30 let před objevem penicilinu zkoumal francouzský lékař Ernest Duchesne na morčatech protibakteriální účinky plísně Penicillum glaucum. (Kredit.: Wikimedia Commons, volné dílo).

Lze odhadnout, kolik desítek milionů (nejen) lidských životů – a v tomto počtu velká část patří dětem – zachránila antibiotika za necelé století od jejich objevu? Již tomu prvnímu - penicilinu, který v roce 1928 díky své erudici, všímavosti i šťastné náhodě objevil Alexander Fleming, za přežití prý vděčí minimálně 82 milionů lidí. Dnes víme, že nedocenitelná pozitiva doprovázejí i jisté zápory. Kromě vedlejších účinků na pacienty, antibiotika působí na cílové patogeny nejen letálně, ale i evolučně. Vytvářejí totiž podmínky pro intenzivní selekci odolných (rezistentních) linií. A to je veliký problém.

Louise Pasteur. (Kredit:  Harvard Art Museums, volné dílo).

Jenže nejenom náš, lidský. Vždyť antibiotika jsou prastarým přírodním vynálezem, chemickou zbraní, kterou se některé mikroorganizmy brání vůči jiným mikrobům. Osvícení lékaři již od druhé poloviny 19. století pozorovali antibakteriální účinky některých plísní. Za pozornost stojí výrok Louise Pasteura (1822–1895): „…kdybychom mohli zasáhnout do antagonismu pozorovaného mezi některými bakteriemi, poskytlo by to možná největší naději pro terapii“.

Zajímavý je příběh francouzského lékaře Ernesta Duchesna (1874–1912), kterého inspirovaly poznatky získané na vojenské službě v severní Africe. Sledoval, jak alžírští podkoní léčili drobná poranění koní vtíráním plísní ze zapařených sedel. Beduíni prý z podobné ingredience vyráběli léčivou mast po více než tisíc let (zdroj). Přemýšlivý Duchesne začal dělat pokusy na morčatech, která infikoval bakteriemi břišního tyfu, případně známou Escherichiou coli v kombinací s plísní druhu Penicillium glaucum. Zvířata vnucenou nákazu přežívala, což vedlo začínajícího lékaře k přesvědčení, že plísně pravděpodobně uvolňují toxiny, které patogenní bakterie zabíjejí. O svých pozorováních ve své disertační práci kromě jiného napsal: „Na druhou stranu se zdá, že některé naše pokusy, kterých je bohužel příliš málo a které je důležité zopakovat a zkontrolovat, ukazují, že některé plísně (Penicillum glaucum), které jsou zvířeti naočkovány současně s velmi virulentními kulturami některých patogenních mikrobů (B. coli a B. typhosus d'Eberth (starší bakt. názvy - pozn. red.)), jsou schopny ve velmi výrazné míře oslabit virulenci těchto bakteriálních kultur.“ V Pasterovém ústavu, kam v roce 1897 práci předložil, ani nepotvrdili její přijetí. O rizikách v době před antibiotiky svědčí i smutný osud samotného Duchesna. Na tuberkulózu mu zemřela mladá manželka a dva roky po ní i on sám. Ve věku 37 let. Přitom TBC je obávaná nemoc léčitelná právě antibiotiky.

Alexander Fleming. (Kredit: Wikipedie, volné dílo).

Široké a mnohdy i nadbytečné používání antibiotik vedlo k roztočení spirály: vznikly rezistentní linie patogenů, tedy i nutnost vyvinout nová účinná antibiotika. Ty ale vytváří další selekční tlak vedoucí k nových rezistentním bakteriálním kmenům… Jenže nenapodobujeme tím ve zrychlené a v mnohonásobně rozmanitější formě to, co se nenápadně děje i v přírodě, kde se vzájemně soupeřící mikroby dostávají do blízkého kontaktu v různých ekosystémech? Vždyť i v přirozeném prostředí působí na bakterii selekční tlak upřednostňující takové náhodné mutace v jejím genomu, které ji umožní přežít. Například vzdorovat smrtícím účinkům antibiotických metabolitů okolních hub. Takovým mikrobiálním bojovým polem mohou být i živočichové. Třeba tací, co při své všežravosti brouzdají po zemi hledajíce žížaly, stonožky a jiný hmyz, prolézají tlející listí, spadané zahnívající ovoce, hledají úkryty v nízkém rostlinném porostu – tedy ježci. Jejich hustá ostnatá výzbroj brání jakémukoli důkladnějšímu čištění a vytváří chráněné prostředí pro různé parazity a mikroorganizmy. I pro houbu (plíseň) Trichophyton erinacei, která může u ježka způsobit onemocnění kůže (dermatomykózu) v ojedinělých případech přenosnou i na člověka. V sousedství této plísně mají ale mnohé bakterie utrum, protože produkuje baktericidní látky, přesněji dva druhy beta-laktamových (penicilinových) antibiotik. Tím T. erinacei vytváří přirozeně selektivní prostředí, v němž prosperují jen rezistentní bakterie.

Dermatofytóza na kůži ježka způsobená plísní Trichophyton erinacei může být přenosná i na člověka. Plíseň produkuje antibiotické látky potlačující množení bakterií, které s ní přijdou do kontaktu. Vytváří tak evoluční tlak selektující rezistentní bakteriální kmeny. (Kredit: Eco Animal Hospital, Jižní Korea).

Není tedy neočekávaným překvapením, že vědci u ježků odhalili několik odolných linii zlatého stafylokoka (Staphylococcus aureus). Obdobné těm, které se nám neplánovaně udomácnily v prostředí nemocnic a známe je pod notně nesympatickou zkratkou MRSA – Meticilin Rezistentní Staphylococcus Aureus. Způsobují někdy velice závažné a těžce léčitelné stafylokokové infekce. Rezistenci na meticilin (beta-laktamové antibiotikum z penicilinové třídy) bakterie evolučně „vyřešila“ několika způsoby. Kromě produkce enzymu schopného rozkládat penicilin má ve zbrojním arzenálu možnost „zdědit“ mecA, nebo mecC – jednu ze dvou forem jistého genu. Obě alely mají na svědomí změny bakteriálního proteinu, na který se antibiotikum původně u nerezistentních forem vázal. Modifikace však tuto afinitu naruší a meticillin další replikaci patogenu pak neblokuje.

Shluky bakterie Staphylococcus aureus rezistentní vůči meticilinu (MRSA). Snímek z rastrovacího elektronového mikroskopu zvětšeno 9560x. (Kredit: Janice Carr, Wikipedia, volné dílo).

Rozsáhlý, více než 60členný mezinárodní tým (včetně 2 českých členů) se rozhodl zlatého stafylokoka zmapovat u 276 ježků ze záchranných stanic v 10 západo- a středoevropských zemích (v ČR 12 ježků) a na Novém Zélandu, kam byli tito malí savci zavlečeni koncem 19. století. Vědci analyzovali 828 stěrů z čumáčků, kůže a paciček zvířat a sledovali výskyt rezistentních forem zlatého stafylokoka s genem mecC. Nejčetnější zastoupení odhalili u ježků v Británii a v Dánsku, ale i u poloviny (6 ze 12) „českých“ ježků. Na straně druhé, až na jednoho „portugalského“ ježka, všichni ostatní z jihu Evropy (Francie, Španělsko, Itálie, Řecko, Rumunsko) byli hostiteli jen na meticilin citlivých bakterií MSSA (methicillin-susceptible S. aureus), tedy ne rezistentního MRSA (methicillin-resistant S. aureus).

Vzhledem na malý počet testovaných jedinců samozřejmě nejde o přehled rozšíření nebezpečné formy zlatého stafylokoka mezi ježky. Studie, kterou publikoval prestižní časopis Nature, přinesla jiný důležitý a evolučně poučný poznatek. Na základě porovnání genetických sekvencí bakterií MRSA s genem mecC získaných od ježků a dalších 913 vzorků z jiných živočichů (domácí i divoká zvířata + člověk), vědci zrekonstruovali pravděpodobnou evoluční historii této rezistentní bakterie. A zjistili, že odolnost vůči meticilinu se u ní vyvinula před asi 200 lety, tedy více než sto let před Flemingovým objevem. Takže obávaná MRSA prý není neblahým důsledkem boomu antibiotik používaných v léčbě lidí i hospodářských zvířat. V přírodním prostředí vznikla u zlatého stafylokoka rezistence v důsledku koevoluční adaptace již v předantibiotické éře. První autor práce, Ewan Harrison z Wellcome Sanger Institute a University of Cambridge  výskyt rezistentních stafylokoků v nemocnicích a v chovných zařízeních vysvětluje jen jako důsledek rozšíření z divoké přírody: "Naše studie naznačuje, že počáteční vznik MRSA nezpůsobilo použití penicilinu, ale přirozený biologický proces. Myslíme si, že MRSA se vyvinula na kůži ježků v bitvě o přežití a následně se rozšířila na hospodářská zvířata a lidi prostřednictvím přímého kontaktu."

Zdroj: Nature (dostupný celý článek), Science News