Čovjek kao evolucijska nepogoda (18. travanj 2010. godine)
Da čovjek utječe na tijek evolucije, bilo je jasno i tatici teorije evolucije, Charlesu Darwinu. Za njegov argument o
porijeklu vrsta silno je važan bio uvid u vrste i varijante životinja koje je čovjek pripitomio [1]. U takvim, pitomim
varijantama divljih vrsta, zahvaljujući ljudskom odabiru, određene su poželjne karakteristike naglašene (mliječnost
krava, veličina svinja, dužina nogu pasa i slično). Ne vrijedi to samo za životinje nego i za biljke (npr. "pitome"
varijante žitarica, voća i povrća).
Utjecaj čovjeka na evoluciju koji se mnogo češće spominje u zadnje vrijeme, i to redovito u negativnom kontekstu, vezan
je uz promjene na bakterijama koje uzrokuju bolesti. Radi se o stvaranju otpornosti (rezistencije) bakterija na
djelovanje antibiotika. Taj efekt predstavlja sve veći zdravstveni problem jer se opaža pojava bakterija koje su
otporne ne samo na određeni antibiotik, nego i na više antibiotika, potpuno različitih kemijskih sastava. Otud ono "MR"
(multidrug-resistant, otporna na više lijekova) u
MRSA
(multidrug-resistant Staphylococcus aureus, zlatni stafilokok otporan na više lijekova). I premda se rezistencija
bakterija na antibiotike spominje u medijima i širokoj javnosti relativno kratko vrijeme, njena pojavnost je
poznata znanstvenicima mnogo duže, već barem šezdesetak godina. U tabeli ispod navedeni su podaci
vezani uz razvoj rezistencije bakterija na antibiotike. Prva kolona sadrži (generičko) ime antibiotika, druga godinu
njegove prve uporabe, a treća godinu prvog opažanja rezistencije bakterija na dotični antibiotik (prema [2]).
| Antibiotik | Godina uporabe | Godina opažene rezistencije |
|---|---|---|
| Sulfonamidi | 1930-te | 1940-te |
| Penicilin | 1943 | 1946 |
| Streptomicin | 1943 | 1959 |
| Kloramfenikol | 1947 | 1959 |
| Tetraciklin | 1948 | 1953 |
| Eritromicin | 1952 | 1988 |
| Vankomicin | 1956 | 1988 |
| Meticilin | 1960 | 1961 |
| Ampicilin | 1961 | 1973 |
| Cefalosporini | 1960-te | kasne 1960-te |
Rezistencija se događa zbog mutacija u genomu bakterije koje proizvode proteine i njihovu specifičnu biokemiju koja
postaje otpornija na kemijski utjecaj antibiotika. Bakterije s takvim mutacijama se uspješno propagiraju dalje te
se mogućnost za sve efikasnije promjene na genomu bakterija povećava. Radi se o evoluciji na djelu: mutacije
stvaraju varijabilnost organizama kao podlogu za odabir, a strogi kemijski uvjeti nametnuti antibioticima predstavljaju
strogu selekciju (selekcijski pritisak) koja vodi do preživljavanja najprilagođenijih, tj. najotpornijih na
djelovanje antibiotika. Na vremenskoj
skali tipičnoj za bakterije evolucija je brza i znatne promjene u genomu bakterija mogu se dogoditi unutar svega jedne
godine kao što to tablica iznad i pokazuje.
Ono što je i mene donekle začudilo je da se rezistencija vrlo brzo može razviti i u organizmima koji su (mnogo) kompleksniji
i "sporiji" od bakterija. Tako je npr. razvoj rezistencije komaraca na DDT razlog zbog kojeg malarija nije uništena u
60-tim godinama prošlog stoljeća. Tablica ispod pokazuje razvoj rezistencije korova na
herbicide [2].
| Herbicid | Godina uporabe | Godina opažene rezistencije |
|---|---|---|
| 2,4-D | 1945 | 1954 |
| Dalapon | 1953 | 1962 |
| Atrazin | 1958 | 1968 |
| Pikloram | 1963 | 1988 |
| Trifluralin | 1963 | 1988 |
| Trialat | 1964 | 1987 |
| Diklofop | 1980 | 1987 |
Iz iznesenih podataka lako je uočiti kako čovjek uporabom kemikalija može stvoriti probleme koji prije nisu postojali. No, mene u stvari najviše zanima mogućnost nastanka rezistencije virusa na antiviralne lijekove. O tome se ne zna previše, jednostavno zato jer antiviralnih lijekova i nema mnogo i ne koriste se ni blizu često kao što se koriste antibiotici. Izuzetak predstavlja pojačana upotreba tamiflu-a za vrijeme trajanja nedavne epidemije svinjske gripe. Može li se dakle razviti otpornost (rezistencija) virusa na antiviralnu kemikaliju (lijek)? Iz ono malo podataka što sam uspio naći, definitivan odgovor je: Može. A evo i kako i zašto: Slika ispod prikazuje informacije o rezistenciji virusa gripe H3N2 na tretman adamantanskim lijekovima [3] (radi se o amantadinu i rimantadinu [4]).
Crna krivulja bez simbola prikazuje količinu primijenjenih doza adamantanskih lijekova u SAD-u, dok crveni simboli
prikazuju postotak rezistencije virusa prema lijeku. Danas je rezistencija ove vrste gripe prema adamantanu praktički
stopostotna, tako da se amantadin i rimantadin više uopće ne koriste kao antiviralni lijekovi.
Poznato je da rezistenciju H3N2 virusa prema adamantanskim lijekovima uzrokuje samo jedna točkasta mutacija na
genu za tzv. M2 protein virusa i to na poziciji 31 koja rezultira supstitucijom aminokiseline serina (Ser, S) aspartaginom
(Asn, N; zato je mutacija poznata i kao S31N). U vezi ove mutacije zanimljivo je da se munjevito proširila cijelom
zemaljskom kuglom, što je, čini se, pomalo ostalo kao misterij. Moguće je da zlouporaba amantadinske terapije kao
"preventive" za tretman peradi protiv ptičje gripe tijekom 2005. godine u Kini ima neke veze s tim. Procjenjuje se da je
u Kini u te svrhe potrošeno oko 2.6 milijardi doza lijeka (usporedite sa skalom na slici iznad) [5]. Neke druge studije
sugeriraju da je rezistencija virusa na adamantanske lijekove nastala barem 11 puta neovisno tako da se ne može govoriti
o nekom "mjestu" na kojem je rezistencija nastala [6]. Ovo je sasvim moguć scenarij budući da je mutacija koja vodi do
rezistencije sasvim jednostavna pa stoga i vrlo vjerojatna.
Još jedan zanimljiv primjer je pojava rezistencije HIV virusa na
azidotimidin (AZT) [7] koji je dio poznate trostruke terapije
kojom se AIDS drži pod kontrolom. No, u početku se sam AZT koristio kao lijek i pružio prvu nadu oboljelima da će
poživjeti barem još neko vrijeme. Problem s AZT-om je da, premda usporava tijek bolesti, također uzrokuje rezistenciju
HIV virusa. Oko pola pacijenata tretiranih AZT-om razvije rezistenciju na AZT u roku od 20 tjedana od početka tretmana.
Poznati su i molekularni mehanizmi koji vode do rezistencije. Rezistencija je inicirana mutacijom na poziciji 215 u genu koji
kodira prrotein HIV reverzne transkriptaze. Još dvije do
tri dodatne mutacije vode na potpunu rezistenciju HIV-a na AZT, a zanimljivo je kako se taj proces brzo događa i to unutar
svakog pojedinog pacijenta.
Gornji primjeri pokazuju koliko je potrebno opreza u tretmanu virusnih bolesti i stoga je jasan oprez mnogih
eksperata koji su predlagali vrlo ograničenu uporabu tamiflu-a tijekom pojave svinjske gripe prošle godine. Meni se
čini da je ovo izazvalo samo još dodatnu pomamu za kupovinom tamiflu-a i samo povećalo profit farmaceutske industrije
tijekom te nesretne epizode. Mene zabrinjava koliko su mutacije koje vode do rezistencije virusa na lijekove jednostavne.
Stoga se postavlja pitanje hoćemo li ikad imati uspješan kemijski lijek za virusne bolesti (ne mislim na cjepivo)? Koliko
će dugo današnje terapije virusnih bolesti biti uspješne?
Literatura:
[1] On the origin of species, Charles Darwin[2] Stephen R. Palumbi, Humans as the world's greatest evolutionary force, Science 293, 1786 (2001).
[3] The Evolution and Emergence of RNA Viruses, Edward C. Holmes, Oxford University Press (2009).
[4] Priča o adamantanu je također interesantna s mnogo aspekata, prvo stoga što molekula predstavlja najmanji zamislivi komadić dijamantnog sp3 vezanja ugljikovih atoma, a prvi ju je sintetizirao Vladimir Prelog, 1941. godine. Možda o tome u nekom budućem postu.
[5] Amantadine, članak iz Wikipedie, stanje na dan 18. travnja 2010. godine.
[6] Martha I. Nelson, Lone Simonsen, Cécile Viboud, Mark A. Miller, Edward C. Holmes, The origin and global emergence of adamantane resistant A/H3N2 influenza viruses, Virology 388, 270 (2009).
[7] Principles of Molecular Virology, Alan J. Cann, Elsevier (2007).
Preuzmite gornji članak u PDF formatu OVDJE
| << Lovci virusa | Nanotehnologija >> |
Zadnji put osvježeno: 18. travnja 2010. godine