Mehanizam djelovanja antibiotika u uništavanju bakterija
Antibiotici su jedno od najvažnijih otkrića u historiji moderne medicine. Ovi lijekovi se koriste za liječenje infekcija uzrokovanih bakterijama, bilo da utiču na kožu, respiratorni trakt, urinarni trakt ili druge organe. Iako se često nazivaju "ubicama klica", antibiotici ne djeluju na isti način protiv svih bakterija, niti su efikasni protiv virusnih infekcija poput gripe ili COVID-19. Da bismo razumjeli zašto je upotreba antibiotika važna, moramo razumjeti kako antibiotici djeluju na uništavanje bakterija.
Antibiotici: ubijaju ili inhibiraju bakterije
Secara umum, antibiotik bekerja dengan dua cara utama. Pertama, bersifat bakterisidal , yaitu membunuh bakteri secara langsung. Kedua, bersifat bakteriostatik , yaitu menghambat pertumbuhan dan perkembangbiakan bakteri sehingga sistem imun tubuh memiliki waktu untuk membersihkan infeksi. Perbedaan ini penting karena pada beberapa kondisi (misalnya infeksi berat atau pasien dengan imunitas lemah), antibiotik bakterisidal lebih sering dipilih agar bakteri cepat dieliminasi.
Namun apa pun kategorinya, antibiotik hanya dapat bekerja jika ia menemukan “titik lemah” bakteri. Titik lemah ini biasanya berupa struktur atau proses biologis yang khas pada bakteri dan tidak dimiliki sel manusia. Inilah alasan mengapa antibiotik dapat menyerang bakteri tanpa merusak sel tubuh secara besar-besaran.
1. Inhibira formiranje ćelijskih zidova bakterija
Salah satu target paling populer antibiotik adalah dinding sel bakteri . Banyak bakteri memiliki dinding sel yang tersusun dari peptidoglikan, yaitu jaringan seperti jala yang memberi bentuk dan kekuatan. Sel manusia tidak memiliki dinding sel, sehingga target ini relatif spesifik untuk bakteri.
Antibiotik seperti penisilin , sefalosporin , karbapenem , dan monobaktam termasuk kelompok beta-laktam. Mereka bekerja dengan menghambat enzim yang bertugas membentuk ikatan silang pada peptidoglikan. Akibatnya, dinding sel menjadi lemah dan bakteri dapat pecah (lisis), terutama ketika bakteri sedang tumbuh dan membelah.
Selain beta-laktam, ada juga glikopeptida seperti vankomisin yang bekerja dengan cara berbeda: ia menempel pada komponen penyusun peptidoglikan sehingga proses perakitan dinding sel terganggu. Mekanisme ini efektif terutama pada bakteri Gram positif.
2. Merusak ćelijska membrana bakterija
Target berikutnya adalah membran sel , lapisan yang menjaga keseimbangan isi sel. Jika membran rusak, komponen penting di u ćeliji bocor dan bakteri tidak bisa bertahan hidup.
Contoh antibiotik yang bekerja pada membran adalah polimiksin (misalnya kolistin) yang umumnya digunakan untuk bakteri Gram negatif tertentu yang resisten. Polimiksin berinteraksi dengan komponen membran luar dan membran sitoplasma sehingga menyebabkan kebocoran. Ada juga daptomisin yang dapat merusak membran sel bakteri Gram positif dengan menyebabkan depolarisasi membran, sehingga produksi energi bakteri berhenti.
Budući da su ćelijske membrane prisutne i kod ljudi, ova vrsta antibiotika obično ima veći rizik od nuspojava i zahtijeva veći oprez pri njenoj upotrebi.
3. Inhibira sintezu bakterijskih proteina
Bakteri membutuhkan protein untuk hidup, tumbuh, memperbaiki kerusakan, dan melakukan berbagai fungsi metabolik. Protein dibuat oleh mesin bernama ribosom . Ribosom bakteri berbeda strukturnya dari ribosom manusia, sehingga antibiotik dapat menargetkannya secara selektif.
Neke grupe antibiotika koje inhibiraju sintezu proteina uključuju:
– Aminoglikosida (misalnya gentamisin, amikasin): mengganggu pembacaan kode genetik sehingga bakteri membuat protein yang cacat. Banyak aminoglikosida bersifat bakterisidal.
– Tetrasiklin (misalnya doksisiklin): mencegah masuknya “bahan baku” pembentuk protein ke ribosom, sehingga produksi protein terhenti.
– Makrolida (misalnya eritromisin, azitromisin): menghambat perpindahan ribosom sepanjang mRNA, menghentikan proses perpanjangan rantai protein.
– Kloramfenikol dan lincosamida (misalnya klindamisin): mengganggu pembentukan ikatan peptida atau langkah penting lainnya dalam sintesis protein.
Ako se ne formiraju važni proteini, bakterije ne mogu rasti ili umrijeti, ovisno o vrsti antibiotika i stanju infekcije.
4. Inhibira sintezu DNK i RNK
Materi genetik bakteri, yaitu DNA dan RNA , adalah pusat pengendali kehidupan bakteri. Beberapa antibiotik menargetkan proses replikasi DNA (penggandaan) atau transkripsi RNA (pembuatan salinan informasi genetik untuk produksi protein).
Kelompok fluorokuinolon (misalnya siprofloksasin, levofloksasin) menghambat enzim DNA gyrase atau topoisomerase yang diperlukan untuk membuka dan menggulung DNA saat replikasi. Jika proses ini terhenti, bakteri tidak bisa membelah dan akhirnya mati.
Sementara itu, rifampisin menghambat enzim RNA polimerase bakteri, sehingga bakteri tidak dapat membuat RNA. Obat ini važno u terapi tuberkulosis, karena efektif menghentikan produksi komponen vital bakteri.
5. Ometa metabolizam folata (antimetabolit)
Bakteri membutuhkan folat untuk membentuk DNA dan beberapa komponen penting lainnya. Menariknya, manusia mendapatkan folat dari makanan, sedangkan banyak bakteri harus membuat folat sendiri . Perbedaan ini menjadi celah untuk diserang antibiotik.
Contohnya adalah kombinasi trimetoprim-sulfametoksazol . Sulfametoksazol menghambat langkah awal pembentukan folat, sedangkan trimetoprim menghambat langkah berikutnya. Dengan memblokir dua langkah sekaligus, produksi folat berhenti drastis, bakteri kekurangan bahan baku untuk sintesis DNA, dan pertumbuhannya terhenti atau mati.
Zašto antibiotici ne djeluju uvijek?
Walaupun antibiotik memiliki mekanisme yang efektif, ada kondisi yang membuat antibiotik gagal membunuh bakteri. Salah satu penyebab terbesar adalah resistensi antibiotik . Resistensi terjadi ketika bakteri berubah sehingga antibiotik tidak lagi mempan. Mekanismenya beragam, misalnya:
1. Menghasilkan enzim perusak antibiotik , seperti beta-laktamase yang menghancurkan cincin beta-laktam pada penisilin.
2. Mengubah target antibiotik , sehingga obat tidak bisa menempel atau bekerja.
3. Mengurangi masuknya antibiotik melalui perubahan pori-pori membran pada bakteri Gram negatif.
4. Memompa keluar antibiotik dengan efflux pump, sehingga konsentrasi obat di dalam bakteri tidak cukup untuk membunuhnya.
5. Membentuk biofilm , lapisan pelindung yang membuat bakteri lebih sulit dijangkau antibiotik.
Otpornost se često povećava zbog nepravilne upotrebe antibiotika, na primjer uzimanja antibiotika bez recepta, neuzimanja lijeka do kraja prema uputama ili upotrebe antibiotika za virusne bolesti.
Zatvaranje
Mehanizam djelovanja antibiotika u uništavanju bakterija fokusira se na napad na ključne komponente jedinstvene za bakterije: ćelijski zid, ćelijsku membranu, ribosome, sintezu DNK/RNK i puteve metabolizma folata. Ciljajući ove "slabe tačke", antibiotici mogu efikasno ubiti ili inhibirati bakterije. Međutim, uspješna terapija uveliko zavisi od odabira pravog antibiotika, ispravne doze i pridržavanja uputstava od strane pacijenta. U eri sve veće otpornosti, razumijevanje načina na koji antibiotici djeluju ključno je ne samo za medicinske stručnjake već i za javnost kako bi upotreba antibiotika bila razumnija, a bakterijske infekcije se mogle liječiti sigurno i efikasno.
