חיידקים, אנטיביוטיקה ואפוקליפסת החזירים

3 01 2016

לקראת סוף 2015, מאמר מדאיג שהתפרסם בעיתון Lancet Infectious Diseases הוביל אחריו שלל כתבות ומאמרים בבלוגים ובעיתונים מדעיים, כמו למשל "אפוקליפסת החזירים" של מרין מק'קנה (Maryn McKenna) מנשיונל ג'יאוגרפיק, שמשדרים כולם תחושת פחד עמומה ולא ברורה ממשהו מפחיד, או מדאיג, שעומד לקרות או קורה או קרה. חזיר אפוקליפטי? מגיפת חזירים? שפעת החזירים? מה? על מה בעצם אנחנו מדברים כאן?

רגע, מה

רצוי בתור התחלה להפריד בין שני נושאים; העמידות הגוברת לאנטיביוטיקה, שהיא עיסוקו של המאמר שאליו מפנה הלינק הראשון, היא נושא שמדאיג ביולוגים רבים ברחבי העולם. המאמר עצמו מדבר על מחקר שמראה כיצד חיידקים בסין הצליחו לרכוש עמידות לאנטיביוטיקה קוליסטין (באמצעות הגן MRC-1), שהיא אנטיביוטיקה מסוג 'מוצא-אחרון' ששייכת לקבוצת האנטיביוטיקות הפולימיקסיות. האנטיביוטיקות האלה עשויות מפפטיד ציקלי, או טבעת של חומצות אמינו, עם זנב הידרופובי ארוך. הזנב הזה משמש אותן כסוג של 'עוגן' שאיתו הן מתחברות לממברנה החיצונית של חיידקים מסוג גראם שלילי ושוברות את גוף התא. אנטיביוטיקות אלו פותחו לפני שנים רבות, אך השימוש בהן מוגבל עקב הרעילות הרבה שלהן, במיוחד לכליות ולמערכת העצבים, ולכן משתמשים בהן רק במקרים חמורים של זיהומים עמידים לאנטיביוטיקה; אבל השימוש הגובר בתרופות אלו במשקים המיועדים לגידול חיות מאכל בסין (קרי: חזירים), גרם להופעה של גן עמידות לאנטיביוטיקה שמתפשט בקרב אוכלוסיית החיידקים על פלסמיד.

מה מפחיד בפלסמיד

בואו נדבר רגע על חיידקים. חיידקים הם צורת חיים חד-תאית, בעלת מבנה תא פשוט יותר מאשר התאים המורכבים של יצורים רב-תאיים כמונו.

Prokaryotic v Euokaryotic

תא מורכב (אאוקריוטי) מול תא של חיידק (פרוקריוטי); התמונה אינה מציגה קנה מידה – במציאות החיידק קטן פי 1000 (תא אאוקריוטי גודלו 10 מיקרון בערך, בעוד חיידק גודלו בערך מיקרון בודד).

התאים הקטנטנים האלה הם לא פרייארים; הם יודעים להתרבות בזריזות, המבנה הפשוט שלהם דורש פחות משאבים ויש להם יכולת להעביר מידע גנטי בקלות מחיידק לחיידק באמצעות מנגנון שנקרא 'קוניוגציה' (או הצמדות, בעברית). מנגנון זה מאפשר לחיידקים להעביר יכולות מתא לתא, החל מאפשרות לייצר אנזימים שמפרקים מקור מזון אטרקטיבי, ייצור סוגים שונים של אמצעי זיהוי ומולקולות תקשורת (quorum sensing), וכלה בהענקת עמידות לאנטיביוטיקה כלשהיא. את התקשורת הזו החיידקים עושים באמצעות 'מחושים' (Pilus), גופים חוטיים שהם יודעים ליצור על מנת להעביר דרכם חלבונים ומידע גנטי.

קוניוגציה - תמונה ממיקרוסקופ אור

קוניוגציה בין חיידקים

בנוסף, ידוע גם שחלק מהמערכות שמאפשרות לחיידקים להפריש חלבונים ומולקולות אחרות מאפשרות להם גם את יכולות ההסתתרות והשליטה בתאים שמאפשרים להם להדביק ולסכן בני אדם. מערכות הפרשה אלו, שאאל"ט עד היום גילו חמש או שש מהן (Type I secretion system, וכיו"ב עד Type V או וואטאבר)

החיידקים מתחלקים בגדול לשתי קבוצות; חיידקים גראם חיוביים וחיידקים גראם שליליים. החלוקה הזו התחילה בסיפור מעשה בבביולוג (או בעצם, בכימאי) אחד ששמו גראם שהמציא דרך לצבוע חיידקים; הצביעה שלו צבעה חיידקים בצורה שונה בהתאם לאם היו להם ממברנה אחת או ממברנה כפולה. מסתבר שלהבדל הדק הזה יש משמעות די רצינית; ההבדל נובע ממקור קדום מאד מבחינה אבולוציונית, והמשמעות היא שחיידקים גראם חיוביים וגראם שליליים מתנהגים שונה מאד מבחינת המחלות שהם גורמים ולחילופין התרופות שמשפיעות עליהם. אחת המולקולות הנפוצות ביותר בממברנה החיצונית של החיידקים הגראם שליליים (אלה עם הממברנה הכפולה, זוכרים?) נקראת LPS, או ליפופוליסכריד – המולקולה הזו גורמת להפעלה מאסיבית של מערכת החיסון המולד, ולגיוס של מקרופאג'ים ונויטרופילים על מנת להשמיד את הזיהום החיידקי שמורגש על ידי הגוף.
הוידאו הוא דוגמא למצב כזה; כאן אפשר לראות תא דם לבן (נויטרופיל, במקרה הזה), שרודף אחרי חיידק מסוג סטאפילוקוקוס זהוב. כמובן שעבור הגוף החיידקים האלה מהווים אויב מסוכן, מכיוון שברגע שהם מצליחים להתרבות מספיק הם מהווים כוח פולש חזק שעשוי להכריע את הגוף ללא התערבות חיצונית (כמו אנטיביוטיקה).

במהלך המאה העשרים, האנטיביוטיקות התפתחו מתרופות הסולפה הבסיסיות שהיו זמינות במהלך מלחמת העולם ה-II, דרך המצאת הפנצילין המפורסמת ע"י אלכסנדר פלמינג (לא איאן פלמינג!), ודרך פיתוח סוגים נוספים של אנטיביוטיקות כמו הטריציקליים, גליקוזאמינים והפולימיקסים (שאליהם שייך הקוליסטין שהוזכר לעיל). תרופות אלו היו הגורם העיקרי, לצד התפתחות החיסונים, שהוביל לפיצוץ האוכלוסין ולעלייה המרשימה בתוחלת החיים שאיפיינה את שלהי המאה העשרים; מחלות כמו דלקת ריאות היו בעבר גורם תמותה משמעותי, והמשמעות של תרופות אנטיביוטיות זולות ומגוונות הייתה שמוות כזה הפך לנחלת העבר, ומחלות מסוכנות כמו דבר, כולרה (שדרך אגב גם הוא גראם שלילי) וצרעת הפכו מחיזיון נפוץ להיסטוריה נשכחת.

awww, you shouldn't have

אילוסטרציה של קוניוגציה

היכולת הזו של חיידקים להעביר ביניהם גנים בקלות כזו, היא זו שהופכת את נושא התפתחות העמידות האנטיביוטיקה לדבר שמפחיד כל כך הרבה מדענים. סביר להניח שאם לא יפותחו סוגים חדשים של אנטיביוטיקות, אנחנו נתחיל לראות מקרים נפוצים יותר ויותר של 'סופר-חיידקים' כמו MRSA ו-VRSA (אילוח סטאף זהוב עמידים לאנטיביוטיקה מסוג מתיציקלין ומסוג ונקומיצין, בהתאמה), רק שהפעם יקראו כנראה PRSA (עמידים לפולימיקסים). כרגיל, המקום שבו חיידקים כאלה הם מסוכנים במיוחד הוא בית החולים; השימוש הנרחב בסבונים אנטיביוטיים בסביבה כזו מגדיל את הסיכוי להתפתחות עמידות, וסביבה שיש בה חולים היא גם ככה מקום שחיידקים מחבבים עקב שלל ההזדמנויות שהיא מאפשרת.

אז מה הקטע עם שפעת החזירים

לא, אין קשר.

נו, ברצינות

ברצינות. אין שום קשר.

אתה צוחק, נכון

לא. בואו נתחיל ממשהו חשוב ובסיסי – שפעת היא וירוס. כל סוגי השפעת – חזירים, עופות, ספרדית, וגו' הם וירוסים. וירוס וחיידק הם שני דברים שונים בתכלית השוני; בתור התחלה, אם אמרנו שהחיידק הוא קטנצ'יק ליד התא הרגיל, אז וירוס יהיה עוד יותר קטן (למשל שפעת הוא בגודל של בערך 100 ננומטר, או פי אלף קטן יותר מחיידק!), עד כדי כך שחיידקים אפשר לראות (בקושי) במיקרוסקופ אור – אבל בשביל לראות וירוסים צריך מיקרוסקופ אלקטרוני, וגם אז זה לא כזה קל.

flaviviridae

מבנה של פלאוויוירוס

אבל מעבר לכך, יש הבדל יסודי וחשוב הרבה יותר בין וירוס לחיידק; חיידקים הם צורת חיים חד תאית. הם יצורים חיים מכל בחינה והגדרה. וירוסים, לעומת זאת, הם משהו קצת אחר; קשה לקרוא להם יצורים חיים מכיוון שהם תלויים בקיומו של תא מאכסן על מנת להתרבות, וגם אינם מבצעים פעולות הומיאוסטזיס ומטאבוליזם, שהם מסימני החיים כפי שהם מוכרים לנו. הם בעצם לא הרבה מעבר ל'מזרקים מולקולריים'; הם מכילים מטען גנטי שמורה לתא עליו הם משתלטים לייצר וירוסים עד שהתא נהרס, בין אם על ידי מערכת החיסון, ובין אם עקב קריסת התא שעסוק בייצור וירוסים ולא דואג לתחזוקתו ובריאותו. מערכת החיסון של הגוף מתמודדת עם וירוסים באמצעות מנגנון שונה לחלוטין מהמנגנון בו היא משתמשת נגד חיידקים; אם את החיידקים יש תאים שאוכלים, הרי שבמקרה של הוירוסים זה לא כזה פשוט, גם עקב גודלם וגם בגלל שקשה יותר לזהות יצורים עוינים שמתחבאים בתוך התאים של הגוף עצמו. לגוף יש מערכת חיסון נרכשת לצורך כך, שמכילה לימפוציטים, מהם מסוג T היודעים לזהות תאים שנדבקו בוירוס ולחסלם, ומהם מסוג B היודעים לייצר נוגדנים שמזהים את חלקיקי הוירוסים, נצמדים עליהם, מנטרלים אותם ומקלים על איסופם על ידי מאקרופאג'ים. הבעיה היא שמערכת החיסון הנרכשת דורשת זמן כדי לעבוד, ועוד יותר כאשר מדובר בגורם עוין שהמערכת לא פגשה קודם; זו הסיבה שפותחו חיסונים, אשר מציגים למערכת החיסון את הגורם העוין בצורתו המוחלשת או המומתת, שמאפשרת התפתחות חיסון ללא הדבקות במחלה בצורתה המסוכנת.

אז נכון, אפשר לפתח חיסון גם עבור וירוס וגם עבור חיידק; השיטות מעט שונות וכך גם התוצאות, אבל אין קשר בין שני הדברים. מצד שני, העליה של החסינות לאנטיביוטיקה בקרב חיידקים במעי חזירים מפחידה בלי שום קשר לשפעת, עונתית או חזירית.

מודעות פרסומת

פעולות

Information

One response

24 03 2016
אפוקליפסה עכשיו |

[…] קבוצה גרמנית בשם קורצגסאגט (Kurtzgesagt – ביטוי גרמני שמקביל בערך לת'כלס), שמקדישה את עצמה ליצירת סרטון אנימציה אחד כל חודש שמנגיש נושאים מדעיים כמו אבולוציה, זמןחלל וכו', יצרה סרטון חביב שמסביר את נושא העמידות לאנטיביוטיקה שעליו דנתי בפוסט קודם. […]

להשאיר תגובה

הזינו את פרטיכם בטופס, או לחצו על אחד מהאייקונים כדי להשתמש בחשבון קיים:

הלוגו של WordPress.com

אתה מגיב באמצעות חשבון WordPress.com שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Twitter

אתה מגיב באמצעות חשבון Twitter שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת Facebook

אתה מגיב באמצעות חשבון Facebook שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

תמונת גוגל פלוס

אתה מגיב באמצעות חשבון Google+ שלך. לצאת מהמערכת / לשנות )

מתחבר ל-%s




%d בלוגרים אהבו את זה: