Studieretningsprojekt
Penicillin
2006/07 BI A + MA A + Ke B
BI A + HI A
BI A
19/12 2008
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
2
Indholdsfortegnelse
Abstract ..................................................................................................................................................................... 3
Indledning ................................................................................................................................................................. 4
Forekomst og betydning af penicillin i naturen ..................................................................................................... 6
Penicillins syntesevej ............................................................................................................................................. 8
Behandling af infektionssygdomme inden opdagelsen af penicillin ..................................................................... 9
Betydningen af penicillins opdagelse .................................................................................................................. 11
Eksperimentelt arbejde ......................................................................................................................................... 13
Undersøgelse af penicillin-følsomhed i flydende kulturer af E. coli ................................................................... 13
Undersøgelse af resistensforekomst hos bakterier i en selvvalgt biotop ............................................................. 17
Undersøgelse af penicillin-følsomhed hos tre bakteriearter ved tabletdiffusionsmetoden .................................. 18
Konsekvenserne af den voksende antibiotika-resistens ...................................................................................... 19
Mulige løsninger mod antibiotika-resistens ........................................................................................................ 22
Konklusion .............................................................................................................................................................. 24
Kildeliste ................................................................................................................................................................. 25
Litteraturliste ....................................................................................................................................................... 25
Figurliste ............................................................................................................................................................. 25
Internetliste ......................................................................................................................................................... 25
Bilag ......................................................................................................................................................................... 26
Eksperimentelt arbejde ........................................................................................................................................ 26
Undersøgelse af penicillin-følsomhed i flydende kulturer af E. coli .............................................................. 26
Undersøgelse af penicillin-følsomhed hos tre bakteriearter ved tabletdiffusionsmetoden ............................. 27
Forsøgsvejledninger ............................................................................................................................................ 27
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
3
Abstract
In this assignment, I will comment on the background of penicillin – on the occurrence and
importance in the nature and look at the biochemical structure of it.
Next, I look far back in time and look at possibilities for the treatment of infections before the
discovery of penicillin and look at the importance of discovery according to the speak of for
example, Alexander Fleming.
In addition, I have made experiments, which can complement the theory and illustrate how
penicillin works.
Finally, I will assess the impact of antibiotic resistance and looking at possible solutions to this.
This task shows both the good side of this solution and the shadow side with the resistance
prevalence. My experiments have complemented well and shows clearly how penicillin kills
bacteria but also shows that some of them showing resistance to the substance.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
4
Indledning
I mellemkrigsperioden, nærmere bestemt i 1928, blev der ved et tilfælde opdaget noget, som
kunne dræbe bakterier. Det var en svampespore, som havde sat sig på et af Sir Alexander
Flemings vækstmedier. Svampesporen kom fra svampen Penicillium notatum og stoffet blev
opkaldt penicillin.
Stoffet var ved at blive glemt, da Fleming ikke kunne fremstille en ren portion af stoffet, men i
slutningen af 1930’erne lykkedes det to andre forskere, Howard Florey og Ernst Chain at
fremstille en ren portion penicillin. Stoffet blev masseproduceret og sendt ud til fronten i
Anden Verdenskrig, og reddede tusindvis af allierede soldater fra at dø af infektioner, som var
noget, der tidligere havde dræbt flere soldater end kugler fra gevær.
Stoffet blev betegnet som et vidunder middel, men ved et overforbrug af stoffet, er der kommet
resistente bakterier ved mutationer, som godt kan overleve en penicillin behandling. Dette har
givet nogle tragiske konsekvenser, hvorved at resistensudviklingen har overhalet
antibiotikaproduktionen, hvilket betyder at der nu er bakterier, som forårsager infektioner, hvor
der ikke findes et antibiotikum, som man kan behandle patienten med.
I denne opgave vil jeg starte helt fra toppen af og kigge på forekomsten og betydningen af
penicillin i naturen, hvor jeg vil komme ind på de forskellige faktorer der ligger til grund for at
penicillin overhovedet er forekommende i svampen Penicillium notatum. Derudover vil jeg
kigge på stoffets biokemiske opbygning og forklare videre hvorledes stoffet virker, og hvordan
det kan miste sin funktion.
Herefter vil jeg se på de behandlingsformer, der blev brugt inden brugen af penicillin helt
tilbage fra de tidlige tider til starten af det 20. Århundrede. Jeg vil herefter gennemgå hvorfor
nogle af behandlingsformerne virker og hvorfor nogle af dem ikke har været i stand til at blive
sat i produktion.
Ud fra penicillins virkning på infektioner, vil jeg analysere den store betydning stoffet har haft,
bl.a. i krigstider, på baggrund af Flemings egen tale og en præsentationstale til Nobel prisen i
1945.
For selv at kunne se hvordan penicillin virker, vil jeg gennemføre forskellige penicillin-
relaterede forsøg, hvor jeg vil analysere og diskutere perspektiverne i mine resultater og kigge
på de anvendte metoder.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
5
Derefter vil jeg komme frem i tiden og vurdere konsekvenserne af den voksende antibiotika-
resistens. Heri vil jeg komme ind på de biologiske konsekvenser, med en gennemgang af hvad
antibiotika-resistens er. Derudover vil jeg også vurdere de samfundsmæssige konsekvenser og i
den sammenhæng forklare, at denne resistensforekomst måske alligevel godt kan være heldigt
for os mennesker i denne verden. Til slut vil jeg pege på mulige løsninger til at komme dette
verdensomspændende problem til livs.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
6
Forekomst og betydning af penicillin i naturen
I naturen beskytter alle levende organismer sig på forskellige måder, for på den måde at
forsvare deres gener og bevare arten i sig selv. Det kunne for eksempel være at to arter
konkurrerede om den samme begrænsede mængde ressource, som lys eller plads, og her vil alle
arterne blive begrænset af en anden arts populationsstørrelse. Interspecifik konkurrence er
konkurrencen mellem flere arter. Svampe og bakterier kan bevare arten ved hurtig vækst og
formering.
1
Penicillin udskilles fra svampen Penicillium notatum (se
figur 1), som et kampstof, for at bekæmpe indtrængende
bakterier. Kampstofferne kan være giftige overfor
bakterierne, og de vil dø, så de ikke kan trænge ind og
konkurrere med svampen.
2
Svampen og bakterier er begge
nedbrydere, hvor organisk materiale nedbrydes, hvoraf
der dannes bioenergi. Det vil sige, at hvis der f.eks. er mange mikroorganismer, som nedbryder
organisk stof omkring svampen, vil svampen ikke kunne danne noget bioenergi; altså den
bliver udkonkurreret. Derfor kunne det tænkes at svampen udskiller disse kampstoffer, til
nedbrydning af bakterierne.
Nogle kampstoffer lugter eller smager også dårligt, hvilket kommer til gavn i forsvaret mod
større herbivore, som kunne tænkes at konsumere svampen, som et måltid.
Det er derfor at man positivt kan udnytte disse kampstoffer i forsvaret mod bakterieinfektioner
på mennesker. Det skyldes at penicillin går hen og ødelægger bakteriernes cellevæg. Udover
lipidmembranen er de grampositive bakterier også omgivet af en cellevæg, ligesom
planteceller, og det er denne cellevæg, som penicillin forhindrer.
Cellevæggen hos disse bakterier består af et tykt lag peptidoglykan, som er sukkermolekyler og
aminosyrer. Polysakkariderne og aminosyrerne sidder fast sammen vha. molekylet mælkesyre.
Aminosyrerne er sammensat vha. peptidbindinger, hvor der er en binding mellem syre-gruppen
og amino-gruppen, under fraspaltning af vand.
1
John B. Nielsen m.fl., Lærebog i økologi, NNF, 1992
2
Herluf Thougaard m.fl., De små svampe – Fra biologi til bioteknologi, Munksgaard, 1994
Figur 1. Penicillium ved 500x forstørrelse.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
7
I cytoplasmaet dannes der hele tiden sukkermolekyler og aminosyrer, som er byggestenene i
denne cellevæg. Sammensætningen af molekylerne sker vha. enzymer, som hver tilhører sin
egen lille delproces. Til sidst samles de forskellige peptidoglykaner med tværbroer, for at holde
det hele sammen.
Ved fasthæftningen af tværbroen er der to aminosyrekæder, som substrater og et penicillin-
bindende protein, som er et enzym. Produkterne ved denne proces er én peptidkæde samt en fri
aminosyre. Derefter frigøres enzymet og er klar til at katalysere den næste dannelse af en
tværbro. De penicillin-bindende proteiner kan, som navnet siger også binde penicillin, da
penicillin minder meget om det ene af substraterne. Dette skyldes fordelingen af negative og
positive ladninger og placeringen af hydrofile og hydrofobe grupper.
3
De hydrofile grupper kan være med til at
danne brintbroer mellem molekyler, som
ikke var bundet sammen med normale
kemiske bindinger. Disse brintbroer spiller
en stor rolle, når substrat og enzym skal
bindes sammen. Det samme for positive og
negative ladninger, da de også tiltrækkes af
hinanden og hydrofobe grupper, vil søge
sammen. Se på figur 2. Det er alle disse
faktorer, som afgør, om et enzym finder et bestemt substrat tiltrækkende. På denne måde kan
penicillin sammenhæfte sig til enzymet på samme måde, som det normale substrat kan.
Det er herefter at ulykken, for bakterien finder sted. Penicillins fireleddede ring er meget
reaktiv og den reagerer med det penicillin-bindende protein. Der bliver således lavet en fast
kemisk binding, og penicillinet bliver ikke frigjort igen, ligesom substratet gjorde. Nu optager
penicillin pladsen fra substratet i enzymet, og på den måde er enzymet blevet ubrugeliggjort.
Når alle enzymerne er blokeret af penicillin, vil tværbroerne ikke længere kunne etableres, og
cellen vil dermed briste.
Alt i alt bruges disse kampstoffer til forsvar mod andre levende organismer, som enten kan
udkonkurrere svampen ved at optage alle de organiske stoffer omkring den, eller spise den.
3
Niels Høiby, Basal og klinisk mikrobiologi, FADL, 1998
Figur 2. Molekylemodeller for penicillin (A) og
substrattet (B).
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
8
Penicillin er et kampstof, som kun kan nedbryde bakterierne og virker derfor som et stof der
dræber bakterierne, og udsender ikke dårlige lugt eller smag.
4
Penicillins syntesevej
Penicillin G, som er det stof, der forekommer i svampen Penicillium notatum, er opbygget ved
sammensætningen af tre mindre molekyler: to aminosyrer – valin og cystein – og
fenyleddikesyre. Når Penicillium notatum foretager denne sammenkobling af molekyler, sker
der ved hjælp af enzymer, der katalyserer processen.
Men når penicillin G opløses i vand, mister det sin virkning i løbet af nogle dage, da der sker en
reaktion med vand. Når vand og molekylet reagerer, går en af bindingerne i molekylet i stykker
og stoffet mister sin skadelighed overfor bakterier,
da stoffet nu ikke længere vil passe sammen med
de penicillin-bindende proteiner. Det er derfor, at
nogle bakterier kan godt leve, selvom der er
penicillin til stede, da de er i stand til at danne
enzymet penicillinase, som katalyserer
nedbrydningen af penicillin i vand. Penicillinet når
simpelthen ikke at dræbe bakterierne før det selv
bliver nedbrudt af penicillinase enzymet.
Hvis man kigger på penicillin G’s formel er der
ikke noget der umiddelbart der giver nogen
oplysning om dets virkning. Molekylet er
opbygget af kulstof, ilt, kvælstof, brint og svovl
ligesom proteiner. Det er almindelige kemiske
bindinger som atomerne er sammensat med, i et
skelet, som består af en 4-leddet og en 5-leddet ring. Benzyl-gruppen er erstattet af andre
grupper afhængig af hvilket penicillin det er, også derfor at penicillin G ofte får navnet benzyl-
penicillin. Der er dog en speciel struktur i penicillinet, som er den 4-leddet ring, også kaldet ß-
lactam-ringen. Der er nogle forskellige regler om hvordan atomer kan sættes sammen til
molekyler. Det kan f.eks. være det der angår antallet af bindinger, de enkelte atomer skal have
4
Knud Johnson, Penicillin – fra biokemi til økologi, Nucleus, 1979
Figur 3. Dannelsen og nedbrydningen af
penicillin G.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
9
– fx kulstof der altid skal have fire osv.. Noget andet er vinklerne mellem bindingerne, da
atomer kan opfattes som kugler og molekyler opfattes rumlige. Vinklerne mellem de fire
bindinger fra et kulstofatom er alle lige store, og beregnet til 109,5˚.
Vinklerne i ß-lactam-ringen i penicillinet er imidlertid mindre end de burde være, hvilket
betyder at der kommer pres på bindingerne, så ringen har det med at åbne sig, således at
vinklen mellem bindingerne kan blive større. Det er derfor også denne ring der åbnes når
penicillin mister sin virkning i vandige opløsninger. Samtidig er det også denne ring der åbnes
når penicillin molekylet binder sig til de penicillin-bindende proteiner (se illustration over
penicillins opbygning på figur 3). Ringen åbnes ikke bare, men der dannes samtidig en kemisk
binding mellem penicillinmolekylet og enzymet.
5
6
Behandling af infektionssygdomme inden opdagelsen af
penicillin
Før penicillin blev opdaget, var små sygdomme som hals- og lungebetændelse m.m. alvorlige
sygdomme, da man ikke havde nogle bestemte midler man var sikre på virkede. Der er tegn på
behandlingsmetoder med specifik medicin siden egypterne i 1550 f.Kr. og tegn på flere
behandlingsmetoder op igennem tiderne. Man har brugt meget almindelige ting til at prøve på
at behandle de infektioner, som dengang var en plage, som man ikke havde midler imod. Det
var især i årene op til Første Verdenskrig, man virkelig fandt ud af, at infektioner i krig næsten
var en større dræber end kuglerne. Man var derfor forberedt på, at den store opgave var
sårinfektioner.
Før i tiden, hvor penicillinen ikke var opdaget, brugte man naturlige alternativer, som i
Egypten, hvor man behandlede forskellige sår og infektioner med honning, som blev brugt som
en salve. Honning er antibakteriel, da den trækker vandet ud af bakterierne og dræber dem.
Derudover omdanner enzymerne, der findes i honning, glukose og ilt til brintoverilte, som er et
velkendt desinfektionsmiddel. Selv i nyere tid er honning blevet benyttet til sårinfektioner, da
det blev brugt en salve af honning af fedt i Shanghai under Anden Verdenskrig. Honning var
ikke det eneste antibakterielle stof, egypterne brugte. Der blev også brugt andre forskellige
naturlige midler, som løg, hvidløg og ræddike. Grunden til at disse planter og grøntsager havde
så stor virkning, skyldes nogle stoffer de indeholder. Løg og hvidløg indeholder det stof, som
5
Niels Høiby, Basal og klinisk mikrobiologi, FADL, 1998
6
Knud Johnson, Penicillin – fra biokemi til økologi, Nucleus, 1979
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
10
hedder allicin, som man fik isoleret i 1940’erne og det viste sig at være meget effektivt til at slå
bakterier ihjel med. Ræddiken indeholder et stof, kaldet raphanin, som har en betydelig
antibakteriel virkning på mange infektioner.
Ligeledes har man igennem historien, blandt folkeslag i forskellige kulturer benyttet
skimmelsvampe i forskellige former til behandling af infektioner. Brød med skimmel/mug blev
benyttet i Serbien og Grækenland. I Rusland var der traditioner med varm jord og i Indien
brugte man karse og forskellige planter med skimmel.
7
I løbet af det 19. og starten af det 20. århundrede, blev der udført mange forskellige
eksperimenter, da man forsøgte at udvinde et stof, som ville sætte en stopper for alle de
infektioner, der hærgede menneskeheden. Man prøvede blandt andet at bruge uskadelige
bakterier, som i sidste ende ville konkurrere med de sygdomsfremkaldende. Dette ville dog
ikke dræbe de sygdomsfremkaldende, men man forsøgte stadig at lave dyreforsøg, for at prøve
at bekæmpe infektioner som miltbrand. Observationer viste at man kunne hæmme væksten af
de sygdomsfremkaldende bakterier, men ikke slå dem ihjel.
På samme tid undersøgte man forskellige stoffer, deriblandt stofferne pyocyanase og salvarsan,
som virkede meget effektivt i forbindelse med dyreforsøg, så man valgte at prøve på mennesker
der led af infektioner, men med meget skuffende resultater, da stofferne var for giftige.
Salvarsan var det mest lovende stof, da det var effektivt i behandlingen mod syfilis, men
giftvirkningen hindrede udviklingen af stoffet.
8
Et stof som sulfa blev også brugt og var det første og eneste effektive antibiotika i de første år
af Anden Verdenskrig, og det er angivet at skulle have reddet titusinder af liv.
9
I løbet af Første Verdenskrig, med Alexander Fleming som løjtnant i arbejde på et hospital for
sårede, benyttede man også forskellige antiseptika, som var stoffer, der lokalt dræber eller
hæmmer væksten af bakterier. Man fandt senere ud af at dette stof kun dræbte der, hvor stoffet
havde kontakt med bakterierne, således at i store, dybe, komplicerede sår ville et antiseptikum
ikke kunne trænge ind i alle hulrum og sprækker. Hvilket vil sige at der stadig var grobund for
bakterievækst og derudover havde stofferne også en ødelæggende virkning, da det også
ødelagde raskt væv. Resultatet var også at de sårede soldater dødede i tusindvis.
10
7
http://en.wikipedia.org/wiki/Discovery_of_penicillin
8
John McKenna, Naturlige alternativer til antibiotika, Olivia, 1999
9
http://en.wikipedia.org/wiki/Sulfonamide_%28medicine%29
10
Preben Hartmann-Petersen, Alexander Fleming og penicillinet, Polyteknisk forlag, 2006
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
11
Betydningen af penicillins opdagelse
For at kunne bestemme betydningen af penicillins opdagelse, skal man se på forskellen mellem
den tid, hvor der var penicillin og den tid hvor det ikke var opdaget endnu. Denne forskel
kommer tydeligt til utryk igennem flere taler, som blev holdt ved ”Nobelprisen i fysiologi eller
medicin” den 10. december 1945.
Den ene tale er en præsentationstale af Professor G. Liljestrand, et medlem af ”The Staff of
Professors of the Royal Caroline Institute” og den anden er Sir. Alexander Flemings takketale
efter modtagelsen af Nobelprisen.
Den opdagelse, udvikling og efterfølgende brug af penicillin anser Professor G. Liljestrand for
at være en af de vigtigste gennembrud i medicinhistorien. Han kigger tilbage i tiden og ser på
nogle af de forfærdelige scenarier, som man hørte om før de store fremskridt i
medicinalhistorien og specielt før penicillin blev opdaget. Han taler om dengang, hvor
sygdommene var plager, som slog utallige mennesker ihjel, uden at man havde en behandling
imod dem.
Penicillin forhindrer et stort antal bakterier i at vokse. Dette betød, at der for første gang var
noget til rådighed, som potentielt kunne forhindre en infektion fra bakterier i at udvikle sig til
en dødelig sygdom. Det med infektioner fra bakterier er noget, som Alexander Fleming ligger
vægt på i sin tale. Han taler om samarbejdet mellem Dr. Chain og Sir Howard Florey, og han
mener var skæbnen der førte de to kolleger sammen, for at undersøge muligheden for at
producere rent penicillin lige op til Anden Verdenskrig – en tid hvor penicillin var mest
nødvendigt. Ud fra dette mener taler han om de store risici der tidligere var, som at få en
infektion, når man f.eks. blev opereret efter ulykker i krigens hede. Det kunne også være de
forfærdelige infektioner fra soldaternes uniformer, som var grobund for diverse bakterier fra
jord, vand, hestegødning m.m., som kunne forårsage sygdomme som stivkrampe eller
gasgangræn. Alle disse sygdomme som Fleming konstant var omgivet af i løbet af sin tid, som
forsker på et krigshospital under Første Verdenskrig.
De umiddelbare konsekvenser af opdagelsen er derfor klart. Lægemidlet blev produceret hurtigt
i krigens år af den amerikanske regering. Ved at udvikle stoffet så let og så hurtigt det
amerikanske regering forhindre mange soldaters sår, som de fik under krigen i at blive
inficeret: stoffet har derfor reddet mange liv, og det kan hævdes, at det spillede en rolle i at
hjælpe de allierede med at vinde Anden Verdenskrig.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
12
Ud over at have været til stor hjælp i løbet af krige siden opdagelsen har penicillin været med
til at nedtone vores frygt for sygdomme, som var meget grusomme og dødelige før i tiden.
En anden ting, som der sættes meget fokus på i de forskellige taler, er den store betydning
penicillin har haft for medicinsk forskning. Flemings, var af akademisk forskningsmæssig
interesse, ikke en politisk beslutning. Det er noget, som kommer tydeligt til udtryk i både
Florey og Chains taler ved samme lejlighed. At den frie forskning, eller grundforskningen er
grundstenen for de store opdagelser. På denne vis kommer det tydeligt frem at penicillinet står
som et eksempel på en forskningsmæssig positiv og uafhængig indsats. Underforstået at en stor
mængde forskere gennem krigsårene markerede sig yderst negativt, ved at deltage fuldt i
krigens uhyggeligheder. Dette ses især tydeligt igennem et citat fra præsentationstalen:
”In a time when annihilation and destruction though the inventions of man have been greater
than ever before in history, the introduction of penicillin is a brilliant demonstration that
human genius is just as well able to save life and combat disease”
Og dette citat fra Ernst B. Chain igennem sin takketale:
”Scientist now realise what the cost has been of not having resisted with all their power
barbarism between on the plea that this was the job of the politician”
Igennem Chains tale ses tydeligt et stort had imod krigen, især hvordan han fremhæver at
penicillin igen kan få folk ud af en tid af had, vold og racisme. Dette giver et blik til hans
jødiske religion, hvormed han sandsynligvis er blevet forfulgt gennem krigen. Hele hans tale
har et helt specielt negativt ordvalg, han kritisere mange instanser, som f.eks. regeringen, hvori
han mener at forskningen skal styres af ”folket”, og ikke regeringen der skal styre hvilke ting
der skal forskes i. Chain og Florey benytter sig af situationen til at omtale betydningen af deres
forskningsbetingelser - selve udviklingen af penicillin får ikke mange ord med på vejen. Her
kan der drages paralleller til nutidens diskussion omkring grundforskning vs. målforskning. I
dag støttes der meget op omkring målforskning, dvs. at forskerne har et mål med deres
forskning – de får ikke lov til bare at forske som de har lyst til.
Før talerne af henholdsvis Fleming, Chain og Florey holdte Professor Theorell en lille introtale
hvori betydningen af penicillin meget tydeligt fremkommer i dette citat:
”You have dug up a wonderful plaster, too, that has healed countless sores. This achievement
called for years of labour, unerring instinct, profound and wide knowledge, team-work and
some luck. Your penicillin was made available to mankind during the biggest of wars; but it is
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
13
unable to serve anything but peaceful purposes. It cannot kill a mouse, though it can heal a
man.”
Eksperimentelt arbejde
Undersøgelse af penicillin-følsomhed i flydende kulturer af E. coli
Ved dette eksperiment har jeg benyttet spektofotometri, til at kunne følge væksten af E. coli,
ved at måle tætheden af den i en flydende kultur. Metoden med et spektofotometer, går normalt
ud på at måle en opløsning af et farvet stofs evne til at absorbere lys. Når koncentrationen af
farvestoffet bliver for tæt, vil den kunne absorbere alt lys, og der vil indtil det punkt være en
lineær sammenhæng mellem farvestoffets koncentration og dets evne til at absorbere lys.
Derimod er en kultur af bakterier meget mere uensartet end en opløsning med et farvestof og i
stedet for en absorption, vil der ske en brydning, og dermed en spredning af lyset. Dette
betegnes som Optical density, eller bare OD.
På samme måde som med farvestoffet, vil det også afhænge lineært af kulturens koncentration,
hvis man måler OD i en bakteriekultur.
Udover at få bakterietætheden i form af OD, kan man omregne det til antal bakterier, ved at
pode en prøve, eller en fortynding med en bestemt OD på et vækstmedie og optælle
bakterierne. Derefter kan man udregne antallet af bakterier for de andre målinger ved at bruge
Beers lov.
Ved denne metode kan man derfor måle sig frem til et vækstforløb for den bakterieart man
benytter, som i dette tilfælde er E. coli. Det gøres ved at måle OD på bestemte tidspunkter, så
man til slut har en kurve, med OD som funktion af tiden. Det der ellers er benyttet i dette
forsøg, udover at have en kontrol, er nogle flydende vækstmedier, tilsat forskellige
koncentrationer af penicillin; 3 µg, 6 µg, 12 µg og 18 µg pr. 150 mL flydende vækstmedie.
Grunden til denne variation, er at den giver et billede af penicillin-følsomheden i disse flydende
kulturer af E. coli.
Derudover ved arbejde på denne måde, har der været nogle ting, som har været vigtige for at
opnå mere præcise resultater. At arbejde sterilt, var utroligt vigtigt, da man på denne måde får
slået andre bakterier ihjel, hvilket er helt afgørende, for at undgå forurening med uønskede
mikroorganismer. Dette er gjort ved at bruge sterile pipettespidser, sterile måleglas, sterile
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
14
målekolber m.m.. På denne måde har man gjort sit bedste på at begrænse andre
mikroorganismer end den ønskede, E. coli, og få de mest præcise resultater. At skabe de bedste
levevilkår for bakterierne har jeg også prøvet at opnå, ved at sætte dem i et 37˚C varmt
vandbad, hvorved de har deres temperaturoptimum. Således bliver deres vækst ikke hæmmet
pga. for lav temperatur. På den måde er det eneste man gør at variere på koncentrationerne, og
holde alle de andre faktorer konstante, således at man i sidste ende får et billede af denne
faktors virkning på bakterievæksten.
Hvis man kigger på koordinatsystemet, kan man se, som tidligere nævnt, at OD er som funktion
af tiden i minutter. I koordinatsystemet er der optegnet fem forskellige grafer: Der er en
kontrolgruppe (blå), uden tilsætning af penicillin. Derudover er der fire grafer, som hver især
har fået tilsat henholdsvis 3 µg, 6 µg, 12 µg og 18 µg pr. 150 mL flydende vækstmedie.
Hvis man først og fremmest kigger på vækstforløbet for kontrolgruppen, kan man tydeligt se de
fleste faser af en vækstkurve. Når man rendyrker mikroorganismer, i vores tilfælde E. coli, og
lader dem gro under kontrollerede betingelser, vil man kunne følge vækstforløbet for en
population. I dette tilfælde udtager man prøver i forskellige tidsintervaller af en et flydende
vækstmedie, med overførte mikroorganismer. På grundlag af mere professionelle optællinger,
har man kunne inddele bakteriernes vækst i fire faser (se også figur 4):
1. Lagfasen, er lige efter at
mikroorganismerne er blevet
overført til mediet og indtil de har
vænnet sig til de nye
vækstbetingelser, vil de ikke dele
sig. Dvs. at i stedet for at dele sig har
de dannet nye enzymet til at kunne
klare sig i det nye miljø og antallet af
mikroorganismer er således konstant.
2. Den eksponentielle vækstfase, er hvor mikroorganismerne har tilpasset sig omgivelserne
og deres antal fordobles pr. generationstid. Det er i denne periode at mikroorganismerne
kan nå at formere sig til utroligt mange, hvilket derfor skyldes at en infektion skal
kureres i starten af denne periode, inden mikroorganismerne har nået et stort antal.
Figur 4. En vækstkurve over en population af
bakterier med antal celler som funktion af tiden.
1. Lagfasen
2. Den eksponentielle vækstfase
3. Stationærfasen
4. Dødsfasen
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
15
3. I Stationærfasen, vil nogle af mikroorganismerne dø og blive nedbrudt. Det kan skyldes
deres egne affaldsstoffer, som vil hæmme deres vækstmuligheder. Andre faktorer kan
være tætheden af populationen, pH-værdien, tilgængeligheden af O
2
m.m..
4. Dødsfasen, er når en population har været i stationærfasen i et stykke tid, så vil antallet
af mikroorganismer være eksponentielt aftagende.
Tre af disse fire faser kommer til udtryk i kurven for kontrolgruppen. I tidsintervallet fra 0 min
til omkring de 40 min, kan man se at kurven er konstant, hvilket skyldes den hæmmede vækst,
pga. dannelsen af enzymer til overlevelse i det nye miljø, som foregår i lagfasen, hvor antallet
af mikroorganismer er konstant. Derefter stiger antallet meget drastisk i 4-5 timer, hvorved at
mikroorganismerne er trådt ind i den eksponentielle vækstfase, hvor de fordobles pr.
generationstid, som i dette tilfælde er omkring 20 min., ved ideelle levebetingelser. På kurven
kan man se nogle afvigelser, hvor den nogle gange er meget stigende og nogle gange stiger
meget langsomt. Dette skyldes sandsynligvis forskellige fejlkilder, som kunne have gået ind og
påvirket resultaterne negativt. Den største fejlkilde, som kunne stå til begrundelse for disse
afvigelser, er muligvis at jeg efter nogle af målingerne glemte at tænde for omrystningen af
vandbadet. Dette resulterer i manglende fordeling og omrøring af næringen, således at de
langsomme stigninger, kan skyldes at bakteriernes vækst var hæmmet pga. manglende næring.
Men udover disse små afvigelser kan den eksponentielle vækstfase tydeligt ses, og kurven giver
et tydeligt billede af at bakterierne har tilpasset sig omgivelserne.
Ved den allersidste måling er OD faldet, hvilket jeg konkluderer som et tegn på en begyndende
stationærfase, hvor bakterierne vil begynde at dø og blive nedbrudt, enten pga. nogle faktorer,
som for høj tæthed, mangel på O
2
eller egne affaldsstoffer. Hvis målingerne ville have gået
længere, vil man kunne have forventet en konstant fase, som efter et stykke tid, ifølge teorien,
ville have været eksponentielt dalende, da den ville have været gået over i dødsfasen. Denne
ville sandsynligvis ikke have været mulig at se, ved hjælp af spektofotometri, da de døde
bakterier, lige såvel som de levende også ville sprede lyset og jeg vil derfor forvente en kontant
fase fra stationærfasen til og med dødsfasen.
Hvis man kigger på de kurver, som afbilleder de medier, hvor der var tilsat penicillin, kan vi se
at selvom der er forskellige koncentrationer penicillin tilsat, så minder kurverne meget om
hinanden og ligger i det samme OD-interval. Selvom at de svinger lidt, vil jeg betegne dem,
som nogenlunde konstante, og selvom E. coli er gram negativ, dvs. uden cellevæg af
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
16
peptidoglykan, så er koncentrationen af
penicillin alligevel så høj, selv ved 3µg,
at der ikke foregår nogen vækst af
bakterier. Derfor er der ikke meget at
diskutere omkring de kurver der kan ses
i koordinatsystemet. Man kan dog
diskutere et muligt udseende af
forskellige kurver, over et vækstmedie,
med forskellige
penicillinkoncentrationer, som var
lavere end 3 µg. Eftersom at penicillin får de gram positive bakterier til at briste, og derfor
reducerer antallet af dem, vil de forskellige koncentrationer kunne medvirke i vækstkurver, som
indeholder et lavere antal bakterier, afhængig af koncentrationen. Ved en lav koncentration af
penicillin vil man derfor sandsynligvis kunne se kurve for hver koncentration, som har
nogenlunde det samme udseende, bare forskellige OD-værdier.
Desuden kan det virke mærkeligt at kurverne med tilført penicillin ligger negativt, men det kan
sandsynligvis skyldes at den bølgelængde spektofotometeret var indstillet til var 470 nm, som
ligger i det blå farvespektrum. Eftersom at blå er komplementærfarve til gul/orange, ligesom
den farve blandingen havde og ved at nulstille spektrofotometeret, vil der ske en spredning af
lyset i væsken efter tilsætning af bakterier. Tilstedeværelsen af penicillin har åbenbart en
modsat effekt, der gør at mere lys transmitteres og mindre absorberes, hvis man sammenligner
med en prøve uden penicillin. Man vil sandsynligvis kunne fjerne disse negative ved at man
vælger en anden bølgelængde, så man ikke har komplementærfarven til blandingens og derved
muligvis få tal, der ligger over nul.
Der er nogle fejlkilder, som har gjort dette forsøg mindre analyserbart, selvom forskellen ikke
har stor betydning på konklusionen. Ved placeringen af de flydende vækstmedier i vandbadet,
formåede vandet at fjerne mærkaterne, således at man ikke kunne vide hvilke koncentrationer
der var i de forskellige kolber med tilsat penicillin. Dette har ikke betydet det store, da alle
kurverne med tilsat penicillin ligger nærmest konstant, grundet penicillinkoncentrationen, der
sandsynligvis var for høj.
Alt i alt giver dette forsøg, med disse resultater et klart billede af hvordan bakterier bliver
påvirket af penicillin. Som kontrol har man en kurve, der viser hvordan bakterienkoloniens
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
450
Tid (min)
OD
OD A
OD B
OD C
OD D
OD E
Figur 5. Koordinatsystem, med kurver over de data jeg
indsamlede ved dette eksperiment.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
17
vækstforløb går, og de andre kurver viser, hvordan den mindste mængde penicillin påvirker
bakteriernes vækst. Og da det er penicillin G, som er benyttet, må det betyde at selvom
bakterierne er gramnegative, bliver de dræbt ved så høje koncentrationer af penicillin.
Som tillæg til grafen, hvori man har OD som funktion af tiden, har jeg som tidligere nævnt, at
man ud fra OD eller absorptionen kan udregne antallet af bakterier vha. Beers lov, hvis man
poder en prøve på et vækstmedie og derefter optæller bakteriekolonierne. Dette var også
meningen, men jeg fortyndede ikke prøven nok, således at der var uendelig mange bakterier på
pladen, hvilket jeg havde svært ved at bruge. Men måden jeg ville have gjort det på, var at tælle
antallet af bakterier på vækstmediet, og ganget det op med fortyndingen, således at jeg får
omtrent det antal bakterier, der var i prøven. Dette tal x, indsættes i formlen for en ret linie,
hvor a er isoleret:
a
y
x
, hvor y er OD, på det givne tidspunkt, og a er en konstant.
Herefter bruges Beers lov:
x
A
a
, hvor A er OD og a konstanten fra før.
Ud fra dette vil man med en given OD, kunne udregne antallet af bakterier i prøven og lave en
graf med antal bakterier som funktion af tiden, hvilket vil give et mere præcist billede af
hvordan væksten for bakterier er.
Undersøgelse af resistensforekomst hos bakterier i en selvvalgt
biotop
Ved dette forsøg kan man på en simpel måde, undersøge resistensudvikling hos bakterier i en
selvvalgt biotop. I dette tilfælde valgte jeg at bruge jordbakterier. Dette kan man gøre ved at
inkubere denne bakterie på agarplader, hvor man har tilsat penicillin til vækstmediet. Som
kontrolgruppe dertil har man lavet vækstmedier, uden tilsætning af penicillin, så man kan
iagttage bakteriernes virkelige vækst, for derefter at kunne sammenligne dem med hinanden.
Hvis der således fremkommer bakteriekolonier på de plader, hvor man har tilsat penicillin, vil
dette være et tegn på at bakterierne har udviklet resistens til penicillin, via mutationer.
Ved at kigge på agarpladerne, kan man med det samme tydeligt se forskellen på de plader, som
indeholder penicillin og dem der ikke gør. Pladerne uden penicillin har mange kolonier med
bakterier, over hele pladen, i store områder, hvilket tyder på at bakterierne har haft gode
levevilkår. Derimod ser man på pladerne med penicillin ingen forskel nu, i forhold til dengang
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
18
man podede dem. De er helt gennemsigtige, uden det mindste spor af bakterier. Dette tyder på
at de penicillin-følsomme jordbakterier er blevet ødelagt af penicillinen.
Men på den ene af agarpladerne, hvori der var tilsat penicillin, ses en enkelt koloni af
jordbakterierne, hvilket tyder på resistensforekomst hos disse jordbakterier. Bakterierne
udvikler resistens overfor penicillin, da der inden for enhver art er genetisk variation, som er
opstået pga. mutationer i arvematerialet. Derfor sker der at i en population af bakterier, vil være
nogle, hvor de tilfældigt vil mutere sig således at nogle af deres gener er resistente overfor
penicillin. De kunne f.eks. være det tidligere omtalte enzym kaldet penicillinase, som
katalyserer nedbrydningen af bindingerne i molekylet i vandige opløsninger. Derfor kan
bakteriernes penicillinresistens betyde at de producerer penicillinase og derfor godt kan leve,
selvom der er penicillin til stede. Penicillinen bliver nedbrudt så hurtigt at det ikke når at dræbe
bakterierne.
Dette forsøg viser i sin helhed meget klart, hvordan penicillin påvirker væksten af bakterier ved
sammenligning mellem vækstmedier med tilsat penicillin eller ej. Ud fra disse resultater kan
man tydeligt se, hvordan penicillin er et effektivt antibiotika og at der muligvis allerede er
bakterier, som er resistente overfor penicillin i naturen eller som udvikler resistens overfor
penicillin.
Alt i alt et glimrende forsøg til at illustrere virkningen og effektiviteten af penicillin og
derudover vise at nogle bakterier udvikler resistens over for det, og derfor stadigvæk godt kan
leve.
Undersøgelse af penicillin-følsomhed hos tre bakteriearter ved
tabletdiffusionsmetoden
I dette eksperiment vises ved en simpel metode, penicillin følsomheden hos tre forskellige
bakteriearter, E. coli, Bacillus cereus og Micrococcus luteus, overfor to forskellig slags
antibiotika, penicillin low (3µg) og ampicillin (33 µg). Den måde man udfører eksperimentet
på er ved at inkubere bakterierne på agarplader, som man derefter placerer penicillin-tabletter
på. Penicillinen vil derefter diffundere ud i agaren. Er bakterierne følsomme overfor penicillin,
vil der dannes en zone udenom tabletterne uden bakterievækst, en såkaldt hæmningszone. Hvis
der derimod også er vækst lige rundt om tabletten, vil man antage at bakterierne er resistente.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
19
For at opnå de mest korrekte resultater, har jeg placeret agarpladerne i varmeskab ved 37˚C.
Der har bakterierne har de bedste levevilkår, og deres vækst ikke bliver hæmmet af
temperaturen, men begrænse faktorerne således at man kan se penicillins virkning på
bakterievæksten.
Ved at kigge på vækstmedierne, kan man tydeligt se en forskel på de forskellige typer
penicillin. På de plader med penicillin low, er der ikke opstået nogle hæmningszoner, og
bakterierne ligger helt op til tabletten, dvs. at penicillinen ikke har slået bakterierne ihjel. Dette
kunne tyde på resistensforekomst, men da det er gennemgående hos alle bakteriearterne, vil jeg
nærmere mene at den lave koncentration på 3 µg, spiller en rolle i resultaterne. Jeg tror at den
så lave koncentration, sandsynligvis ikke har haft nogen effekt på bakterierne.
Hvis man derimod kigger på agarpladerne, hvor der er tilsat ampicillin, ses tydelige
hæmningszoner omkring tabletterne, hvilket tyder på at koncentrationen på 33 µg er høj nok til
at kunne dræbe bakterierne. Men hvis man kigger ordentligt efter vil man kunne se et lille antal
kolonier inde i de tydelige hæmningszoner. Dette betyder at nogle i populationen af bakterier
har udviklet resistens overfor det gældende antibiotika, som i dette tilfælde er ampicillin. De
muterede bakterier har på den måde overført deres gener til andre bakterier, vha. plasmider
eller transposoner. Således har flere bakterier opnået resistens, og derfor er der flere kolonier
inde i hæmningszonerne.
Alt i alt må man sige at forskellige koncentrationer af penicillin betyder hvorvidt om bakterien
er i stand til at leve. Ud fra disse resultater, kan man se at når man påsætter tabletter, hvor
koncentrationen af penicillin er 3 µg, må det siges ikke at være en tilstrækkelig koncentration,
for at slå bakterierne ihjel, hvorimod 33 µg er tilstrækkeligt. I følge disse resultater, må det
siges at være ligegyldigt om bakterien var grampositiv, som Bacillus cereus og Micrococcus
luteus eller gramnegativ ligesome E. coli. Dette skyldes nok at ampicillin ikke helt er opbygget
på samme måde som penicillin, og derfor modvirker både grampositive og gramnegative
bakterier ens.
Konsekvenserne af den voksende antibiotika-resistens
For at kunne vurdere konsekvenserne af de voksende antibiotikaresistens, synes jeg at det er
vigtigt at vi får uddybet det biologiske begreb mere. Det der sker, når man behandler patienter
og på den måde prøver at bekæmpe bakterierne med antibiotika, skaber man et selektivt pres,
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
20
som kan have forskellige effekter på bakterierne. Normalt forventes det at sygdomstilstanden
normaliseres og patienten bliver rask, og at bakterierne derfor vil dø, pga. at de er følsomme
overfor antibiotika. I teorien vil der sandsynligvis altid være nogle bakterier, som ikke er så
følsomme overfor de anvendte antibiotika, hvilket man betegner som en nedsat
antibiotikafølsomhed. Det betyder at når de følsomme bakterier dør, vil der være bedre
vækstbetingelser for den lille mængde overlevende resistente bakterier. Ved formering vil de
kunne komme til at dominere, således at bakteriepopulationen nu kun består af resistente
bakterier. Det betyder derfor, at kun nogle få eksemplarer skal være til stede, før at hele
bakteriepopulationen, kan drage nytte af dem.
Der er tre vigtige metoder, som bakterierne bruger til at overleve deres møde med antibiotika:
Spontane mutationer, plasmider og transposoner. Spontane mutationer, er som tidligere nævnt
en proces, der har bevirket at bakterier i århundreder har været i stand til at overleve. Nogle
gange muterer de genetiske materiale og frembringer et gen, som kan hjælpe bakterierne med at
overleve, hvis de f.eks. opholder sig i et giftigt stof som antibiotika. Derfor kan bakterierne lige
pludselig overleve i et fjendtligt miljø.
Plasmider er små selvstændige DNA-molekyler, som er tilstede i en bakteriecelle. De
indeholder informationer omkring ændringer i miljøet, så de hjælper bakterierne med at tilpasse
sig hurtige til ændringerne i det omkringliggende miljø. Det særlige ved plasmider er derudover
også at de kan overføres fra bakteriecelle til en anden, og fra bakterieart til en anden. Det er på
den måde, at bakterier meget hurtigt kan blive resistente overfor antibiotika, eller et lægemiddel
i det hele taget.
Transposoner er endnu mindre stykker DNA end plasmider, som er i stand til at flytte sig fra et
plasmid til et kromosom, eller omvendt. De kan således nemt overføre resistente gener inden i
bakteriecellen, eller fra bakteriecelle til bakteriecelle. Dette gør det endnu lettere og hurtigere
for bakterierne at overføre resistente gener i en bakteriebestand.
11
Ud fra denne viden omkring antibiotikaresistens, kan man tydeligt se de biologiske
konsekvenser af den voksende antibiotika-resistens. F.eks. kan man kigge på den kugleformede
bakterie Staphylococcus aureus. Den har været kendt i mange år, som en bakterie, der var årsag
til alvorlige og livstruende infektioner. Dengang var den meget harmløs, og meget
antibiotikafølsom, men ved overforbruget af antibiotika, og har hurtigt udviklet resistens
overfor penicillin, således at mere end 85 % af alle S. aureus i Danmark er penicillinresistente.
Det kan især have alvorlige konsekvenser på hospitalerne, hvor der kan være patienter, som
11
John McKenna, Naturlige alternativer til antibiotika, Olivia, 1999
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
21
bliver inficeret med den penicillinresistente S. aureus. Udover dette er den også ved at udvikle
resistens overfor andre antibiotikatyper, hvilket giver problemer, da infektionerne kan være
svære at behandle.
12
Hvis vi fortsætter med dette overforbrug af antibiotika, vil der i sidste ende være utallige
bakterier, ligesom S. aureus, der vil blive multiresistente, altså resistente overfor flere slags
antibiotika. Infektionerne vil blive sværere og sværere at behandle, og vi sætter os i en
situation, hvor vi selv er skyld i, at vi ikke har nogen muligheder for at behandle den patient,
der lider af en infektion. På det tidspunkt må vi uheldigvis se os selv i øjnene, og sige til os selv
at penicillin ikke mere er et funktionelt medikament overfor langt de fleste infektioner.
De samfundsmæssige konsekvenser kan man se, hvis man følger lidt med rundt omkring. Hvor
man nogle steder hører nogle læger, så skildres problemet som en plage, som kan udrydde hele
verdens befolkning i løbet af kort tid.
13
Dette er måske rigtigt nok, men eftersom at det er os,
der skabte dette problem, burde vi også være i stand til at løse det igen.
Nogle andre tænker på en mere positiv måde, hvor denne resistens betragtes som heldig, da det
får os til at stoppe op og tænke os om. Den får os til at blive mere ansvarlige for vores
handlinger. F.eks. lade vær med at bruge en antibiotikakur mod små sygdomme som forkølelse
eller hoste, som immunforsvaret i de fleste tilfælde godt selv kan klare. Det betragtes heldigt,
da det tvinger os til at søge indsigt, ikke blot om antibiotika, men om alle de skadelige
virkninger med lægemidlerne. Der bliver opfordret til at træffe nogle valg omkring livsstil.
Dette problem med resistens drager vores syn på os selv og vores verden i tvivl. Det bliver
besværligt at sætte os selv som klogere end eller virkelig forskellige fra encellede bakterier.
Kontrol udfordres, ikke kun med naturen, men med alle mulige ting i vores liv. Vi skal ikke
have kontrol med det hele. Der kræves at vi skal være mere i harmoni med naturen og os selv,
så resistens gør os mere bevidste.
Alt i alt er resistens overfor antibiotika et meget stort sundhedsproblem. Den truer vores evne
til at behandle helt almindelige infektioner, som betændelse af mandlerne, øreinfektioner og
lign.
Det er faktisk så stort et problem, som ikke nok mennesker er i kendskab af, så der er blevet
oprettet en organisation, The Alliance for the Prudent Use of Antibiotics, der opfordrer folk i at
være hensigtsmæssige og ansvarlige i brugen af antibiotika.
14
12
Lone Als Egebo, Mikroskopisk liv, Nucleus, 2006
13
John McKenna, Naturlige alternativer til antibiotika, Olivia, 1999
14
http://en.wikipedia.org/wiki/Alliance_for_the_Prudent_Use_of_Antibiotics
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
22
Af disse grunde er dette internationale samarbejde absolut nødvendigt, og forskning indenfor
området, vil også være påkrævet så man løbende med denne voksende antibiotikaresistens vil
få udviklet nye medikamenter eller metoder til at behandle alvorlige infektioner.
Mulige løsninger mod antibiotika-resistens
De senere år har man vidst at problemet var så stor, og man har derfor prøvet at finde nogle
alternativer, som kan bruges i stedet for antibiotika. Bl.a. er et bud som våben til bekæmpelse,
været host-defense peptider, som er peptider med antimikrobiel aktivitet. Ud fra nogle forsøg
med dyr, har man fastlagt over 150 naturlige antimikrobielle peptider, som indgår i
immunforsvaret. Det specielle ved dem er virkemåden, hvor bakterier dræbes ved at
cellemembranen gennemhulles, uden at værtens egen celler ødelægges. Det der sker, er at der
opstår huller i bakteriernes cellemembran, således at indholdet af cellen løber ud. Ud fra
forskellige forsøg, har det uheldigvis vist sig at nogle mutanter af Salmonella, godt kan tåle
angreb fra host-defense peptiderne. Dette kunne være at bakterierne kunne registrere
tilstedeværelse af disse og kunne nå at gøre sig modstandsdygtige. Eller også var
cellemembranoverfladen ikke særlig bindbar for peptiderne.
Et andet påfund var de antibiotika, der kunne modstå modstandsdygtighed, hvor man i praksis
kombinerer antibiotika med andre kemiske stoffer. Derved ville det være svære for bakterierne
at blive resistente. Dette påhit lyder måske meget sandsynligt, men da produkterne ikke er
færdigudviklede, er det svært og vide at de virker i praksis.
En anden løsning til denne voksende antibiotikaresistens, er at bruge naturlige alternativer, for
at kunne beskytte os mod infektionssygdomme, ved at forstærke vores immunforsvar med
naturlige midler og en sund levevis.
Vi ved allerede, at grøntsager og frugt i kosten styrker immunforsvaret og forebygger en masse
sygdomme som fx hjerte-karsygdomme.
Naturen giver os en masse ting, som f.eks. at udnytte planter med antibakteriel effekt. Fordelen
ved sådan nogle naturlige midler er, at de har et langt større terapeutisk vindue, hvilket vil sige
at afstanden mellem virksom og giftig dosis er meget stor.
Blandt andet er C-vitamin et meget vigtigt stof i denne forbindelse, når vi bliver syge eller
inden. Det skyldes at C-vitamin har stor betydning for de hvide blodlegemers funktion, og på
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
23
den måde kan en ”C-vitamin kur” hjælpe en til at afbøde en influenza, så man har lette
symptomer og sygdommen er hurtigt overstået.
Fordelen ved disse stoffer er at de er ganske effektive, ugiftige, billige og de har ingen
miljøskadelige affaldsprodukter. Derfor vil en behandling med disse naturlige midler være en
god ide som førstehåndspræparater ved mindre infektionstilstande – de sygdomme, som lægger
os i sengen og gør os uarbejdsdygtige. Dertil burde man aflaste antibiotikummet, og reservere
dette til livstruende sygdomme, hvor vi ved det virker. Derfor burde det være slut at bruge
penicillin til influenzapatienter, for bare at være på ”den sikre side”.
15
15
John McKenna, Naturlige alternativer til antibiotika, Olivia, 1999
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
24
Konklusion
Denne opgave viser begge sider af penicillin. Man har dette stof, som er fundet ved et tilfælde i
svampesporer, som virker dræbende på bakterier, og bliver derfor undersøgt nærmere, med stor
succes. Man kan igennem forskellige samtidige taler fra penicillinets opdagelse, se alle de
positive beskrivelser som dette medikament får. Det bliver dengang præsenteret som en af den
allerstørste medicinske opdagelser nogensinde. Det var uden sammenligning et
vidundermiddel, som kunne redde hele verdensbefolkningen fra de infektioner, som man
tidligere havde set som en af de største plager. Skyggesiden er den, som nu til dags forhindrer
os i at behandle imod nogle bakterier, som engang var mere eller mindre harmløse –
resistensudviklingen hos bakterier. Der findes nu til dags bakterier, som vi ikke længere har en
behandling imod. Det skyldes i bund og grund den uhæmmede mængde vi har brugt igennem
flere år på sygehuse, hos læger og i landbruget.
Disse forskellige perspektiver kommer også tydeligt frem igennem de forskellige forsøg jeg har
lavet, hvor jeg frem for alt kan se det virkende penicillin modkæmpe bakterier med stor succes,
men nogle steder viser det sig også at nogle bakterier alligevel lever selvom der er tilsat
penicillin – et tydeligt tegn på den resistens.
Der er alligevel noget held i uheldet, da dette resistensfænomen giver os tid til at tænke over
vores handlinger og tage den konsekvens der kommer. En sådan voksende resistensudvikling
må få os til at sætte os ned og tænke på nogle nye alternativer til antibiotika, hvor der allerede i
dag er begyndt stor forskning på området.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
25
Kildeliste
Litteraturliste
Andersen, S.: Antibiotika resistens, 1. udg., Gyldendal Uddanelse, 1999.
Egebo, L.A.: Mikroskopisk liv, 1. udg., Nucleus, 2006.
Hartmann-Petersen, P.: Alexander Fleming og penicillinet, 1. udg., Polyteknisk forlag, 2006.
Høiby, N.: Basal og klinisk mikrobiologi, 2. udg., FADLs forlag, 1998.
Jensen, C.B.; Palaudan-Müller, P.; Wilhelmsen, J.: Økologi og naturforfaltning, 2. udg.,
Nucleus, 2004.
Johnsen, K.: Penicillin – fra biokemi til økologi, Nucleus, 1979.
Larsen, V.J.; Selchau, K.; Troelsen, H.: Biologisk MINILEX, 1. udg., Gyldendal, 1999.
McKenna, J.: Naturlige alternative til antibiotika, Olivia, 1999.
Nielsen, J.B.; Nielsen, P.K.: Lærebog i økologi, 1. udg., NNF, 1992.
Thougaard, H.; Kahl, I.; Gravesen, S.: De små svampe, 1. udg. Munksgaard, 1994.
Taler:
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1945/fleming-speech.html
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1945/press.html
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1945/chain-speech.html
http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1945/florey-speech.html
Figurliste
Figur 1: Johnsen, K.: Penicillin – fra biokemi til økologi, Nucleus, 1979.
Figur 2: Johnsen, K.: Penicillin – fra biokemi til økologi, Nucleus, 1979.
Figur 3: Johnsen, K.: Penicillin – fra biokemi til økologi, Nucleus, 1979.
Figur 4: Egebo, L.A.: Mikroskopisk liv, 1. udg., Nucleus, 2006.
Internetliste
http://en.wikipedia.org/wiki/Alliance_for_the_Prudent_Use_of_Antibiotics
http://en.wikipedia.org/wiki/Mycotoxin
http://www.svampe.dk/svampe/svampepdf/svampe44.pdf
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
26
Bilag
Eksperimentelt arbejde
Undersøgelse af penicillin-følsomhed i flydende kulturer af E. coli
Resultater fra målinger af absorption af flydende vækstmedier. Alle resultater er angivet i OD,
og sat i forhold til tiden i minutter. Hver kolonne undtagen den første, ’Tid min’, er hver
flydende vækstmedie. OD A er kontrolgruppen uden tilsat penicillin og OD E er den, hvor der
er tilsat 18 µg penicillin. Resten kan jeg ikke identificere, ligesom nævnt under afsnittet
omkring forsøget i opgaven.
Tid min
OD A
OD B
OD C
OD D
OD E
0
0,001
0,001
0,001
0,001
0,001
22
0,001
-0,025
0,001
0,001
-0,021
42
0,001
-0,025
-0,03
0,001
-0,04
62
0,056
-0,035
-0,028
0,001
-0,031
84
0,09
-0,02
-0,026
0,001
-0,039
106
0,106
-0,034
0,021
0,001
-0,024
125
0,127
-0,027
-0,028
-0,026
0,024
145
0,151
-0,029
-0,035
-0,031
-0,058
168
0,156
-0,034
-0,028
-0,025
-0,036
189
0,179
-0,034
-0,029
-0,031
-0,023
215
0,18
-0,024
-0,029
-0,034
-0,03
255
0,255
-0,03
-0,02
-0,033
-0,027
275
0,271
-0,035
-0,036
-0,04
-0,048
295
0,281
-0,032
-0,042
-0,033
-0,049
330
0,289
-0,033
-0,04
-0,05
-0,039
360
0,325
-0,035
-0,031
-0,036
-0,039
380
0,343
-0,047
-0,031
-0,034
-0,042
400
0,395
-0,021
-0,021
-0,02
-0,032
420
0,36
-0,046
-0,022
-0,035
-0,025
Koordinatsystem med kurver over ovenstående data, der viser en sammenhæng mellem OD og
tiden i min ved forskellige koncentrationer af penicillin.
Studieretningsprojekt 19/12 2008
BI A + HI A
27
-0,1
-0,05
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
450
Tid (min)
OD
OD A
OD B
OD C
OD D
OD E
Undersøgelse af penicillin-følsomhed hos tre bakteriearter ved
tabletdiffusionsmetoden
Resultater ved tabletdiffusionsmetoden, hvor resultatet er angivet i cm.
Antibiotikum
Bakterieart
Størrelse på hæmningszone
Penicillin low
E. coli
0 cm
Penicillin low
B. cereus
0 cm
Penicillin low
M. leteus
0 cm
Ampicillin
E. coli
4 cm
Ampicillin
B. cereus
4 cm
Ampicillin
M. luteus
– *
* Ingen data, da vækstmediet blev rystet rundt under transport.
Jeg har ikke vedlagt nogen billeder af de pågældende vækstmedier, da kvaliteten på de billeder
jeg fik taget, simpelthen var så ringe, at man havde svært ved at identificere bakteriekolonierne.
Derfor har jeg valgt at beskrive det i teksten i stedet.
Forsøgsvejledninger
På de følgende sider er de komplette forsøgsvejledninger, som jeg har benyttet til udførelsen af
de forskellige eksperimenter.