Zbog čega su patogeni mikroorganizmi jedan od najvećih rizika današnjice? Akademik prof. dr Ristanović otkriva sve opasnosti
Mikroorganizmi, virusi, bakterije, gljivice, protozoe, su jedan od najstarijih oblika života na planeti. Oni se nalaze u nama, na nama i oko nas, svuda u našoj životnoj sredini. Tokom vremena i evolucije, adaptirali su se za život u različitim sredinama, uključujući i ekstremne.
Akademik, prof. dr Elizabeta Ristanović, načelnik Odeljenja za mikrobsku genetiku i imunologiju Instituta za mikrobiologiju Vojno medicinske akademije za Zdravlje Kurir govori o tome zbog čega su patogeni mikroorganizmi jedan od najvećih rizika današnjice i koje sve opasnosti nose sa sobom.
- Svaki susret čoveka i mikroorganizma ne dovodi nužno do bolesti. Rezultat te interakcije, zavisi od genetike, stanja imunološkog sistema, kao i od karakteristika samog mikroorganizma. U stalnoj interakciji sa imunološkim sistemom domaćina, patogeni mikrobi evoluiraju, iznalazeći različite strategije izbegavanja imunskog odgovora domaćina. Njihov cilj je da, prolaskom kroz osetljivog domaćina zapravo obnove i ojačaju svoj vitalni potencijal. Tako dolazi do pojave epidemija i ukoliko se brzo šire i zahvate velika geografska područja, govorimo o pandemijama.
Migracije stanovništva predstavljaju veliki rizik?
- Vreme u kom živimo i njegova dinamika dovodi do toga da se ljudi brzo kreću sa kraja na kraj sveta, zbog turizma, posla, nažalost i zbog kriza i ratnih dešavanja, a s njima se sele i mikroorganizmi koji dolaskom u sredinu gde ljudi nisu imali prethodni kontakt sa njima dovode do izbijanja i brzog širenja bolesti. Dakle, migracije predstavljaju rizik.
Klimatske promene takođe?
- Da, klimatske promene neminovno dovode do širenja areala rasprostranjenosti uzročnika raznih zaraznih bolesti, kao i njihovih rezervoara i vektora. Tako da smo prethodnih godina, posebno u mediteranskom pojasu Evrope, a i kod nas, svedoci pojave virusa koji su ranije bili netipični za naš kontinent, kao što su uzročnici tropskih zaraznih bolesti koje prenose određeni komarci - virusi Denga, Zika, Čikungunija, virus Zapadnog Nila. Autohtona malarija koju izaziva protozoa Plasmodium falciparum nam se vratila i stigla je do Grčke, a popela se čak i na Kilimandžaro. Dakle, najopasniji sa tog aspekta su uzročnici zoonoza, jer klimatske promene pogađaju sve učesnike u njihovom kompleksnom životnom ciklusu (rezervoare-vektore-mikroorganizme), a njih je i procentualno najviše i među novootkrivenim infektivnim agensima. Očekuje se da sa topljenjem leda iz permafrosta mogu iskočiti mnogi zamrznuti i uspavani virusi. Znamo koliko je Arktik danas aktuelan i sa aspekta istraživanja, ali i pomorskih puteva i od strategijskog interesa za velike sile.
Tu su i moguće bioterorističke pretnje?
- Naravno, sve više se govori o rizicima primene mikrorganizama i njihovih toksina u terorističkim ili ratnim dejstvima, a znamo i da su infektivni agensi bili deo arsenala biološkog oružja tokom hladnog rata i da je ovaj vid ratovanja oduvek bio intrigantan za ljude. S tim u vezi treba napomenuti da intenzivan razvoj nauke, pre svega genetičkog inženjeringa, biotehnologije i nanotehnologije, s jedne strane otvara neslućene mogućnosti unapređenja dijagnostike i identifikacije mikroorganizama, dok s druge strane raste i mogućnost potencijalnih zloupotreba koje uključuju intervencije na nivou genoma, ukrštanje i izmenu postojećih ili sintezu novih mikroorganizama. Usavršavaju se i sredstva njihove diseminacije i širenja, uključujući i aktuelne dronove.
Tiha pandemija koja odnosi veliki broj života
Takođe, sve više bakterija postaje otporno na postojeće antibiotike, što je veliki rizik.
- Danas imamo vrlo aktuelnu „tihu pandemiju“ i ogromni problem koji odnosi veliki broj života širom sveta, a vezan je za pojavu otpornosti mikroorganizama na većinu postojećih antibiotika kao rezultat njihove preterane, neselektivne upotrebe u humanoj i veterinarskoj medicini. Procenjuje se, o čemu se egzaktni podaci mogu naći u radovima koji se objavljuju u najprestižnijim svetskim časopisima, da bi u predstojećem periodu od 2025. do 2050. godine, skoro 40 miliona ljudi u svetu, predominantno u bolničkim uslovima, moglo smrtno da strada zbog multirezistentnih sojeva bakterija i komplikacija infekcija istim.
To je posebno veliki problem kod nas, u celoj Jugoistočnoj i Istočnoj Evropi, delovima južne Azije, južne Amerike?
- Ima svakako prostora za unapređenje higijenskih mera, racionalniju primenu antibiotika, ali svakako moramo brzo menjati paradigme, kao i pristupe lečenju i tu brzi razvoj nauke i tehnologije, uključujući i veštačku inteligenciju, može biti od velike pomoći. S tim u vezi, mnogima je izgledalo daleko i strano, pre samo pet godina, kada su kolege iz Masačusetsa objavile rezultate svojih istraživanja uz korišćenje kompjuterskog algoritma, koji je pretražio više od 100 miliona hemijskih komponenti u cilju pronalaženja onih sa efikasnim antibakterijskim dejstvom. Tako je tada pronađen molekul halicin koji je pokazao sposobnost efikasnog delovanja na izazivača tuberkuloze - Mycobacerium tuberculosis, brojne enterobakterije, na bakteriju Clostridium difficile, koja predstavlja čestog uzročnika bolničkih infekcija, kao i na brojne druge bakterije, uključujući i izazivače sepse. Ovaj molekul strukturalno nije bio sličan ni jednom do tada poznatom antibiotiku.
Šta kaže statistika? Koliko ljudi u svetu godišnje umre od bakterijskih infekcija?
- Jedna studija sa Univerziteta Berkli pokazala je da u svetu godišnje samo od bakterijskih infekcija umire 7.7 miliona ljudi, praktično svaki osmi smrtni ishod, rezultat je bakterijske infekcije. Od ukupnog broja, njih pet miliona je uzrokovano upravo rezistentnim sojevima. Mnogi mikroorganizmi, npr. Helicobacter pylori, virusi hepatitisa B i C, humani papilomavirusi, neki herpesvirusi i mnogi drugi mikrobi imaju onkogeni potencijal, pa to takođe treba uzeti u obzir. Dakle, širok je spektar rizika koji izazivaju ovi sićušni organizmi mikrometarskih ili nanometarskih dimenzija koji u apsolutnom broju čine čak 9/10 naših ćelija. Od njihovih burnih međusobnih interakcija, kao i interakcija sa ćelijama domaćina, zavise različiti fiziološki procesi i stanja našeg organizma, kao i sklonost ka raznim bolestima. Naš mikrobiom, nas dakle, određuje mnogo više nego što mi mislimo, utičući i na naše fizičko, ali i mentalno i emotivno zdravlje. Ovo polje predmet je intenzivnih istraživanja prethodnih decenija i zato je svet mikroorganizama dobro upoznati.
Šta je ustvari mikrobiom čoveka i s tim u vezi, koje najčešće greške ljudi prave kada je u pitanju zaštita od mikroorganizama, i koje su najčešće zablude o tome?
- To je naša jedinstvena mikrobiološka lična karta i otisak, rekla bih. Da budemo precizni, pravilni izraz je mikrobiota i on označava zajednicu od 10 do 100 milijardi mikroorganizama koji naseljavaju čovekov telesni prostor, među njima su i simbiotski i patogeni mikrobi-bakterije, virusi, gljivice. Reč mikrobiom je, istina, prisutnija u svakodnevnom narativu, iako se ona praktično odnosi na sveukupnu različitost genoma ovih mikroorganizama.
Čovek i mikroorganizmi započinju svoj zajednički životni put, praktično od samog rođenja i susreću se prilikom prolaska bebekroz porođajni kanal?
- Mikrobi naseljavaju našu kožu, gastrointestinalni trakt, urogenitalni i respiratorni trakt. Samo na suvim delovima kože ruku stanuje npr. 19 različitih vrsta bakterija. Veoma su interesantne i njihove međusobne interakcije u okviru tih ekosistema kao i interakcije sa ćelijama imunološkog sistema i njihovim produktima. Tako npr. u samoj koži, koja je i imunološki organ, bakterija Staphylococcus epidermidis koja je deo normalne flore, nas praktično štiti od patogene bakterije iz iste porodice, Staphylococcus aureus-a koja može da izazove vrlo ozbiljne invazivne infekcije.
Svaki poremećaj tog prirodno uspostavljenog ekvilibrijuma i simbioze unutar normalne mikroflore otvara put u razne bolesti…?
- Tako je. Ova saznanja vezana za mikrobiom kože imaju i mnoge korisne primene za razvijanje novih pristupa u tretmanu, negovanju kože i lečenju. Mikrobiom genitourinarnog trakta je takođe raznovrstan i vrlo je značajno poznavati ga. Ipak, najznačajniji je svakako crevni mikrobiom. Najveća količina najraznovrsnijih bakterija nalazi se svakako u gastrointestinalnom traktu, u crevima, gde obavljaju vrlo značajne, ponekad i vrlo korisne zadatke. Neke od njih proizvode vitamine, poput vitamina K koji je podstiče metabolizam masti, stimuliše imunski sistem i ima brojne druge fiziološke funkcije. Bakterije razgrađuju oko 30 odsto kalorija iz konzumirane hrane, zahvaljujući svojoj ogromnoj metaboličkoj raznovrsnosti, one pomažu čoveku razgrađujući hranljive komponente i stvarajući nusprodukte koje koristi ljudski organizam. Ove bakterije pomažu i našem imunološkom sistemu u borbi sa patogenim bakterijama.
Crevni mikrobiom ima snažan uticaj i na mentalno-emotivni status?
- Suštinski, od strukture i interakcija crevnog mikrobioma zavisi naša sklonost ka autoimunim, onkološkim ili inflamatornim oboljenjima, ali on ima snažan uticaj i na naš mentalno-emotivni status. Dakle, taj čarobni svet koji čini mikrobiom creva je veoma bogat i izrazito uređen i dinamičan. Naše je da spoznamo te zakonitosti i interakcije i na taj način, uz pomoć alatki savremene medicine i genske sekvence, pomognemo u očuvanju zdravlja i lečenju bolesti. Mnogi pristupi, poput npr. „transplantacije mikrobioma“ zdravih osoba se već uveliko uspešno primenjuju u lečenju crevnih bolesti poput ulceroznog kolitisa ili inflamatorne bolesti creva.
Da li preterivanjem u smislu preterane dezinfekcije, direktno smanjujemo varijabilnost mikrobioma?
- To je i odgovor na pitanje koje su zablude kada su mikroorganizmi u pitanju. Dakle, ravnotežu našeg mikrobioma treba da čuvamo, ne treba da ga menjamo. Moramo razumeti da nam mikroorganizmi nisu a priori neprijatelj i da nam mnogi od njih pomažu i štite nas. Istraživanja su pokazala da i razna sredstava koja se stavljaju na kožu i kreme za tuširanje negativno deluju na ravnotežu našeg mikrobioma. Uostalom, svaka igra sa prirodom i suprotstavljanje istoj, čoveku se uvek vraća kao bumerang, a mikroorganizmi su zato i najvitalniji oblik života.
Uticaj novih tehnologija na mikrobiologiju
U novije vreme primećujemo izuzetno brz i dinamičan razvoj veštačke inteligencije koja lako i brzo osvaja i prodire u sve sfere našeg života, uključujući i biomedicinu i mikrobiologiju?
- Naravno da je sve to već dovelo do ozbiljnog progresa u razumevanju imunopatogeneze mnogih bolesti, uključujući i infektivne, mogućnosti brze detekcije i identifikacije nepoznatih patogena, razumevanja njihovih međusobnih interakcija kao i interakcija sa ćelijama domaćina na molekulskom nivou, izuzetno brzog iznalaženja specifičnih lekova i vakcina, prikupljanja i obrade, kao i čuvanja velike količine podataka, uključujući i genetske podatke. Da napomenem da su istraživači iz Kine, Hong-Konga i Australije, prošle godine objavili da su uz pomoć novih tehnologija i veštačke inteligencije otkrili 162.000 novih RNK virusa u različitim sredinama, uklјučujući atmosferu, tople i geotermalne izvore i podatke o njihovom evolucionom poreklu i otpornosti u spolјnoj sredini, upravo zahvaljujući brzoj analizi RNK sekvenci iz baza podataka kao i strukture skrivenih proteina koji se koriste u replikaciji. To je ogroman progres u mikrobiologiji, jer se do sada smatralo da poznajemo samo četiri odsto vrsta virusa.
Prof. Ristanović ističe da je NR Kina apsolutni lider u razvoju I primeni veštačke inteligencije u svim sferama biomedicine i ističe da je u Kini prošle godine otvorena prva svetska bolnica sa veštačkom inteligencijom.
- Šef istraživačkog tima bolnice Liu Jang rekao je da ova inovativna metoda omogućava pravim lekarima da leče virtuelne pacijente i studentima medicine pruža bolјu obuku, naglasivši da simulacijom različitih pacijenata uz pomoć veštačke inteligencije studenti mogu da predlažu planove lečenja bez rizika da naškode stvarnim pacijentima i da grad bolnica sa veštačkom inteligencijom može da simulira i predvidi različite medicinske scenarije, kao što su širenje, razvoj i kontrola zaraznih bolesti u regionu. Dakle, i iz ovoga vidimo da su zarazne bolesti u vrhu medicinskih, a rekla bih i bezbednosnih rizika sa kojima se u budućnosti računa.
Ona naglašava da će primena veštačke inteligencije zasigurno izmeniti mnoge paradigme i da se trenutno vode intenzivne diskusije o potrebi regulisanja etičkih i bezbednosnih standarda u primeni ovakvih tehnologija na svetskom nivou, kao i zaštite tzv. genetičkog suvereniteta.
Šta nam je pokazala COVID- 19 pandemija?
- Upravo je pandemija COVID-19 uvela na velika vrata veštačku inteligenciju i pokazala da je njena primena u zdravstvu značajno pobolјšala našu sposobnost da pratimo, predviđamo i odgovaramo na zdravstvene krize. Pandemija COVID -19 pokazala je kolika je istinska moć mikroorganizama i kakve zdravstvene, ekonomske, socijalne, bezbednosne, pa i geopolitičke implikacije može da ima jedna ovakva kriza. Istovremeno nam je pokazala koliko je bitno da ulažemo u razvoj zdravstva i medicinske nauke, da imamo moćne dijagnostičke, naučno-istraživačke i razvojne centre, stručne i obučene ljude sposobne da se odlučno suprotstave ovakvim izazovima. Pokazala nam je značaj i prednosti dobro organizovanog sistema javnog zdravlja. Pokazala nam je koliko je važan oslonac na vlastite snage, stalni epidemiološko-epizotološki monitoring, koliko je važna i značajna preventivna medicina. S tim u vezi, bilo bi važno okrenuti se i razvoju sopstvenog vakcinalnog programa.
Šta je adekvatan odgovor na ovu krizu, kako na nacionalnom, tako i na svetskom nivou?
- Trebalo bi pažljivo proučiti, kritički i objektivno analizirati naučene lekcije, sve uočene slabosti i pripremati se za efikasan odgovor na ovakve izazove u budućnosti, a njih će nesumnjivo biti. Uostalom, mnogo je mikroorganizama, pre svega virusa, koji imaju pandemijski potencijal i o tome se stalno govori, kao najčešći kandidati spominju se virus ptičjeg gripa, Marburg, majmunske boginje, novi sojevi koronavirusa. Htela bih da naglasim da je naš zdravstveni sistem, kao i naša država u celini, uspešno savladala ovaj izazov i da je naš zdravstveni sistem pokazao svoju vitalnost, kao i nebrojeno puta do sada, kada smo se susretali i sa mnogo opasnijim patogenima, poput variole, 1972. godine, Marbug virusom 1967. godine. I sada smo reagovali organizovanije i efikasnije, od mnogo razvijenijih država.
U svetu se dosta polemisalo o tome da li je virus koji je vladao tokom pandemije COVID 19 prirodan ili veštački?
- Ovo pitanje posebno intrigira i često ga postavljaju kako novinari, tako i studenti, donosioci odluka, a o tome se polemiše i na stručnim i naučnim skupovima, kako kod nas, tako i u svetu. Okršaj na tom polju bije se i nekako od početka krize. Naravno, moj zadatak i obaveza je da se držim jezika nauke i da u tom kontekstu kažem da odgovor ne može biti jednoznačan. Teorijski, virus postoji u prirodi, poznat je odavno, zoonoznog je porekla, pripada kategoriji RNK virusa koji se lako menjaju i na taj način, stvaranjem novih sojeva, stalno pokušavaju da nadmudre i iscrpe imunski sistem domaćina. Svake godine se, pre svega u periodu pogodnom za širenje respiratornih infekcija, oko 30 odsto istih, pripisuje nekom od sojeva korona virusa. Takođe, činjenica je da je razvoj nauke danas toliki, posebno kako smo rekli, u sferi molekularne biologije i genetičkog inženjeringa, da u laboratorijskim uslovima možete praktično de novo sintetisati bilo koji mikroorganizam, izmeniti i li ukrstiti postojeće mikroorganizme i još mnogo toga. Uostalom, podaci o takvim eksperimentima publikovani su i u eminentnim naučnim časopisima i možemo izvršiti analizu istih, što naravno nije sporno. U svakom slučaju, nije svaka epidemija ili pandemija veštački izazvana, ali se pri svakoj epidemiji/pandemiji mora uzeti i obzir i ovakva mogućnost, koju je, istina jako teško egzaktno dokazati. Bilo kako bilo, naše je da uvek budemo pripravni i spremni da na ovakve krize damo adekvatan i efikasan stručni odgovor i da zaštitimo i sačuvamo svoje stanovništvo.
Značaj imunskog odgovora
Ove se nameće pitanje - koliki je zapravo značaj imunskog odgovora u svemu ovome, i od čega ona zavisi? Da li telo "pamti" susret sa sličnim mikroorganizmima?
- Naš imunski sistem predstavlja, vojnički rečeno, odbrambene snage našeg organizma koje se sastoje od mnoštva jedinica - ćelija i molekula koje prepoznaju potencijalne agresore, u ovom slučaju mikrooranizme, opkoljavaju ih i stupaju sa njima u odlučujuće borbe koje imaju za cilj eliminaciju bakterija, virusa, parazita ili njihovih produkata. Prvo stupa na scenu prirodni (urođeni) imunitet koji reaguje pre svega produkcijom interferona, a zatim se aktivira i specifični imunski odgovor. Glavnu ulogu u specifičnom imunskom odgovoru imaju B limfociti koji produkuju antitela i različite populacije T limfocita. Naravno, sve ove ćelije i molekuli deluju sinhrono i uigrano.
Naš imunski sistem, tj. specifične ćelije memorije pamte svaki prethodni susret sa nekim antigenom, tj. mikroorganizmom i spremne su da na svaki sledeći susret sa istim ili sličnim izazivačem odgovore brže, jače i specifičnije i neutrališu napad. Nekada i preterana aktivnost imunskog sistema sama po sebi deluje štetno, poput npr. citokinskih oluja koje predstavljaju životno ugrožavajući sistemski zapaljenski proces koji nastaje usled prekomernog izlučivanja citokina što može na kraju dovesti do disfunkcije organa (pre svega pluća, ali i drugih organa) i smrtnog ishoda, ukoliko se ne preduzmu mere adekvatnog lečenja. Dakle, imunološki sistem je izuzetno kompleksan i fino regulisan sistem u kome mnoge ćelije i molekuli međudeluju i mnogo je faktora koji na njega utiču.
Zabranjeno preuzimanje dela ili čitavog teksta i/ili foto/videa, bez navođenja i linkovanja izvora i autora, a u skladu sa odredbama WMG uslova korišćenja i propisima Zakona o javnom informisanju i medijima.
Otkriven antibiotik koji pošteđuje „dobre“ bakterije: Pokazao uspeh kod pneumonije i infekcija krvi