Biology · الكتاب 2 · Grades 10–12

أحياء المرحلة الثانوية

أحياء المرحلة الثانوية · Grades 10–12

18البكتيريا ومقاومة المضادات الحيوية

سنة 1941 أعطي شرطي يحتضر من تسمم دم بدأ بخدش أول جرعات البنسلين التي استعملت على مريض قط. فتعافى في أيام — ثم انتكس ومات حين نفد المخزون، وقد استخلص من عفن بجهد جهيد. وفي غضون عقد صار البنسلين يصنع بالأطنان وصارت عدوى ظلت تقتل آلاف السنين تشفى في أسبوع. وفي غضون عقدين صارت البكتيريا التي لم يعد البنسلين يمسها شائعة في كل مستشفى. وهذا الفصل عن السبب: كيف تتنوع البكتيريا، وكيف يفرزها المضاد الحيوي، وكيف يحوّل حساب جمهرة من المليارات طفرةً نادرة إلى مشكلة تعم جناحًا بأكمله.

ألكسندر فلمنغ عند طاولته سنة 1943، ومعه أطباق المزرعة التي لاحظ عليها، قبل ذلك بخمس عشرة سنة، عفنًا يزيل البكتيريا من حوله. تصوير، Imperial War Museums، ملك عام.
ألكسندر فلمنغ عند طاولته سنة 1943، ومعه أطباق المزرعة التي لاحظ عليها، قبل ذلك بخمس عشرة سنة، عفنًا يزيل البكتيريا من حوله. تصوير، Imperial War Museums، ملك عام.

18.1 كيف تتنوع البكتيريا

قضية 18.1 (تكاثر البكتيريا وتنوعها)

تتكاثر البكتيريا بالانقسام إلى اثنتين بعد نسخ صبغيها الوحيد: فالبنتان، عدا أخطاء النسخ، مطابقتان للأم وراثيًا — أي نسيلة. وفي وسط غني، انقسام كل 20 دقيقة يحوّل خلية واحدة إلى مليار في عشر ساعات. والتنوع الوراثي في النسيلة يأتي من مصدرين:

  • الطفرات (الفصل 13)، وهي نادرة في الانقسام الواحد لكنها متواترة في جمهرة من المليارات؛
  • النقل الأفقي للمورّثات: أي DNA يتلقى من بكتيريا أخرى، من النوع نفسه أو من نوع آخر، وغالبًا في صورة بلازميد — وهو حلقة صغيرة من DNA، منفصلة عن الصبغي، تحمل بضع مورّثات وتستطيع الانتقال من خلية إلى خلية عبر جسر من الغشاء.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

النقل الأفقي. بلازميد — وهو حلقة صغيرة من DNA قد تحمل مورّثة مقاومة — ينسخ عبر جسر من بكتيريا إلى أخرى، وليس بالضرورة من النوع نفسه. فتكسب المتلقية، وذريتها كلها، المورّثة في خطوة واحدة.
النقل الأفقي. بلازميد — وهو حلقة صغيرة من DNA قد تحمل مورّثة مقاومة — ينسخ عبر جسر من بكتيريا إلى أخرى، وليس بالضرورة من النوع نفسه. فتكسب المتلقية، وذريتها كلها، المورّثة في خطوة واحدة.

مثال 18.2 (حساب جمهرة)

تنشأ طفرة المقاومة نحو مرة في كل 10810^8 انقسام. فدورق فيه 10910^9 بكتيريا قد شهد إذن، في الانقسامات التي أنتجته، نحو عشر طفرات من هذا القبيل؛ وجرح ملتهب أو معي، وفيه 101210^{12} بكتيريا، نحو عشرة آلاف. فكل جمهرة كبيرة من البكتيريا تحوي، قبل استعمال أي مضاد حيوي، خلايا مقاومة له — وقد أثبتت ذلك أطباق النسخ في الفصل 13.

18.2 المضادات الحيوية

تعريف 18.3 (المضاد الحيوي)

المضاد الحيوي جزيء يقتل البكتيريا أو يوقف نموها، بتراكيز لا تؤذي خلايا المريض، بتأثيره في بنية أو عملية توجد عند البكتيريا وتفتقر إليها الخلايا البشرية: فالبنسلين وأقرباؤه يحصرون بناء الجدار الجرثومي؛ والستربتوميسين والتتراسيكلين يعطلان الريبوزوم الجرثومي، وهو يختلف عن ريبوزومنا؛ وغيرها يحصر الإنزيمات الجرثومية لتضاعف DNA. ومعظمها وجد أول ما وجد في العفن وبكتيريا التربة، وهي تصنعها ضد منافساتها. والمضادات الحيوية لا أثر لها في الفيروسات، ولا هدف من هذه الأهداف عندها.

قضية 18.4 (آليات المقاومة)

البكتيريا مقاومة لمضاد حيوي حين تنمو عند تراكيز توقف قريباتها الحساسة. وللمقاومة أساس وراثي من أصناف قليلة: مورّثة لإنزيم يهدم المضاد الحيوي (فالبنسليناز يقطع البنسلين شطرين)؛ أو طفرة تبدّل هدف المضاد الحيوي فلا يعود الدواء يرتبط (بروتين ريبوزومي متغير)؛ أو مضخة تطرد الدواء؛ أو جدار لا يدخله. وكل من ذلك أليل أو مورّثة، وكل منه يورَّث — شاقوليًا في النسيلة، وأفقيًا إلى الجارات حين يكون على بلازميد.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

طريقة 18.5 (قراءة مخطط المضادات الحيوية)

مخطط المضادات الحيوية يختبر بكتيريا المريض في مقابل عدة مضادات حيوية في آن واحد.

  1. انثر البكتيريا نثرًا متساويًا على طبق؛ وضع أقراص ورق مشبعًا كل منها بمضاد حيوي واحد؛ واحضنها ليلة.
  2. ينتشر المضاد الحيوي خارج القرص، ويهبط تركيزه مع المسافة؛ وتنمو البكتيريا مرجًا إلا حيث يوقفها التركيز: فتنشأ منطقة تثبيط صافية حول كل قرص.
  3. قس قطر كل منطقة وقارنه بالعتبة المقررة لذلك المضاد الحيوي: فقطر فوق العتبة يعني حساسة، ودونها مقاومة.
  4. وأكبر المناطق بين النتائج الحساسة توجّه الوصفة؛ والقرص الذي لا منطقة له البتة مضاد حيوي تتجاهله السلالة.
مخطط مضادات حيوية مقروء. كل قرص يحمل مضادًا حيويًا واحدًا؛ والمنطقة الصافية هي حيث لم تستطع البكتيريا النمو. وبمقارنة الأقطار بعتبة كل دواء، تصنَّف السلالة حساسةً للقرصين A وD، ومقاومةً للأقراص B وC وE.
مخطط مضادات حيوية مقروء. كل قرص يحمل مضادًا حيويًا واحدًا؛ والمنطقة الصافية هي حيث لم تستطع البكتيريا النمو. وبمقارنة الأقطار بعتبة كل دواء، تصنَّف السلالة حساسةً للقرصين A وD، ومقاومةً للأقراص B وC وE.
طبق مخطط مضادات حيوية بعد حضانة ليلة: مرج من البكتيريا، وحول كل قرص مضاد منطقة صافية يقيس حجمها حساسية السلالة. وقرص واحد بلا منطقة.
طبق مخطط مضادات حيوية بعد حضانة ليلة: مرج من البكتيريا، وحول كل قرص مضاد منطقة صافية يقيس حجمها حساسية السلالة. وقرص واحد بلا منطقة.

18.3 كيف تنتشر المقاومة

قضية 18.6 (الانتقاء بالمضاد الحيوي)

المضاد الحيوي لا يخلق بكتيريا مقاومة؛ بل ينتقيها. ففي جمهرة تحمل فيها بضع خلايا أليل مقاومة، يقتل الدواء الأغلبية الحساسة أو يوقفها ويترك القلة المقاومة تتكاثر بلا منافسة: فتصير الجمهرة مقاومة في غضون أيام. وكلما زاد استعمال المضاد الحيوي — عند المرضى، وعند الحيوانات، وفي البيئة — تكرر هذا الفرز، وزادت مقاومة بكتيريا المستشفى أو المزرعة أو البلد. والجرعة الناقصة، وهي تقتل أشد الخلايا حساسية وتعفي أقلها، أشدها انتقاءً على الإطلاق.

شواهد. بينت أطباق ليدربرغ أن الخلايا المقاومة موجودة قبل التعرض. والمزارع التي تنمّى أسبوعًا في تراكيز متصاعدة من مضاد حيوي تنتهي مقاومةً لمئة ضعف الجرعة الابتدائية، ومقاومتها تورَّث وترسم على طفرات بعينها. والبلدان التي تستعمل أكثر المضادات الحيوية للفرد فيها أعلى نسب السلالات المقاومة؛ وأجنحة المستشفيات التي تخفض استعمالها ترى المقاومة تهبط على مدى أشهر. وقد ظهرت سلالة من جرثومة الجلد Staphylococcus aureus مقاومة للبنسلين في غضون أربع سنوات من إدخال الدواء وصارت الآن معظم سلالات المستشفيات؛ وتلت السلالةُ المقاومة للدواء البديل ذلك البديلَ بسنتين. ∎

الانتقاء أثناء جرعة مضاد حيوي. الخلايا الحساسة (بالأزرق) تقتل في أيام؛ والقلة المقاومة (بالأحمر) تتكاثر بلا معارض، وتشكل في نهاية الأسبوع الجمهرة كلها. وإذا توقف المريض في اليوم الثالث، عادت الناجيات تنمو — وهي الآن مقاومة كلها تقريبًا.
الانتقاء أثناء جرعة مضاد حيوي. الخلايا الحساسة (بالأزرق) تقتل في أيام؛ والقلة المقاومة (بالأحمر) تتكاثر بلا معارض، وتشكل في نهاية الأسبوع الجمهرة كلها. وإذا توقف المريض في اليوم الثالث، عادت الناجيات تنمو — وهي الآن مقاومة كلها تقريبًا.

مثال 18.7 (من خلية واحدة إلى جناح)

مريض يعالج بالبنسلين يحمل، بين 101010^{10} بكتيريا، مئةً مقاومة. وفي ثلاثة أيام تزول الحساسة وتحل النسيلة المقاومة محلها: أي 101010^{10} خلية مقاومة. وعلى يدي ممرضة، وعلى حافة سرير، وفي المريض التالي، تستمر النسيلة — وإن كانت مورّثة مقاومتها على بلازميد، سلّمتها إلى أنواع أخرى في الطريق. وما من شيء في هذا التتابع اقتضى من المضاد الحيوي أن يؤثر في DNA؛ إنما أزال المنافسة وحسب.

18.4 إبقاء المضادات الحيوية فعالة

قضية 18.8 (العواقب والاستجابات)

العدوى المقاومة أطول وأغلى وأكثر فتكًا؛ وبعض السلالات صارت تقاوم كل دواء متاح. ولما كانت المقاومة يقودها الاستعمال، كانت الاستجابة أن تستعمل المضادات الحيوية أقل وأفضل: فلا تستعمل إلا للعدوى الجرثومية (ولا تستعمل أبدًا للزكام والنزلة الوافدة الفيروسيين)، ومختارة بعد مخطط مضادات حيوية حيث أمكن، بالجرعة الكاملة وللمدة الكاملة، بأضيق دواء يفي بالغرض؛ وأن يحد استعمالها في الزراعة؛ وأن تمنع العدوى (بالنظافة والتلقيح) حتى تقل الجرعات اللازمة؛ وأن يعزل حاملو السلالات المقاومة في المستشفيات. والمضادات الحيوية الجديدة تكسب وقتًا؛ أما حساب الانتقاء فيضمن ظهور المقاومة لكل منها.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

ملاحظة 18.9 (تطور في أسبوع)

طفرة توفّر التنوع عشوائيًا، ومحيط يفرزه، وذرية الناجيات ترث الفرق: بكتيريا هذا الفصل تجري، في أسبوع، العملية التي ستصفها السنة الأخيرة على مدى ملايين السنين للحيتان والبلوط. فمقاومة المضادات الحيوية تطور بالانتقاء الطبيعي مشاهدًا في الزمن الحقيقي، والإنسان هو عامل الانتقاء — وهي أوضح برهان على أن العملية ليست نظرية عن الماضي بل حقيقة عن أي جمهرة تتنوع وتتكاثر.

18.5 تمارين

تمرين 18.2 ★

ما المضاد الحيوي، ولماذا يؤذي البكتيريا ولا يؤذي خلايا المريض؟ ولماذا لا يفيد ضد الزكام؟

حل

حل التمرين 18.2.

جزيء يقتل البكتيريا أو يوقف نموها بتأثيره في بنية توجد عند البكتيريا وتفتقر إليها الخلايا البشرية (الجدار، والريبوزوم الجرثومي، وإنزيمات التضاعف الجرثومية). والزكام فيروسي، والفيروسات لا هدف من هذه الأهداف عندها.

تمرين 18.3 ★

أعطِ ثلاث آليات تستطيع بها بكتيريا مقاومة مضاد حيوي.

حل

حل التمرين 18.3.

إنزيم يهدم المضاد الحيوي؛ أو هدف طافر لا يعود الدواء يرتبط به؛ أو مضخة تطرد الدواء (أو جدار يمنعه من الدخول).

تمرين 18.4 ★

في شكل مخطط المضادات الحيوية، قرص جديد F يعطي منطقة قدرها 20 mm20\,\mathrm{mm} بعتبة 18 mm18\,\mathrm{mm}. أحساسة هي أم مقاومة؟ وأي مضاد حيوي تصف من A إلى F؟

حل

حل التمرين 18.4.

حساسة (20 فوق 18)، لكن بالكاد. والأفضل D، وهامشه فوق عتبته الأوسع، ثم A.

تمرين 18.5 ★

هل يسبب المضاد الحيوي طفرات المقاومة؟ علّل بتجربة الفصل 13.

حل

حل التمرين 18.5.

لا. فعلى أطباق النسخ تظهر المستعمرات المقاومة في المواضع نفسها على كل طبق مضاد، فالخلايا المقاومة كانت موجودة في المستعمرات الأصلية، وهي لم تلق الدواء قط. فالمضاد الحيوي يكشف وينتقي؛ ولا يستحث.

تمرين 18.6 ★★

انطلاقًا من بكتيريا واحدة تنقسم كل 20 دقيقة، كم تصير بعد 10 ساعات؟ وإذا نشأت المقاومة مرة لكل 10810^8 انقسام، فكم خلية مقاومة يرجح أن تحويها المزرعة؟

حل

حل التمرين 18.6.

30 انقسامًا: أي 230≈1092^{30} \approx 10^9 خلية. وقد أنتجها نحو 10910^9 انقسام: أي نحو 10 خلايا مقاومة وسطيًا — وأكثر إن جاءت الطفرة باكرًا.

تمرين 18.7 ★★

من شكل الانتقاء، في أي يوم تصير الخلايا المقاومة أغلبية المجموع؟ وما الجمهرة الكلية في اليوم 6 في الحالة المتقطعة، ومم تتألف؟

حل

حل التمرين 18.7.

حول اليوم الثالث، حين تكون الخلايا الحساسة قد هبطت إلى نحو 0.2% وتكون المقاومة قد ارتفعت إلى نحو 1%. وفي اليوم السادس يعود المجموع المتقطع إلى 100%، مؤلفًا كله تقريبًا من خلايا مقاومة (فالناجيات الحساسات من اليوم الثالث نمت هي أيضًا، لكن من قاعدة أصغر).

تمرين 18.8 ★★

فسّر لماذا تنتشر مورّثة مقاومة على بلازميد أسرع من مثيلتها على الصبغي.

حل

حل التمرين 18.8.

المورّثة الصبغية لا تنتقل إلا إلى ذرية النسيلة؛ أما البلازميد فينتقل أفقيًا كذلك، إلى خلايا لا قرابة بينها وإلى أنواع أخرى، ونقلة واحدة تعطي الخلية مقاومة في الحال من دون انتظار طفرة.

تمرين 18.9 ★★

يشعر مريض بتحسن بعد ثلاثة أيام من جرعة سبعة أيام فيتوقف. فسّر، بالشكل، ما يحدث في الأيام التالية ولماذا كانت الانتكاسة أصعب علاجًا.

حل

حل التمرين 18.9.

في اليوم الثالث تكون الخلايا الحساسة قد هبطت إلى كسر من المئة بينما ترتفع المقاومة؛ ومن دون الدواء تعود الناجيات كلها إلى النمو، والجمهرة العائدة أغنى بالخلايا المقاومة من الأصلية بكثير. فالانتكاسة لا تعود تستجيب للدواء نفسه.

تمرين 18.10 ★★

لماذا تكون نسبة السلالات المقاومة في المستشفيات أعلى منها في عامة الناس؟

حل

حل التمرين 18.10.

تستعمل المستشفيات المضادات الحيوية استعمالًا مكثفًا على مرضى كثيرين متقاربين: فالانتقاء مستمر والسلالات المنتقاة تنتقل من مريض إلى مريض بالأيدي والأسطح.

تمرين 18.11 ★★

فسّر لماذا تستطيع طفرة تبدّل بروتينًا ريبوزوميًا أن تجعل بكتيريا مقاومة للستربتوميسين، ولماذا تنمو مثل تلك البكتيريا أبطأ قليلًا من قريباتها الحساسة غالبًا.

حل

حل التمرين 18.11.

يعمل الستربتوميسين بارتباطه ببروتين ريبوزومي؛ والبروتين المتغير لا يعود يرتبط به فتستمر الترجمة. لكن التغير يضعف كذلك عمل الريبوزوم الطبيعي قليلًا، فيصير تركيب البروتين، ومنه النمو، أبطأ قليلًا — وهي كلفة المقاومة.

تمرين 18.12 ★★★

مضادان حيويان مختلفا الهدف يعطيان معًا. قدّر احتمال أن تكون خلية مقاومة لكليهما بطفرتين مستقلتين (واحدة في 10810^8 لكل منهما)، وفسّر لماذا تستعمل المعالجة المركبة ضد العدوى البطيئة الطويلة كالسل.

حل

حل التمرين 18.12.

10−8×10−8=10−1610^{-8} \times 10^{-8} = 10^{-16} لكل انقسام: فمع 101210^{12} بكتيريا، لا يرجح أن تحمل خلية كليهما. وفي السل يدوم العلاج أشهرًا والبكتيريا بالمليارات، فانتقاء المقاومة لدواء واحد مؤكد؛ أما دواءان معًا فلا يتركان ناجية تنتقى.

تمرين 18.13 ★★★

مزرعة تضيف جرعات منخفضة من مضاد حيوي إلى علف الحيوانات لتسريع النمو. تنبأ بالعواقب على بكتيريا الحيوانات، وعلى عمال المزرعة، وعلى الطب البشري، مستعملًا الانتقاء والنقل الأفقي.

حل

حل التمرين 18.13.

الجرعات المنخفضة تنتقي سلالات مقاومة في معي الحيوانات من دون أن تقتل الجمهرة؛ ويكتسبها العمال بالتماس؛ وتحمل البلازميدات المورّثات إلى الممرضات البشرية وإلى البيئة عبر السماد. فترتفع المقاومة للدواء، وللأدوية البشرية القريبة منه، في الطب.

تمرين 18.14 ★★★

جناح يخفض وصفاته من المضادات الحيوية إلى النصف؛ فتهبط نسبة السلالات المقاومة في غضون سنة. فسّر لماذا تستطيع المقاومة أن تتراجع، مستعملًا كلفة المقاومة على البكتيريا والمنافسة.

حل

حل التمرين 18.14.

كثيرًا ما تكلف المقاومة البكتيريا شيئًا (ريبوزومًا أبطأ، أو إنزيمًا يصنع): فمن دون الدواء تنمو الخلايا الحساسة أسرع قليلًا وتغلب المقاومة عبر أجيال كثيرة. فتهبط النسبة — لكن المورّثات المقاومة تبقى في الجمهرة بتواتر منخفض، مستعدة لأن تنتقى من جديد.

تمرين 18.15 ★★★

«تصير البكتيريا مقاومة لأنها تعتاد المضاد الحيوي.» أعد كتابة هذه الجملة كتابة صحيحة، في فقرة قصيرة، بالطفرة والانتقاء والوراثة.

حل

حل التمرين 18.15.

البكتيريا لا تتكيف فرادى. ففي أي جمهرة كبيرة تحمل بضع خلايا، بطفرة عشوائية أو ببلازميد تلقته من خلية أخرى، أليلًا يجعلها مقاومة. ويقتل المضاد الحيوي غيرها؛ فتتكاثر الخلايا المقاومة وتنقل الأليل إلى ذريتها. فالجمهرة تصير مقاومة لأنها فرزت، لا لأن أفرادها تعلموا شيئًا.

18.6 مسألة: الجناح

مسألة 18.1

مسألة نهاية الأسبوع — تفشٍّ في جناح مستشفى يتابع من خلية طافرة واحدة: حساب مستعمرة، ومخطط مضادات حيوية يقرأ، وجرعة تقطع، والسياسة التي توقف الانتشار

جرح مريض ملتهب فيه 101010^{10} بكتيريا من نوع واحد. وتنقسم البكتيريا كل 30 دقيقة؛ وتقع طفرة تعطي مقاومة للمضاد الحيوي أموكسيسيلين مرة لكل 10810^8 انقسام. والمضاد الحيوي يقتل 90% من الخلايا الحساسة كل 6 ساعات ولا يؤثر في الخلايا المقاومة، وهي تواصل الانقسام.

الجزء الأول — قبل العلاج.

  1. كم انقسامًا أنتج البكتيريا 101010^{10} من الخلية الأولى؟ (عُدّ عدد الخلايا.)
  2. قدّر عدد الخلايا المقاومة الموجودة قبل إعطاء أي مضاد حيوي.
  3. فسّر لماذا توصف عدوى المريض مع ذلك بأنها «حساسة» على مخطط المضادات الحيوية.
  4. يبين مخطط المضادات مناطق قدرها 24 mm24\,\mathrm{mm} للأموكسيسيلين (العتبة 17)، و12 mm12\,\mathrm{mm} للإريثروميسين (العتبة 20)، ولا منطقة للبنسلين. فسّر النتائج الثلاث.
  5. يصف الطبيب أموكسيسيلين 7 أيام. فلماذا لا بنسلين، ولماذا لا الدواء ذو أكبر منطقة لو كانت إحداها أكبر؟

الجزء الثاني — أثناء العلاج.

  1. كم خلية حساسة تبقى بعد يوم واحد؟ وبعد 3 أيام؟
  2. انطلاقًا من جوابك على السؤال 2، كم خلية مقاومة توجد بعد يوم واحد إذا تضاعفت كل 30 دقيقة بلا حد؟ (استعمل 248≈2.8×10142^{48} \approx 2.8 \times 10^{14}.) ولماذا كان هذا الرقم غير واقعي، وما الذي يحده؟
  3. افترض أن النسيلة المقاومة محدودة بالحيز الذي تخليه الخلايا الحساسة، فلا تستطيع تجاوز 101010^{10}. فمتى تقريبًا تملأ ذلك الحيز؟
  4. ارسم، أو صف، منحنيات الخلايا الحساسة والمقاومة والمجموع على مدى الأيام السبعة.
  5. والحق أن جهاز المريض المناعي يصفّي آخر بضعة ملايين خلية من أي صنف في غضون أيام. فسّر لماذا تتوقف النتيجة على ما إذا كانت النسيلة المقاومة تنمو أسرع مما يصفّيها الجهاز المناعي.

الجزء الثالث — الجرعة المقطوعة.

  1. يتوقف المريض بعد يومين وهو يشعر بأنه بخير. فكم خلية حساسة تبقى، وأي نسبة من الجمهرة الناجية مقاومة؟
  2. تعود البكتيريا إلى النمو حتى 101010^{10} في الأيام التالية. فأي نسبة منها مقاومة الآن، إذا نمت الخلايا المقاومة والحساسة بالنسبة نفسها؟
  3. ينتكس المريض فيعطى أموكسيسيلين من جديد. تنبأ بالنتيجة.
  4. يبين مخطط مضادات حيوية للانتكاسة أنه لا منطقة للأموكسيسيلين. فسّر التغير عن المخطط الأول.
  5. مورّثة المقاومة على بلازميد. فأي خطر إضافي يضيف ذلك على الجناح؟

الجزء الرابع — سياسة الجناح. يعالج الجناح 400 مريض في السنة بالأموكسيسيلين؛ و30% من حالات العدوى المعزولة في الجناح مقاومة الآن، مقابل 5% في المدينة.

  1. فسّر الفرق بين الجناح والمدينة بدلالة ضغط الانتقاء.
  2. يقرر الجناح: مخططات مضادات حيوية قبل كل وصفة، وجرعات كاملة، ونظافة أيدٍ، وعزل حاملي السلالات المقاومة. قل على أي آلية من هذا الفصل يعمل كل تدبير.
  3. بعد سنتين تصير المقاومة في الجناح 12%. فسّر لماذا هبطت، ولماذا لم تعد إلى 5%.
  4. لماذا لا يحل مضاد حيوي جديد، يدخل إلى الجناح، المشكلةَ أكثر من بضع سنوات؟
  5. اذكر النتيجة: عدد الخلايا المقاومة التي حملها الجرح قبل أي دواء، واليوم الذي ورثت فيه ذلك، والعادة الواحدة عند المريض التي حوّلت عدوى قابلة للشفاء إلى تفشٍّ.
حل

حل المسألة 18.1.

1. نحو 101010^{10} انقسام (واحد لكل خلية أنتجت).

2. 1010×10−8=10010^{10} \times 10^{-8} = 100 خلية مقاومة، وسطيًا.

3. مئة خلية بين عشرة مليارات غير مرئية على طبق: فالمرج يسلك سلوك الحساسة لأن 99.999999% منه كذلك.

4. الأموكسيسيلين: حساسة (24 فوق 17). والإريثروميسين: مقاومة (12 دون 20). والبنسلين: مقاومة تمامًا، ولا تثبيط.

5. البنسلين عديم الفائدة ضد هذه السلالة. والاختيار بين الأدوية الحساسة يزن كذلك الآثار الجانبية والطيف؛ ويفضَّل أضيق دواء فعال ليعفي سائر بكتيريا المريض.

6. أربع فترات من 6 ساعات في اليوم: 1010×0.14=10610^{10} \times 0.1^4 = 10^6 بعد يوم؛ و1010×0.112=0.0110^{10} \times 0.1^{12} = 0.01 بعد 3 أيام — أي لا شيء في الجوهر.

7. 100×248≈2.8×1016100 \times 2^{48} \approx 2.8 \times 10^{16}: وهو عبث، أكثر مما يتسع له الجرح. فالنمو يحده الحيز والمغذيات والجهاز المناعي.

8. من 100 خلية إلى 101010^{10} يلزم log⁡2108≈27\log_2 10^8 \approx 27 مضاعفة، أي نحو 13 ساعة؛ وعمليًا يتحرر الحيز على مدى اليوم الأول، فتكون النسيلة المقاومة قد حلت محل الجمهرة الحساسة بحلول اليوم الأول أو الثاني.

9. الحساسة: تهبط بعامل 10 كل 6 ساعات حتى تنعدم بحلول اليوم الثالث. والمقاومة: ترتفع من 100 لتملأ الحيز في يوم أو يومين، ثم تستوي عند 101010^{10}. والمجموع: انخفاض أثناء اليوم الأول، ثم عودة إلى 101010^{10}، وهو الآن مقاوم كله.

10. إذا صفّى الجهاز المناعي الخلايا أسرع مما تستطيع المئة المقاومة التكاثر، انتهت العدوى رغمها؛ وإذا فاق نمو النسيلة التصفية، صارت العدوى مقاومة. فالمضادات الحيوية تعمل مع الجهاز المناعي، لا بدلًا منه.

11. الحساسة بعد يومين: 1010×0.18=10010^{10} \times 0.1^8 = 100. والمقاومة: نحو 101010^{10} إن كانت النسيلة قد ملأت الحيز، أو آلاف كثيرة على الأقل: فالناجيات مقاومة كلها تقريبًا.

12. النمو بالنسبة نفسها يحفظ النسبة: أي مقاومة 100% في الجوهر.

13. لا أثر: فالنسيلة المقاومة تتجاهل الأموكسيسيلين.

14. الطبق الأول حمل الجمهرة الأصلية، و99.999999% منها حساسة؛ أما طبق الانتكاسة فيحمل النسيلة المنتقاة، وهي مقاومة كلها، فينمو المرج حتى القرص.

15. تستطيع المورّثة الانتقال إلى أنواع أخرى يحملها مرضى آخرون أو عاملون، فتصير سائر ممرضات الجناح مقاومة من دون انتظار طفرتها الخاصة.

16. في الجناح، 400 جرعة في السنة في جمهرة صغيرة مغلقة تفرز البكتيريا باستمرار، والسلالات المنتقاة تنتقل بين المرضى؛ أما في المدينة فالانتقاء مخفف بين ناس كثيرين وأنواع كثيرة.

17. مخططات المضادات: اختيار دواء لا تستطيع السلالة مقاومته، فلا تنتقى نسيلة. والجرعات الكاملة: فلا جرعة مقطوعة تترك الناجيات المقاومة تنمو من جديد. والنظافة: فلا انتقال للنسيلة المنتقاة بين المرضى. والعزل: فلا انتشار أفقي ولا شاقولي من الحاملين.

18. انتقاء أقل أتاح للسلالات الحساسة، وهي تنمو أسرع قليلًا، أن تستعيد أرضًا، وقطع انتقال المقاومة. ولم تعد إلى 5% لأن السلالات المقاومة وبلازميداتها تبقى بتواتر منخفض وتنتقى من جديد مع كل جرعة باقية.

19. كل جمهرة جرثومية كبيرة تحوي خلايا مقاومة للدواء الجديد بطفرة مصادفة؛ واستعماله ينتقيها، وفي بضع سنين تشيع السلالة المقاومة، كما حدث مع كل مضاد حيوي أدخل حتى الآن.

20. نحو مئة خلية مقاومة بين عشرة مليارات قبل أي دواء؛ وفي اليوم الثاني من العلاج ورثت الجرح؛ وقطع الجرعة باكرًا حوّل العدوى القابلة للشفاء إلى عدوى مقاومة انتشرت.

المصطلحات المعرَّفة في هذا الفصل

عرض كل المصطلحات (479) في المسرد