7 a méně dní Zameškalo 8-14 dní zameškalo více jak 14 dní
Zima 2008/2009 50,00 % 32,63 % 17,37 %
Zima 2009/2010 59,79 % 22,68 % 17,53 %
Graf 3. Počet zameškaných dní (absence školní docházky) během zim 2008/2009 a 2009/2010
Počet zameškaných dní 60
procenta [%]
50 40 Zima 2008/2009
30
Zima 2009/2010
20 10 0 zameškalo 7 a méně dní
zameškalo 8 - 14 dní
zameškalo více jak 14 dní
Grafické znázornění absence školní docházky. V důsledku nemoci zameškalo během zimy 2008/2009 maximálně 7 dní školní docházky 50% dotázaných, zatímco během zimy 2009/2010 jich bylo 59,79 % dotázaných, 8 aţ 14 dní zameškalo z důvodu 52
nemoci během zimy 2008/2009 32,63 % dotázaných, během zimy 2009/2010 byl počet o niţší a to 22,68 %. Více neţ 14 dní zameškalo pro nemoc během zimy 2008/2009 17,37 % z celkového počtu dotázaných ţáků. Počet ţáků, kteří zameškali více jak 14 dní, byl během zimy 2009/2010 srovnatelný a to 17,53 % dotázaných.
Tab. 4. Četnost případů antibiotické léčby v případě onemocnění chřipkou či angínou během zim 2008/2009 a 2009/2010 Četnost případů antibiotické léčby Uţíval antibiotika Neuţíval antibiotika Neví, zda to byla antibiotika
Zima 2008/2009 34,72 % nemocných 34,72 % nemocných 30,56 % nemocných
Zima 2009/2010 47,42 % nemocných 25,78 % nemocných 26,8 % nemocných
Graf 4. Četnost případů antibiotické léčby v případě onemocnění chřipkou či angínou během zim 2008/2009 a 2009/2010.
procenta [%]
Užívání antibiotik 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Zima 2008/2009 Zima 2009/2010
a. Užíval jsem antibiotika
b. Neužíval jsem c. Užíval jsem antibiotika nějaké léky, ale nevím, zda to byla antibiotika
Grafické znázornění četnosti antibiotické léčby v případě onemocnění s absencí školní docházky. Během zimy 2008/2009 se 34,72 % nemocných léčilo s uţitím
53
antibiotik, 34,72 % nemocných ţáků k léčbě antibiotika neuţila a 30,56 % nemocných ţáků uţívala při léčbě léky, ale nevěděli, zda se jednalo o antibiotika či jiné léky. Během zimy 2009/2010 stoupl počet dotazovaných ţáků uţívajících v případě onemocnění antibiotika na 47,42 % zato počet dotazovaných ţáků, kteří v případě onemocnění antibiotika neuţívali, klesl na 25,78 %. Ţáků, kteří nevěděli, zda v případě onemocnění uţívali antibiotika či jiné léky bylo v zimě 2009/2010 26,8 %.
Tab. 5. Četnost užívání vitaminových tablet žáky během zim 2008/2009 a 2009/2010. Uţívání vitaminových tablet Vitaminové tablety Šumivé vitaminové tablety Ţádné vitaminové tablety
Zima 2008/2009 31,78 % 32,71 % 35,51 %
Zima 2009/2010 43,13 % 20,00 % 36,87 %
Graf 5. Četnost užívání vitamínových tablet žáky během zim 2008/2009 a 2009/2010.
Užívání vitaminových tablet 45 40 35 procenta [%]
30 25
Zima 2008/2009
20
Zima 2009/2010
15 10 5 0 a. Vitaminové tablety
b. Šumivé vitaminové tablety
54
c. Žádné vitaminové tablety
Grafické znázornění četnosti uţívání vitaminových doplňků ţáky během zim 2008/2009 a 2009/2010. Během zimy 2008/2009 35,51 % dotázaných ţáků neuţívalo ţádné vitaminové doplňky, dalších 64,49 % z dotázaných ţáků vitaminové doplňky uţívalo. 31,78 % dotázaných uţívalo vitaminové tablety a 32,71 % dotázaných uţívalo šumivé vitaminové tablety. Během zimy 2009/2010 tvořil počet dotazovaných ţáků neuţívajících ţádné vitaminové tablety 36,87 %. Dalších 63,13 % vitaminové doplňky uţívalo. 43,13 % dotázaných uţívalo vitaminové tablety a 20 % dotázaných uţívalo šumivé vitaminové tablety. Tab. 6. Počet kusů syrové zeleniny nebo ovoce/žák/den během zim 2008/2009 a 2009/2010. Počet kusů 0 kusů 1 kusů 2 kusů 3 a více kusů
Zima 2008/2009 9,81 % 79,91 % 7,01 % 3,27 %
Zima 2009/2010 11,24 % 24,38 % 24,38 % 40,00 %
Graf 6. Počet kusů syrové zeleniny nebo ovoce / žák / den během zim 2008/2009 a 2009/2010.
Počet kusů ovoce nebo zeleniny / žák / den 80 70
procenta [%]
60 50 Zima 2008/2009
40
Zima 2009/2010
30 20 10 0 0 kusů
1 kusů
2 kusů
55
3 a více kusů
Grafické znázornění pravidelné konzumace přirozených zdrojů vitaminů, ovoce a zeleniny, vztaţeno na ţáka a den, během zimních období 2008/2009 a 2009/2010. Během zimy 2008/2009 dopadly výsledky takto: 1 kus syrového ovoce či zeleniny konzumovalo pravidelně 79,91 % dotázaných, 2 kusy 7,01 % dotázaných, 3 a více kusů 3,27 % dotázaných a 9,81 % dotázaných nekonzumovalo pravidelně čerstvé ovoce či zeleninu. Během zimy 2009/2010 se výsledky výrazně lišily: 1 kus syrového ovoce či zeleniny konzumovalo pravidelně 24,38 % dotázaných, 2 kusy dalších 24,38 % dotázaných, 3 a více kusů 40,00 % dotázaných a 11,24 % dotázaných nekonzumovalo pravidelně ovoce či zeleninu.
Tab. 7. Základní znalosti žáků 8. a 9. tříd o významu vitaminů pro lidský organismus Znalosti ţáků o významu vitaminů pro lidský organismus Zima 2008/2009 Ničí v našem těle viry a bakterie, které způsobují nemoci 8,41 % Posilují imunitu (obranyschopnost) našeho organismu 89,25 % Vitaminy nemají vliv na nemoci a jejich průběh 2,34 %
Zima 2009/2010 5,62 % 90,63 % 3,75 %
Graf 7. Základní znalosti žáků 8. a 9. tříd o významu vitaminů pro lidský organismus
procenta [%]
Jak působí vitaminy v našem organismu? 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Zima 2008/2009 Zima 2009/2010
a. Ničí v našem b. Posilují imunitu c. Vitaminy nemají těle viry a bakterie, (obranyschopnost) vliv na nemoci a které způsobují našeho organismu jejich průběh nemoci
56
Z grafu 7 je patrno, ţe během zimy 2008/2009 většina (89,25 %) dotázaných ţáků odpovědělo na otázku: Jak působí vitaminy v našem organismu, správně. Dalších 10,75 % dotázaných ţáků odpovědělo nesprávně. Podobně tomu bylo i během zimy 2009/2010, kdy 90,63 % dotázaných ţáků odpovědělo správně, 9,37 % dotázaných ţáků odpovědělo nesprávně Tab. 8. Zastoupení dotazovaných žáků dle pohlaví Pohlaví chlapec dívka
Zima 2008/2009 61,68 % 38,32 %
Zima 2009/2010 51,25 % 48,75 %
Graf 8. Zastoupení dotazovaných žáků dle pohlaví
Pohlaví dotazovaných žáků 70 procenta [%]
60 50 40
Zima 2008/2009
30
Zima 2009/2010
20 10 0 chlapci
dívky
Z celkového počtu 214 dotazovaných ţáků 8. a 9. tříd během zimy 2008/2009 bylo 61,68 % chlapců a 38,32 % dívek. Dotazovaných ţáků během zimy 2009/2010 bylo 160 a z toho bylo 51,25 % chlapců a 48,75 % dívek.
57
4. Diskuze Zpracování tématu bakalářské práce Biochemické aspekty uţívání antibiotik si autorka zvolila především z důvodu dlouhodobého zájmu o komplexní problematiku antimikrobiálních léčiv a to jak z hlediska pozitiv, tak také negativních stránek jejich aplikace.
Antibiotika
lze
z dlouhodobého
hlediska
nahlíţet
jako
jeden
z nepostradatelných druhů léčiv humánní medicíny. S patogenními bakteriemi se lidský organismus potýká po celý ţivot a ne vţdy se s nimi dokáţe sám vypořádat. Na druhou stranu je neţádoucí, aby se k uţívání antibiotik přistupovalo jako k rutinní samozřejmosti, coţ vyplývá z podstaty mechanismu jejich účinků, a z podstaty organismů, proti nimţ jsou tyto účinky zaměřeny. Primárním činitelem v boji proti bakteriálním onemocněním by v tomto smyslu měla být především prevence spočívající v posilování obranyschopnosti organismu, tedy imunitního systému. Klíčovou roli zde hraje preventivní očkování, dále správná ţivotospráva, obzvláště pak z hlediska výţivy a příjmu esenciálních sloţek potravy. Teprve v případě selhání těchto mechanismů by měla přijít na řadu antibiotická léčba. Výzkumná část bakalářské práce, provedená v období zim 2008/2009 a 2009/2010 poskytuje ucelený přehled o návycích ţáků základních škol z hlediska prevence onemocnění, dále frekvence nemocnosti a o uţívání antibiotik v případě onemocnění angínou či chřipkou. Hlavním předpokladem pro uplatnění zásad prevence bakteriálních onemocnění je předpoklad znalosti mechanismu působení a uplatnění esenciálních sloţek potravy, konkrétně vitaminů z hlediska zdraví organismu. Provedený průzkum potvrdil, ţe 90 % ţáků dokáţe správně určit, jakým mechanismem vitaminy pozitivně ovlivňují ţivotní funkce v našem těle. Za alarmující stav však autorka povaţuje, ţe zhruba 10 % dotázaných ţáků 8. a 9. ročníků ZŠ nedokázalo správně určit význam tak důleţité sloţky potravy jako jsou vitaminy. Z hlediska praktické aplikace zásad prevence onemocnění, více jak 60 % dotázaných ţáků uţívalo vitaminové tablety a 90 % ţáků konzumovalo denně alespoň 1 kus čerstvého ovoce, či zeleniny. Tento výsledek vypovídá o tom, ţe 58
dotázaní ţáci, respektive jejich rodiče, nepodceňují prevenci onemocnění a pravidelně konzumují vitaminy nezbytné k posílení imunitního systému. Obzvláště v zimním období 2009/2010 byl zaznamenán nárůst konzumace více neţ 1 kusu čerstvého ovoce, či zeleniny denně, patrně kvůli hrozícímu šíření nového chřipkového onemocnění. Na přelomu let 2008/2009 bylo proti chřipce očkováno pouze 14 % dotázaných ţáků. Na přelomu let 2009/2010 zaznamenal výzkum u dotázaných mírný nárůst v očkování (o 3 %). V obou obdobích lze hovořit o poměrně nízkém počtu očkovaných. Důvodem byla pravděpodobně moţná nedůvěřa k očkování, ze strany rodičů vzhledem k výskytu tzv. prasečí chřipky a spekulace o sporném účinku vakcín vůči onemocnění probíhající v médiích. Výsledek šetření týkající se uţívání antibiotik v případě onemocnění ukázal, ţe během zimy 2008/2009 pouze 35 % ţáků v případě onemocnění uţívalo antibiotika, během zimy 2009/2010 byl počet dotázaných ţáků uţívajících v případě onemocnění antibiotika uţ značně vyšší a to 47 %. Uvedené výsledky však bohuţel nelze interpretovat jako patrnou snahu o racionální indikaci antibiotické léčby ze strany lékařů, neboť značná část dotázaných, nemocných (30 % během zimy 2008/2009 a 27 % během zimy 2009/2010) nedokázala určit, zda léky, které uţívali, byla nebo nebyla antibiotika. Za předpokladu, ţe by léky, které tito dotázaní uţívali, antibiotika byla, znamenalo by to, ţe během zimy 2008/2009 se pomocí antibiotik léčilo přes 65 % nemocných a během zimy 2009/2010 dokonce přes 74 % dotázaných nemocných. Přesné údaje o jednotlivých klíčových bodech výzkumu jsou podrobně rozpracovány ve výzkumné části, kapitola 3.
59
5. Závěr Předloţená bakalářská práce je zaměřena na vybrané oblasti problematiky vyuţití antibiotik. Cílem teoretické části bakalářské práce bylo shrnutí klíčových aspektů pouţití antibiotik z biochemického hlediska, týkajících se konkrétně mechanismu účinku, terapie onemocnění, hlavních zásad uţívání antibiotik a vědeckých oborů s praktickým vyuţitím antibiotik a to formou literární rešerše. Tato část práce přináší ucelené shrnutí nejdůleţitějších poznatků v uvedených oblastech problematiky antibiotik. Cílem výzkumné části bakalářské práce bylo zmapování znalostí ţáků 8. a 9. ročníků základních škol v oblasti prevence virových a bakteriálních, respiračních onemocnění, nemocnosti a četnosti uţívání antibiotik během zimních měsíců na přelomu let 2008/2009 a 2009/2010. Výsledky poskytují srovnatelné údaje pro tyto klíčové body výzkumu: typ prodělaného onemocnění, očkování proti chřipce a znalostí pozitivních účinků vitaminů v organismu pro zimní období 2008/2009 a 2009/2010. Z údajů výzkumu vyplývá, ţe v obou zkoumaných obdobích onemocněla nadpoloviční většina ţáků (kolem 60 %), z nichţ asi tři čtvrtiny tvořila onemocnění chřipkou, přičemţ byl zřetelný nárůst krátkodobé absence (do 7 dní) v zimním období 2009/2010 oproti zimě 2008/2009 (o 10 %). Z hlediska praktické prevence drtivá většina dotázaných ţáků (přes 80 %) nebyla v obou obdobích očkována proti chřipce. V roce 2009 výzkum zaznamenal mírný nárůst očkovaných ţáků oproti roku 2008 (o zhruba 4 %). V konzumaci vitaminových zdrojů čerstvého ovoce a zeleniny ukázal výzkum významný nárůst konzumace především dvou, tří a více kusů v průběhu zim v roce 2009/2010 oproti zimnímu období 2008/2009. V zimním období 2009/2010 výzkum zaznamenal také nárůst uţívání vitaminových tablet (o 11 %) oproti zimnímu období 2008/2009 a zhruba stejnou měrou (12 %) pokleslo u dotázaných uţívání šumivých vitaminových tablet. 60
V četnosti antibiotické terapie respiračních onemocnění ukázal výzkum značný nárůst uţívání antibiotik v zimě 2009/2010 oproti zimě 2008/2009 (o téměř 13 %). Výsledky testování základních vědomostí ţáků 8. a 9. ročníků ZŠ o funkci vitaminů a vlivu na zdraví organismu ukázaly, ţe převáţná většina dotázaných (90 %) má správné povědomí o významu příjmu vitaminů v potravě. Přesné údaje o jednotlivých klíčových bodech výzkumu jsou podrobně rozpracovány v kapitole 3. Výzkumná část. Zpracování bakalářské práce představovalo náročný úkol především po stránce zajištění odborných literárních zdrojů a nejnovějších poznatků v komplexní problematice antibiotik. Autorka této bakalářské práce předpokládá hlubší rozpracování daného tématu další výzkumnou činností v rámci diplomové práce. Následně má pak tato práce slouţit jako vodítko pro systémový přístup k výuce studovaných oborů (chemie, rodinná výchova) z hlediska rozvíjení klíčových kompetencí u ţáků a to především v oblasti prevence a zodpovědnosti za zdraví vlastní i druhých.
61
6. Shrnutí Bakalářská práce „Biochemické aspekty uţívání antibiotik“ je zaměřena na problematiku antibiotik. Teoretická část bakalářské práce obsahuje shrnutí klíčových aspektů pouţití antibiotik z biochemického hlediska a to především mechanismus účinku, terapie onemocnění, hlavní zásady uţívání antibiotik a oborové oblasti vyuţití antibiotik a to formou literární rešerše. Tato část práce přináší ucelené shrnutí nejdůleţitějších informací ohledně problematiky antibiotik. Výzkumná část práce obsahuje šetření provedené pomocí dotazníků u ţáků 8. a 9. tříd základních škol týkající se základních znalostí dotázaných ţáků z oblastí aplikace antibiotické terapie, a uţívání antibiotik v humánní medicíně, účinků antibiotik a v neposlední řadě pak jaká je u dotázaných ţáků prevence onemocnění s antibiotickou medikací.
Klíčová slova Antibiotika, bakterie, mechanismus účinku, historie, hlavní zásady uţívání, prevence onemocnění, antibiotická rezistence
62
Resumé Bachelor thesis "Biochemical aspects of the use of antibiotics“ is focused on th issues of antibiotics. Theoretical part of Bachelor thesis contains a summary of key aspects of the use of antibiotics biochemically and in particular mechanism of action, treatment of disease, the main principles of antibiotic use and sectoral areas of use of antibiotics by literary searches. This part provides a comprehensive summary of key information about the problems of antibiotics. Research part of the work includes an investigation conducted by using questionnaires for students 8th and 9th elementary school classes on basic knowledge of the respondents pupils from antibiotic therapy application areas, and the use of antibiotics in human medicine, the effects of antibiotics and then what is the prevention of disease with antibiotic medication by surveyed students.
Key words Antibiotics, bacteria, mechanism of action, history, basic principles of use, prevention of disease, antibiotic resistance
63
7. Literatura [1] STONE, T.; DARLINGTONOVÁ, G. Léky, drogy, jedy. Praha: Academia, 2003. 440 s. ISBN 80-200-1065-3. [2] PACÁK, J. Jak porozumět organické chemii. Praha: Karolinum, 1997. 306 s. ISBN 80-7184-261-3 [3] Kolektiv autorů. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1945 [online]. c2009 [cit. 2009-11-04]. Dostupný z World Wide Web: http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1945/ [4] VOKURKA, M.; HUGO J. a kol. Velký lékařský slovník. 4. vyd. Praha: Maxdorf, 2004. ISBN 80-7345-037-2 [5] VODRÁŢKA, Z. Biochemie. 2. vyd. Praha: Akademie, 1996. ISBN 80-200-0600-1 [6] LONG, M. Rodinná encyklopedie medicíny a zdraví. 1. vyd. Čestlice: Rebo Productions spol. s. r. o., 1999. ISBN 80-7234-074-3 [7] ADOLF, J. Léčiva. Maturitní písemná práce. [online]. c2007-2008 [cit. 2009-1101]. Dostupný z World Wide Web:
. [8] Kolektiv autorů. Wikipedie [online]. c2009 [cit. 2009-11-30]. Dostupný z World Wide Web: . [9] PROKEŠ, J. a kol. Základy toxikologie I. Praha: Galén, 1996. ISBN 80-7184-418-7 [10] VOET, D.; VOETOVÁ J.: Biochemie. 1.vyd. Praha: Victoria publishing, 1995. ISBN 80-85605449 [11] FERENČÍK, M. Biochémia. 1. vyd. Bratislava: Slovac Academic Press, 2000. ISBN 80-88908-58-2 [12] Kolektiv autorů. Medical dictionary [online]. c2009 [cit. 2009-11-04]. Dostupný z World Wide Web: . [13] MAREK, J. a kol Farmakoterapie vnitřních nemocí. 3. vyd. Praha: Grada, 2005. ISBN 80-247-0839-6 [14] ŠÍCHO, V. Potravinářská biochemie. 1. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1981. [15] LEVY, S. Antibiotický paradox. 1. vyd. Praha: Academia, 2007. ISBN 978-80200-1485-6 64
[16] KLOUDA, P. Základy biochemie. 1. vyd. Ostrava: Pavel Klouda, 2000. ISBN 8086369-00-5. [17] URBÁŠKOVÁ P.; MAREŠOVÁ V.; JINDRÁK V.; NYČ O.; SUCHOPÁR J.; SECHSER T.; HOZA J.; KAREN I.; ŠVIHOVEC J. Konsensus používání antibiotik II. Makrolidová antibiotika. [online]. c2009 [cit. 2009-11-30]. Dostupný z World Wide Web: http://www.infekce.cz/Standardy/ATBkonsens2DP.pdf [18] Kolektiv autorů. Wikipedie [online]. c2009 [cit. 2009-11-29]. Dostupný z World Wide Web: . [19] Kolektiv autorů. Chlamydie.info [online]. 2009 [cit. 2009-12-01]. Dostupný z World Wide Web: . [20] IVERSEN, Leslie. Léky a drogy. Praha: Dokořán, s.r.o., 2006. ISBN 80-7363-0613 [21] SPÍŢEK, J. Rezistence na antibiotika: Je třeba hledat nové látky a nové postupy. Vesmír [online]. c1999, č. 78 [cit. 2010-01-13], s. 27-32. [22] ROZSYPAL, S. Nový přehled biologie. Praha: Scientia, 2003. 797 s. ISBN 807183-268-5. [23] Kolektiv autorů. Bezpečná krmiva [online]. c2007 [cit. 2010-02-15]. Dostupný z World Wide Web: . [24] SPÍŢEK, J. Mikrobiologie 21. století [online]. c2004 [cit. 2010-02-15]. Dostupný z World Wide Web: .
65
Seznam obrázků Obr. 1: Sir Alexandr Fleming .................................................................................................. 10 Obr. 2: Ernest Boris Chaine ..................................................................................................... 10 Obr. 3: Sir Howard Wlater Florey ........................................................................................... 10 Obr. 4: Schematický nákres mechanismů účinku některých antibiotik ................................... 13 Obr. 5: Struktura některých penicilinů .................................................................................... 20 Obr. 6: Struktura cefalosporinu ............................................................................................... 24 Obr. 7: Struktura chloramfenikolu ........................................................................................... 26 Obr. 8: Základní struktura tetracyklinů.................................................................................... 27 Obr. 9: Struktura streptomycinu .............................................................................................. 29 Obr. 10: Struktura spiramycinu ............................................................................................... 30 Obr. 11: Struktura erytromycinu .............................................................................................. 30 Obr. 12: Způsoby přenosu genetického materiálu z jedné bakteriální buňky do druhé .......... 41 Obr. 13: Genetický přenos u enterokoků indukovaný feromony............................................. 42 Obr. 14: Mechanismy vzniků rezistence bakterií na léky ........................................................ 43 Obr. 15: Transformace penicilinu katalyzovaná β-laktamázou ............................................... 44 Obr. 16: Zadání dotazníku ....................................................................................................... 49
Seznam tabulek Tab. 1: Jednotlivé struktury tetracyklinů se od sebe liší specifickými radikály R1 a R2 ...............27 Tab. 2: Příklady mikroorganismů a léčiv s antibiotickými vlastnostmi, na která jsou jiţ nyní částečně či zcela rezistentní ............................................................................................. 36 Tab. 3: Prodělaná onemocnění během zim 2008/2009 a 2009/2010 ....................................... 50 Tab. 4: Očkování ţáků proti chřipce během zim 2008/2009 a 2009/2010 .............................. 51
66
Tab. 5: Počet zameškaných dní (absence školní docházky) během zim 2008/2009 a 2009/2010. ............................................................................................................................... 52 Tab. 6: Četnost případů antibiotické léčby v případě onemocnění chřipkou či angínou během zim 2008/2009 a 2009/2010 ......................................................................................... 53 Tab. 7: Četnost uţívání vitaminových tablet ţáky během zim 2008/2009 a 2009/2010 ......... 54 Tab. 8: Počet kusů syrové zeleniny nebo ovoce/ţák/den během zim 2008/2009 a 2009/2010 ................................................................................................................................ 55 Tab. 9: Základní znalosti ţáků 8. a 9. tříd o významu vitaminů pro lidský organismus ......... 56 Tab. 10: Zastoupení dotazovaných ţáků dle pohlaví ............................................................... 57
Seznam grafů Graf 1: Prodělaná onemocnění během zim 2008/2009 a 2009/2010 ..................................... 50 Graf 2: Očkování ţáků proti chřipce během zim 2008/2009 a 2009/2010 ............................ 51 Graf 3: Počet zameškaných dní (absence školní docházky) během zim 2008/2009 a 2009/2010 .............................................................................................................................. 52 Graf 4: Četnost případů antibiotické léčby v případě onemocnění chřipkou či angínou během zim 2008/2009 a 2009/2010 .................................................................................................. 53 Graf 5: Četnost uţívání vitaminových tablet ţáky během zim 2008/2009 a 2009/2010 ....... 54 Graf 6: Počet kusů syrové zeleniny nebo ovoce/ţák/den během zim 2008/2009 a 2009/2010. ............................................................................................................................................... 55 Graf 7: Základní znalosti ţáků 8. a 9. tříd o významu vitaminů pro lidský organismus ....... 56 Graf 8: Zastoupení dotazovaných ţáků dle pohlaví............................................................... 57
67
