Του Εμμανουήλ Μπιμπή,
Η ανάδειξη μικροοργανισμών ανθεκτικών σε όλα τα διαθέσιμα αντιβιοτικά αποτελεί κίνδυνο για τη δημόσια υγεία σε παγκόσμιο επίπεδο, με επιπτώσεις τόσο για τον άνθρωπο όσο για τους φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς στα πλαίσια της γεωργικής και κτηνοτροφικής παραγωγής. Από την ανακάλυψη του πρώτου αντιβιοτικού το 1928 από τον Αλεξάντερ Φλέμινγκ μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έχουν χρησιμοποιήσει διάφορες χημικές ουσίες με σκοπό να αντιμετωπίσουν παθογόνα βακτήρια, μύκητες και πρωτόζωα, οι οποίες, αρχικά, αποτελούσαν φυσικά παράγωγα άλλων οργανισμών στα πλαίσια της δικής τους άμυνας.
Η ανάπτυξη νέων μεθόδων σύνθεσης ουσιών σε εργαστηριακό και, στη συνέχεια, σε βιομηχανικό επίπεδο, καθώς και η κατανόηση του μηχανισμού δράσης των υπαρχόντων αντιβιοτικών οδήγησε στη δημιουργία ημισυνθετικών, αλλά και αποκλειστικά συνθετικών αντιμικροβιακών ουσιών. Η συστηματική παραγωγή αντιβιοτικών έσωσε εκατομμύρια ζωές σε παγκόσμιο επίπεδο τα τελευταία ογδόντα χρόνια αντιμετωπίζοντας μολυσματικές ασθένειες και συμβάλλοντας στη βελτίωση της ποιότητας ζωής. Παρά όλα αυτά, η αλόγιστη χρήση τους οδήγησε στην τεχνητή επιλογή ανθεκτικών στελεχών και στην ενίσχυση της μεταφοράς των μοριακών μηχανισμών ανθεκτικότητας μεταξύ των μικροβίων.
Συγκεκριμένα, τα βακτήρια διαθέτουν την ικανότητα να μεταφέρουν γενετικό υλικό σε άλλα κύτταρα ίδιου, αλλά και διαφορετικού είδους με τους μηχανισμούς του μετασχηματισμού, της μεταγωγής και της σύζευξης. Η διαδικασία αυτή συμβαίνει φυσιολογικά, αλλά εντείνεται μέσω της επιλογής που ασκεί ο άνθρωπος οδηγώντας στην εμφάνιση στελεχών πολύ-ανθεκτικών ή ακόμα και παν-ανθεκτικών, δηλαδή μικροβίων, τα οποία είναι ανθεκτικά σε όλα τα διαθέσιμα αντιβιοτικά.
Μια ενδιαφέρουσα προσέγγιση για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος αποτελεί η μελέτη των ακραιόφιλων οργανισμών, δηλαδή αυτών που διαβιούν σε περιβάλλοντα, τα οποία χαρακτηρίζονται ακραία για την επιβίωση του ανθρώπου, λόγω των επικρατούντων φυσικοχημικών συνθηκών. Οι ακραιόφιλοι οργανισμοί ταξινομούνται και στις τρεις επικράτειες της ζωής, δηλαδή τόσο στα βακτήρια και στα αρχαία, που μαζί αποτελούν τους προκαρυωτικούς οργανισμούς όσο και στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Χαρακτηριστικό παράδειγμα πολυκύτταρων ευκαρυωτικών οργανισμών που διαβιούν σε ακραία περιβάλλοντα είναι οι ζωικοί οργανισμοί στις υδροθερμικές πηγές στις μέσο-ωκεάνιες ράχες, περιβάλλοντα τα οποία βρίσκονται χιλιάδες μέτρα κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας και χαρακτηρίζονται από αρκετά υψηλές πιέσεις, ελάχιστο ως μηδενικό φως, υψηλές θερμοκρασίες, ενώ τροφοδούνται ενεργειακά από χημειολιθότροφα μικρόβια.
Η μεγαλύτερη, όμως, ποικιλότητα ακραιόφιλων εμφανίζεται στους μονοκύτταρους ευκαρυώτες, κυρίως μύκητες, αλλά και στους προκαρυώτες. Κάθε οργανισμός απαιτεί συγκεκριμένες συνθήκες εντός των οποίων μπορεί να επιβιώσει και έτσι οι ακραιόφιλοι χωρίζονται σε ψυχρόφιλους ή θερμόφιλους ως προς τη θερμοκρασία, σε αλόφιλους ή αλοανθεκτικούς ως προς την ποσότητα αλάτων, σε πιεζόφιλους ή πιεζοανθεκτικούς ανάλογα με την πίεση που επικρατεί και σε βασεόφιλους ή οξεόφιλους ανάλογα με τις τιμές του pH.
Σημαντικό τμήμα της επιστημονικής έρευνας των ακραιόφιλων μικροβίων αφορά η προστασία των γεωργικών καλλιεργειών από την εμφάνιση παθογόνων βακτηρίων και μυκήτων με στόχο την αντιμετώπιση του επισιτιστικού προβλήματος. Προς αυτή την κατεύθυνση, στην έρευνα των Santos et al μελετήθηκαν βακτηριακά στελέχη από θαλάσσια ιζήματα από την περιοχή της Ανταρκτικής ενάντια στους φυτοπαθογόνους μύκητες Phytophora infestans, Fusarium oxysporum και Rhizoctonia solani, οι οποίοι προκαλούν ασθένειες σε διάφορα φυτά οικονομικού ενδιαφέροντος. Τα γένη βακτηρίων με τη μεγαλύτερη αντιπροσώπευση, που εμφάνισαν ανταγωνιστική δράση απέναντι σε αυτούς τους μύκητες είναι το Arthrobacter, το Streptomyces και το Rhodococcus με το είδος Arthrobacter polychromogenes να αναστέλλει την ανάπτυξη όλων των εξεταζόμενων μυκήτων, άρα να διαθέτει πιθανώς αντιμυκητιακές ουσίες με μεγάλο εύρος δράσης.
Οι ερημικές εκτάσεις του Καζακστάν αποτελούν χαρακτηριστικό περιβάλλον στο οποίο επιβιώνουν ακραιόφιλοι οργανισμοί λόγω της αυξημένης θερμοκρασίας, το μεγάλο εύρος τιμών pH, αλλά και της αλατότητας. Το περιβάλλον αυτό μελετήθηκε σε μία έρευνα, στην οποία συλλέχθηκαν δείγματα από εδαφικά ιζήματα με λίγη ως καθόλου βλάστηση με στόχο την αντιμετώπιση πολυανθεκτικών μικροβίων, τα οποία μολύνουν τον άνθρωπο όπως τα Pseudomonas aeruginosa και Acinetobacter baumanni, τα οποία ανήκουν στα ESKAPE βακτήρια (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumanni, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp) και τα οποία ευθύνονται για πληθώρα ενδονοσοκομειακών μολύνσεων.
Στη συγκεκριμένη μελέτη παρότι δεν απομονώσαν συγκεκριμένες ουσίες σε καθαρή μορφή, φάνηκε από συγκριτικές υγρές χρωματογραφίες υψηλής πίεσης (HPLC) πως τα μικρόβια που αναπτύχθηκαν σε συνθήκες που προσομοίασαν το περιβάλλον τους εμφάνιζαν εκχυλίσματα με μεγαλύτερη αντιμικροβιακή δράση σε σχέση με αυτά που τοποθετήθηκαν σε άλλες συνθήκες, δείχνοντας τόσο πως οι εργαστηριακές συνθήκες καλλιέργειας των μικροβίων μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τους μεταβολίτες που παράγουν τα βακτήρια, άρα και το αποτέλεσμα ενός πειράματος, όσο και ότι τα ίδια τα βακτήρια παράγουν αυτές τις ουσίες μόνο κάτω από τις συγκεκριμένες συνθήκες.
Οι παραπάνω δυο αντιπροσωπευτικές μελέτες δείχνουν πως οι ακραιόφιλοι μικροοργανισμοί, καθώς και τα περιβάλλοντα στα οποία μένουν αποτελούν πηγή σημαντικής επιστημονικής έρευνας, που θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων αποτελεσματικών αντιμικροβιακών ουσιών απέναντι στα αναδυόμενα πολυανθεκτικά μικρόβια. Αξίζει να σημειωθεί, επίσης, πως εκτός από την εύρεση νέων αντιβιοτικών, αναγκαία είναι και η ανάπτυξη ενός δικτύου παρακολούθησης σε παγκόσμιο επίπεδο των ανθεκτικών μικροβίων και της χρήσης των αντιβιοτικών, ώστε να λαμβάνονται τα κατάλληλα μέτρα πρόληψης, αλλά και για να περιοριστεί η ανορθολογική χρήση τους.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Discovery and Development of Penicillin, acs.org. Διαθέσιμο εδώ
- Deep Sea Hydrothermal Vents, National Geographic. Διαθέσιμο εδώ
- Antifugal activity screening of antarctic actinobacteria against phytopathogenic fungi, Acta Biológica. Διαθέσιμο εδώ
