Antibiotiki
Antibiotiki (kutoka Kiingereza antibiotics, mara nyingine Kiuavijasumu[1]) ni kemikali ambazo hutumika kuua au kuzuia ukuaji wa bakteria zinazosababisha magonjwa.
Mwanzo neno antibi otiki lilitumika kuelezea kemikali zinazotengenezwa na bakteria au kuvu, ambazo ni sumu kwa viumbehai wengine. Kwa sasa neno linatumika kujumuisha kampaundi ogania (kemikali za kaboni zinazopatikana katika viumbehai) zinazotengenezwa na zile zinazopatikana kwa kuchanganya asilia na bandia.
Antibiotiki nyingi huwa ni sumu kwa bakteria; hata hivyo, kwa kuwa neno limekuwa likitumika pia kuelezea madawa ambayo hutumika kuzuia magonjwa kama malaria, na yale yanayosabibishwa na virusi au protozoa. Antibiotiki zote zina tabia ya kuwa na uchaguzi inapotumika kama sumu. Zinakuwa hatari sana kwa viumbe vinavyoingia ndani ya kiumbe kingine kuliko vile vinavyokuwa ndani ya mnyama au binadamu ambaye hutumia kama tiba.
Penicillin ni miongoni mwa antibiotiki zinazofahamika sana na imekuwa ikitumika kupambana na magonjwa mengi ya kuambukiza kama vile kaswende, kisonono na pepopunda. Antibiotiki nyingine, streptomycin imekuwa inatumika kupambana na kifua kikuu.
Mwanzoni mwa muongo wa kwanza wa karne ya 20, mwanasayansi Mjerumani Paul Ehrlich alianza majaribio na kampaundi za oganiki ambazo zingeweza kupambana na vijidudu vya magonjwa ya kuambukiza bila kumuumiza/kuathiri mwili wa kiumbe chenye ugonjwa. Majaribio yale yalipelekea katika mwaka 1909 kutengenezwa kwa salvarsan, dawa iliyokuwa na arsenic, ambao ilikuwa na tabia chaguzi juu ya spirochetes, bakteria wanaosababisha kaswende. Salvarsan iliendelea kuwa matibabu pekee kwa kaswende mpaka ilipokuja penicillin katika miaka ya 1940.
Mnamo miaka ya 1920, Sir Alexander Fleming ambaye baadaye aligundua penicillin, aliona kitu kinachoitwa lysozyme katika misusumo mingi ya mwili kama vile machozi na jasho, na katika mimea na wanyama fulani. Lysozyme ilikuwa na tabia zinazofanana na antibiotiki nyingi, lakini haikuwa na manufaa kimatibabu.
Antibiotiki ya kwanza kutumiwa kama matibabu na kufanikiwa ilikuwa ni tyrothricin, ambayo ilitolewa kutoka katika bakteria fulani wa udongoni na mwanasayansi Rene Dubos mnamo mwaka 1939. Kemikali hii ni sumu kali kwa matumizi ya kawaida lakini inatumika kwa matibabu ya nje (kiingereza external treatment) ya maambukizi fulani. Antibiotiki zingine zilizongenezwa na bakteria wa udongoni ziitwazo actinomycetes zimefanikiwa sana. Mojawapo ni streptomycin, iliyogunduliwa mwaka 1944 na Selman Waksman pamoja na washirika wake, ambayo wakati wa kipindi chake ilikuwa ndiyo tiba kubwa ya kifua kikuu. Tangu antibiotiki zilipokuwa zinatumika kwa matumizi ya kawaida katika miaka 1950 zimeleta mabadiliko makubwa. Magonjwa mengi ambayo mwanzoni yalikuwa yanaongoza katika kusababisha vifo kama vile kifua kikuu, kichomi na septicemia yalianza kudhibitiwa. Shughuli za upasuaji pia ziliboreshwa kwa sababu shughuli ingeweza kufanyika kwa muda mrefu bila uwezekano wa maambukizi.
Kuna antibiotiki nyingi sana kwa matumizi mbalimbali. Zifuatazo ni baadhi ya antibitiki maarufu na baadhi ya matumizi yake kiafya.
Penicillin ni madawa yanayozuia ukuaji wa vijidudu (kiingereza bactericidal), ambayo hasa huzuia utengenezaji wa ukuta wa seli. Penicillin inafahamika sana kwa kuzuia utengenezaji wa polymer za peptidoglycan katika kuta za seli ya bakteria na huwa na ufanisi wakati kijidudu kinapotengeneza ukuta wa seli mpya (yaani wakati kinakua). Kuna aina nne za penicillins: penicillin-G za spektra nyembamba, ampicillin na aina zake, penicillinase-resistant, penicillins kinzani kwa penicillianase (vimeng’enyo vinavyotolewa na bakteria fulani ili kuondo uwezo wa penicillin kutibu, na kupelekea kuwa sugu kwa antibiotiki hiyo), na penicillin za spektra iliyopanuka ambazo ni mahususi kupambana na pseudomonas.
Penicillin-G zinatumika kutibu magonjwa kama vile kaswende, kisonono, homa ya uti wa mgongo, kimeta na buba. Nyingine inayohusiana naye, Penicillin V inaweza kufanya kazi sawa lakini siyo madhubuti. Ampicillin na amoxicillin zina uwezo kama ule wa penicillin-G, lakini zina spectra pana zaidi inayohusisha bakteria wa gram hasi (gram-negative bacteria).
Madhara yanayotokana utumiaji, ingawa ni nadra kutokea, ni pamoja na mijibizo ya mzio (allergic reactions)-hasa, mabaka katika ngozi, homa na mshituko wa ghafla kutokana na kutumia dawa kwa mara ya pili (anaphylactic shock) ambao unaweza kusababisha kifo.
Kama penicillins, cephalosporins zina muundo sawa (B-lactam ring) ambao unaweza kuvuruga utengenezwaji wa ukuta wa seli ya bakteria, hivyo zinyewe pia ni bactericidal. Cephalosporins hutoa matokea mazuri zaidi ya penicillin dhidi ya bacilli wa gram hasi (gram-negative bacilli) na matokea sawa dhidi ya cocci wa gram chanya (gram-positive cocci). Cephalosporins inaweza kutumika kutibu aina mbalimbali za homa ya uti wa mgongo. Mara chache sana kumekuwa na matokea hasi pale cephalosporin zinapotumika kama harara za ngozi na mishituko y[a ghafla baada ya kutumia dawa kwa mara nyingine (anaphylactic shock).
Streptomycin ni aminoglycosides ya siku nyingi sana. Aminoglycosides zinazuia utengenezaji wa protini ya bakteria katika bakteria wengi wa gram hasi (gram-negative bacteria) na baadhi ya bakteria wa gram chanya (gram-positive bacteria). Kuna wakati mwingine hutumika pamoja na penicillin. Aminoglycosides nyingi huwa ni sumu kali kuliko antibiotiki zingine.
Madhara ambayo yanatokana na utumiaji wa aminoglycosides kwa muda mrefu ni kuharibika kwa eneo linalohusika na msawazo katika sikio, ukiziwi na madhara ya figo.
Tetracyclines huzuia utengenezaji wa protini za bakteria. Zenyewe ni antibiotiki za spektra iliyopanuka madhubuti kupambana na aina mbalimbali za streptococci, bacilli za gram hasi (gram-negative bacilli), rickettsia (bakteria wanaosababisha homa ya matumbo-typhoid), na spirochetes (bakteria wanaosababisha kisonono). Hutumika kutibu magonjwa katika mfumo wa mkojo na koo. Kutokana na uwezo wao wa kuathiri bakteria, wakati mwingine tetracyclines zinaweza kuvuruga uwiano wa bakteria ambao hutumika na mfumo wa kinga ya mwili, kwa mfano hupelekea maambukizi ya pili katika njia ya chakula (gastrointestinal track) na katika uke. Matumizi ya tetracycline yamekuwa ya kikomo kwa sababu kuna aina nyingi za bakteria ambazo huwa pinzani kwa dawa hizi.
Macrolides huzuia utengenezaji wa protini za bakteria kwa kujiunga na ribosomes za bakteria. Erythromycin, miongoni mwa macrolides, hutoa matokea mazuri dhidi ya cocci za gram change (gram-positive cocci) na mara kadhaa imetumika kama mbadala wa penicillin dhidi ya maambukizi ya streptococci na pneumococci. Matumizi mengine ya macrolides ni pamoja na kuwa tiba ya diphtheria na bacteremia.
Athari zake zinaweza kuwa kizunguzungu, kutapika, na kuharisha; na mara chache kutokusikia vizuri kwa muda fulani.
Sulfanomides ni antibiotiki za kutengeneza (siyo asilia kama ilivyo, kwa mfano penicillin) za spektra iliyopanuka madhubuti dhidi ya bakteria wengi wa gram chanya na hasi (gram-positive bacteria na gram-negative bacteria). Hatahivyo, kwa sababu bakteria wa gram hasi (gram-negative bacteria) wengi wamejenga ukinzani juu ya sulfonamides, kwa sasa antibiotiki hizi zimekuwa zikitumika katika kazi maalum kama kutibu maambukizi ya mfereji wa mkojo (urinary-track infection) dhidi ya aina za meningococci.
Athari zinazoweza kutokea kutokana na matumizi ni kuingilia ufanyaji kazi wa njia ya chakula (gastrointestinal tract).
Utengenezaji wa antibiotiki huchukua muda mrefu na ni wa gharama sana. Kwanza, kiumbe kinachotengeneza antibiotiki inabidi kifahamike na antibiotiki hujaribiwa wa dhidi ya spishi mbalimbali za bakteria. Kisha kiumbe lazima kikuzwe ili kiweze kutoa antibiotiki kwa kiwango cha kutosha ili uchunguzi zaidi wa kikemikali uweze kufanyika kwa antibiotiki na kujaribu kuonyesha utofauti wake na zingine. Utaratibu huu ni tata kwa sababu kuna maelfu ya kampoundi ambazo hufanya kazi kama antibiotiki ambazo tayari zimeshagunduliwa, na bado zimekuwa zikirudiwa kugunduliwa tena. Baada ya antibiotiki kugunduliwa kufaa kwa ajili ya matumizi ya kutibu maambukizi katika wanyama, utengenezaji wa kiwango kikubwa huanza kufanyika.
Utengenezaji wa antibiotiki kwa ajili ya biashara huhitaji njia bora zaidi ili kupunguza gharama. Uchunguzi mkubwa huwa unahitajika ili kuongeza matokea kwa kuchagua aina fulani ya viumbe au kwa kubadili namna ya kuwakuza viumbe hao. Antibiotiki ilipatikana kwa njia za asili za uvundikaji inaweza kubadilishwa kikemikali ili kutengeneza antibiotiki zingine. Baada ya usafishaji, athari za antibiotiki kwenye ufanyaji kazi wa kawaida wa tishu na ogani za kiumbe kitakachoitumia (pharmacology) hujaribiwa kwenye idadi kubwa ya spishi za viumbe. Pia uwezekano wa kugeuka sumu (toxicology) katika viumbe hivi hujaribiwa. Zaidi namna ya utumiaji ambao utaleta matokeo mazuri lazima itafutwe. Zinaweza kutumiwa kwa mdomo. Hii inaweza kuwa kwa kuyeyusha au kumeza ambapo huja kusharabiwa kwenda kwenye mkondo wa damu kupitia utumbo. Pia zinaweza kutumia kwa njia nyingine zaidi ya mdomo kama kwa kuchoma dawa kwenye misuli au mishipa ya damu pale ambapo usharabiwaji wa haraka unahitajika.
Katika nchi ya Marekani, mara tu hatua hizi zinapokamilika, mtengenezaji hutuma maombi kwenye utawala kupitia mamlaka ya chakula na madawa (Food and Drug Administration, FDA). Yakipitishwa, antibiotiki huweza kujaribiwa kwa sumu, ustahimilivu, usharabiwaji na utokaji mwilini. Kama majaribio haya kwenye idadi ndogo ya watu yatafanikiwa, dawa huwekwa kwa matumizi ya kundi kubwa la watu, mara nyingi huwa kama mamia ya watu. Hatimaye dawa hutumika kwa matumizi ya kawaida katika kliniki.
Taratibu zote hizi, kuanzia pale antibiotiki inapogunduliwa kwenye maabara mpaka inapoanza kutumika kwa majaribio kliniki mara nyingi huchukua muda mrefu-zaidi ya miaka kadhaa.
Matumizi ya antibiotiki yana vikomo kwa sababu bakteria wamekuwa wakibadili namna ya kujilinda dhidi ya antibiotiki fulani. Miongoni mwa njia kuu wanayotumia ni kuzimisha ufanyaji kazi antibiotiki. Hii ni njia ambao inatumiwa dhidi ya penicillin na chloramphenicol na nyinginezo. Aina nyingine ya kujilinda ni kubadilika (mutation) kwa vimeng’enyo vya bakteria vinavyoathiriwa na dawa kwa namna ambayo antibiotiki haziwezi kuzuia tena ukuaji (antibiotiki nyingi zina tabia chaguzi juu ya kipi cha kudhuru). Hii ndiyo namna pekee ambayo bakteria hutumia kujingika dhidi ya madawa yanoyozuia utengenezaji wa protini za bakteria kama vile tetracyclines.
Katika miaka ya 1970, kifua kikuu kilionekana kukaribia kupotea katika nchi zilizoendelea, ingawa kilikuwa kinaendelea katika nchi zinazoendelea. Sasa kimekuwa kikiendelea kuwepo; kwa kiasi fulani ni kutoka na ukinzani wa tubercle bacillus (aina ya bakteria wanaosababisha kifua kikuu) dhidi ya antibiotiki. Bakteria fulani, hasa aina za staphylococci wamejenga upinzani/utukutu juu ya aina mbalimbali za antibiotiki kiasi kwamba maambukizi wanayosababisha yamekuwa hayatibiki.
Vivyo hivyo, plasmodia, kijidudu kinachosababisha malaria, kimejenga ukinzani dhidi ya antibiotiki mbalimbali, wakati huo huo, mbu ambao wanabeba plasmodia katika miili yao, wamekuwa pinzani dhidi ya dawa za kuua wadudu ambazo zilikuwa zinatumika kuwaua. Matokeo yake ingawa malaria iliwahi kuonyesha dalili ya kupotea, sasa imeenea sana Afrika, Mashariki ya Kati, Asia Kusini na sehemu za Amerika ya Kilatini. Zaidi ya yote ugunduzi wa antibiotiki mpya sasa umekuwa siyo aghalabu kama ilivyokuwa zamani.
Kifua Kikuu Malaria Selman Waksman Homa ya Matumbo Alexander Fleming
Levy, Stuart B. (2002). The Antibiotic Paradox: How the Misuse of Antibiotics Endangers Their Curative Power. Da Capo Press, Cambridge, MA
Jamii:Madawa Jamii:Biolojia Jamii:Kemia Jamii:Tiba