Hoe die taaie micro-organismen de kop weer kunnen opsteken

VIRUSSEN, bacteriën, protozoa, schimmels en andere micro-organismen bestaan blijkbaar al sinds het leven op aarde is begonnen. De ongelofelijke veerkracht van deze microben, de eenvoudigste van alle levensvormen, heeft ze in staat gesteld te overleven waar niets anders dat kan. Ze worden aangetroffen in kokendhete bronnen op de oceaanbodem, maar ook in het ijskoude water van de noordpool. Nu slaan deze micro-organismen de allerfelste aanvallen op hun bestaan af — die met antimicrobiële geneesmiddelen.

Honderd jaar geleden was bekend dat sommige micro-organismen ziekte veroorzaakten, maar niemand die toen leefde, had van antimicrobiële medicijnen gehoord. Als iemand een ernstige infectieziekte opliep, hadden veel artsen dus, afgezien van morele steun, weinig te bieden op het gebied van behandeling. Het immuunsysteem van de patiënt stond er alleen voor in de strijd tegen de infectie. Was het immuunsysteem niet sterk genoeg, dan waren de gevolgen vaak tragisch. Zelfs een schrammetje dat door een micro-organisme was geïnfecteerd, was maar al te vaak dodelijk.

De ontdekking van de eerste veilige antimicrobiële middelen — antibiotica — bracht dan ook een revolutie in de geneeskunde teweeg. * Het medisch gebruik van sulfapreparaten in de jaren dertig en van geneesmiddelen als penicilline en streptomycine in de jaren veertig leidde tot een stroom van ontdekkingen in daaropvolgende decennia. In de jaren negentig omvatte het antibiotisch arsenaal zo’n 150 verbindingen in 15 categorieën.

Vooruitzicht op overwinning de bodem ingeslagen

In de jaren vijftig en zestig waren sommigen al de overwinning op de infectieziekten gaan vieren. Er waren zelfs microbiologen die geloofden dat deze ziekten weldra een nachtmerrie uit het verleden zouden zijn. In 1969 verklaarde de directeur-generaal  van de Amerikaanse gezondheidsdienst in een rede voor het Congres dat de mensheid zich weldra ’geen zorgen meer zou hoeven maken over infectieziekten’. In 1972 schreven Nobelprijswinnaar Macfarlane Burnet en David White: „De meest waarschijnlijke voorspelling over de toekomst van infectieziekten is, dat die heel saai zal zijn.” Sommigen dachten zelfs dat zulke ziekten wel eens totaal uitgebannen zouden kunnen worden.

Het geloof dat infectieziekten in feite verslagen waren, leidde tot wijdverbreide overmoed. Een verpleegkundige die bekend was met de ernstige bedreiging die micro-organismen vóór de introductie van antibiotica hadden gevormd, vertelde dat sommige jongere verpleegkundigen het niet meer zo nauw namen met de basishygiëne. Als ze hen eraan herinnerde dat ze hun handen moesten wassen, antwoordden ze: „Maak je niet druk, we hebben nu antibiotica.”

Maar het vertrouwen in antibiotica en het overmatig gebruik ervan hebben rampzalige gevolgen gehad. De infectieziekten zijn gebleven. Sterker nog, ze hebben zich weer in alle hevigheid doen gelden en zijn de voornaamste doodsoorzaak ter wereld geworden! Andere factoren die bijgedragen hebben tot de verbreiding van infectieziekten zijn onder meer de chaos van oorlog, wijdverbreide ondervoeding in ontwikkelingslanden, gebrek aan schoon water, slechte sanitaire voorzieningen, het snelle internationale reisverkeer en de mondiale klimaatverandering.

Bacteriële resistentie

De verbazingwekkende veerkracht van gewone micro-organismen is een groot probleem gebleken, een probleem dat over het algemeen niet voorzien was. Maar achteraf bekeken had wel voorzien moeten worden dat micro-organismen immuniteit voor geneesmiddelen zouden ontwikkelen. Waarom? Sta eens stil bij een soortgelijk verschijnsel dat zich heeft voorgedaan toen men halverwege de jaren veertig het insecticide DDT ging gebruiken. * Destijds waren veehouders blij dat de vliegen grotendeels verdwenen als er DDT werd gesproeid. Een paar vliegen overleefden het echter, en hun nakomelingen erfden immuniteit voor DDT. Het duurde niet lang of deze vliegen, waartegen DDT niets kon uitrichten, vermenigvuldigden zich enorm.

Nog voordat er DDT werd gebruikt, en voordat penicilline in 1944 commercieel verkrijgbaar werd, gaven schadelijke bacteriën al een voorproefje van hun verbijsterende verdedigingswapens. Dr. Alexander Fleming, de ontdekker van penicilline, realiseerde zich dat. In zijn laboratorium zag hij hoe opeenvolgende generaties Staphylococcus aureus (ziekenhuiskok) celwanden ontwikkelden die steeds minder doordringbaar waren voor het middel dat hij had ontdekt.

Dat was er voor dr. Fleming zo’n zestig jaar geleden aanleiding toe te waarschuwen dat schadelijke bacteriën in iemand die besmet is, penicillineresistentie zouden kunnen ontwikkelen. Zouden doses penicilline dus niet voldoende van de schadelijke bacteriën doden, dan zou hun resistente nageslacht zich vermenigvuldigen. Het gevolg zou zijn dat de ziekte weer de kop zou opsteken in een vorm die met penicilline niet te genezen was.

In het boek The Antibiotic Paradox wordt opgemerkt: „Flemings voorspellingen zijn uitgekomen, rampzaliger dan zelfs hij vermoedde.” Hoe dan wel? Men kwam erachter dat in sommige bacteriestammen de genen — de minuscule blauwdrukken  in het DNA van een bacterie — enzymen produceren die penicilline onwerkzaam maken. Als gevolg daarvan blijken zelfs langdurige penicillinekuren vaak vruchteloos te zijn. Wat was dat een schok!

In een poging de strijd tegen infectieziekten te winnen, werden vanaf de jaren veertig tot en met de jaren zeventig geregeld nieuwe antibiotica in de geneeskunde geïntroduceerd, en in de jaren tachtig en negentig ook nog een paar. Daarmee konden bacteriën aangepakt worden die resistent waren tegen oudere middelen. Maar binnen enkele jaren doken er bacteriestammen op die ook resistent waren tegen deze nieuwe geneesmiddelen.

Men heeft inmiddels ontdekt dat de bacteriële resistentie iets verbazingwekkend ingenieus is. Bacteriën zijn in staat om hun celwand te veranderen om het antibioticum buiten te houden, of hun eigen chemische samenstelling te wijzigen zodat het antibioticum ze niet kan doden. Het komt ook voor dat de bacteriën het antibioticum net zo snel naar buiten pompen als het binnenkomt, of dat de bacteriën het antibioticum gewoon onwerkzaam maken door het af te breken.

Naarmate het gebruik van antibiotica toenam, zijn er steeds meer resistente bacteriestammen gekomen, die zich verspreid hebben. Een volslagen fiasco? Nee, in de meeste gevallen ten minste niet. Als bij een bepaalde infectie één antibioticum niet werkt, werkt een ander meestal wel. Resistentie was vervelend, maar tot voor kort is ze meestal wel te hanteren geweest.

Multiresistentie

Vervolgens ontdekten medische wetenschappers tot hun afgrijzen dat bacteriën onderling genen uitwisselen. Eerst werd gedacht dat alleen bacteriën van dezelfde soort genen konden uitwisselen. Maar later werden precies dezelfde resistentiegenen in totaal verschillende bacteriesoorten aangetroffen. Door zulke uitwisselingen hebben bacteriën van diverse soorten  resistentie tegen een hele reeks veelgebruikte geneesmiddelen opgebouwd.

Alsof dit alles nog niet genoeg was, bleek uit onderzoeken in de jaren negentig dat sommige bacteriën in hun eentje resistent kunnen worden. Zelfs als er maar één antibioticum in de buurt is, ontwikkelen sommige bacteriesoorten resistentie tegen een groot aantal antibiotica, zowel natuurlijke als synthetische.

Een sombere toekomst

Hoewel het grootste deel van de antibiotica tegenwoordig bij de meeste mensen nog werkt, is het de vraag hoe werkzaam zulke middelen in de toekomst zullen zijn. The Antibiotic Paradox merkt op: „We kunnen niet langer verwachten dat een infectie genezen zal worden met het eerste antibioticum waarvoor gekozen wordt.” Het boek voegt eraan toe: „In sommige delen van de wereld betekenen beperkte hoeveelheden antibiotica dat geen enkel beschikbaar antibioticum werkzaam is. . . . Patiënten lijden en sterven aan ziekten waarvan sommige mensen vijftig jaar geleden hebben voorspeld dat ze van het aardoppervlak weggevaagd zouden worden.”

Bacteriën zijn niet de enige micro-organismen die resistent zijn geworden tegen medicijnen. Ook virussen hebben, evenals schimmels en andere minuscule parasieten, een verbazingwekkend aanpassingsvermogen vertoond, zodat ze de wereld met stammen opzadelen die alle inspanningen om de middelen ter bestrijding ervan te ontdekken en te produceren, zinloos dreigen te maken.

Wat is eraan te doen? Kan resistentie tenietgedaan of op z’n minst bedwongen worden? Hoe kan het door antibiotica en andere antimicrobiële middelen gewonnen terrein behouden blijven in een wereld die steeds meer geplaagd wordt door infectieziekten?

[Voetnoten]

[Kader/Illustratie op blz. 6]

Wat zijn antimicrobiële middelen?

Het antibioticum dat u van een dokter krijgt, behoort tot een categorie medicijnen die men antimicrobiële middelen noemt. Ze worden wel gerangschikt onder de algemene benaming „chemotherapie”, de aanduiding voor de behandeling van ziekten met chemische stoffen. Hoewel het woord „chemotherapie” vaak gebruikt wordt in verband met de behandeling van kanker, sloeg het oorspronkelijk — en slaat het nog — op de behandeling van infectieziekten. In zulke gevallen zou gesproken kunnen worden van antimicrobiële chemotherapie.

Micro-organismen zijn minuscule organismen die alleen met behulp van een microscoop te zien zijn. Antimicrobiële middelen zijn chemische stoffen die werkzaam zijn tegen ziekteverwekkende micro-organismen. Helaas kunnen antimicrobiële middelen ook schadelijk zijn voor nuttige micro-organismen.

In 1941 gebruikte Selman Waksman, een van de ontdekkers van streptomycine, het woord „antibioticum” voor antibacteriële middelen die door micro-organismen worden afgescheiden. De in de geneeskunde gebruikte antibiotica en andere antimicrobiële middelen zijn waardevol wegens hun selectieve toxiciteit. Dat wil zeggen dat ze micro-organismen kunnen vergiftigen zonder u ernstig te vergiftigen.

Maar eigenlijk zijn alle antibiotica ook voor ons op z’n minst enigszins giftig. De veiligheidsmarge tussen de dosering die de micro-organismen aanpakt en de dosering die ons schade berokkent, wordt de therapeutische index genoemd. Hoe groter de index, hoe veiliger het middel; hoe kleiner, hoe gevaarlijker. Er zijn in feite duizenden antibiotische stoffen gevonden, maar de meeste zijn niet bruikbaar in de geneeskunde doordat ze te giftig zijn voor mensen of voor dieren.

Het eerste natuurlijke antibioticum dat inwendig gebruikt kon worden, was penicilline, dat werd geproduceerd door een schimmel met de naam Penicillium notatum. Penicilline werd in 1941 voor het eerst intraveneus toegediend. Kort daarna, in 1943, werd streptomycine geïsoleerd uit Streptomyces griseus, een bodembacterie. In de loop van de tijd zijn er nog tientallen antibiotica ontwikkeld; sommige worden gewonnen uit levende organismen en andere worden synthetisch vervaardigd. Maar bacteriën hebben manieren ontwikkeld om weerstand te bieden tegen veel van deze antibiotica en daarmee een mondiaal medisch probleem veroorzaakt.

[Illustratie]

De penicilline-schimmelkolonie onder in de schaal belemmert de groei van de bacteriën

[Verantwoording]

Christine L. Case/Skyline College

[Kader/Illustraties op blz. 7]

Soorten micro-organismen

Virussen zijn de kleinste micro-organismen. Ze zijn de oorzaak van veel voorkomende kwalen als verkoudheid, griep en keelpijn. Virussen veroorzaken ook verschrikkelijke ziekten als polio, Ebola en aids.

Bacteriën zijn bijzonder eenvoudige eencellige organismen: ze missen een kern en hebben meestal slechts één chromosoom. Er huizen biljoenen bacteriën in ons lichaam, voornamelijk in ons maag-darmkanaal. Ze helpen ons ons voedsel te verteren en zijn de voornaamste bron van vitamine K, die nodig is voor de bloedstolling.

Slechts zo’n 300 van de ongeveer 4600 bekende bacteriesoorten worden als pathogeen (ziekteverwekkend) beschouwd. Toch zijn bacteriën de bron van een lange lijst ziekten bij planten, dieren en mensen. Bij de mens zijn dat onder andere tuberculose, cholera, difterie, miltvuur, cariës, bepaalde soorten longontsteking en een aantal seksueel overdraagbare aandoeningen.

Protozoa zijn net als bacteriën eencellige organismen, maar ze kunnen meer dan één kern hebben. Amoeben en trypanosomen behoren ertoe, evenals de parasiet die malaria veroorzaakt. Ongeveer een derde van de levende soorten protozoa bestaat uit parasieten — er zijn zo’n 10.000 soorten — hoewel slechts enkele van die parasieten ziekte bij mensen veroorzaken.

Schimmels kunnen ook ziekte veroorzaken. Deze organismen hebben een kern en vormen netwerken van draden. De meest voorkomende infecties zijn ringworm, zoals zwemmerseczeem, en candidiasis (Candida). Van ernstige schimmelinfecties hebben meestal alleen mensen last bij wie de weerstand is verzwakt door slechte voeding, kanker, drugs, of virusinfecties die het immuunsysteem onderdrukken.

[Illustraties]

Ebolavirus

„Staphylococcus aureus”-bacteriën

„Giardia lamblia”-protozoön

Ringwormschimmel

[Verantwoording]

CDC/C. Goldsmith

CDC/Janice Carr

Courtesy Dr. Arturo Gonzáles Robles, CINVESTAV, I.P.N. México

© Bristol Biomedical Image Archive, University of Bristol

[Illustratie op blz. 4]

Alexander Fleming, de ontdekker van penicilline