Naturens kamp mod bakterierne
Denne underside om naturstoffer udgør femte del af teorien for Biotech Academys materiale om Bakterier, Vira og Antibiotikaresistens.
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 15). 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 forværres af 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 15.