• Bakterier, vira og antibiotikaresistens

    Bakterier, vira og antibiotikaresistens

    Velkommen til projektet Bakterier, vira og antibiotikaresistens. Projektet handler om bakterier og deres udvikling af antibiotikaresistens, samt hvordan man kan mindske det stigende problem med resistens ved at anvende metoder indenfor bioteknologien.

    Når du har læst projektet, vil du have kendskab til den strukturelle opbygning af både bakterier og vira, antibiotikas virkningsmekanisme, samt hvordan antibiotikaresistens hos bakterier opstår. Yderligere vil du lære om de sunde bakterier, kaldet probiotika, og hvordan man kan bruge enten virus eller bioaktive stoffer fra naturen til at bekæmpe bakterieinfektioner.

    Endeligt er der en række små laboratorieforsøg, der er relaterede til de forskellige teoretiske artikler.

    God fornøjelse!

  • Forsøg

    Forsøg

    I dette projekt er der udviklet små laboratorieforsøg, der understøtter de teoretiske artikler. Her finder du de forskellige forsøgsvejledninger.

    Der er tre øvelser, der handler om forekomsten af bakterier, og hvor de lever henne. Forsøgene understøtter artiklen Bakterier og vira, og er en god introduktion til, hvorfor det er vigtigt at arbejde sterilt i laboratoriet, samt hvorfor god håndhygiejne i dagligdagen er vigtigt:

    Yderligere er der to forsøg, der handler om antibiotika og naturlige stoffer med antibakteriel virkning. Forsøgene understøtter artiklerne Antibiotika og resistens og Naturens kamp mod bakterierne.

    Når man udfører et forsøg i et laboratorium, er det vigtigt at kende til sterilteknik og god laboratoriepraksis. Det er derfor er en god ide at se nedenstående film om sterilteknik og læse vejledningen om god laboratoriepraksis, før I starter på forsøgene.

    Til lærerne findes yderligere en vejledning til hvert forsøg (materialer, udstyr, forberedelse og kort oversigt over tidsplan for forsøgene). Find dem her.

    Sterilteknik:

    Når man arbejder med bakterier, er det vigtigt at arbejde sterilt for at:

    • Undgå at du bliver syg.
    • Undgå at andre bliver syge.
    • Undgå spredning af antibiotikaresistente bakterier til miljøet.
    • Undgå forureninger i egne og andres forsøg.

    Dette kan forhindres ved at have god laboratoriepraksis og ved at overholde nedenstående punkter:

    • Alt udstyr (pipettespidser, podenåle, agarplader mm.) er sterilt, og skal holdes væk fra andre bakterier. Hvis en pipettespids for eksempel har rørt hånden, er det vigtigt, at der tages en ny. Udstyr opbevares i lukkede poser eller beholdere, og man skal kun røre på de steder, der ikke kommer i kontakt med anvendte bakterier og medier.

    • Agarplader skal opbevares med bunden opad (medmindre andet er opgivet), da der ellers dannes kondens.

    • Tag ikke låget af agarpladerne, løft kun i den ene side, så du undgår, at bakterier fra omgivelserne falder ned på pladen.

    • HUSK at skrive navn og dato på alle anvendte reagensglas, plader mm. På pladerne skrives der langs kanten på bunden, da lågene kan byttes om.

    • Mad og drikkevarer må ikke indtages eller medbringes i laboratoriet, når der arbejdes med bakterier.

    • Sprit bordet i 70 % ethanol (eller 500 mL husholdningssprit + 200 mL vand) af inden I starter og sørg for kun at have de ting fremme, som I skal bruge. Når i er færdige, skal I ligeledes spritte bordet af.

    • Arbejd så tæt som muligt på en tændt bunsenbrænder, men stadig i sikkerhedsmæssig afstand.

    • Alle laboratorietimer afsluttes med at vaske hænderne grundigt med sæbe.
  • Teori

    Teori

    Teorimaterialet består af fem artikler, som kan læses uafhængigt af hinanden, men det anbefales at læse de to første artikler Bakterier og vira samt Antibitotika og resistens først, da disse danner baggrund for de resterende tre artikler. Herudover findes der en side med ekstramateriale, der omhandler genoverførsel i bakterier.

    Der findes desuden en ordliste med forklaringer på ord, der kan være ukendte på forhånd. Ordlisten kan findes i bjælken til venstre.

    Bakterier er små levende organismer, som findes næsten overalt. De findes i luften, i jorden, i maden, ja selv vores krop er fyldt med bakterier. Faktisk består vores krop kun af 10 % menneskeceller. Resten er bakterier, der lever i eller på vores krop, især på huden, i munden og i vores tarm. Heldigvis for os mennesker er langt de fleste af disse bakterier harmløse eller ligefrem gode. De hjælper os f.eks. med at fordøje den mad, vi spiser, og er med til at holde sygdomme væk. Desværre findes også sygdomsfremkaldende bakterier som oftest lever i vores omgivelser. Disse sygdomsfremkaldende bakterier overføres let til os mennesker ved fysisk kontakt eller gennem indåning af luft. ”Kontakt” kan være berøring af en genstand (f.eks. dørhåndtag), hvorpå bakterierne vokser, men det kan også være ved indtag af føde eller væske. Hvis disse sygdomsfremkaldende bakterier formår at trænge ind i en menneskekrop og dele sig til mange nye bakterier, sker det, at der opstår sygdom. Dette projekt handler om, hvordan man ved hjælp af medicin (kaldet antibiotika) kan bekæmpe disse bakteriesygdomme. For at kunne forstå dette, vil den generelle opbygning af bakterier og deres sygdomsfremkaldede egenskaber nu blive gennemgået.


    Generelt om bakterier

    Figur 1. Figuren viser opbygningen af en bakterie. Bakterien er omgrænset af en cellemembran og en cellevæg. Inde i cellen findes DNA (kromosomet) og ribosomer, som står for dannelsen af nye proteiner. Desuden findes plasmider, der er små cirkulærestykker af DNA. Bakteriens flageller gør det muligt for cellen at bevæge sig rundt i sine omgivelser, mens sporer gør nogle typer af bakterier i stand til at overleve tørke eller ekstreme temperaturer.

    Alt levende på Jorden er opbygget af celler, som er den mindste levende enhed hos alle organismer (mennesker, dyr, bakterier m.m.). Din krop er f.eks. opbygget af milliarder af celler, der samarbejder med hinanden for at fungere som en enhed. Kroppen er altså en flercellet eller multicellulær organisme. Bakterier er derimod encellede organismer, dvs. de består af én enkelt celle. Bakterier er derfor meget små, og kan ikke ses af det menneskelige øje.

    Bakteriecellen er afgrænset fra sine omgivelser af en cellevæg og en cellemembran (se figur 1). Cellevæggen giver bakterien en fast struktur og beskytter sammen med cellemembranen bakterien mod omgivelserne uden for cellen. Cellemembranen sørger desuden for, at cellens indre holdes inde i cellen, samt regulerer transport af stoffer ud og ind i cellen. Fastgjort til cellemembranen findes tynde tråde, som kaldes flageller, der virker som en hale for bakterien og gør det muligt for den at bevæge sig i sine omgivelser.

    Cellens indre består af cytoplasma, hvori bakteriens DNA (kromosomet) og ribosomer findes. DNA er cellens arvemateriale, dvs. den information der videregives fra forældre til afkom ved formering. Man kan se DNA’et som en slags kogebog, der indeholder opskrifter på, hvordan cellen skal se ud og fungere. De enkelte opskrifter i kogebogen (DNA’et) kaldes for gener og koder hver især for et protein (svarende til en ret). Opskrifterne læses af cellens ribosomer, der omsætter informationerne i opskriften til et protein. Ribosomer er altså kroppens proteinfabrikker og kan afkode informationerne fra DNA’et (aflæse opskriften), således at der dannes de proteiner, som DNA’et koder for. Proteinerne er cellens byggesten, og de er livsvigtige for cellen, for uden dem kan den ikke vokse, udføre arbejde eller dele sig til nye celler (formere sig). Det er f.eks. proteinerne, der transporterer sukker (næring) ind i cellerne, og også proteiner som omdanner sukkeret til vand og kuldioxid under forbrænding inde i cellen (læs mere om proteiner og deres funktion i cellen her).
    Mange bakterier indeholder desuden plasmider, som er et lille rundt stykke DNA. Plasmider adskiller sig fra cellens øvrige kromosomale DNA, idet de kun koder for ikke-essentielle proteiner, dvs. proteiner som ikke er livsnødvendige, men som dog ofte er nyttige for bakterien (de kan f.eks. give antibiotikaresistens). Man kan sammenligne det med de ingredienser, som ikke er nødvendige i en opskrift, men som kun gør retten bedre (f.eks. glasuren på kagen). Bakterien kan altså godt overleve uden plasmiderne, men ikke uden sit kromosomale DNA.

    Nogle typer af bakterier danner desuden sporer. En spore er et slags hvilestadium for bakterien, der bruges som overlevelse under ekstreme forhold. Sporer kan nemlig overleve ekstremt høje eller lave temperaturer eller total udtørring, hvilket bakterier normalt ikke kan. Under disse forhold vil bakterien derfor dø, mens sporen vil være tilbage. Når der igen er gode forhold for bakteriens vækst (normal temperatur osv.), vil sporen kunne vokse op til en ny bakterie.


    Celledeling

    Figur 2. Figur som viser en bakteriecelles deling. Celledeling sker ved at der laves en kopi af DNA’et (DNA-replikation), hvorefter cellen vokser i størrelse og deler sig i to. Resultatet bliver to identiske celler.

    En bakterie lever sjældent alene. Som oftest findes de i store kolonier og deler sig hele tiden til flere bakterier ved en proces, som kaldes celledeling (se figur 2). Formering er ukønnet, dvs. formering sker uden befrugtning, og resultatet bliver, at afkommet er identisk med modercellen. Kønnet formering er derimod en proces, hvori arvemateriale fra to forældre blandes, så afkommet bliver et mix (som hos mennesker) og ikke en tro kopi af nogle af forældrene.

    Når en bakterie kopierer sig selv, starter den med at danne en kopi af dens DNA. Denne proces kaldes DNA-replikation. DNA’et deler sig i to dele, og hver del fungerer som skabelon for nyt DNA til den nye celle. DNA-skabelonerne kopieres, således at der opstår to identiske kopier af det oprindelige DNA. Herefter vokser cellen i størrelse og deler sig til sidst i to celler med hver sin kopi af DNA’et. Den nye celle bliver en kopi af den oprindelige og resultatet bliver derfor to identiske celler. Under de rette betingelser kan dette ske hvert 20. minut for nogle bakterier, hvilket betyder, at der efter 20 min vil være 2 bakterier, efter 40 min 4 osv. Antallet af bakterier vil hele tiden fordobles, og efter 8 timer kan der være dannet over 16 millioner af bakterier! Det giver et billede af, hvor hurtigt en skadelig bakterie kan skabe en infektion (sygdom) og sprede sig i kroppen, hvis ikke den bliver slået ihjel i tide.


    Hvorfor gør nogle bakterier os syge?

    Som nævnt er nogle bakterier sygdomsfremkaldende i mennesker, mens andre bakterier er helt harmløse. Det skyldes, at nogle bakterier har evnen til at producere giftstoffer (kaldet toksiner), som ødelægger menneskets celler og væv. Nogle giftstoffer er meget effektive, og hvis ikke disse bekæmpes af immunforsvaret eller med medicin, kan de være dødellige. Andre giftstoffer er mindre farlige, men kan give ubehag i form af feber og betændelse indtil de bekæmpes. Selvom de fleste af de bakterier som lever på og i vores krop er harmløse, sker det faktisk også, at disse bakterier gør os syge. Det skyldes, at nogle bakterier kun producerer toksiner under visse betingelser. Det betyder, at en ellers harmløs bakterie kan gå hen og blive sygdomsfremkaldende, hvis den ender det forkerte sted i kroppen. Det kan f.eks. være en harmløs tarmbakterie, der ender i urinvejene og skaber urinvejsinfektion (også kaldet blærebetændelse) eller en almindelig hudbakterie, som via sår i huden finder vej ind i kroppen.

    I langt de fleste tilfælde forhindres de sygdomsfremkaldende bakterier i at skabe infektion af kroppens immunforsvar. Huden er kroppens første forsvar, der forhindrer de sygdomsfremkaldende bakterier i at trænge ind i kroppen. Skulle de skadelige bakterier alligevel finde vej ind i kroppen og ud i blodet, findes her det indre immunforsvar, som altid er på vagt. Her findes specielle immunceller, som kan slå fremmede bakterier ihjel ved at ”spise” og nedbryde dem. I nogle tilfælde er det menneskelige immunsystem ikke stærkt nok til at slå de skadelige bakterier ihjel, hvorfor vi bliver syge. I sådanne tilfælde vil det være nødvendigt at anvende medicin, der kan slå bakterierne ihjel.

    Nogle af de mest almindelige bakteriesygdomme er halsbetændelse, maveinfektioner, blærebetændelse og mellemørebetændelse, mens mere alvorlige bakterieinfektioner kan være lungebetændelse, salmonella og blodforgiftning. I dag kan vi heldigvis undgå, at de fleste af disse sygdomme breder sig ved at behandle med medicin, vaccinationer eller helt enkelt ved god hygiejne.


    Generelt om virus

    Figur 3. Opbygningen af en bestemt virus kaldet bakteriofag.

    Bakterier er ikke de eneste organimser, som kan være skadelige for os mennesker. En anden vigtig gruppe er virus(flertal: vira). Ligesom bakterier findes virus overalt, men virus adskiller sig markant fra bakterier på mange måder. For det første er virus ikke en celle, men består derimod kun af DNA pakket ind i en proteinkapsel. Nogle typer af virus har yderligere en hale, der består af proteintråde (figur 3). Vira kaldes derfor acellulære organismer og er meget mindre end den mindste bakterie. Vira kan derfor heller ikke ses med det blotte øje.

    Da vira ikke er cellulære organismer, kan de hverken vokse eller formere sig på samme måde, som bakterier kan. De kan heller ikke producere giftstoffer, som gør os syge. For at kunne formere sig er vira nødt til at trænge ind i og udnytte andre levende celler (bakterier, svampe, dyre- eller planteceller). Dog er det vidt forskellige typer af vira, der kan inficere henholdsvis bakterie- og dyreceller. De celler som virussen inficerer kaldes for værtsceller. En virus angriber værtscellen og kopierer sig inde i den ved at overtage cellens funktioner, så de kan hjælpe til med at danne nye viruspartikler. Ofte vil værtscellen opløses og en masse nye vira frigives. På denne måde ødelægger vira vores menneskeceller til deres egen fordel og skaber på den måde sygdom. Uden for værtscellen er virussen en livløs partikel, der ikke kan formere sig selv, og af denne grund betragtes vira ikke som levende organismer.

    Virus er ligesom bakterier skyld i en lang række sygdomme, og de spredes i det store hele på samme måde, f.eks. ved fysisk kontakt eller gennem luft. Som eksempler på virusrelaterede sygdomme kan nævnes forkølelse, influenza eller den mere alvorlige sygdom AIDS forårsaget af virussen HIV (humant immundefekt-virus). Sygdomme forårsaget af virus er ofte svære at bekæmpe, da vira typisk lever inde i vores egne celler modsat mange bakterier.

    Opdateret den 7. august 2017

    Når vi i dag bliver syge pga. af en bakterieinfektion, kan vi i langt de fleste tilfælde hurtigt blive raske ved at tage antibiotika (bakteriedræbende stoffer), men så nemt har det ikke altid været. Før antibiotika blev opdaget, risikerede personer med et svagt immunforsvar at dø af simple infektioner, såsom diarre og lungebetændelse, fordi immunforsvaret alene ikke kunne bekæmpe de skadelige bakterier. Dette sammenstillet med dårlig hygiejne var skyld i, at rigtig mange mennesker mistede livet pga. bakterieinfektioner.

    Det første antibiotikum blev opdaget tilbage i 1928 af læge og forsker Alexander Fleming. Hans opdagelse var et rent tilfælde, fordi han forsøgte at gro bakterier i en petriskål i forbindelse med et andet forsøg, men da han lod låget på petriskålen værende åbent, blev pladen forurenet med en svamp. I stedet for at smide petriskålen ud, opdagde han, at svampen slog hans bakterier ihjel. Svampen viste sig at være en Penicillium svamp, som udskiller det bakteriedræbende stof penicillin. I dag er penicillin det mest kendte antibiotikum, og opdagelsen i 1928 blev banebrydende inden for lægevidenskaben, idet man nu havde et effektivt middel mod bakterieinfektioner. Siden hen er der kommet mange forskellige typer antibiotika på markedet, men desværre har bakterierne også udviklet sig. Flere og flere bakterier er gået hen og blevet resistente, dvs. modstandsdygtige, overfor forskellige typer af antibiotika. Det betyder, at vi ikke længere kan slå bakterierne ihjel med vores sædvanlige medicin, og hvis denne udvikling fortsætter i samme grad, kan vi risikere, at vi igen står i en situation, hvor vi ikke kan behandle simple bakterie infektioner. I det følgende gennemgås hvordan antibiotika virker, hvordan bakterier udvikler resistens, og hvilke konsekvenser det måtte have.


    Antibiotika og dets virkninger

    Figur 1. Figuren viser, hvordan en antibiotikaproducerende bakterie (rød) har en fordel i kampen mod andre bakterier (blå). Ved at udskille antibiotika kan den røde bakterie slå alle de blå bakterier ihjel og dele sig til mange nye røde bakterier.

    Et antibiotikum er et bakteriedræbende stof, som ofte fremstilles af medicinalvirksomheder, men faktisk er antibiotika ikke et menneskeskabt fænomen. I naturen findes en lang række mikroorganismer, især bakterier og svampe, som producerer og udskiller antibiotika for at slå konkurrerende organismer ihjel. I naturlige miljøer foregår der en konstant kamp mellem forskellige mikroorganismer, hvor det gælder om at få mest mulig næring og plads til at formere sig. Nogle bakterier forsøger at vinde denne kamp ved at vokse og formere sig hurtigt. Disse bakterier kommer derfor hurtigt i overtal i forhold til deres konkurrenter. Andre bakterier forsøger at slå de andre organismer ihjel ved at udskille antibiotika (figur 1).

    Når de andre organismer er døde, får de antibiotikaproducerende bakterier rig mulighed for at formere sig, og de skal ikke deles om næringskilder med andre mikroorganismer. Antibiotika bliver altså et slags våben, som mikroorganismerne kan bruge i kampen om overlevelse og formering.

    Men antibiotika er også et slags våben for os mennesker i kampen mod sygdomsfremkaldende bakterier. Fordelen ved at bruge antibiotika til behandling af bakterieinfektioner hos dyr og mennesker er, at de fleste antibiotika ikke er giftige for kroppens egne celler, men derimod kun påvirker bakterierne. Dette skyldes, at der er store forskelle på opbygningen af bakterie- og dyreceller, og at de processer og strukturer som antibiotika angriber simpelthen ikke findes i dyreceller (et eksempel er bakterie cellevæggen). Det samme gør sig gældende for vira.

    Figur 2. Mekanisme for bakteriedræbende og bakteriehæmmende antibiotika.

    Vira har ingen angrebspunkter for antibiotika, og derfor har antibiotika ingen effekt på virusinfektioner. Derfor nytter det ikke at behandle virusrelaterede sygdomme, som f.eks. en forkølelse, med antibiotika. Til gengæld findes der andre stoffer, kaldet antivirale stoffer, som kan bekæmpe nogle virusinfektioner.

    Én gruppe af antibiotika slår bakterier ihjel. Disse kaldes bakteriedræbende, og de virker f.eks. ved direkte at ødelægge bakteriens fysiske struktur, som vist på figur 2, hvor cellemembran og cellevæg går i opløsning. Penicillin er et eksempel på et bakteriedræbende antibiotikum.

    En anden type antibiotika hæmmer livsvigtige processor i bakterien. Det kan f.eks. være vækst eller celledeling. Disse typer af antibiotika kaldes bakteriehæmmende, og de hæmmer bakterien gennem forskellige mekanismer. De kan enten påvirke cellens dannelse af vigtige proteiner eller forhindre cellen i at kopiere sit DNA. Hvis cellen ikke længere kan danne proteiner eller kopiere sit DNA, forhindres den i at vokse og dele sig til nye celler. Hermed holdes væksten af bakterien nede og i de fleste tilfælde vil den efterfølgende blive slået ihjel af kroppens eget immunforsvar. Bakteriehæmmende antibiotika slår dermed ikke bakterier ihjel, men forhindrer at der dannes flere nye bakterier.

    Foruden virkningsmekanisme inddeles antibiotika også i forhold til, hvor mange bakterier de påvirker. Nogle typer af antibiotika, de der kaldes smalspektrede, er meget specifikke. Det betyder, at de kun hæmmer eller dræber én eller få typer af bakterier. Derimod vil bredspektrede antibiotika slå mange forskellige bakterier ihjel på en gang. Dette kan være en fordel, når man f.eks. ikke ved hvilken bakterie, der er skyld i en infektion. Ved at behandle med bredspektrede antibiotika øges chancen for, at bakterien slås ihjel, og at patienten bliver rask. Det kan dog også være en ulempe, da behandling med bredspektrede antibiotika slår gavnlige bakterier ihjel, samt øger risikoen for resistens, som gør bakterien modstandsdygtig over for antibiotika. Sidstnævnte er blevet et voksende problem i takt med et stigende forbrug af bredspektrede antibiotika, og det vil derfor blive gennemgået i detaljer i de efterfølgende afsnit.


    Antibiotikaresistens

    Figur 3. Måder hvorpå en bakterie kan være resistent. Genet, der koder for antibiotikaresistens (markeret med grøn, rød eller orange), sidder typisk på et plasmid i bakteriecellen. 1) Antibiotika og transportprotein passer ikke sammen, hvorfor antibiotika ikke kan transporteres ind i bakterien 2) Et transportprotein pumper antibiotikummet ud af cellen igen. 3) Et protein ødelægger antibiotikummet ved at klippe det i stykker.

    Bakterier der kan overleve en antibiotikabehandling siges at være modstandsdygtige. En egenskab som man indenfor biologien også kalder for resistens. Mange bakterier er fra naturens side resistente over for flere typer af antibiotika. Dette kan skyldes flere forskellige grunde, hvoraf nogle er opsummeret i figur 3.

    1) Bakterien mangler et transportprotein, der kan transportere antibiotika ind i cellen.

    Bakterier har som bekendt en cellemembran, der afgrænser den fra omgivelserne og forhindrer stoffer i at trænge ind i bakterien. Derfor kan antibiotika ikke bare trænge igennem cellemembranen, men det kræver derimod nogle bestemte proteiner, der kan ”bære” det over membranen og ind i cellen. Disse proteiner kaldes transportproteiner og er specifikke overfor bestemte stoffer. Hver type af antibiotika kræver et bestemt transportprotein, for at kunne komme ind i bakterien. Hvis en bakterie ikke har et transportprotein, der passer med det tilførte antibiotika, kan det ikke transporteres ind i cellen. Bakterier der ikke har disse transportproteiner, vil derfor være resistente over for det antibiotikum.

    2) Bakterien har et transportprotein, der transporterer antibiotika ud af cellen.

    Ligesom bakterier har transportproteiner, der transporterer stoffer ind i cellen, har de også transportproteiner, der transporterer stoffer ud af cellen. Hvis bakterien har et transportprotein, der pumper et antibiotikum ud af cellen umiddelbart efter det er trængt ind, vil antibiotikummet ikke have nogle virkning på bakterien, da opholdstiden i cellen er for kort. Bakterien vil dermed være resistent overfor dette antibiotikum.

    3) Bakterien har enzymer, der kan nedbryde eller inaktivere antibiotika.

    En bakterie kan danne en bestemt type af proteiner, som kaldes enzymer. Enzymer er proteiner, der øger hastigheden af biologiske reaktioner, f.eks. opbygning eller nedbrydning af stoffer. Hvis en bakterie producerer sådanne enzymer, kan de enten ødelægge antibiotikummet (klippe det i stykker) eller gøre det uvirksomt ved at ændre dele af det. Antibiotikummet forbliver altså i bakterien, men bliver gjort harmløst, da det ødelægges af enzymer.

    4) Bakterien kan ændre form af livsnødvendige processer og strukturer i cellen, som forhindrer at antibiotika kan binde fast (ikke vist på figuren).

    Antibiotika rammer normalt livsvigtige processer eller strukturer i cellen. Ved naturligt forekommende mutationer (se nedenfor) kan disse processer og strukturer ændre deres form, så antibiotikummet ikke længere kan binde hertil. Herved bliver bakterien resistent over for antibiotikummet.

    Det er vigtigt at bemærke, at en bakterie godt kan være resistent over for én type antibiotikum, mens det er modtageligt over for andre typer. Det betyder, at nogle typer af antibiotika vil være meget effektive på en given bakterie, mens andre ingen virkning har. Hvis en bakterie ikke er resistent overfor et antibiotikum, vil den som udgangspunkt forsøge at blive det, da det øger dens overlevelsesmuligheder, når dette antibiotikum er tilstede. Dette er en positiv egenskab set fra bakteriens synspunkt, men ikke nødvendigvis for os mennesker. Problemer kan opstå, når sygdomsfremkaldende bakterier udvikler resistens over for det antibiotikum, som man bruger til behandling. Hvorfor og hvordan kan bakterier udvikle resistens? Svaret ligger i ændring og udveksling af DNA hos bakterier.


    Mutationer og genoverførsel

    Man kan undre sig over, hvordan der sker genetisk udvikling af bakterier (som f.eks. udvikling af resistens), når der ved celledeling dannes to kloner af den oprindelige celle. Svaret er, at der under celledeling kan ske fejl i kopieringen af DNA’et. Disse ændringer i DNA kaldes mutationer. Mutationer betyder, at det nye arvemateriale i form af DNA ikke altid er 100 % identisk med det oprindelige. Resultatet af celledelingen vil i sådanne tilfælde være, at der dannes to celler, der ikke er identiske modsat ved normal celledeling. Fejl i kopieringen medfører derfor små ændringer i DNA’et, der fører til, at der dannes en lidt ændret bakteriecelle. Man kan sammenligne mutationer med fejl i en kogebog. Afhængig af fejlens størrelse vil den have større eller mindre betydning for smagen af den færdige ret. Nogle gange kan en fejl endda betyde, at retten bliver bedre. På samme måde vil mutationer i nogle tilfælde tilføre cellen nyttige egenskaber, i andre tilfælde dårlige. Andre gange vil cellen slet ikke blive påvirket af mutationen.

    Da bakteriens proteiner dannes ud fra informationer i DNA, kan mutationer føre til, at der dannes andre proteiner end normalt. Det kan betyde, at et bestemt protein slet ikke dannes længere, eller at proteinet ikke længere fungerer, fordi det er blevet ødelagt af mutationen. Hvis eksempelvis et transportprotein for et antibiotikum ødelægges, vil det betyde, at netop det antibiotikum ikke længere kan transporteres over bakteriens cellemembran (se figur 3). Bakterien bliver dermed resistent. Resistens kan altså opstå ved en mutation i bakteriens DNA, som bevirker, at bakterien ikke længere slås ihjel af antibiotikummet.

    Foruden mutationer kan bakterier også opnå resistens ved en proces, som kaldes genoverførsel. Ved denne proces udveksler bakterierne gener (et stykke DNA) imellem hinanden. Generne koder for ét eller flere proteiner, som f.eks. kan være antibiotikaresistens. Igen kan man sammenligne det med en kogebog, hvor en ret tilføres ekstra ingredienser for at blive bedre. På samme måde får bakterierne ekstra gener, der øger deres overlevelsesmuligheder. Hvis dette gen f.eks. koder for et transportprotein, der transporterer antibiotika ud af cellen (se figur 3), vil det medføre, at bakterien bliver resistent. Ved genoverførsel kan resistente bakterier altså overføre sine resistensegenskaber til andre ikke-resistente bakterier. Dette kan ske på tværs af bakteriearter. Derved kan gavnlige bakterier godt overføre deres resistensegenskaber til sygdomsfremkaldende bakterier. Selve overførslen af gener, kan ske gennem forskellige mekanismer.


    Antibiotika fremmer resistens

    Det er vigtigt at bemærke, at mutationer og genoverførsel sker uafhængigt af påvirkningen fra antibiotika. Mutationer og genoverførsel opstår altså også hos raske personer, der ikke er under behandling med antibiotika. Problemet med antibiotikabehandling er, at det slår alle ikke-resistente bakterier ihjel og dermed sørger for gode vækstbetingelser (næring og plads) for de resistente bakterier. Hvis blot én enkelt bakterie muterer og bliver resistent, vil behandling med antibiotika sørge for at denne bakterie udvikler sig til millioner (en population) af resistente bakterier.

    Én resistent bakterie bliver til to, og to bliver til fire osv. Efter blot 8 kan der være dannet op til ca. 16 millioner resistente bakterier ud fra én enkelt resistent bakterie! Man siger derfor, at antibiotika fremmer resistensudvikling hos bakterier, en egenskab der kaldes selektion. Hvis de resistente bakterier samtidig er sygdomsfremkaldende, vil antibiotikabehandling hurtigt sørge for at forværre sygdommen, og dermed vil der være brug for yderligere behandling.


    Konsekvenser af antibiotikaresistens

    Antibiotikaresistens kan føre til alvorlige problemer, når det opstår i sygdomsfremkaldende bakterier, fordi man ikke længere kan komme sygdommen til livs med den sædvanlige type medicin. Det betyder, at man er nødt til at finde et andet antibiotikum, der kan slå bakterien ihjel. Dette er ikke kun til gene for patienten, hvis sygdomsforløb ikke forbedres ved behandling med antibiotika, men det fremmer samtidig resistensudviklingen i den sygdomsfremkaldende bakterie overfor den nye type antibiotika. På denne måde havner man hurtigt i en ond cyklus, hvor hver gang man behandler en patient med antibiotika, så fremmer man resistensudvikling. Denne cyklus har ført til udviklingen af såkaldte multiresistente bakterier, der er særligt problematiske at behandle. Multiresistens betyder, at en bakterie er resistent over for fem eller flere antibiotika på samme tid. Disse multiresistente bakterier har medført, at man i dag står med sygdomme, som kun kan behandles med meget få typer af antibiotika. Hvis bakterierne udvikler resistens overfor de sidste typer af antibiotika, der er tilbage, risikerer patienter at dø. Et eksempel på en multiresistent bakterie, der kan medføre livstruende sygdom er MRSA-bakterien (Meticillin-resistent Staphylococcus aureus). MRSA-bakterien kan være skyld i sårinfektioner, bylder og ikke mindst blodforgiftning, som kan sprede sig til resten af kroppens organer. Der findes stadig effektiv behandling af MRSA-infektioner, men oftest kræves der isolation af patienten og intravenøs (indsprøjtning i blodet) behandling med antibiotika.Situationen i Danmark er endnu ikke så alvorlig, men både i sydeuropa og USA har MRSA-bakterien været skyld i mange dødsfald de seneste år, og hvis ikke vi passer på, kan vi risikere at ende i samme situation.

    Antibiotikaresistens har ikke kun konsekvenser for patienter, som i forvejen er inficeret med sygdomsfremkaldende bakterier. Antibiotika bruges faktisk også i mange andre sammenhænge, f.eks. ved operationer og kræftbehandling. Under og især efter en operation er der stor risiko for alvorlige infektioner af bakterier, der kan have døden til følge. Derfor gives antibiotika til patienter, der skal gennemgå disse operationer, f.eks. hjerteoperationer, for at undgå at en infektion finder sted. Hvis udviklingen af resistens fortsætter i samme grad, risikerer vi, at vi i fremtiden ikke kan operere patienter uden alvorlige komplikationer.

    Fremtidsudsigter: Hvad kan vi gøre?

    Det helt store problem ved resistensudviklingen i bakterier er, at det har overhalet produktionen af nye antibiotika. Bakterier når simpelthen at udvikle resistens hurtigere, end der kommer nye antibiotika på markedet. Faktisk er der i de seneste årtier blevet markedsført meget få nye antibiotika, mens resistensudvikling hos bakterier er stadigt stigende. I Danmark har man af denne grund indført regler og overvågning af antibiotikabrug hos læger, på hospitaler og i landbruget, og hvert år udarbejdes rapporter (kaldet DANMAP) over forekomsten af resistens hos mennesker og dyr. Disse rapporter viser, at udvikling af resistens i sygdomsfremkaldende bakterier de seneste år er forbedret, men at den dog stadig er stigende. Hvis ikke vi gør noget ved denne udvikling, kan vi risikere engang i fremtiden ikke at kunne behandle simple infektioner eller udføre visse operationer uden efterfølgende komplikationer. En vigtig faktor er at nedsætte forbruget af antibiotika markant, især af de mere problematiske bredspektrede antibiotika. Først og fremmest er det vigigt kun at behandle bakterieinfektioner med antibiotika og ikke virusinfektioner, som f.eks. en forkølelse. Herudover er det vigtigt, at der i stedet for bredspektret antibiotika så vidt muligt anvendes smalspektret antibiotika. Det kræver, at læger i dag er mere opmærksomme inden de udskriver antibiotika til deres patienter.

    Desværre er denne løsning meget tidskrævende, da det typisk tager 20-25 år at få et nyt lægemiddel markedsført, samtidig med at det koster virksomheden rigtig mange penge. Yderligere risikerer virksomheder, at bakterier hurtigt udvikler resistens overfor deres nye antibiotika, og at de derfor ikke kan sælge deres produkt særlig længe. Det er derfor ikke økonomisk favorabelt at finde og lave nye antibiotika for mange virksomheder. En alternativ mulighed kan være at anvende bioteknologien til at udvikle behandlinger, der enten kan erstatte brugen af antibiotika eller forlænge virkningen af allerede eksisterende. En metode, som har vist sig særlig nyttig, er udvikling af vacciner, som giver langtidsbeskyttelse mod visse bakterier (et eksempel er stivkrampe vaccinen). Desværre er det i dag langt fra muligt at vaccinere mod alle typer bakterier, og derfor er der stadig en lang række sygdomme, som vi må bruge antibiotika for at bekæmpe. I de næste tre artikler findes eksempler på, hvordan man kan forebygge brugen af antibiotika med probiotika, slå bakterier ihjel med virus eller anvende naturens bioaktive stoffer til at bekæmpe bakterier.


    Vigtigt at huske

    • Antibiotika er et effektivt behandlingsmiddel mod bakterieinfektioner, idet det virker bakteriehæmmende eller bakteriedræbende.
    • Nogle bakterier er naturligt resistente over for nogle antibiotika. Ikke-resistente bakterier kan udvikle resistens enten ved mutationer eller genoverførsel.

    • Mutationer sker tilfældigt og ikke som et resultat af antibiotikabehandling. En antibiotikakur kan dog bevirke, at der opstår en hel population af resistente bakterier. Man siger, at antibiotika fremmer resistensudvikling.

    • Bakterier kan udveksle gener mellem hinanden (f.eks. gener der koder for antibiotikaresistens), og på den måde kan en bakterie overføre sin resistensegenskab til en anden bakterie.

    • Multiresistente bakterier er særligt problematiske, da de er resistente over for mere end fem forskellige antibiotika. Dette kan betyde, at en infektion med multiresistente bakterier ikke kan behandles med eksisterende antibiotika.

    • Udvikling af resistens hos sygdomsfremkaldende bakterier har overhalet produktionen af nye antibiotika, hvorfor det er nødvendigt at nedsætte forbruget af antibiotika samt at finde alternative behandlingsmetoder. Dette skal til for at undgå, at multiresistente bakterier bliver skyld i livstruende sygdomme.

    Opdateret den 7. august 2017

    Ikke alle bakterier er skadelige. Nogle bakterier har vi gavn af at leve sammen med, da de har en sundhedsgavnlig effekt på den vært, som de lever i. Disse sunde bakterier kaldes probiotika (Græsk: ”pro” betyder til fordel for, og ”bios” oversættes til liv). I daglig tale går probiotika somme tider under navnet yoghurtbakterier, hvilket er misvisende, idet der findes andre probiotiske organismer end dem, som findes i yoghurt. Probiotika defineres som, ”levende mikroorganismerder tilført i passende mængder, udfører en sundhedsfremmende effekt på den vært. som de lever i”. Definitionen er meget bred og dækker over alle former for mikroorganismer, alle steder i kroppen og i alle værter (mennesker og dyr). Et eksempel på probiotika er mælkesyrebakterier, som lever i mave-tarm kanalen og her udøver en sundhedsfremmende effekt ved at beskytte mod sygdomsfremkaldende bakterier. I denne artikel vil fokus ligge på probiotika, som udøver en sundhedsgavnlig effekt i mave-tarm-kanalen hos mennesker.

    Figur 1. Der kan være både probiotiske (blå) og sygdomsfremkaldende (røde) bakterier i vores tarm. En sund tarm er modstandsdygtig over for angreb fra de sygdomsfremkaldende bakterier, hvilket de proviotiske bakterier kan være med til at sørge for.

    Probiotika hjælper med at holde maven sund ved at skabe en optimal sammensætning af bakterier i tarmen. Det er vigtigt med en sund mave, for det er netop her, at kroppen er meget udsat for farlige komponenter, da vores mad indeholder utallige mikroorganismer, herunder sygdomsfremkaldende bakterier, og potentielt skadelige stoffer. Desuden er en væsentlig del af immunsystemet knyttet til mave-tarm-kanalen, og en sund tarm er derfor vigtig dels for at kunne bekæmpe infektioner, og dels for at undgå at immunsystemet reagerer forkert, som det f.eks. sker, når vi får allergi.

    En sund tarm kan styrkes ved indtag af probiotiske bakterier, f.eks. bifidobakterier og lactobacillus. Gode kilder hertil kan f.eks. være yoghurt, der er lavet ved at tilsætte en bakteriekultur til mælk, syrnede grønsagsprodukter, som eksempelvis syltede agurker, eller et kosttilskud, der indeholder probiotiske bakterier.

    Klassificering af probiotika

    For at en bakterie kan klassificeres som værende probiotika, er der en række krav, der skal opfyldes. Fælles for probiotika i menneskets mave-tarm-kanal gælder:

    1. Bakterien skal være velkarakteriseret, dvs. at man skal vide præcis, hvilken type bakterie (bakteriestamme) der er probiotisk.
    2. Den enkelte bakteries gavnlige effekt skal være bevist. Flere videnskabelige forsøg skal have vist en sundhedsgavnlig effekt hos værten, f.eks. bedre modstandsdygtighed mod infektioner. Desuden skal det vides i hvilke mængder, bakterien skal tilføres for at være sundhedsfremmende.
    3. De probiotiske bakterier må ikke have sygdomsfremkaldende træk, dvs. de skal være uskadelige for værten.

    Figur 2. Mikroskopibilleder af nogle sunde bakterier – øverst ses bifidobakterier, nederst lactobacilli. Billederne er fra Rowett Institute of Health and Nutrition, University of Aberdeen.

    Hvordan virker probiotika i tarmen?

    Sygdomsfremkaldende bakterier i mave-tarm-kanalen er skyld i mange infektioner og lidelser, f.eks. madforgiftning og diarre. Disse infektioner er svære for vores immunforsvar at bekæmpe, da bakterierne er gode til at beskytte sig selv. Probiotika kan hjælpe med at styrke immunforsvaret og forhindre, at de skadelige bakterier får lov til at kolonisere (bosætte sig) i tarmen. Dette gøres ved en balancering af bakteriesammensætningen, så der kommer flere sundhedsfremmende eller neutrale bakterier end før. Når der er mange sundhedsfremmende bakterier til stede, kan de rent fysisk udkonkurrere uønskede bakterier, hvilket kan ske på forskellige måder. For det første har probiotika gode overlevelsesmuligheder i tarmen, så andre skadelige bakterier ikke kan komme til. De gode overlevelsesmuligheder skyldes, at probiotika ikke angribes af kroppens immunforsvar (de er uskadelige), samtidig med at de er gode til at klæbe fast til tarmvæggen (epithelceller) og danne biofilm. Biofilm er en klæbrig masse bestående af bakterier, protein og kulhydrat, der øger bakteriernes overlevelsesmuligheder i tarmen.

    Figur 3. De probiotiske bakterier (blå) udkonkurrerer de sygdomsfremkaldende (røde) ved at spise næring og optage al pladsen i tarmen.

    Probiotika forhindrer altså andre bakterier i at kolonisere i tarmen ved at optage den tilgængelige plads. Herudover kan probiotika udkonkurrere de uønskede bakterier ved at optage den næring, der tilføres til mave-tarm-kanalen både via maden og fra tarmens egne celler. De gavnlige bakterier kan bl.a. få næring fra kostfibre, som når helt ned til tarmbakterierne, fordi de ikke kan nedbrydes af kroppen. Dette betyder, at man ved at spise mange fibre gennem kosten kan øge antallet af gavnlige bakterier i tarmen, se figur 3.

    For det andet er mange probiotiske bakterier mælkesyrebakterier, som f.eks. findes i yoghurt. Bakterierne kaldes mælkesyrebakterier, da de producerer mælkesyre, som er med til at nedsætte pH-værdien i tarmen. pH-værdien i tarmen ligger under normale omstændigheder i nærheden af neutral pH, lige under 7. Nogle steder i tarmen er pH-værdien noget lavere. Når mælkesyrebakterierne producerer syre, vil pH-værdien sænkes, og man siger, at tarmen bliver mere sur. Ikke alle bakterier kan vokse optimalt ved lav pH, og derfor vil disse bakterier udkonkurreres af mælkesyrebakterierne. De sunde bakterier gør altså miljøet surt for de andre bakterier – bogstaveligt talt. De gavnlige bakterier kan også rette et angreb direkte mod de andre bakterier. De probiotiske bakterier producerer nemlig stoffer, der har bakteriehæmmende og -dræbende effekt (som antibiotika). Sådanne stoffer kaldes også for antibakterielle stoffer.

    Effekten af probiotika på i tarmen er opsummeret i figur 4:

    Figur 4. Probiotika beskytter mod skadelige bakterier på flere måder. De er gode til at overleve, da de ikke angribes af immunsystemet, de er gode til at blive siddende i tarmen, da de danner biofilm (og spiser al maden). Disse egenskaber medfører alle, at probiotika udkonkurrerer andre mikroorganismer. Desuden gør de miljøet i tarmen surt, hvilket gør det sværere for mange skadelige bakterier at overleve. Probiotika producerer desuden antimikrobielle stoffer, som angriber andre mikroorganismer.

    Ved at øge antallet af sundhedsfremmende og/eller neutrale bakterier i tarmen, mindsker probiotika risikoen for infektioner betragteligt. Det er vigtigt at bemærke, at probiotika ikke kan behandle sygdomme, men derimod forebyggeudvikling af sygdomme. Undgår man at blive syg mindskes samtidig behovet for behandling med antibiotika, og et nedsat antibiotikaforbrug nedsætter udviklingen af resistens hos bakterier.

    Et af problemerne ved anvende probiotika som alternativ til antibiotika er, at det vil kræve en national tilvæning af befolkningen til at spise disse probiotiske bakterier enten via kosten eller som kosttilskud, før det overhovedet vil have en effekt på forbruget af antibiotika. Herudover har probiotika vist sig at virke forskelligt fra individ til individ. Hvor nogle vil opleve en forebyggende effekt, vil det måske kun virke minimalt på andre. Dog er der generel enighed om, at probiotika er sundt. Der hvor man i stedet kan bruge probiotika er indenfor landbruget. Her har man i mange år har haft et overforbrug af antibiotika, hvilket skyldes at man både har brugt antibiotika som medicin og som vækstfremmer (forebyggende).

    Ved at øge antallet af sundhedsfremmende og/eller neutrale bakterier i tarmen, mindsker probiotika risikoen for infektioner betragteligt. Det er vigtigt at bemærke, at probiotika ikke kan behandle sygdomme, men derimod forebyggeudvikling af sygdomme. Undgår man at blive syg mindskes samtidig behovet for behandling med antibiotika, og et nedsat antibiotikaforbrug nedsætter udviklingen af resistens hos bakterier.

    Et af problemerne ved anvende probiotika som alternativ til antibiotika er, at det vil kræve en national tilvæning af befolkningen til at spise disse probiotiske bakterier enten via kosten eller som kosttilskud, før det overhovedet vil have en effekt på forbruget af antibiotika. Herudover har probiotika vist sig at virke forskelligt fra individ til individ. Hvor nogle vil opleve en forebyggende effekt, vil det måske kun virke minimalt på andre. Dog er der generel enighed om, at probiotika er sundt. Der hvor man i stedet kan bruge probiotika er indenfor landbruget. Her har man i mange år har haft et overforbrug af antibiotika, hvilket skyldes at man både har brugt antibiotika som medicin og som vækstfremmer (forebyggende).

    Probiotika til dyr kan forebygge antibiotikaresistens

    Figur 5. Probiotika hjælper dyr med at blive sundere. Ved indtag af probiotika spiser dyret mere, de udnytter deres foder bedre, har mindre vægttab, får mindre diarré, og smågrise har lavere dødelighed. Samlet set øges dyrets sundhed, og fødevareproduktionen optimeres.

    Gennem det 20. århundrede er efterspørgslen på fødevarer steget drastisk, og det vil sandsynligvis ikke ændre sig i det 21. århundrede. Den øgede efterspørgsel har udfordret fødevaresektoren til at producere større mængder fødevarer på kortere tid. For produktionen af dyr har dette betydet, at der er blevet tilført stoffer til dyrenes mad og drikkevand, der bidrager til at de spiser mere, udnytter deres føde bedre (så de vokser hurtigere og bliver større på samme den mængde føde som før), og at de får færre sygdomme. Et af de stoffer, som man har givet dyrerne, selvom de ikke har været syge, er antibiotika. På den måde er antibiotika blevet brugt som vækstfremmer, dvs. for at undgå at dyrene blev syge.Når antibiotika tilsættes dyrefoder eller drikkevand, øges risikoen for udvikling af resistens hos bakterier, der er i kontakt med dyrene. Derfor har man i de seneste år haft stor fokus på at nedsætte forbruget af antibiotika til dyr, da det kan få alvorlige konsekvenser for dyrenes helbred, men også for os mennesker. Bakterier hos dyr kan overføres til mennesker via kontakt eller gennem føden, og hvis disse bakterier er sygdomsfremkaldende for mennesker, risikerer vi at blive syge. Er bakterierne samtidig resistente, vil denne egenskab kunne overføres til bakterier i vores egen krop.

    For at undgå mulige risici ved brugen af antibiotika, er der forsket i alternative metoder til at øge dyrenes foderudnyttelse, vækst og sundhed. Et sådant alternativ er brugen af probiotika, som er fordelagtigt på mange måder.

    For det første fremmer probiotika dyrenes sundhed og styrker deres immunforsvar. Når dyrene bliver sundere, rammes de af færre sygdomme, hvilket nedsætter behovet for behandling med antibiotika. Når dyrene behandles med mindre mængder af antibiotika, mindskes således risikoen for udviklingen af resistens. Probiotika er derfor pr. definition et alternativ til brugen af antibiotika til dyr. Derudover medfører brugen af probiotika også en optimeret produktion, fordi dyrenes sundhedstilstand styrkes, og der dermed er færre af dem, der dør. Samtidig vokser dyrene hurtigere og tager nemmere på i vægt efter indtag af probiotiske bakterier. Dette skyldes, at bakterierne kan nedbryde en stor del af den ufordøjelige mad (den mad som dyret ikke selv kan nedbryde og få energi ud af), så dyrenes krop på den måde kan få gavn af en ekstra energikilde. Probiotika anvendes allerede i dag til mange forskellige dyr bl.a. svin, drøvtyggere (køer, geder og får) og fjerkræ, men hvis brugen af probiotika til dyr i fremtiden bliver mere udbredt, kan vi måske sænke forbruget af antibiotika til dyr markant. Probiotika er altså et middel til at reducere brugen af antibiotika i landbruget og udviklingen af resistens hos dyr og derved også mennesker.

    Vigtigt at huske:

    • Probiotika er gavnlige bakterier, som har en sundhedsfremmende effekt på den vært, som de lever i.
    • Probiotika kan afbalancere sammensætningen af bakterier i tarmen, så der kommer flere sundhedsfremmende eller neutrale bakterier end tidligere, og derved kan de nedsætte væksten af uønskede bakterier.
    • Gavnlige tarmbakterier stimuleres ofte af fiberholdige fødevarer. Dette betyder, at man ved at spise fiberrig kost kan øge antallet af gavnlige bakterier.
    • Probiotika kan forebygge, men ikke erstatte en antibiotikabehandling.

    Opdateret den 7. august 2017

    Figur 1. Opbygningen af en bakteriofag. En bakteriofag er strukturelt set opbygget af et hoved og en hale. Hovedet består af en proteinkapsel, hvori virussens DNA findes. Halen består udelukkende af proteiner.

    Kan virus kurere sygdomme? Det lyder selvmodsigende, for som bekendt er vira årsag til en lang række af sygdomme, f.eks. forkølelse, lungebetændelse og AIDS. Det er dog langt fra så selvmodsigende, for faktisk formerer nogle vira sig ved at trænge ind i bakterier og slå dem ihjel. Denne egenskab hos vira forskes der i at udnytte til bekæmpelse af sygdomsfremkaldende bakterier. Metoden kaldes bakteriofagterapi, og navnet stammer fra en type af vira, som kaldes bakteriofager (Græsk: phagos, ”en der spiser” dvs. bakteriofag betyder en ”bakteriespiser”). Som navnet antyder, slår bakteriofager bakterier ihjel ved at ”spise” dem, og det er denne egenskab, der udnyttes i bakteriofagterapi.

    Man har længe kendt til bakteriofagers bakteriedræbende egenskaber, og ideen om bakteriofagterapi stammer tilbage fra før antibiotika blev opdaget. Metoden blev hurtigt ”glemt” med opdagelsen af penicillin, for man mente, at man nu havde fundet et vidundermiddel mod bakterieinfektioner. Bakteriofagterapi er dog blevet anvendt af Sovjetunionen under 2. verdenskrig til behandling af sårede soldater, men under forhold, der i dag ikke vil blive godkendt til behandling. Interessen for metoden er nu blevet genoptaget, eftersom multiresistente bakterier er blevet et stigende problem i samfundet. Hvis bakteriofagterapi kan udvikles og anvendes i praksis, vil det kunne være et godt alternativ til antibiotikabehandling.

    Figur 2. Den lytiske cyklus. 1) Bakteriofagen binder til bakterien. 2) Bakteriofagens DNA trænger ind i bakteriecellen. 3) Bakteriecellens DNA ødelægges. 4) Bakteriofagens DNA kopieres og ”oversættes” til nye bakteriofagproteiner 5) Nye bakteriofager dannes 6) Cellemembranen lyserer og bakteriofager frigives.


    Bakteriofager og den lytiske cyklus

    Der findes forskellige typer af bakteriofager, ligesom der findes forskellige typer af bakterier og viruspartikler, der er årsag til forskellige sygdomme. Ens for alle bakteriofager er, at de slår bakterier ihjel via en proces, som kaldes den lytiske cyklus. I denne proces kopierer bakteriofagen sig selv inde i bakterien ved at overtage bakteriens funktioner. Efter at have kopieret sig selv tilstrækkelig mange gange, får bakterien værtscellen til at lysere, hvilket betyder at den springer og derved ødelægges (dødeligt). Den lytiske cyklus kan opdeles i seks forskellige trin (figur 2):

    1. Bakteriofagen binder til bakterien: Bakteriofager er meget værtsspecifikke, dvs. de angriber typisk kun én bestemt type af bakterier. Bakteriofagerne kan genkende disse bakterier vha. proteiner på bakteriens cellemembran, som bakteriofagen kan binde til. Dette sker ved kontakt mellem bakteriofagens hale og et af bakteriens overfladeproteiner. Man kan tænke på bindingen som en nøgle-i-lås situation. Det er kun hvis bakteriofagens hale (”nøglen”) passer til et af proteinerne på bakteriens cellemembran (”låsen”), at bakteriofagen kan binde sig fast og inficere bakterien.
    2. Bakteriofagens DNA trænger ind i bakteriecellen: DNA’et overføres gennem bakteriofagens hale, der som en sprøjte indfører bakteriofagens DNA ind i bakteriecellen.
    3. Bakteriecellens DNA ødelægges: Bakteriens DNA bliver ødelagt af bakteriofagen, så bakterien ikke længere kan udføre sine funktioner. Dette bevirker, at bakteriofagen opnår fuld kontrol over bakteriecellen.
    4. Bakteriofagens DNA kopieres og ”oversættes” til nye bakteriofagproteiner: Bakteriofagens DNA koder for nye proteiner (bakteriofaghoveder og -haler) samt nyt DNA. Disse kopieres nu ved hjælp af enzymer og ribosomer fra bakteriecellen, så der laves nye ”hoveder”, ”haler” og DNA til nye bakteriofager.
    5. Nye bakteriofager dannes: Nye bakteriofager dannes ud fra de nydannede proteiner, dvs. ”hovederne” og ”halerne”. Disse fyldes med stykker af bakteriofagens DNA.
    6. Cellemembranen lyserer og bakteriofager frigives: De nye bakteriofager får bakteriecellen til at lysere (cellemembranen opløses), og de nydannede bakteriofager frigives til omgivelserne. De frigivne bakteriofager kan nu angribe en ny værtscelle i nærheden, og cyklussen starter forfra.

    Anvendelse af bakteriofagterapi – fordele og ulemper

    Da bakteriofager dræber bakterieceller, siges de at have antibakterielle virkninger. Derfor har man længe haft en teori om, at man kan anvende virus til at bekæmpe sygdomme, der skyldes bakterieinfektioner. Ideen bag teorien er simpel: Ved at give patienten en dosis af bakteriofager, kan man slå de sygdomsfremkaldende bakterier ihjel. At udføre dette i praksis er dog knap så simpelt, da der skal tages højde for en masse faktorer.

    For det første er bakteriofager en virus, og derfor registreres de som fremmede af kroppens immunsystem. Immunsystemet er kroppens eget forsvar, der forsøger at bekæmpe fremmede organismer, f.eks. bakterier og vira. Bekæmpelse af infektioner varetages af de hvide blodlegemer (en bestemt type celle), som findes i blodbanen. Derfor vil bakteriofager i blodet medføre, at de hvide blodlegemer aktiveres og fjerner bakteriofagerne fra kroppen. Derfor kan man ikke sprøjte bakteriofager direkte ind i blodbanen, og brugen af dem begrænses til f.eks. oral indtagelse eller lokalt på udvendige sår.
    Et af de andre problemer ved brugen af bakteriofagterapi i praksis er deres specifikke virkning. En bakterie kan godt være modtagelig over for mange forskellige bakteriofager, mens en bakteriofag typisk kun kan angribe én bestemt bakterie. En bakteriofag vil derfor kun dræbe bakterier, hvis de matcher hinanden (nøgle-i-lås situationen), hvorfor det kan det være svært at give den rigtige medicin. Behandling med den forkerte type bakteriofag vil ikke have nogen effekt på sygdommen. Det betyder, at det kan være nødvendigt at tage en bakterieprøve fra patienten og dyrke dem i laboratoriet sammen med bakteriofagen for at se, om de overhovedet matcher hinanden. Man kan ved sådan en prøve se, om bakteriofagen har den ønskede effekt, og først derefter kan man gå videre med medicinering. Denne proces forlænger behandlingen af patienten og kan dermed være et problem, hvis en akut sygdomssituation opstår. Alternativt kan man behandle patienten med en blanding af forskellige bakteriofager for at øge chancen for et match mellem en bakteriofag og den sygdomsfremkaldende bakterie. Da bakteriofager er en virus, kræver de en vært for at formere sig, og derfor vil de bakteriofager, som ikke matcher til bakteriens proteiner hurtigt blive udskilt.

    Figur 3. De probiotiske bakterier (blå) udkonkurrerer de sygdomsfremkaldende (røde) ved at spise næring og optage al pladsen i tarmen.

    Bakteriofagernes høje specificitet har også en række fordele. Den høje specificitet, dvs. at bakteriofagen kun binder til og trænger ind i én bestemt bakterie forhindrer, at kroppens gavnlige bakterier dræbes. De gavnlige bakterier findes hovedsagligt i menneskets tarmsystem, og de er især vigtige for at undgå bakterieinfektioner og holde maven sund og rask (se artiklen probiotika). Dette sker ved, at de gavnlige bakterier udkonkurrerer de sygdomsfremkaldende ved at optage plads i tarmen og spise al den næring, der er tilgængelig. Herved mindskes de sygdomsfremkaldende bakteriers mulighed for at overleve og skabe infektion i tarmen.

    Når man behandler med antibiotika, især bredspektret antibiotika, risikerer man, at de gavnlige bakterier også slås ihjel, hvilket skaber ubalance i mave-tarm-kanalen. Denne ubalance betyder, at de skadelige bakterier får bedre overlevelsesmuligheder, og dermed øges risikoen for bakterieinfektioner i tarmen.

    En anden fordel ved bakteriofager er, at de på kort tid mangedobler sig selv på infektionsstedet i kroppen. Når bakteriofagen angriber en vært og gennemgår den lytiske cyklus, vil nydannede bakteriofager frigives på infektionsstedet (se punkt 6 i figur 2) og angribe nærliggende bakterieceller. Så længe der er værter til stede, dvs. bakterier som bakteriofagen kan angribe, vil frigivne bakteriofager kunne gennemgå den lytiske cyklus og dræbe alle de andre bakterier. Når alle værter er slået ihjel, vil bakteriofagerne ikke længere kunne formere sig, og herefter kan kroppen udskille de resterende bakteriofager vha. immunforsvaret og nyrerne. I kontrast til dette, vil antibiotika ikke nødvendigvis samle sig omkring infektionsstedet, da det løbende vil blive nedbrudt af leveren og udskilt fra kroppen via urinen. Derfor vil længerevarende antibiotikabehandlinger ofte være nødvendige, før alle skadelige bakterier er uskadeliggjort, og risikoen for resistens øges derfor markant.


    Bakteriofagresistens

    Bakterier kan udvikle resistens over for bakteriofager, ligesom de kan udvikle resistens over for antibiotika.

    I den forbindelse er det en fordel, at bakteriofagerne har en meget høj specificitet. Bakterieceller kan være modtagelige over for mange typer af bakteriofager på en gang, og da der i naturen findes en meget bred variation af bakteriofagarter, vil udvikling af resistens ikke have de store konsekvenser. Faktisk er bakteriofager den mikroorganisme med højest biodiversitet, dvs. at der findes forskellige arter overalt i naturen. Alene i jorden findes omkring 100 mio. (100.000.000) bakteriofager pr. gram jord. Grundet den høje biodiversitet af bakteriofager synes det derfor nemmere at overkomme bakteriofagresistens, da man “bare” kan behandle med en anden type af bakteriofager, hvis der opstår resistens. Det synes usandsynligt at en bakterie vil være resistent overfor alle bakteriofager på en gang.

    I dag bruger man endnu ikke bakteriofagterapi til behandling af bakterieinfektioner, da effekten ikke er videnskabelig anerkendt og gennemtestet. Der er stadig lang vej, førend bakteriofagterapi vil være et alternativ til antibiotika. Interessen for forskning i emnet er øget de seneste år i takt med, at anvendelsen af store mængder antibiotika har skabt resistensproblemer. Derfor er der håb om, at bakteriofagterapi i fremtiden vil komplementere antibiotikabehandling til bakterieinfektioner og derved sikre, at effekten af de eksisterende antibiotika kan opretholdes over længere tid.


    Vigtigt at huske:

     

    • Bakteriofager er en type af virus, der formerer sig selv ved at trænge ind i bakterier og slå dem ihjel.
    • Bakteriofagterapi forsøger at udnytte bakteriofagernes bakteriedræbende egenskaber til at bekæmpe infektionssygdomme forårsaget af bakterier.
    • Fordelene ved bakteriofagterapi er, at bakteriofager mangedobler sig på infektionsstedet, samt at de har en høj specificitet, sådan at de gavnlige bakterier i tarmen ikke slås ihjel.
    • Ulempen ved bakteriofagterapi er, at de bekæmpes af kroppens immunforsvar, idet de kategoriseres som fremmede organismer, hvis de kommer i kontakt med blodet
    • Bakterier kan blive resistente over for bakteriofager, ligesom det er tilfældet med antibiotika. Bakteriofagresistens synes dog nemmere at overkomme, fordi de er meget specificerede, samt at biodiversiteten af bakteriofagarter er meget stor.
    • Bakteriofagterapi er endnu ikke videnskabeligt anerkendt og gennemtestet og anvendes derfor ikke i praksis endnu.

    Opdateret den 7. august 2017

    Lige så længe mennesket har levet, har man benyttet sig af de ressourcer, som naturen har tilbudt. I tiderne før lægemidler var let tilgængelige blev alverdens planter, planteekstrakter og urter brugt til at behandle diverse sygdomme, herunder bakterieinfektioner. I dag anvender vi fremstillede lægemidler til at bekæmpe bakterieinfektioner, men naturens reservoir af naturstoffer er langt fra glemt. Omkring halvdelen af de lægemidler, som er tilgængelige i dag, er baseret på stoffer fra naturen. Et eksempel er det velkendte antibiotikum penicillin, som stammer og produceres fra en almindelig jordsvamp kaldet penicillium. I nogle tilfælde producerer man halv-syntetiske (halv-kunstige) antibiotika ved rent kemisk at ændre basisstrukturen produceret af penicillium.
    Eftersom at vi i dag står med et voksende resistensproblem, vil naturen kunne være en god inspirationskilde til at finde nye antibiotika eller alternativer hertil. I denne artikel fokuseres der på naturstoffer, som har en direkte eller indirekte virkning på velkendte sygdomsfremkaldende bakterier, og det diskuteres, hvorvidt disse stoffer kan anvendes som alternativ til traditionelle antibiotika.


    Hvad er naturstoffer og hvordan virker de?

    Naturstoffer er biologisk aktive stoffer, som stammer fra enten planter, dyr eller mikroorganismer. For planter kan formålet være at beskytte sig mod angreb fra bakterier og svampe. Ligesom det er tilfældet med mennesker drager planter nytte af at leve sammen med nogle bakterier, hvorimod andre er direkte skadelige. Derfor har planter i mange år forsøgt at beskytte sig selv ved at danne naturstoffer med antibiotisk aktivitet. Disse naturstoffer virker ved enten at hæmme eller slå bakterien ihjel, som vi kender det fra antibiotika i vores lægemidler. Men eftersom bakterier hurtigt kan udvikle resistens i tilstedeværelse af antibiotika, har planterne også været nødt til at udvikle sig for stadig at være beskyttet mod de skadelige bakterier. Det har de gjort ved at udskille naturstoffer, der enten forhindrer bakterien i at kolonisere sig i planten eller mindsker resistensniveauet i bakterierne. I sidstnævnte tilfælde gør naturstofferne, at bakterierne går fra at være resistente til igen at være modtagelige bakterier.


    Naturstoffer med effekt på sygdomsfremkaldende bakterier

    Eksempler på naturstoffer som kan forhindre bakterier i at kolonisere sig findes i bl.a. hvidløg, bestemte alger og grøn te. Disse stoffer har vist sig at mindske bakteriers evne til at danne biofilm, som er en substans af tætsiddende bakterier (se figur 1). Dannelsen af biofilm er nødvendigt for at visse bakterier kan kolonisere og gøre skade i en vært, og herudover beskytter biofilmen bakterierne mod angreb fra antibiotika (og immunforsvaret, når det er i menneskekroppen). Når bakterierne ikke længere kan danne biofilm, vil de ikke kun have sværere ved at skabe infektion, de vil samtidig blive langt mere modtagelige overfor antibiotika. Eksempler på naturstoffer, som kan mindske resistensniveauet, dvs. gøre en resistent bakterie modtagelig, findes i bl.a. rosmarin, thimian, grapefrugt og sorte peberkorn. Disse naturstoffer ødelægger de transportproteiner hos bakterier, som pumper antibiotika ud af cellen igen. Når antibiotika ikke længere pumpes ud af bakterien, vil det i stedet hæmme eller dræbe den, og bakterien vil dermed ikke længere være resistent. Naturstofferne i thimian og grapefrugt har vist sig at kunne gøre MRSA bakterien mere modtagelig overfor en lang række antibiotika (bl.a. tetracykliner og penicilliner). Da MRSA bakterien er multiresistent og i flere lande er skyld i mange dødsfald, vil en reducering af resistensniveauet have stor betydning. Hvis disse ovennævnte naturstoffer kan udvindes og overføres til medicinalbrug, kan naturlige ekstrakter fra planter, urter m.m. blive et alternativ til traditionelle antibiotika, der kan opretholde effektiviteten af allerede eksisterende.


    Hvidløg – Det nye vidundermiddel?

    I det følgende beskrives et eksempel på, hvordan et aktivt stof i hvidløg forhindrer bakterier i at danne biofilm og udskille giftstoffer. Netop dette stof forskes der meget i at udvinde, da det har potentiale som medicin til patienter med den alvorlige sygdom cystisk fibrose. Cytisk fibrose skyldes bakterien Pseudomonas aeruginosa, som danner biofilm i lungerne på patienterne. Biofilmen er svær at nedbryde med eksisterende antibiotika, hvilket medvirker en meget høj dødelighed blandt patienter med cystisk fibrose. Først gennemgås hvordan og hvorfor bakterier danner biofilm.


    Dannelse af biofilm

    Biofilm findes mange steder i naturen, især på fugtige og våde overflader. Faktisk er det biofilm, der dannes på overfladen af tænder, når de om morgenen føles ru. Det er også biofilm, der er skyld i, at vi får huller i tænderne.

    Biofilm opstår, når bakterier klumper sammen og klæber sig fast til hinanden. På denne måde kan de ved at samarbejde skabe en barriere, der er svær at trænge igennem. Bakterierne er op til tusind gange bedre beskyttet, når de sidder tæt sammen i biofilmlag, end når de er alene.

    Dannelsen af biofilm sker i flere faser, der er illustreret i figur 1:

    Figur 1. Dannelsen af biofilm sker i flere faser. Først binder bakterier til en fugtig overflade. Nogle løsriver sig igen, mens andre binder permanent til overfladen. Bakterierne begynder at dele sig, og de danner en matrix bestående af kulhydrat, protein og DNA. Når biofilmen er moden, kan nogle bakterier løsrive sig og starte en ny biofilm et andet sted.

    I den første fase binder bakterierne sig løst til en fugtig overflade, det kan f.eks. være på tænder. Nogle af disse bakterier vil slippe overfladen igen, mens resten vil binde sig fast permanent. De fastsiddende celler vil begynde at dele sig og danne bakteriekolonier (kolonierne indeholder millioner af bakterier), hvilket får ”klumpen” af bakterier til at vokse. Bakterieklumpen danner nu en slimet masse, der kaldes en matrix, som bl.a. består af kulhydrat, protein og DNA. Det er denne masse, der giver biofilmen struktur og beskyttelse mod angreb udefra. Immunforsvarets celler, enzymer (proteiner) og antibiotika har efter etableringen af biofilm-laget svært ved at trænge ind til bakterierne. Biofilmen siges at være fuldt udviklet i dette stadie, og enkelte celler eller hele områder kan nu løsrives og danne biofilm et andet sted.


    Quorum Sensing

    Figur 2. Bakterie-kommunikation i biofilm. Når bakterier sidder i biofilm kan de kommunikere via quorum sensing. Når bakterierne er mange nok udskiller de alle giftstoffer på samme tid.

    Nogle typer bakterier har mulighed for at kommunikere med hinanden, når de sidder i biofilm. Denne form for bakteriekommunikation kaldes quorum sensing (forkortes QS). QS foregår ved, at bakterierne i biofilmen udsender små signalstoffer, som kan opfanges (”høres”) af de andre bakterier (figur 2).

    Når bakterierne opfanger signaler fra andre bakterier i biofilmen, kan de fornemme, hvor mange bakterier der er tilstede ved at registrere antallet af signaler. Bakterierne bruger signalerne til at koordinere, hvornår de er nok bakterier til at producere nok giftstoffer til at skabe en infektion. Denne egenskab kan sygdomsfremkaldende bakterier benytte til at ”snyde” immunforsvaret. Når der er få bakterier til stede i biofilmen ”holder de lav profil” og opfører sig som harmløse bakterier. Immunforsvaret vil derfor ikke reagere på de tilsyneladende ufarlige bakterier, og derved undgår de at blive fjernet fra kroppen. Når bakterierne i biofilmen er blevet mange nok, angriber de kroppen ved at udskille en stor mængde af skadelige stoffer på samme tid. Det er disse stoffer, som forårsager sygdom i kroppen. Immunforsvaret kan således ikke nå at reagere, før der er skabt en infektion. Overordnet set samarbejder bakterierne altså via kommunikation, og får dermed opbygget en hel hær af bakterier, før de indsætter ret angreb mod kroppen.

    Biofilm og antibiotikaresistens

    Figur 3. Antibiotikabehandlet biofilm. Antibiotika vil kun slå det yderste lag af bakterier ihjel. De inderste bakterier er beskyttet af biofilmen.

    Når bakterier sidder i biofilm og kommunikerer med hinanden, har antibiotika som nævnt svært ved at trænge igennem den dannede matrix og ind til den enkelte celle. Det betyder, at bakterier, der opholder sig i bunden af biofilmen, ikke kommer i kontakt med antibiotika og derfor er beskyttet (se figur 3).

    Af denne grund kan antibiotika kun holde et angreb fra bakterierne i biofilm nede, men ikke bekæmpe det helt. De overlevende bakterier vil kunne gendanne biofilmen fra tidligere eller danne biofilm et nyt sted. Man er derfor hele tiden nødt til at behandle biofilminfektioner med nye antibiotikakure for at holde sygdommen nede, hvilket øger risikoen for udvikling af resistens hos bakterier. Behandling af biofilminfektioner kan derfor være et alvorligt problem og få konsekvenser for patienten. Et eksempel på dette, er den arvelige sygdom cystisk fibrose. Biofilmen i lungerne kan ikke nedbrydes af eksisterende antibiotika, men kan kun holdes nede. Der opstår derfor en kronisk (vedvarende) infektion, hvor lungerne med tiden opfyldes med mucus (slim) og derfor langsomt ”drukner”. Dette vil bevirke forringet lungefunktion, og dermed nedsættes patientens evne til at trække vejret. Tilsammen betyder det som oftest, at patienter med cystisk fibrose dør væsentligt tidligere end raske personer. Den gennemsnitlige levetid for patienter med cysitsk fibrose er 40-50 år. Til sammenligning ligger gennemsnitslevealderen for andre 25-30 år højere. For at mindske dødeligheden af patienter med cystisk fibrose forskes der meget i at finde alternativer til behandling af biofilminfektioner. En af de ideer, man i øjeblikket arbejder med, er at forhindre bakterierne i skabe infektion ved at udskille giftstoffer. Dette gøres ved at blokere deres evne til at kommunikere med hinanden ved brug af såkaldte quorum sensing hæmmere (QS-hæmmere).


    Quorum Sensing-hæmmere

    Biofilm har eksisteret i naturen i mange tusinde år, hvilket har fået forskere til at undersøge, hvordan naturens planter bekæmper dannelsen af biofilm. Ved dette opdagede man, at nogle planter udskiller stoffer, som blokerer for bakteriernes kommunikation med hinanden. Disse stoffer ligner rent strukturmæssigt bakteriernes egne signalstoffer, og de kaldes quorum sensing-hæmmere. Som navnet antyder, hæmmer stofferne bakteriernes kommunikationssystem. Når bakterierne ikke længere kan ”snakke” sammen, kan de ikke længere mærke, når der er mange bakterier tilstede. Derfor udskiller de ikke de sygdomsfremkaldende stoffer. Bakterierne bliver altså uskadelige over for værten, selvom der er mange bakterier til stede. Da bakteriernes evne til at samarbejde og opbygge en fuldmoden biofilm mindskes, bliver bakterierne samtidig mere modtagelige over for antibiotika og kroppens eget immunforsvar. Det betyder, at man ved brug af QS-hæmmere øger effektiviteten af behandling med antibiotika og dermed mindskes udviklingen af resistens. Den vigtigste pointe i denne metode er, at QS-hæmmere ikke påvirker bakteriernes evne til at vokse og formere sig, men kun har indflydelse på deres kommunikation med hinanden. Bakterierne dræbes eller hæmmes altså ikke, og man undgår dermed risikoen for, at de udvikler resistens over for QS-hæmmerne.


    QS-hæmmere i hvidløg 

    Et eksempel på en naturlig forekommende QS-hæmmer findes i hvidløg. Desværre er mængden af stoffet i hvidløg så lille, at man skal spise enorme mængder, før det ville have en egentlig effekt. Hvis man indtager hvidløg i så store mængder, ville der være andre stoffer i hvidløget, der ville være giftige over for os mennesker. Man arbejder i øjeblikket på dels at udtrække de aktive stoffer (QS-hæmmerne) fra hvidløget og dels at fremstille dem kemisk i laboratoriet. Lykkedes det, håber forskerne på, at kunne forhindre biofilminfektioner ved behandling med medicin, som indeholder QS-hæmmere eksempelvis som dem fra hvidløg. Dette vil være et stort fremskridt for patienter med bl.a. cystisk fibrose, da mindre biofilm i lungerne vil øge effektiviteten af antibiotikabehandling og dermed mindske dødeligheden af patienter med cystisk fibrose.

    Vigtigt at huske:

    • Naturen indeholder aktive stoffer, der kan være et alternativ til antibiotikabehandling, hvis disse kan udvindes og overføres til medicinalbrug.
    • Biofilm er en film af bakterier, der vokser på fugtige og våde overflader.
    • Biofilm beskytter bakterier mod angreb fra bl.a. antibiotika og immunforsvaret.
    • Quorum sensing er en kommunikationsmetode for bakterier, der sidder i bioflilm. Bakterierne udsender nogle signaler, der kan registreres (”høres”) af nærtliggende bakterier. På den måde kan bakterierne fornemme det aktuelle antal af bakterier i biofilmen.
    • Når der er få bakterier til stede i biofilmen, holder de lav profil og virker som harmløse bakterier. Når bakterierne i biofilmen er blevet mange nok, angriber de kroppen ved at udskille en stor mængde af skadelige stoffer på samme tid.
    • Antibiotika kan kun holde et angreb fra bakterier i biofilm nede, men ikke bekæmpe det, da det ikke kan trænge hele vejen igennem biofilmen. Dette øger risikoen for udvikling af resistens.
    • Nogle planter udskiller stoffer, som blokerer for bakteriernes kommunikation med hinanden. Disse stoffer ligner rent strukturmæssigt bakteriernes egne signalstoffer og kaldes quorum sensing-hæmmere.

    Opdateret den 7. august 2017

    Bakterier kan opnå resistens ved en proces kaldet genoverførsel. Her gennemgås kort tre former for genoverførsel hos bakterier.

    Genoverførsel i bakterier

    Der er tre mekanismer, hvorved der kan ske genoverførsel mellem bakterier. Én mekanisme er transformation (figur 1), hvor en bakterie optager frit DNA fra det omkringliggende miljø. DNA’et kan f.eks. stamme fra en anden bakterie, hvis cellemembran er gået i stykker (død), så DNA’et er blevet frigivet til omgivelserne. Det frie DNA kan så optages af en anden bakterie og blive en del af dens eget DNA.

    En anden mekanisme er transduktion (figur 2), hvor der overføres DNA fra én bakterie til en anden bakterie via en bakteriofag (virus der kan angribe bakterier og slå dem ihjel).

    Til sidst er der konjugation (figur 3), som er overførsel af genmateriale ved hjælp af plasmider (DNA). Et plasmid er et genelement som eksisterer frit i bakterieceller. Plasmider adskiller sig fra cellens øvrige DNA, idet de kun indeholder ikke-essentielle gener, dvs. gener cellerne ikke behøver for at overleve. Generne er dog ofte nyttige for bakterien. Ikke-essentielle gener kan f.eks. være et gen, der koder for antibiotikaresistens. Overførslen af DNA sker ved, at to celler kommer i nærkontakt, og deres membraner delvist smelter sammen. Således skabes en kanal, hvorigennem generne kan overføres fra den ene bakteriecelle til den anden. Hvis plasmidet indeholder et gen, der koder for antibiotikaresistens, vil denne egenskab kunne overføres til en anden bakterie.

     

    Figur 1. Transformation. En død bakterie frigiver dele af DNA (rød). Et af DNA-fragmenterne optages af en levende bakterie og bliver en del af dens eget DNA.

    Figur 2. Transduktion. En bakteriofag frigiver sit DNA i en bakteriecelle, hvorefter bakteriofagens DNA (blå) kopieres. Efter kopiering af bakteriofag-DNA og produktion af andre nødvendige komponenter, pakkes virus-DNA. Ved en fejl pakkes også noget bakterie-DNA (rød) som herefter kan overføres til en ny bakteriecelle.

    Figur 3. Illustration af konjugation. Øverst vises et plasmid, hvor det violette fragment markerer et gen, der gør plasmidet i stand til at kopiere sig selv. En bakteriecelle indeholdende plasmider danner en kanal med en anden bakteriecelle, hvorefter plasmiderne kan overføres. Efter overførsel ses, at plasmiderne kopierer sig selv i de to bakterier.

  • Ordliste

    Ordliste

    Herunder er en alfabetisk ordliste med forklaring til mange af de ord, der optræder i artiklerne, og som måske ikke er kendt på forhånd.

    Antibakterielt stof:  Et stof der hæmmer vækst og deling af bakterier.

    Antibiotika: En samlet betegnelse for stoffer som dræber eller hæmmer mikroorganismer. Det kan både være bakterier, svampe, parasitter m.m. I dagligdags tale bruges ordet antibiotika ofte om stoffer som specifikt er rettet mod bakterier. Disse stoffer går dog mere korrekt under navnet antibakterielle stoffer.

    Bakteriofag: En type af virus, der kopierer sig ved at sprøjte DNA ind i en bakterie. Bakterien vil dø og nye bakteriofager frigives.

    Bakteriekoloni: En samling af millioner af bakterier, der er opstået ud fra én enkelt bakterie, der har delt sig til flere. Bakterier findes som oftest i kolonier, frem for som enkelte bakterier.

    Biodiversitet: Betegnelse der indenfor biologien betyder mangfoldighed. En organisme med høj biodiversitet er ensbetydende med, at variationen af organismen i naturen er meget stor.

    Biofilm: En substans bestående af bakterier, proteiner og kulhydrater. Dannelse af biofilm har mange forskellige funktioner. Det kan f.eks. være beskyttelse mod angreb fra antibiotika og kroppens immunforsvaret, samt mulighed for koloniering i f.eks tarmen. Biofilm gør det desuden muligt for bakterierne i kolonien at kommunikere og opbygge en mindre hær.

    Celledeling: Processen hvormed en celle kopierer sit DNA og deler sig i to. Ved ukønnet celledeling, som er gældende for bakterier, er befrugtning ikke nødvendigt. Resultatet bliver to identiske celler.

    DNA (arvemateriale): Inde i celler ligger en lang streng af gener, som hver koder for et bestemt protein. Denne streng kaldes DNA, og er en slags ”opskrift” på hvilke proteiner, der skal dannes af cellens ribosomer. DNA’et består af fire enheder kaldet A, G, T og C, som sidder i en bestemt rækkefølge alt efter hvilket protein, de koder for. Ribosomerne læser rækkefølgen af disse enheder og sørger for at aminosyrer sættes sammen til det rigtige protein.

    Proteinerne er livsnødvendige og bestemmer cellens udseende og funktion. DNA danner således grundlaget for, hvordan en organisme ser ud og fungerer. Desuden er DNA ansvarlig for at videregive informationen til nye generationer af celler/individer.

    DNA-Replikation: Kopiering af DNA forud for celledeling.

    Enzym: Betegnelse for et protein med katalytisk aktivitet, dvs. de kan øge hastigheden af kemiske og biologiske reaktioner uden selv at blive forbrugt. Nogle reaktioner vil uden tilstedeværelsen af et enzym forløbe alt for langsomt til at kunne opretholde nødvendige livsprocessor. Enzymer er derfor nogle af livets vigtigste dele og uden enzymer ville liv som vi kender det, ikke kunne eksistere. Mennesket bruger bl.a. enzymer når maden skal fordøjes, og når en muskel skal bevæge sig.

    Essentiel: I biologisk sammenhæng bruges det om noget, der er livsnødvendigt.

    Gen: Et stykke af DNA’et, der indeholder information om et bestemt protein. Generne bestemmer, hvordan cellerne skal se ud og fungere, f.eks. indeholder generne information om hvilken farve vores øjne, hud og hår har. Kort sagt sørger generne for at kroppen fungerer, som den skal.

    Genoverførsel: En bakterie kan overføre gener (stykker af DNA) til en anden bakterier.

    Immunforsvar/Immunsystem: Kroppens eget forsvar mod bakterier og virus.

    Infektion: Når en mikroorganisme, f.eks. bakterie eller virus, overføres, indtrænger og formerer sig i en anden organisme (f.eks. menneskekroppen). Dette medfører ofte sygdom (infektionssygdom) som bekæmpes af kroppens eget immunforsvar og/eller medicin.

    Infektionssygdom: Se infektion

    Koloni: En bakteriekoloni består af millioner af bakterier, der alle er opstået fra en enkelt bakterie.

    Lysere: Opløsning/ødelæggelse af en bakteries cellemembran.

    Mikroorganismer: Organismer som er mikroskopiske og ikke kan ses med det blotte øje. De er meget diverse og inkluderer bl.a. bakterier, vira og svampe.

    Modstandsdygtig: Lader sig ikke påvirke/ødelægge.

    Multiresistent: En bakterie er multiresistent, hvis den er resistent overfor mere en fem typer af antibiotika.

    Mutant: En celle hvis DNA har undergået en mutation (er ændret).

    Mutation: En spontan ændring i cellens DNA, der kan føre til ændring af de proteiner der dannes. De nye proteiner kan både være nyttige, neutrale eller dårlige for cellen. Mutationer kan opstår under celledelingen, eller når cellerne udsættes for f.eks. kemikaler eller stråling.

    Patogen: Medicinsk ord for en sygdomsfremkaldende mikroorganisme.

    pH-værdi: Et udtryk for surhedsgrad. pH-værdien fortæller, hvor surt eller basisk noget er. Jo lavere pH-værdi, jo mere surt er stoffet. F.eks. har en citron (meget sur) en pH-værdi på omkring 2. Neutral pH ligger i området omkring 7, mens alt herover kaldes basisk. Kroppens pH-værdi varierer meget, f.eks. er der i maven meget surt (ca. 2) mens der i tarmen er neutralt (lige under 7).

    Probiotika: Bakterier der har en sundhedsgavnlig effekt på den vært de lever i.

    Protein: Proteiner er makromolekyler, som er fundamentalt for alt liv. Proteiner anvendes hovedsageligt som strukturelement i celler (fx cellemembran, cellevæg, flageller, m.m.), men proteiner kan også være enzymer, transportproteiner m.m. Funktion og opbygning af et protein er genetisk bestemt ud fra organismens DNA.

    Quorum Sensing: En metode hvorved bakterier i biofilm kan kommunikere med hinanden.

    Quorum Sensing-hæmmere (QS-hæmmere): Stoffer der blokerer quorum sensing og derved forhindrer bakterierne i at kommunikere med hinanden.

    Resistens: Når en bakterie er resistent overfor et stof, er den modstandsdygtig overfor stoffet. Dvs. den påvirkes ikke af tilstedeværelse af stoffet.

    Transportproteiner: Et protein der transporterer (”bærer”) et stof over en cellemembran. Dette stof kan f.eks. være antibiotika, som hermed kan blive transporteret ind i en bakteriecelle.

    Værtscelle: Vira trænger ind i og udnytter levende celler som kaldes værtsceller. Vira kan kun formere sig inde i disse celler, og udenfor cellen fungerer de som en livløs partikel uden eget stofskifte. En værtscelle kan f.eks. være en bakteriecelle eller humancelle.

null

Projektet er udarbejdet af Pernille Schiødt Vase. Du kan læse mere om Pernille her.

Pernille Schiødt Vase