Jak nieświadomie wspieramy oporność mikrobów – zagrożenia wynikające z niewłaściwego używania substancji biobójczych

TITLE: How we unconsciously improve microbial resistance ‒ risks from the improper use of biocides

STRESZCZENIE: Zarówno zdrowie publiczne, jak i środowisko naturalne doświadczyło wielu konsekwencji będących wynikiem oporności drobnoustrojów na liczne substancje przeciwdrobnoustrojowe. Wzrastająca powszechność dezynfekcji może być przyczyną zwiększonej tolerancji różnych biocydów i antybiotyków. Dlatego tak istotne jest przybliżenie społeczeństwu skutków źle przeprowadzonych procesów mycia i dezynfekcji, które prowadzić mogą do poszerzenia się bakteryjnej oporności na szeroko pojęte substancje przeciwdrobnoustrojowe.

SŁOWA KLUCZOWE: biocydy, substancje przeciwdrobnoustrojowe, oporność bakteryjna, oporność krzyżowa

SUMMARY: Both public health and the environment have experienced many consequences as a result of microbial resistance to numerous antimicrobial substances. The increasing prevalence of disinfection may be the cause of increased tolerance to various biocides and antibiotics. Therefore it is so important to familiarise the public with the effects of poorly conducted washing and disinfection processes, which may lead to the expansion of bacterial resistance to broadly understood antimicrobial substances.

KEYWORDS: biocides, antimicrobial substances, bacterial resistance, cross resistance

Stosowanie dezynfekcji stało się tak rozpowszechnione, że istnieje ryzyko, że jej nadużywanie może wiązać się z negatywnymi konsekwencjami. Istnieje już wiele badań nad zjawiskiem oporności na biocydy, jednak pomimo ich ogólnej dostępności rozwój oporności na te substancje nie jest aż tak dobrze przebadany, jak to ma miejsce w przypadku zjawiska antybiotykooporności.

Jako ludzie od zarania dziejów zmagamy się z wieloma chorobami cechującymi się wysoką śmiertelnością. Nasza cywilizacja doświadczała wielu epidemii, a brak świadomości dotyczącej różnych dróg rozprzestrzeniania niebezpiecznych drobnoustrojów wcale nie sprzyjał poprawie sytuacji. W dawnych czasach niezmiernie ważnym aspektem był problem złych warunków sanitarnych. Ludzie nie stosowali się do zasad higieny, bo takowych nawet nie było. Niezliczona liczba ówczesnych zabiegów kończyła się z tego powodu śmiercią operowanych osób. W XIX wieku śmiertelność zaczęła się zmniejszać – było to spowodowane m.in. wykazaniem przez Ludwika Pasteura znaczenia patogennych drobnoustrojów w chorobach zakaźnych [1]. Z kolei te odkrycia skłoniły „ojca antyseptyki” – Josepha Listera – do popularyzowania zasad dezynfekcji [2, 3]. W badaniu przyczyn chorób zakaźnych miał swój wkład także Robert Koch wyznaczający pewne kryteria, które musiały zostać spełnione, aby móc potwierdzić chorobotwórczość danego drobnoustroju. Dziś te kryteria znane są pod nazwą postulatów Kocha [4]. W kontekście odkryć przyczyniających się do ograniczania liczebności bakterii warto też wspomnieć o jednym z największych kamieni milowych współczesnej medycyny – odkryciu pierwszego antybiotyku. W 1928 r. Aleksander Fleming przez przypadek był w stanie zaobserwować działanie penicyliny, będącej później impulsem do prowadzenia badań w poszukiwaniu nowych metod leczenia i substancji przeciwdrobnoustrojowych [5].

Obecnie dezynfekcja jest bardzo szerokim pojęciem, a dostępność środków mających na celu ograniczenie liczby drobnoustrojów, m.in. na skórze lub wszelkich powierzchniach, wzrasta – co dodatkowo wzmocniła i uświadomiła w ostatnich latach pandemia wirusa ciężkiego ostrego zespołu oddechowego, SARS-CoV-2 [6, 7].

Wszechobecne stosowanie środków biobójczych

Stosowanie dezynfekcji stało się tak rozpowszechnione, że istnieje ryzyko, że jej nadużywanie może wiązać się z negatywnymi konsekwencjami. Istnieje już wiele badań nad zjawiskiem oporności na biocydy, jednak pomimo ich ogólnej dostępności rozwój oporności na te substancje nie jest aż tak dobrze przebadany, jak to ma miejsce w przypadku zjawiska antybiotykooporności [8]. W szpitalach, przemyśle czy gospodarstwach domowych używa się wielu biobójczych substancji służących do sterylizacji chemicznej lub do dezynfekcji. Ponadto w ogólnodostępnej sprzedaży można nabyć środki higieny osobistej, takie jak: pasty do zębów, kosmetyki, żele myjące, także mające w składzie dodatki związków przeciwdrobnoustrojowych, używanych zazwyczaj jako konserwanty. Jeżeli wszelkie środki działające bójczo względem mikroorganizmów (w tym antybiotyki) są stosowane według zaleceń, działają one hamująco bądź bójczo na wzrost bakterii, wirusów i grzybów. Powoduje to ograniczenie rozprzestrzeniania się szkodliwych mikroorganizmów, a tym samym stanowi podstawową metodę kontroli i zwalczania patogenów. Aczkolwiek warto zwrócić uwagę na fakt, że taka ciągła ekspozycja bakterii na środki biobójcze stanowi dla nich presję selekcyjną. Na jej skutek są one w stanie przystosować się do niekorzystnych warunków. Istnieją dowody na to, że niewłaściwe stosowanie preparatów służących do dezynfekcji może powodować narastającą oporność nie tylko na dany środek, ale także na wiele innych związków chemicznych, w tym na antybiotyki [8-11]. Mówi się, że oporność na substancje przeciwdrobnoustrojowe powoduje obecnie około 700 000 zgonów rocznie na świecie. Naukowcy przewidują, że ta liczba może wzrastać wykładniczo i do 2050 r. osiągnąć ponad 10 mln zgonów rocznie [12].

Istnieje wiele czynników powodujących rozwój antybiotykooporności, jak na przykład: przepisywanie antybiotyków na infekcje wirusowe, nadużywanie substancji o szerokim spektrum działania, brak nowych środków przeciwdrobnoustrojowych czy brak nowych szczepionek itd. [13]. Od końca 2019 r. ludzkość zmaga się z nieznanym dotąd koronawirusem, który spowodował pandemię COVID-19, co ewidentnie przyczyniło się do zwiększonego zapotrzebowania na środki przeciwdrobnoustrojowe (nie uwzględniając antybiotyków podawanych na początku wybuchu pandemii osobom zakażonym wirusem SARS-CoV-2, które mogły wpłynąć na wzrost antybiotykooporności). Odnotowano ogromny popyt na środki do dezynfekcji i mydła antybakteryjne, będące jednymi z podstawowych środków ochrony przed wirusem SARS-CoV-2. Warto zaznaczyć, że korzystanie z tego typu środków nie jest złą praktyką, aczkolwiek należy mieć świadomość, że niektóre z nich mogą zawierać dodatkowe substancje, które niekoniecznie wykazują swoje ochronne właściwości, ale zamiast tego wzmagają oporność bakterii na substancje przeciwdrobnoustrojowe. Mikroorganizmy, poprzez wykształcenie licznych mechanizmów oporności, m.in. pomp efflux, a tym samym nabycie oporności, doskonale radzą sobie z obecnymi w swoim środowisku środkami dezynfekującymi. Niestety te same pompy efflux mogą być przyczyną oporności na inne substancje przeciwdrobnoustrojowe. Niemniej jednak niezwykle istotne jest, aby prawidłowo stosować wszelkie środki biobójcze poprzez przestrzeganie instrukcji producenta. To postępowanie pomoże ograniczyć rozwój selekcji bakterii mających zwiększoną tolerancję na środki przeciwbakteryjne [6, 7, 14].

Substancje biobójcze i ich rodzaje

Środki dezynfekcyjne stosowane są powszechnie w celu kontroli chemicznej mikroorganizmów w różnych gałęziach przemysłu, w sektorze ochrony zdrowia czy w życiu codziennym. Ich zadaniem jest zmniejszenie skażenia mikrobiologicznego do bezpiecznego, niestanowiącego zagrożenia dla zdrowia publicznego poziomu [15]. Mogą one zawierać wiele substancji mających działanie bójcze względem drobnoustrojów. Substancje te należą do różnych grup chemicznych, takich jak: aldehydy, alkohole, fenole czy czwartorzędowe związki amoniowe, które cechują się odmiennym mechanizmem działania na komórkę drobnoustroju.

Dezynfekcja jest procesem mającym na celu redukcję liczby wegetatywnych form drobnoustrojów z dezynfekowanej powierzchni. Warto zaznaczyć, że podczas tego procesu nie pozbywamy się form przetrwalnikowych mikroorganizmów. W celu skutecznego przeprowadzenia dezynfekcji należy poprzedzić ją czyszczeniem i myciem danej powierzchni bądź sprzętów. Pozwala to na pozbycie się wszelkich zabrudzeń i materii organicznej mogącej zmniejszyć skuteczność działania dezynfektantów [19, 20]. W ostatnich latach naukowcy coraz częściej ostrzegają przed konsekwencjami zjawiska nadmiernego i niewłaściwego stosowania środków przeciwdrobnoustrojowych [21-26]. Świadomość społeczeństwa na temat zagrożeń niesionych przez drobnoustroje chorobotwórcze także wzrasta. Niestety, świadomość ta może po części mieć wpływ na stale rosnące stosowanie biocydów, w tym szczególnie łatwo dostępnych produktów konsumenckich [27]. Aby przybliżyć czytelnikowi hasła związane z ogólnie pojętą dezynfekcją i substancjami przeciwdrobnoustrojowymi, poniżej wyszczególniono i opisano najważniejsze terminy z tego zakresu. Biocydami (z gr. bios – życie, cedare – zabijać) określa się wszystkie związki chemiczne pochodzenia naturalnego lub syntetycznego. Są one stosowane w celu pozbycia się szkodliwych organizmów poprzez biologiczne bądź chemiczne oddziaływania z danym organizmem. Używane są w wielu gałęziach przemysłu i charakteryzują się dużym zakresem aktywności biologicznej. Do biocydów należą m.in.: aldehydy, fenole, alkohole i kwasy organiczne [8, 10, 19, 28-30]. Z kolei preparaty/środki dezynfekcyjne (zwane też dezynfektantami) wg aktów prawnych to produkty biobójcze stosowane na powierzchniach abiotycznych, czyli na przedmiotach lub powierzchniach nieożywionych [31, 32]. Trzeba zauważyć fakt, że niektóre produkty dostępne na rynku mogą zawierać kilka różnych substancji czynnych przyczyniających się do zwiększenia ich skuteczności, a także spektrum działania danego produktu. Jest to spowodowane tym, że dany preparat oddziałuje na kilka miejsc docelowych komórki drobnoustroju [27, 29]. Antyseptykami nazywa się substancje wykazujące działanie biologicznie, które są stosowane w celu niszczenia lub zahamowania wzrostu drobnoustrojów z powierzchni biotycznych (skóra, błony śluzowe i tkanki). Antyseptyki nie powinny wywierać szkodliwego wpływu na organizmy wyższe [10, 29, 33-35]. Z substancjami biobójczymi ściśle wiąże się hasło „leki przeciwdrobnoustrojowe”. Są to związki służące leczeniu chorób infekcyjnych, co spowodowane jest przez hamowanie namnażania lub niszczenie i usunięcie patogenów z organizmu. Należą do nich: środki przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe oraz leki przeciwgrzybicze. Dwie podstawowe grupy leków wykazują działanie wobec bakterii – mowa o antybiotykach i chemioterapeutykach. Antybiotykami określa się drobnocząsteczkowe substancje pochodzenia naturalnego, które są metabolitami wtórnymi mikroorganizmów. Mogą one działać statycznie lub bójczo względem drobnoustrojów. Ponadto antybiotyki powstałe dzięki chemicznym modyfikacjom już istniejących naturalnych antybiotyków stanowią antybiotyki półsyntetyczne. Z kolei mianem chemioterapeutyków określa się przeciwdrobnoustrojowe substancje chemiczne, które powstają całkowicie wskutek syntezy chemicznej. Nie mają one naturalnych odpowiedników w przyrodzie [10, 20]. Z substancjami bójczymi i procesem dezynfekcji jest także związane pojęcie „detergentu”. Jest to związek powierzchniowo czynny, którego celem jest zmniejszenie napięcia powierzchniowego wody na granicy faz. Działanie to znacznie ułatwia usuwanie zabrudzeń, co wspomaga efektywność działania dezynfekcji [10, 35, 36].

Czytaj także: Mikrobiologiczne zanieczyszczenia produktów żywnościowych