Antibiotika och mikroorganismer

Du har haft ovanligt ont i halsen ett tag och nu sitter du på vårdcentralen där läkaren precis meddelat att du har halsfluss. Läkaren berättar att halsfluss är en sjukdom som orsakas av mikroorganismer.

Mikroorganismer är ett ganska stort begrepp som omfattar små organismer som inte går att se med blotta ögat. Det kan vara virus, bakterier, svampar och encelliga djur som amöbor. Mikroorganismer kan vara skadliga och de kan orsaka en mängd olika sjukdomar. Men det är viktigt att komma ihåg att vi är helt beroende av mikroorganismer för att kunna leva på jorden. De ingår i olika kretslopp för att bryta ner döda djur och växter i naturen. De är också viktiga för oss människor eftersom de ingår i det så kallade mikrobiomet. Med mikrobiom menas alla de mikroorganismer som lever i och på oss. Dessutom använder vi oss av mikroorganismer i reningsprocesser av både avloppsvatten och restprodukter från produktion av till exempel matvaror.

Det finns många olika typer av mikroorganismer

Bakterier är encelliga mikroorganismer som finns i alla ekosystem. De spelar en viktig roll i det globala ekosystemet. Bakterier finns också inuti oss. Om vi räknar alla celler i kroppen så är ungefär hälften människoceller och resten är olika typer av bakterier. Bakterierna finns främst i mage och tarm men vi har också bakterier i munnen och på huden.

Det finns också miljontals olika arter av svampar och de har en avgörande roll i kretsloppet eftersom de bryter ner organiskt material till näringsrik jord. Svamparna finns nästan överallt. De lever oftast under jord i form av trådar som kallas för hyfer. De svampar vi träffar på i skogen eller i mataffären är fruktkroppar som utsöndrar sporer. Sporerna kan flyga iväg och bilda en ny svamp på en annan plats.

Vissa svampar lever i encellig form och det är dessa vi kallar för jäst. Jäst har värdefulla användningsområden för oss människor i till exempel bakning. Jästsvampar är enkla att odla och används ofta i forskning för att vi ska lära oss mer om olika biologiska system och sjukdomar.

Virus är den minsta mikroorganismen. Virus kan inte föröka sig själv, utan måste infektera en cell för att kunna utvecklas.

Bakterier kan odlas i ett laboratorium

Åter till vårdcentralen och din halsfluss. Läkaren berättar att halsfluss kan orsakas av olika mikroorganismer, både bakterier och virus. För att ta reda på vilken sort det är frågan om görs en så kallad odling. Det betyder att mikroorganismerna får växa på en odlingsplatta så att det går att se vilken sort det är. Odlingen från din hals visar att du har halsfluss som orsakats av en bakterie. Därför kommer du få antibiotika för att bli frisk. Det är viktigt att kunna odla bakterier för att ställa diagnos och välja rätt behandling. Ifall det hade varit ett virus som orsakat din halsfluss hade inte antibiotika hjälpt.

Det är också viktigt att kunna odla bakterier för att forska om hur bakterier fungerar. Genom att förstå hur bakterier fungerar kan forskarna utveckla läkemedel mot sjukdomsframkallande bakterier utan att skada bakterier som vi är beroende av.

Många av våra vanligaste bakterier är enkla att odla. Andra bakterier är mycket svåra att odla i ett laboratorium. Normalt odlas bakterier på en platta eller i en lösning som innehåller näring för bakterier. Dessutom måste det vara rätt nivå av syrgas och helst en temperatur nära de 37 °C som vi har i kroppen. Men det finns bakterier som kan växa på otroligt utsatta platser. Det kan vara i extrem kyla eller värme eller i helt syrefria miljöer.

Infektioner är sjukdomar som orsakas av mikroorganismer

Infektioner är ett samlingsnamn för sjukdomar som orsakas av bakterier, virus eller svamp. De flesta infektioner kan kroppens immunförsvar hantera utan att vi märker det. Ibland resulterar det i mer eller mindre allvarliga effekter. Det kan vara allt från förkylning och feber som går över av sig själv till akuta dödliga infektioner där vi omedelbart behöver intensivvård. Det är vanligtvis kroppens slemhinnor som först möter främmande mikroorganismer. I slemhinnorna finns kroppens immunförsvar redo att hantera farliga angripare. Immunförsvaret är effektivt och undanröjer de flesta inkräktare och lär sig även att känna igen nya farliga mikroorganismer. På det här viset kan vi stå emot merparten av alla infektioner. Ibland lyckas vissa mikroorganismer ändå ta sig förbi immunförsvaret så att vi blir sjuka. Det kan till exempel vara halsfluss.

Sjukdomsframkallande bakterier kan spridas mellan människor på olika sätt. Det vanligaste är genom direkt kontakt. Det kan vi till stor del undvika genom att tvätta händerna. Vissa bakterier sprids också via luften, sår, livsmedel, vatten eller genom djur såsom fästingar. Ofta märker vi inte direkt att vi har blivit smittade. Det brukar ta en tid för bakterierna att påbörja en infektion. Denna fördröjning från smittotillfället till dess symptomen uppstår kallas för inkubationstid och den kan vara alltifrån timmar till veckor

Det finns skillnader mellan människoceller och bakterieceller

För att utveckla läkemedel som slår ut sjukdomsframkallande bakterier utan att vara skadliga för människoceller måste vi veta vilka skillnader som finns. Bakterier kan se ut på olika sätt och vi kan hitta bakterier som kan växa och leva på de mest varierade platser. I ett mikroskop kan vi se vilken form bakterierna har. Är de runda så kallar vi dem för ”kocker”. Om de är avlånga säger vi att de är ”stavar”. Kockerna kan ibland sitta ihop i form av klasar och då säger vi stafylokocker men om de i stället sitter ihop i regelbundna kedjor så säger vi streptokocker.

Det är streptokockerna som normalt orsakar den bakteriella formen av halsfluss. Utöver skillnaderna i bakteriernas form kan de också vara uppbyggda på olika sätt. De två huvudtyperna är gram-positiva eller gram-negativa. Gram-positiva bakterier hålls samman av ett membran och utanför det en cellvägg. Streptokockerna som ger halsfluss är gram-positiva. Många bakterier har förutom ett membran och cellvägg ytterligare ett membran utanför cellväggen. De kallas gram-negativa. Namnet kommer från en dansk forskare, Hans Christian Gram, som kom på ett test för att skilja bakterierna åt. Att kunna skilja på gram-positiva och gram-negativa bakterier är viktigt för att välja rätt läkemedel för behandling av infektioner.

Förutom att bakterieceller har cellväggar så skiljer de sig också åt jämfört med människoceller när det gäller arvsmassan och hur den används för att producera proteiner. Bakterier saknar till exempel cellkärna. Att bakterieceller och människoceller skiljer sig åt är en förutsättning för att antibiotika ska kunna fungera på ett bra sätt.

Antibiotika är en av vår tids största upptäckter

Infektioner orsakade av bakterier kan vara mycket allvarliga och vissa kan leda till döden. Det var länge en dröm att kunna utveckla något som kunde ta bort infektionen utan att skada människan. En av de forskare som jobbade med detta var tysken Paul Ehrlich som fick nobelpris 1908. Han tog fram ett preparat som fick namnet Salvarsan som användes mot infektioner och främst mot könssjukdomen syfilis. Han myntade begreppet ”magic bullet” för att beskriva den nya substansen som en magisk kula som sökte upp bakterien utan att skada människan. Tyvärr är Salvarsan, som innehåller arsenik, inte så bra eftersom den är ganska giftig även för människan.

År 1928 hittade forskaren Alexander Flemming en bakterieodling han lämnat kvar odiskad när han gick på semester. I odlingen fanns ett område där bakterierna inte växte. När han tittade närmare visade det sig att där hade det landat en spor från en svamp som heter Penicillum rubens. Svampen producerade något som dödade bakterierna i närheten. Det som dödade bakterierna visade sig vara en kemisk substans som fick namnet penicillin. Det här var starten på intensiv forskning för att ta reda på hur penicillinmolekylen såg ut och hur den skulle tillverkas för att kunna användas som medicin. Det här blev ett projekt under andra världskriget som nästan var lika omfattande som projektet där atombomben utvecklades. Projektet lyckades få fram stora mängder penicillin. Penicillinet användes första gången i stor skala för de allierade soldaterna under dagen D, 1944. Flemming fick nobelpriset 1945. Idag finns många olika typer av penicillin som används för att behandla till exempel halsfluss.

Penicillin dödar bakterierna genom att förstöra deras cellvägg och används oftast för behandling av gram-positiva bakterier. Sedan upptäckten av penicillinet har forskare dels byggt nya typer av antibiotika i laboratorier, dels hittat ämnen i naturen som fungerar som antibiotika, så kallade naturprodukter.

Antibiotika dödar bakterier

Ordet antibiotika betyder att bakterierna dödas eller slutar växa. De antibiotika som dödar bakterierna fungerar vanligtvis genom att de förstör bakteriens cellvägg. Utan cellvägg kommer bakterierna inte att kunna hålla ihop utan de fylls av vatten och spricker. Människoceller har inte cellvägg och påverkas därför inte. Penicillin fungerar på detta sätt. Andra antibiotika som dödar bakterierna kan ha sin effekt genom att de förstör cellmembranen. Dessa typer är däremot lite mer giftiga även för människoceller. Vissa typer av antibiotika stoppar istället bakteriernas förmåga att dela sig.

En viktig del i att vi slutligen blir friska är att vårt immunförsvar kan hjälpa till att förstöra de bakterier som är kvar och orsakat infektionen. Nu när vi vet hur antibiotika fungerar är det tydligt att dessa läkemedel inte har någon effekt på infektioner som orsakas av virus. Vanlig förkylning orsakas av virus och ska inte behandlas med antibiotika. Det är väldigt viktigt att följa läkarens ordination och inte använda antibiotika i onödan eftersom det finns en risk att bakterierna utvecklar resistens mot antibiotikan.

Antibiotikaresistens gör att vissa bakterier inte kan bekämpas

Bakterier förökar sig genom att dela sig. Om det finns tillräckligt med näring kan bakterier dela sig var 20:e minut. Det gör att bakterier fort kan anpassa sig till sin omgivning genom förändringar i arvsmassan. Detta kallas för mutationer. Mutationer kan göra att vissa bakterier står emot antibiotikan. Dessa bakterierna får en fördel jämfört med andra bakterier. De kan då växa i antal. Att kunna stå emot något kallas för resistens. Att bakterier kan stå emot vissa typer av antibiotika kallas alltså för antibiotikaresistens. Bakterier kan dessutom överföra dessa resistensmutationer mellan varandra vilket gör att resistens kan spridas fort.

Exempel på resistens kan vara att bakterierna producerar ett protein som förstör antibiotikan. Forskarna har hittat resistens mot alla kända antibiotika. Normalt tar det bara några år från det att antibiotika börjar användas som läkemedel innan de första bakterierna är resistenta. Det innebär att vi verkligen måste värna om de antibiotika vi har och inte använda dem på fel sätt.

Antibiotikan har gjort en otroligt stor skillnad för mänskligheten. Utan antibiotika fanns en risk att dö av vad vi idag ser som relativt enkla infektioner. Antibiotika är en mycket viktig del i dagens moderna sjukvård.

Quiz - Antibiotika och mikroorganismer

När uppstår antibiotikaresistens?

En förutsättning för att antibiotika ska fungera är att...

Vid vilken slags sjukdom fungerar antibiotika?

Hälften av cellerna på och i din kropp består av celler från den här organismen.

Vad menas med inkubationstid?

Varför kan inte antibiotika bota virusinfektioner?

Organismer som måste infektera en cell för att kunna föröka sig.

Vad hette forskaren som upptäckte penicillinet?

Vad menas med mikrobiom?

Vilket är rätt om gram-negativa bakterier?

Uppgifter

Förklara och beskriv

  1. Vad är en mikroorganism?
  2. Vad är mikrobiom?
  3. Vad är en bakterie?
  4. Hur stor del av dig består av bakterier?
  5. Var finns bakterierna i din kropp?
  6. Vilken nytta gör bakterierna i din kropp?
  7. Vad innebär det att det görs en "odling" i samband med ett läkarbesök?
  8. Vad innebär en infektion?
  9. Var sitter kroppens slemhinnor?
  10. Hur sprids sjukdomsframkallande bakterier?
  11. Vad är det för skillnad mellan bakterier som är  “kocker” och “stavar”?
  12. Vad innebär det att en bakterie är gram-positiv?
  13. Rita en gram-negativ bakterie.
  14. Vad är skillnaden mellan en gram-positiv och en gram-negativ bakterie?
  15. Varför är det viktigt att veta hur en bakteriecell ser ut?
  16. Vilka likheter och skillnader finns det mellan en människocell och en bakteriecell?
  17. Beskriv hur det gick till när Alexander Flemming upptäckte penicillinet.
  18. Vad betyder ordet antibiotika?
  19. På vilka sätt kan olika antibiotika förstöra bakteriecellerna?
  20. Hur förökar sig bakterier?
  21. Vad innebär en mutation?
  22. Vad innebär resistens?
  23. Ge ett exempel på resistens.
  24. Hur kan resistens spridas bland bakterier?
  25. Vilken nytta har människan haft av antibiotika?

    Argumentera, resonera
     
  26. Vilka effekter kan det få lokalt och globalt om antibiotikaresistensen fortsätter att spridas?
  27. Hur kommer det sig att antibiotikaresistens är vanligare i vissa länder?
  28. Vilka naturvetenskapliga argument finns för och/eller emot följande påståenden:
    a) Du ska bara äta antibiotika om du har en allvarlig bakterieinfektion.
    b) Om du äter antibiotika så är det viktigt att du tar hela dosen även om du mår bra redan efter en dag.
    c) Antibiotikaresistens är ett stort hot mot Europas befolkning.
    d) Mutationer innebär alltid att något blir sämre.
    e) Det är viktigt att lämna in oanvända läkemedel till apoteket. 
    f) Du kan inte smitta andra under inkubationstiden.
    g) Efter att du använt antibiotika finns det en risk att du lättare får andra sjukdomar.

    Ta reda på
     
  29. Varför hjälper inte antibiotika vid virusinfektioner?
  30. Ta reda på i vilka länder antibiotikaresistens är mest utbrett. Hur kommer det sig att just dessa länder har en hög andel antibiotikaresistens?
  31. Ta reda på hur förskrivningen av antibiotika har ändrats i Sverige de senaste åren.