एंटीबायोटिक कैसे काम करते हैं और प्रतिरोध क्यों फैलता है

पेनिसिलिन इसलिए काम कर गई क्योंकि एलेक्ज़ेंडर फ़्लेमिंग की फफूँद एक ऐसा यौगिक बना रही थी जो उस चीज़ को तोड़ता था जो बैक्टीरिया को चाहिए और मानव कोशिका में होती ही नहीं। यही सिद्धांत — चयनात्मक विषाक्तता — एंटीबायोटिक चिकित्सा का पूरा आधार है, और यही वजह भी कि दवा की अलमारी हमारी उम्मीद से छोटी है। बैक्टीरिया हमसे अलग काम आख़िर कितने ही करता है।

चयनात्मक विषाक्तता: उस पर वार जो हमारे पास नहीं

बैक्टीरिया प्रोकैरियोट हैं। उनमें केंद्रक नहीं होता, उनके राइबोसोम हमारे से अलग बने होते हैं, और ज़्यादातर पेप्टिडोग्लाइकन की एक कठोर कोशिका भित्ति में लिपटे रहते हैं — ऐसा अणु जिसका मानव कोशिका में कोई जोड़ नहीं। हर काम का एंटीबायोटिक इन्हीं में से किसी एक अंतर को निशाना बनाता है। अंतर जितना बड़ा, दवा उतनी सुरक्षित — इसीलिए कोशिका-भित्ति वाले एंटीबायोटिक आम तौर पर आसानी से सह लिए जाते हैं, और जो दवाएँ हमारी अपनी जीवविज्ञान के क़रीब के लक्ष्यों पर काम करती हैं उनमें विषाक्तता ज़्यादा होती है।

इससे वह बात भी समझ आती है जो हर सर्दी में जानें लेती है: एंटीबायोटिक वायरस पर कुछ नहीं करते। वायरस में न कोशिका भित्ति होती है, न अपने राइबोसोम, न कोई बैक्टीरियल चयापचय जिसमें दख़ल दिया जा सके। ज़ुकाम में एंटीबायोटिक लेने से इलाज कुछ नहीं होता, बस शरीर में मौजूद बैक्टीरिया में प्रतिरोध का चयन हो जाता है।

चार मुख्य क्रियाविधियाँ

कोशिका भित्ति संश्लेषण अवरोधक। बीटा-लैक्टम — पेनिसिलिन, सेफ़ालोस्पोरिन, कार्बापेनम — उन एंज़ाइमों को रोकते हैं जो पेप्टिडोग्लाइकन तंतुओं को आपस में जोड़ते हैं। भित्ति पूरी नहीं हो पाती और भीतर का परासरण दाब कोशिका फोड़ देता है। वैंकोमाइसिन वही नतीजा भित्ति की ईंटों से सीधे जुड़कर पाती है। ये दवाएँ सिर्फ़ बढ़ रहे बैक्टीरिया मारती हैं, क्योंकि जो कोशिका भित्ति बना ही नहीं रही उसमें बिगाड़ने को कुछ नहीं।

प्रोटीन संश्लेषण अवरोधक। बैक्टीरियल राइबोसोम 70S होते हैं, जो 30S और 50S उप-इकाइयों से बनते हैं; मानव राइबोसोम 80S होते हैं। दवाएँ इसी फ़र्क़ का फ़ायदा उठाती हैं: टेट्रासाइक्लिन व अमीनोग्लाइकोसाइड 30S से जुड़ते हैं, जबकि एज़िथ्रोमाइसिन जैसे मैक्रोलाइड, और क्लिंडामाइसिन व क्लोरैम्फ़ेनिकॉल 50S से। अमीनोग्लाइकोसाइड आनुवंशिक कूट को ग़लत पढ़वा भी देते हैं, जिससे बेकार प्रोटीन बनते हैं जो झिल्ली को नुक़सान पहुँचाते हैं।

न्यूक्लिक अम्ल अवरोधक। सिप्रोफ़्लॉक्सासिन जैसे फ़्लोरोक्विनोलोन डीएनए गाइरेज़ और टोपोआइसोमरेज़ IV को रोकते हैं — वही एंज़ाइम जिनसे बैक्टीरिया प्रतिकृति के दौरान अपना गुणसूत्र खोलते और दोबारा लपेटते हैं। रिफ़ैम्पिसिन बैक्टीरियल आरएनए पॉलिमरेज़ रोकती है और क्षय रोग के इलाज का आधार-स्तंभ है।

चयापचय पथ अवरोधक। बैक्टीरिया को अपना फ़ोलेट ख़ुद बनाना पड़ता है; हमें भोजन से मिल जाता है। सल्फ़ोनामाइड और ट्राइमेथोप्रिम उस संश्लेषण के दो लगातार क़दम रोकते हैं, इसीलिए इन्हें साथ दिया जाता है — किसी पथ को दो जगह रोकने से बचकर निकलना एक जगह रोकने के मुक़ाबले कहीं मुश्किल है।

दवाओं को जीवाणुनाशक (जो मारती हैं) और जीवाणुरोधी (जो बढ़ना रोकती हैं और बाक़ी काम प्रतिरक्षा तंत्र पर छोड़ देती हैं) भी कहा जाता है। यह अंतर उन रोगियों में सबसे अहम होता है जिनकी प्रतिरक्षा कमज़ोर हो, या एंडोकार्डाइटिस जैसे संक्रमणों में जहाँ मारने का काम दवा को ख़ुद करना पड़ता है।

एंटीबायोटिक का कोर्स किसी एक बैक्टीरिया के ख़िलाफ़ जंग नहीं है। यह शरीर के हर बैक्टीरिया पर लगाया गया चयन-दबाव है — उन हानिरहित बैक्टीरिया पर भी जो सीखा हुआ आगे बाँट देंगे।

प्रतिरोध कहाँ से आता है

प्रतिरोध बैक्टीरिया का लिया हुआ फ़ैसला नहीं है। यह साधारण विकास है जो असाधारण रफ़्तार से चल रहा है, क्योंकि बैक्टीरिया की एक पीढ़ी बीस मिनट की हो सकती है और एक ही संक्रमण में अरबों कोशिकाएँ हो सकती हैं।

बैक्टीरिया गिनती के कुछ तरीक़ों से बचाव करते हैं:

• एंज़ाइमी विनाश — बीटा-लैक्टमेज़ बीटा-लैक्टम वलय को लक्ष्य तक पहुँचने से पहले ही काट देते हैं। विस्तारित-स्पेक्ट्रम बीटा-लैक्टमेज़ और NDM-1 जैसे कार्बापेनमेज़ ही वजह हैं कि कभी भरोसेमंद रहीं दवाएँ अब नाकाम होती हैं।
• लक्ष्य में बदलाव — बंधन स्थल में ज़रा-सा फेरबदल एंज़ाइम को चलता रखता है पर दवा की पकड़ छुड़ा देता है। MRSA यही करता है, बदला हुआ पेनिसिलिन-बाइंडिंग प्रोटीन बनाकर।
• एफ़्लक्स पंप — झिल्ली के प्रोटीन जो दवा को जमा होने से तेज़ी से बाहर धकेल देते हैं। कई पंप एक साथ कई दवा-वर्गों पर काम करते हैं, जिससे उन एंटीबायोटिकों के ख़िलाफ़ भी प्रतिरोध मिल जाता है जिनसे जीव कभी मिला ही नहीं।
• घटी पारगम्यता — वे पोरिन नलिकाएँ खो देना या सँकरी कर लेना जिनसे दवा भीतर आती है।

प्रतिरोध महज़ पैदा होने के बजाय फैलता क्यों है, इसकी वजह है क्षैतिज जीन स्थानांतरण। बैक्टीरिया सीधे डीएनए का लेन-देन करते हैं: संयुग्मन से, ऐसे प्लास्मिड देकर जिनमें अक्सर एक साथ कई प्रतिरोध जीन होते हैं; रूपांतरण से, वातावरण से मुक्त डीएनए उठाकर; और पारगमन से, बैक्टीरियोफ़ेज के ज़रिए। इसलिए आँत के किसी हानिरहित जीव में विकसित हुआ प्रतिरोध जीन किसी रोगजनक तक पहुँच सकता है — और वह प्रजातियों के बीच भी जा सकता है, जो साधारण वंशानुगति कभी नहीं होने देती।

हर एंटीबायोटिक ख़ुराक उन्हीं कोशिकाओं का चयन करती है जो उससे बच जाती हैं। अधूरे कोर्स, वायरल बीमारी में बेवजह की दवा, बिना पर्चे के काउंटर से बिक्री, और पशुपालन में वृद्धि-वर्धक के रूप में एंटीबायोटिक का रोज़ का इस्तेमाल — ये सब यह दबाव बड़े पैमाने पर डालते हैं। भारत पर यह बोझ ख़ास तौर पर भारी है, और अस्पतालों में कार्बापेनम-प्रतिरोधी जीवों का बढ़ना उसका दिखता नतीजा है।

एंटीबायोटिक स्टीवर्डशिप इसका जवाब है: जहाँ संभव हो पर्चा लिखने से पहले कल्चर व संवेदनशीलता जाँच, चौड़े स्पेक्ट्रम की जगह सँकरे स्पेक्ट्रम की दवा, सही मात्रा व अवधि, और प्रतिरोधी स्ट्रेन को एक रोगी से दूसरे तक जाने से रोकने के लिए संक्रमण नियंत्रण। सचमुच नए एंटीबायोटिक वर्गों की पाइपलाइन दशकों से पतली है, इसलिए जो दवाएँ अब भी चलती हैं उन्हें बचाना नई दवाएँ बनाने का पूरक नहीं — फ़िलहाल यही मुख्य रणनीति है।

विद्यार्थियों और शोधकर्ताओं के लिए क्यों मायने रखता है

रोगाणुरोधी प्रतिरोध वैश्विक स्वास्थ्य के दीर्घकालिक ख़तरों की हर गंभीर सूची में है, और यह औषध विज्ञान, सूक्ष्मजीव विज्ञान, आनुवंशिकी, नैदानिक चिकित्सा और सार्वजनिक नीति के चौराहे पर बैठा है। फार्मेसी और जीव-विज्ञान के छात्रों के लिए यह विषय असामान्य रूप से व्यावहारिक है: यह आणविक क्रियाविधि को सीधे पर्चा लिखने के फ़ैसलों से जोड़ता है, और बताता है कि ख़ुराक की समय-सारणी कोई दफ़्तरी ब्योरा नहीं बल्कि एक नैदानिक हस्तक्षेप है। नए दवा-वर्गों व लक्ष्यों, बैक्टीरियोफ़ेज चिकित्सा, रोगाणुरोधी पेप्टाइड, प्रतिरोध-तोड़ संयोजनों, और ऐसी तेज़ जाँचों पर शोध सक्रिय है जो अनुमान पर पर्चा लिखने की जगह जानकारी पर पर्चा लिखना संभव बना दें। पीयर-रिव्यूड साहित्य का अनुसरण करके ही छात्र व चिकित्सक प्रतिरोध के उन बदलते नमूनों और उपचार दिशानिर्देशों के साथ चलते हैं जो किसी भी पाठ्यपुस्तक संस्करण से तेज़ बदलते हैं।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

एंटीबायोटिक बैक्टीरिया को कैसे मारते हैं?

वे उन संरचनाओं या प्रक्रियाओं पर वार करते हैं जो बैक्टीरिया में हैं और मानव कोशिका में नहीं — पेप्टिडोग्लाइकन कोशिका भित्ति, 70S राइबोसोम, बैक्टीरियल डीएनए गाइरेज़, या फ़ोलेट संश्लेषण। इनमें से किसी में भी गड़बड़ी या तो कोशिका को सीधे मार देती है या उसका बढ़ना रोक देती है ताकि प्रतिरक्षा तंत्र संक्रमण साफ़ कर सके।

वायरल संक्रमण पर एंटीबायोटिक क्यों काम नहीं करते?

वायरस में न कोशिका भित्ति होती है, न अपने राइबोसोम, न कोई स्वतंत्र चयापचय — यानी एंटीबायोटिक के लिए कोई लक्ष्य ही नहीं। ज़ुकाम, फ़्लू और ज़्यादातर गले की ख़राश वायरल होती है, और उनमें एंटीबायोटिक लेने से लाभ कुछ नहीं होता जबकि प्रतिरोध का चयन फिर भी हो जाता है।

एंटीबायोटिक प्रतिरोध किस वजह से होता है?

प्रतिरोध यादृच्छिक उत्परिवर्तन से पैदा होता है और फिर बैक्टीरिया के बीच, प्रजातियों के आर-पार भी, क्षैतिज जीन स्थानांतरण से फैलता है। एंटीबायोटिक का इस्तेमाल उन्हीं कोशिकाओं का चयन करता है जिनमें यह पहले से है — इसलिए बेवजह के पर्चे, अधूरे कोर्स, बिना नियमन की काउंटर बिक्री और कृषि में इस्तेमाल, सब इस प्रक्रिया को तेज़ करते हैं।

एंटीबायोटिक का पूरा कोर्स पर्चे के मुताबिक़ क्यों पूरा करना चाहिए?

बीच में रोक देने से वे जीव बचे रह सकते हैं जो सबसे कम संवेदनशील हैं — यानी ठीक वही जिनमें आंशिक प्रतिरोध होने की सबसे ज़्यादा संभावना है — और वे दोबारा बढ़कर आगे फैल सकते हैं। कोर्स की लंबाई उस विशेष संक्रमण के लिए मौजूदा नैदानिक दिशानिर्देश से तय होती है, इसीलिए निर्देश यह है कि लक्षण सुधरते ही रोकने के बजाय पर्चे के मुताबिक़ कोर्स पूरा करें।