Je leest:

Het gebruik van antibiotica: een kwestie van kiezen

Het gebruik van antibiotica: een kwestie van kiezen

Auteur: | 12 december 2016

Er vindt veel wetenschappelijk onderzoek plaats naar het verstorend effect van antibiotica op het microbioom. Door het gebruik van antibiotica worden de darmbacteriën die gevoelig zijn voor het gebruikte antibioticum gedood. De effecten hiervan op het microbioom kunnen aanzienlijk zijn.

Al miljarden jaren leven eencellige micro-organismen op aarde. Al even lang zijn ze met elkaar in gevecht om schaarse voedingsstoffen die ze nodig hebben om zich te vermenigvuldigen. Een belangrijk wapen in dit gevecht zijn antibiotica, de antimicrobiële stoffen die sommige bacteriën en schimmels zelf produceren. Door de productie van antibiotica kunnen de concurrenten in de groei worden geremd of zelfs worden gedood.

Echter, de productie van antibiotica heeft op zijn beurt geleid tot een evolutie van mechanismen die resistentie tegen antibiotica veroorzaken. Deze evolutionaire wapenwedloop tussen antibiotica en resistentie vindt al meer dan twee miljard jaar plaats. Het is dan ook niet verwonderlijk dat antibioticaproducerende én antibioticaresistente bacteriën overal op onze planeet voorkomen, en dus ook een onderdeel zijn van het microbioom van mens en dier.

Een mijlpaal in de strijd van de mens tegen bacteriële infectieziekten was de ontdekking van penicilline door de Britse wetenschapper en Nobelprijswinnaar Sir Alexander Fleming. De vondst van penicilline was toeval. Fleming zocht destijds naar nieuwe antimicrobiële stoffen in de natuur voor de ontwikkeling van geneesmiddelen tegen bacteriële infecties.

In september 1928 ontdekte Fleming dat op een voedingsbodem met een ziekteverwekkende bacterie (Staphylococcus aureus ), een schimmelkolonie was ontstaan die de groei van de bacterie sterk remde. De werkzame stof werd penicilline genoemd, naar de naam van de schimmel (Penicillium notatum) die het antibioticum produceerde. Het duurde nog tot het laatste jaar van de Tweede Wereldoorlog voordat penicilline op grote schaal werd toegepast in patiënten, maar het bleek al snel een formidabel medicijn dat patiënten met levensbedreigende infecties wist te redden.

Ontwikkeling van resistentie

In de daaropvolgende jaren werd een groot aantal natuurlijke antibiotica ontdekt en ontwikkeld tot medicijnen. Even leek het alsof de mensheid de strijd tegen ziekmakende bacteriën definitief had gewonnen. Maar, zoals Fleming zelf al had voorspeld, kwamen er met toenemend gebruik ook steeds meer problemen door resistentie.

Resistentie tegen antibiotica kan veroorzaakt worden door een groot aantal mechanismen. Spontane kleine wijzigingen (puntmutaties) in het DNA van de bacterie kunnen er bijvoorbeeld toe leiden dat het antibioticum zijn doel in de cel niet meer kan bereiken of herkennen. Ook kan een bacterie een stuk DNA met een antibioticumresistentiegen uit zijn omgeving opnemen. Deze genen coderen voor enzymen die antibiotica kunnen inactiveren, door ze chemisch te wijzigen of ze af te breken. Op dit moment ontstaan er in de gezondheidszorg steeds meer problemen door infecties met antibioticum-resistente bacteriën die niet, of zeer moeilijk, te behandelen zijn met antibiotica.

Veel van de infecties die patiënten oplopen in het ziekenhuis worden veroorzaakt door darmbacteriën. Hoewel de meeste bacteriën in de darm onschadelijk zijn, bevinden zich er ook bacteriën, die wel degelijk infecties, bijvoorbeeld van de bloedbaan of de urinewegen, kunnen veroorzaken in verzwakte patiënten. Meestal komen deze bacteriën, zoals Escherichia coli of enterokokken, ook bij gezonde mensen voor in het darmmicrobioom, maar daar veroorzaken ze slechts zeer sporadisch infecties.

In het ziekenhuis leidt het hoge gebruik van antibiotica in patiënten, tot een sterke selectie voor, en uitgroei van, antibioticaresistente subpopulaties van deze bacteriën in de darmen. Omdat het afweersysteem van patiënten in het ziekenhuis vaak ernstig verzwakt is, zijn zij bijzonder vatbaar voor infecties die worden veroorzaakt door deze bacteriën, en die zich via de darmen kunnen verspreiden naar andere delen van het lichaam.

Voor de snelle resistentie-ontwikkeling van darmbacteriën zijn verschillende redenen. Allereerst worden veel antibiotica oraal ingenomen of ze worden, in het geval van intraveneuze behandeling met een aantal penicilline-achtige antibiotica, door het lichaam via de gal uitgescheiden en komen zo in de darmen terecht. Dat betekent dat darmbacteriën relatief vaak blootgesteld worden aan antibiotica en er sprake is van een grote selectiedruk om resistentiemechanismen te verwerven. Verder creëren de dicht op elkaar gepakte bacteriën in de darm een omgeving waarbij resistentiegenen relatief eenvoudig van de ene bacterie aan de andere doorgegeven kunnen worden.

Bij kinderen met aanleg voor diabetes type 1 doet de aandoening zich alleen voor bij een minder divers darmmicrobioom. Dat bleek uit een eerste studie met drieëndertig kinderen. Nieuw Amerikaans onderzoek bij muizen liet zien dat er een mogelijk verband bestaat tussen antibioticagebruik in de kindertijd en de ontwikkeling van diabetes type 1, met een afwijkend darmmicrobioom als onderliggende oorzaak.
Dreamstime

Link met chronische aandoeningen?

Er vindt veel wetenschappelijk onderzoek plaats naar het verstorend effect van antibiotica op het microbioom. Door het gebruik van antibiotica worden de darmbacteriën die gevoelig zijn voor het gebruikte antibioticum gedood. Omdat in medische toepassingen vooral breedspectrum antibiotica worden gebruikt, dit zijn antibiotica die werkzaam zijn tegen veel bacteriesoorten tegelijk, kunnen de effecten hiervan op het microbioom aanzienlijk zijn.

Verstoringen van het microbioom door breedspectrum antibioticagebruik zijn een belangrijke factor in het ontstaan van ziekenhuisinfecties met de beruchte bacterie Clostridium difficile. Deze bacterie produceert toxines die leiden tot diarree en ernstige ontstekingen in de dikke darm. Deze infecties zijn moeilijk te behandelen omdat C. difficile sporen vormt die niet gevoelig zijn voor antibiotica en die later weer voor herinfectie zorgen. Daarom worden nu steeds vaker ‘poeptransplantaties’ gebruikt om infecties met C. difficile te bestrijden. Bij een poeptransplantatie wordt het verstoorde darmmicrobioom van een patiënt vervangen door het microbioom van een gezonde vrijwilliger. Deze behandeling heeft duidelijk vaker succes dan het gebruik van antibiotica gericht tegen C. difficile.

Het verstorende effect van antibiotica op het microbioom kan ook langetermijneffecten op de gezondheid hebben. Dit is met name van belang bij jonge kinderen. Juist in de eerste jaren van het leven zijn de interacties tussen het darmmicrobioom en het lichaam gericht op het trainen van het afweersysteem. Wanneer kinderen op jonge leeftijd antibiotica krijgen, kan dit de training van het afweersysteem verstoren.

Deze verstoring lijkt niet zozeer effect te hebben op de gevoeligheid voor infecties, maar verhoogt wel de kans op overgewicht en allergieën. Het moet wel benadrukt worden dat veel van deze conclusies gebaseerd zijn op dierexperimenten. De link tussen het effect van antibioticumgebruik op het microbioom en de eventuele gezondheidseffecten bij kinderen en volwassenen is nog verre van duidelijk en wordt op dit moment intensief onderzocht.

Dit betekent niet dat antibiotica een negatief imago verdienen. Antibiotica zijn essentiële, levensreddende medicijnen. Een samenleving waarin antibiotica niet meer bruikbaar zijn door de wereldwijde verspreiding van resistentie, is een nachtmerrie voor vele artsen en onderzoekers. Het gevaar van het ontstaan van resistentie, samen met de negatieve effecten van antibioticumgebruik op het microbioom, zijn belangrijke redenen om antibiotica alleen te gebruiken als er een belangrijke medische noodzaak voor is, zodat antibiotica hun levensreddende functie nog lang kunnen blijven vervullen.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 12 december 2016

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.