Wenn es wichtig ist, eine Disziplin zu studieren, dann ist eine der Hauptangelegenheiten ihre Anwendungen, also neben dem primären Ziel, die Wahrheit über das, was diese Disziplin untersucht, zu kennen, die Anwendbarkeit oder Nützlichkeit dieser Studie in anderen Bereichen oder in der Feld selbst ist eine sehr wichtige Angelegenheit. Ich werde meine Aufmerksamkeit hier auf die Evolution und ihre Mechanismen richten. Wenn also etwas, das ich mir persönlich einfallen lassen möchte, die Anwendung dieses Wissens auf das Gebiet meiner Arbeit ist.
In Wirklichkeit studieren wir die Evolution nicht ausgiebig auf Hochschulniveau in der Medizin, da sie in den meisten Fällen keine direkten klinischen Auswirkungen auf die Diagnose und Behandlung von Patienten hat. Ein möglicher Interaktionsbereich ist jedoch die „bakterielle Resistenz gegen Antibiotika“, da dies mit „Mutationen“ zusammenhängt und allgemein als ein Mechanismus angesehen wird, durch den sich das Bakterium an seine Umgebung anpasst.
Mein ganzes Leben in der Medizin, vom College bis zum Facharzt und akademischen Unterricht, haben wir nie aufgehört, daran erinnert zu werden, Antibiotika nicht großzügig zu verabreichen, und die Hauptsorge, die umrissen wird, ist das „Aufkommen resistenter Bakterienstämme“ aufgrund dieser großzügigen Verwendung von Antibiotika selbst . Es gibt natürlich auch andere Gründe, wie Nebenwirkungen und Kosten, aber sie sind meistens nicht das Hauptanliegen.
Während meiner letzten Rezension von Evolution, als ich mir die Einführungskurse ansah, die mir von vielen Teilnehmern hier zitiert wurden, insbesondere diese Seite von Evo101 mit dem Titel „Mutationen sind zufällig “ , war ich wirklich schockiert zu wissen, dass sogar die Mutationen, die zu bakterieller Resistenz führten, waren nicht "gerichtete Mutationen", dh es ist nicht der Fall, dass die Exposition gegenüber dem Antibiotikum dazu führte, dass die Bakterien diese Mutation überhaupt hatten, tatsächlich erwähnt die Seite Experimente von Esther und Joshua Lederberg, die zeigen, dass diese resistenten Bakterien bereits vor der Bevölkerung vorhanden waren wurde den Antibiotika ausgesetzt?
Warum wurden wir also von Bakteriologen immer wieder daran erinnert, unseren Antibiotikaeinsatz zu begrenzen, wenn das Auftreten von Arzneimittelresistenzen nicht auf die Exposition gegenüber Antibiotika zurückzuführen ist?
Tatsächlich ist es nicht nur so, dass in vielen Vorträgen, die wir besuchen und die so ziemlich von offiziellen Stellen gehalten werden, die Entstehung von Antibiotikaresistenzen als GERICHTETE Mutationsreaktion auf die Exposition gegenüber dem jeweiligen Antibiotikum erwähnt wird, was fast die meisten von uns, wir Kliniker, zu denken begannen dass dies eine Tatsache ist. Beispielsweise sind Krankenhausbakterien besonders widerstandsfähig, insbesondere solche auf Intensivstationen. Der Zusammenhang zwischen dem Kontakt mit Antibiotika und dem Auftreten arzneimittelresistenter Bakterien ist uns fast eingehämmert, dass die Entdeckung, dass die Mutation bereits vor dem Kontakt mit dem Antibiotikum vorhanden war, ziemlich schockierend erscheint, zumindest für mich persönlich.
Meine Frage hier ist folgende:
Ist es eine wissenschaftliche Tatsache, dass das Auftreten von bakterieller Resistenz durch Mutationen immer zufällig ist, dh in dem Sinne, dass es sich nicht um eine gezielte Reaktion auf die Exposition der Bevölkerung gegenüber diesem Antibiotikum handelt?
Dies scheint zum Beispiel ein Gegenbeispiel zu sein.
Wenn das der Fall ist, warum sollte man sich dann um den großzügigen Einsatz von Breitbandantibiotika kümmern? Ich meine, was die Entstehung bakterieller Resistenzen betrifft!
Ich meine, es ist nicht so, dass ich die "nützlichen Bakterien", die mit den krankheitsresistenten Bakterien konkurrieren könnten, durch diesen großzügigen Einsatz von Breitbandantibiotika ausrotten werde. Wenn das vorübergehend passiert, können wir sie im Prinzip wieder ersetzen, wie bei der Verwendung von Probiotika.
Beim Surfen im Internet habe ich diese Seite gefunden , die denselben Punkt anspricht, aber die Antworten sind nicht so explizit und weit davon entfernt, überzeugend zu sein?
Sie haben Recht, dies ist äußerst relevant, und es ist bedauerlich, dass Ihre medizinische Ausbildung keine gute Unterweisung über Evolution beinhaltete.
Sie weisen auf einige sehr nützliche und interessante Studien hin. Besonders gut gefallen mir die Studien, die die frühe Existenz antibakterieller Resistenzgene belegen, zB in altem Permafrost .
Nun zu deiner Frage
Ist es eine wissenschaftliche Tatsache, dass das Auftreten von bakterieller Resistenz durch Mutationen immer zufällig ist, dh in dem Sinne, dass es sich nicht um eine gezielte Reaktion auf die Exposition der Bevölkerung gegenüber diesem Antibiotikum handelt?
Ich denke, das Problem hier ist eine Verschmelzung von zwei getrennten Konzepten. Mutation ist ein Mechanismus zur Erzeugung von Variationen. Mutation kann als stochastischer Prozess verstanden werden, der zufällige Veränderungen im Genom eines Individuums verursacht.
Evolution findet aufgrund bestehender Variationen statt. Evolution ist kein stochastischer Prozess. Es ist ein voreingenommener Prozess, eine Veränderung in der Verteilung bestehender Variationen.
Die Entstehung antibakterieller Resistenzen ist eine Evolution, die aus einer Selektion resultiert, die auf bestehende Variationen einwirkt. Entstehung bezieht sich hier auf die Entstehung einer resistenten Variante innerhalb einer Population. Selektiver Druck (Anwendung von Antibiotika) bewirkt eine vorhersagbare Veränderung der Häufigkeit von Genen, die eine Vermehrung in dieser Umgebung ermöglichen würden, die Häufigkeit vorhandener Resistenzgene in der Bakterienpopulation steigt.
Obwohl es Hinweise auf wichtige antibakterielle Resistenzmutationen vor der Verwendung von Antibiotika gibt, schließt dies das Auftreten spontaner Mutationen nicht aus, wie in dem von Ihnen verlinkten Artikel gezeigt wird. Auf die Erzeugung einer genetischen Variation durch zufällige Mutation kann eine rasche Zunahme der Häufigkeit einer neuen genetischen Variation folgen, für die in einer bestimmten Umgebung selektiert wird. Dies kann besonders wahrscheinlich bei Organismen mit hohen Fehlerraten, kurzen Generationszeiten und großen Individuenzahlen sein. Die spontane Mutation ist nicht gerichtet , wie Sie sagen. Es ist zufällig. Die Auswahl dieser bestimmten zufälligen Mutation istallerdings gerichtet. Sobald die zufällige Mutation aufgetreten ist, können wir sagen, dass die Variation existiert. Dann wirkt selektiver Druck auf die vorhandene Variation und ermöglicht Evolution, eine Änderung der Frequenz des in diesem Fall Resistenzgens.
Goodman & Gilman, eine meiner Referenzen zur Pharmakologie, hat tatsächlich eine ausgezeichnete Diskussion dieser Konzepte in Bezug auf antibakterielle Resistenz in Kap. 48, unter dem Unterabschnitt ENTSTEHUNG. Es gibt eine gute Diskussion über die verschiedenen Entstehungsmechanismen, aber diese allgemeine Aussage ist hilfreich:
Mutationen werden nicht per se durch Arzneimittelexposition verursacht. Sie sind zufällige Ereignisse, die einen Überlebensvorteil verleihen, wenn ein Medikament vorhanden ist. Jede große Population arzneimittelempfindlicher Bakterien enthält wahrscheinlich seltene Mutanten, die nur geringfügig weniger empfindlich sind als die Eltern. Suboptimale Dosierungsstrategien führen jedoch zu einer selektiven Abtötung der anfälligeren Population, wodurch die resistenten Isolate gedeihen können.
Die Mutationen sind zufällig, das Überleben und die Ausbreitung von Bakterien mit diesen Mutationen ist NICHT zufällig.
Evolution und Selektion sind situativ.
Der sorglose Einsatz von Antibiotika führt dazu, dass sich diese Mutationen und Bakterien ausbreiten, weil sie andere ohne Resistenzen übertreffen. Diese können sich jedoch oft nicht durchsetzen, wenn keine Antibiotika vorhanden sind. Häufig sind Mutationen, die Resistenz erzeugen, schädlich, wenn keine Antibiotika vorhanden sind, oder genauer gesagt werden die Nachteile der Mutation durch die Vorteile der Resistenz bei Vorhandensein von Antibiotika mehr als ausgeglichen. Das heißt, selbst wenn Mutationen auftreten, die Resistenzen hervorrufen, sterben sie ohne Antibiotika schnell ab.
Selbst wenn sie ohne das Vorhandensein von Antibiotika keinen Vorteil oder Nachteil bieten, kann die normale genetische Drift sie beseitigen, aber wenn Antibiotika vorhanden sind und eine Mutation auftritt, bietet die Mutation dann einen Vorteil und breitet sich aus. Das bedeutet, dass eine Person eher einen resistenten Stamm bekommt, als wenn in der Umgebung der Bakterien keine Antibiotika vorhanden wären.
Beachten Sie, dass die "Umgebung" alles sein kann, von der größeren Ökosphäre bis hin zu einem einzelnen Patienten. und Population kann die Population innerhalb eines Individuums oder die Population von Bakterien auf der ganzen Welt sein.
Lassen Sie uns ein paar Szenarien ausprobieren
In jedem Fall trat die Resistenzmutation bei 1 % der Bakterienpopulation auf.
Szenario 1 keine Antibiotika. Sie haben eine Chance von 1 %, einen resistenten Stamm zu bekommen.
Szenario 2 Antibiotika vorhanden. Jetzt verändert Selektionsdruck die Population schnell, so dass resistente Stämme jetzt die Mehrheit ausmachen (sagen wir 75 %). Jetzt haben Sie eine 75-prozentige Chance, einen resistenten Stamm zu bekommen, und schlimmer noch, diese resistenten Stämme haben jetzt eine hohe Chance, auf andere Stämme mit anderen Resistenzen zu treffen oder dass eine andere resistente Mutation auftritt (jetzt 1 % von 75 % statt 1 % von 1 %) führt dies dazu, dass die Bevölkerung noch resistenter wird, und zwar ziemlich schnell, bis keine Antibiotika mehr wirken.
Die Entstehung , auch bekannt als Exposition des Menschen gegenüber resistenten Stämmen, ist auf den Einsatz von Antibiotika zurückzuführen.
Unvorsichtiger Einsatz von Antibiotika gehören.
Einsatz von Antibiotika bei Menschen/Tieren/Dingen, die sie nicht benötigen.
Entsorgung von Antibiotika in der Umwelt.
Unvollständige Antibiotikakurse.
Aber es gibt ein verborgenes viertes und fünftes Anliegen , mit dem sich Ihre Zeitung beschäftigt. Patienten und Ärzte sind Menschen, und all diese Dinge werden unweigerlich passieren, Patienten nehmen Medikamente nicht ein oder unreine Medikamente werden unsachgemäß entsorgt oder hundert andere Fehler setzen die Bakterienpopulation Antibiotika aus. Eine weitere Sorge, nützliche Antibiotika zu haben, besteht darin, dass wir einschränken, welche Antibiotika wir verwenden, d. h. indem wir nur gebräuchliche verwenden, es sei denn, dies ist absolut notwendig. Wir minimieren die Wahrscheinlichkeit einer Resistenz gegen diese weniger verwendeten Antibiotika, sodass wir etwas haben, das funktioniert, wenn wir auf a stoßen resistenter Stamm.
Schließlich haben Menschen bereits Bakterien in ihrem System, sodass diese Mikroben Antibiotika ausgesetzt werden können, die auf andere nicht verwandte Infektionen abzielen, wodurch Resistenzen gefördert werden. Einige sind sogar durch natürliche Barrieren geschützt, die die Exposition gegenüber Antibiotika reduzieren, die zur Behandlung anderer Dinge verwendet werden, wie Bakterien auf der Außenseite der Haut für interne Antibiotika. Schlimmer noch, Bakterien können Resistenzen horizontal übertragen, sodass diese Mikroben dann Resistenzen mit späteren Infektionen teilen können. Selbst die korrekte Anwendung von Antibiotikum A bei einem Patienten zur Abtötung von Mikrobe X kann dazu führen, dass Mikrobe Z eine Resistenz entwickelt, nur weil die Behandlung von X nicht ausreicht, um alle Z abzutöten. Staph ist dafür besonders anfällig, da es überall vorkommt. Selbst wenn Sie Antibiotika richtig anwenden, können Sie also immer noch resistente Stämme anderer Bakterien produzieren.
Als Nebenbemerkung wird eine gewisse Verwirrung durch eine Eigenart der Sprache und Terminologie im Studium der Evolution verursacht. Wenn X eine Umgebung hervorbringt, in der eine Mutation, die das Merkmal Z hervorbringt, begünstigt wird, was dazu führt, dass sich diese Mutation und damit Z in einer Population ausbreiten, werden Wissenschaftler oft einfach sagen, dass X Z verursacht hat, nur um Zeit zu sparen. Menschen sind faul und tippen " X erzeugt eine Umgebung, in der eine Mutation, die das Merkmal Z produziert, bevorzugt wird, was dazu führt, dass sich diese Mutation in der Population ausbreitet und somit Z, sich in einer Population auszubreiten. " dauert viel länger und nimmt mehr Platz ein als " X verursacht Z zu spreizen “ oder eben X verursacht Z. Andere Evolutionswissenschaftler wissen, was sie bedeuten, aber es kann für alle anderen verwirrend sein. Es ist keine großartige Praxis, aber Fachjargon schleicht sich in alle Wissenschaft ein.
Als persönliche Anmerkung war es mir immer ein Anliegen, dass medizinische Fakultäten zumindest für Forschungsbereiche kein Verständnis der Evolution erfordern; Infektionen, Krebs und eine Million anderer seltsamer Eigenarten der Anatomie und Physiologie werden durch Evolution oder evolutionäres Gepäck verursacht. Heck-Infektion und Krebs SIND evolutionäre Wettkämpfe und einige der vorhersehbarsten.
Bryan Krause
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