Лекарственная устойчивость микроорганизмов

Что делать?

Так как проблема антибиотикорезистентности становится все более актуальной, научное сообщество прикладывает усилия к формированию новых принципов и методов лечения, позволяющих преодолеть сложность. Как правило, пользуются возможностями комбинированной терапии, но ей присущи определенные недостатки, и в первую очередь – повышенная частота побочных эффектов. Позитивный эффект в ряде случаев наблюдается при применении принципиально новых лекарств, показывающих хороший результат при резистентности штаммов к ранее примененным препаратам.

Чтобы стойкость микроорганизмов была преодолена, а эффективность терапевтического курса – повышена, разумно прибегать к проверенным комбинациям средств. Если выявлено заражение формами жизни, производящими бета-лактамазу, следует применять такие препараты, в составе которых есть компоненты, подавляющие активность фермента. К примеру, подобная особенность выявлена у клавулана, тазобактама. Эти вещества имеют довольно слабый антибактериальный эффект, но процесс ингибирования необратим, что позволяет защитить основной антибиотик от фермента. Чаще всего назначают клавулановую кислоту в комбинации с амоксициллином или тикарциллином. В аптеках такие препараты представлены под торговыми названиями «Аугментин» и «Тиментип». Еще один надежный препарат «Уназин» основан на ампициллине, защиту которому обеспечили через сульбактам.

Методы определения антибиотикорезистентности

При создании новых антибактериальных препаратов очень важно четко определить его свойства: как они действуют и в отношении каких бактерий эффективны. Определить это можно лишь при помощи лабораторных исследований

Анализ на антибиотикорезистентность можно провести с использованием различных методов, самыми популярными из которых считаются:

• Метод дисков, или диффузия АМП в агар по Кирби-Байер
• Метод серийных разведений
• Генетическая идентификация мутаций, вызывающих лекарственную резистентность.

Первый метод на сегодняшний день считается самым распространенным благодаря дешевизне и простоте исполнения. Суть метода дисков заключается в том, что выделенные в результате исследований штаммы бактерий помещают в питательную среду достаточной плотности и накрывают пропитанными раствором АМП бумажными дисками. Концентрация антибиотика на дисках отличается, поэтому когда происходит диффузия препарата в бактериальную среду, можно наблюдать градиент концентраций. По величине зоны отсутствия роста микроорганизмов можно судить об активности препарата и рассчитать эффективную дозировку.

Вариантом метода дисков служит Е-тест. В этом случае вместо дисков применяют полимерные пластины, на которые наносится определенная концентрация антибиотика.

Недостатками этих методов считается неточность вычислений, связанная с зависимостью градиента концентраций от различных условий (плотности среды, температуры, кислотности, содержания кальция и магния и т.д.).

Метод серийных разведений основан на создании нескольких вариантов жидкой или плотной среды, содержащих различные концентрации исследуемого препарата. Каждый из вариантов заселяют определенным количеством исследуемого бактериального материала. По окончании инкубационного периода оценивают рост бактерий или его отсутствие. Этот метод позволяет определить минимально-эффективную дозу препарата.

Метод можно упростить, взяв за образец всего 2 среды, концентрация которых будет максимально близка к минимуму, необходимому для инактивации бактерий.

Метод серийных разведений по праву считается золотым стандартом определения антибиотикорезистентности. Но из-за дороговизны и трудоемкости он не всегда применим в отечественной фармакологии.

Методика идентификации мутаций дает информацию о наличии у того или иного штамма бактерий видоизмененных генов, способствующих развитию антибиотикорезистентности к конкретным препаратам, и в связи с этим систематизировать возникающие ситуации с учетом сходства фенотипических проявлений.

Этот метод отличается высокой стоимостью тест-систем для его исполнения, тем не менее, его ценность для прогнозирования генетических мутаций у бактерий неоспорима.

Проблемы, порождаемые резистентностью

Это не то, что могло бы произойти в отдаленном будущем.Это наша настоящая реальность в развивающихся и развитых странах,в селах и городах, в госпиталях, на фермах.Мы теряем способность защищать людей и животныхот опасных для жизни инфекций.Пан Ги Мун, генеральный секретарь ООН

Раньше, если у возбудителя болезни вырабатывалась устойчивость к какому-то одному антибиотику, использовали комбинации из нескольких, чтобы они уж точно уничтожили патоген. Но со временем появились бактерии, резистентные сразу к нескольким химически несхожим антибиотикам, что во много раз обострило ситуацию . Более того, за последние 30 лет не удалось открыть никаких новых классов антибиотиков, при этом спектр используемых антибиотиков сужается, а это повышает шансы выработки к ним устойчивости (рис. 2). Чтобы осознать масштаб происходящего, стόит перечислить некоторые заболевания и статистику по ним.

Рисунок 2. Рост бактериальной антибиотикорезистентности отбивает у фармкомпаний желание разрабатывать новые препараты. а — Уже 30 лет ничего не слышно о новых классах антибиотиков. б — По мере увеличения количества резистентных бактерий падает интерес к поиску новых антибиотиков, и число вводимых в клиническую практику препаратов стремится к нулю. Условные обозначения: * — процент клинических изолятов, устойчивых к антибиотикам; MRSA — метициллин-резистентные Staphylococcus aureus; VRE — ванкомицин-резистентные Enterococcus; FQRP — фторхинолон-резистентные Pseudomonas aeruginosa.

Согласно официальным оценкам, по причине резистентности к антибиотикам и невозможности вылечить различные инфекции в год умирает не менее 700 000 человек. Точно подсчитать число жертв невозможно, так что, увы, на самом деле их намного больше . Особенно тревожной становится ситуация с туберкулезом: в 105 странах циркулируют возбудители, устойчивые сразу к нескольким антибиотикам, а по данным ВОЗ, такие штаммы в 2014 году были найдены у 480 000 человек. Должен насторожить и побудить к действиям следующий факт: около половины таких случаев приходится на Индию, Китай и Россию (рис. 3) .

Рисунок 3. Мировая карта встречаемости мультирезистентного возбудителя туберкулеза. Карта составлена по статистическим данным за 2012 год. Диаметр круга положительно коррелирует с частотой случаев туберкулеза, устойчивого к терапии несколькими антибиотиками.

Всё шире распространяются неподдающиеся антибактериальной терапии инфекции, которые пациент «подхватывает» в больнице (внутрибольничные, или нозокомиальные), проходя лечение по другой причине . Установлено, что у пациентов с метициллин-резистентными вероятность летального исхода на 64% выше, чем у людей с не резистентными к этому лекарству штаммами золотистого стафилококка .

О новом «оружии» в борьбе с золотистым стафилококком написано в статье «Антибиотики прямо под нашим носом» .

Этот центр создал замечательную интерактивную карту распространенных в США резистентных штаммов бактерий .

Устойчивость к тетрациклину

Устойчивость к тетрациклину широко распространена среди бактерий, что, как полагают, связано с расположением гена, определяющего устойчивость к тетрациклину, в той части плазмиды, к-рая контролирует трансмиссибельность (см. Плазмиды).

Объект действия тетрациклина в клетке — рибосомно-матричный комплекс, нарушается его связь с аминоацил-РНК. Однако устойчивость R+-бактерий к тетрациклину не связана с изменениями свойств рибосом; отсутствуют также доказательства существования ферментативной инактивации антибиотика. Резистентность к тетрациклину обусловлена нарушением проникновения антибиотика в клетку. В нормальную клетку тетрациклин проникает с помощью энергетически зависимой транспортной системы, угнетаемой азидом натрия, требующей присутствия ионов магния.

Устойчивость к тетрациклину индуцибельна, т. е. возрастает, если в среде присутствуют суббактериостатические дозы антибиотика или его аналогов .

Уровень устойчивости к тетрациклину у R+-штаммов бактерий, а также эффективность индукции определяются структурой плазмиды, несущей ген tet (контролирует синтез ТЕТ-белка), а также особенностями бактериального хозяина, в к-ром данная плазмида находится. Так, напр., плазмида RP4 определяла в одном и том же штамме более низкую устойчивость к тетрациклину, чем плазмида R6. С другой стороны, степень индукции устойчивости к тетрациклину широко варьировала и оказалась наиболее высокой в Erw. aroideae, несущей плазмиду RP4 (Д. М. Гольдфарб, Н. В. Купцова, 1979). Молекулярный механизм индукции устойчивости бактерии к тетрациклину изучен недостаточно. Было выяснено, что небольшие дозы тетрациклина индуцируют у бактерии синтез нового белка — так наз. ТЕТ-белка. Появление этого белка коррелирует с возникновением устойчивости бактерий к антибиотику . Предполагается, что в норме синтез TET-белка зарепрессирован, и малые дозы тетрациклина выполняют роль антагониста репрессора синтеза ТЕТ-белка. Т. о., регуляция функционирования генов, кодирующих синтез ТЕТ-белка, негативная.

В 1978 г. было установлено , что индукция устойчивости к тетрациклину малыми дозами антибиотика сопровождается синтезом нескольких белков, ассоциированных с мембраной клетки. Эти белки отличаются друг от друга по молекулярному весу (массе), равному 34 000, 26 000, 18 000 и 14 000 дальтон, и все кодируются R-плазмидой. Функция первых двух из этих белков сводится к снижению способности бактерий накапливать антибиотик, функция третьего белка пока не установлена. Аналогичный индуцибельный механизм, обеспечивающий устойчивость к тетрациклину, обнаружен и у St. aureus. Устойчивость бактерии к макролидам, подобно устойчивости к тетрациклинам, не связана с хим. модификацией антибиотика.

Гены антибиотикорезистентности

Существуют понятия генетической и негенетической лекарственной резистентности. С последней мы имеем дело, когда рассматриваем бактерии с неактивным метаболизмом, не склонные к размножению в обычных условиях. У таких бактерий может вырабатываться антибиотикорезистентность к определенным видам препаратов, тем не менее, их потомству эта способность не передается, поскольку она не заложена генетически.

Это свойственно патогенным микроорганизмам, вызывающим туберкулез. Человек может заразиться и не подозревать о болезни долгие годы, пока его иммунитет в силу каких-то причин не даст сбой. Этой является толчком к размножению микобактерий и прогрессированию болезни. Но для лечения туберкулеза используются все те же препараты, вед бактериальное потомство по-прежнему остается чувствительным к ним.

Точно так же обстоит дело и с утратой белка в составе клеточной стенки микроорганизмов. Вспомним, опять же о бактериях, чувствительных к пенициллину. Пенициллины тормозят синтез белка, служащего для построения клеточной оболочки. Под воздействием АМП пенициллинового ряда микроорганизмы могут утрачивать стенку клеток, строительным материалом которой является пенициллинсвязывающий белок. Такие бактерии становятся резистентными к пенициллинам и цефалоспоринам, которым теперь не с чем связываться. Это явление временное, не связанное с мутацией генов и передачей видоизмененного гена по наследству. С появлением клеточной стенки, свойственной предыдущим популяциям, антибиотикорезистентность у таких бактерий исчезает.

О генетической антибиотикорезистентности говорят, когда изменения в клетках и метаболизме внутри них происходят на уровне генов. Мутации генов могут вызывать изменения в структуре клеточной мембраны, провоцировать выработку ферментов, защищающих бактерии от антибиотиков, а также изменять количество и свойства рецепторов бактериальной клетки.

Здесь существует 2 пути развития событий: хромосомный и внехромосомный. Если происходит мутация гена на том участке хромосомы, который отвечает за чувствительность к антибиотикам, говорят о хромосомной антибиотикорезистентности. Сама по себе такая мутация возникает крайне редко, обычно ее вызывает действие лекарств, но опять-таки не всегда. Контролировать это процесс очень сложно.

Хромосомные мутации могут передаваться из поколения в поколение, постепенно формируя определенные штаммы (разновидности) бактерий, устойчивых к тому или иному антибиотику.

Виновниками внехромосомной резистентности к антибиотикам становятся генетические элементы, существующие вне хромосом и называемые плазмидами. Именно эти элементы содержат гены, ответственные за выработку ферментов и проницаемость бактериальной стенки.

Антибиотикорезистентность чаще всего является результатом горизонтального переноса генов, когда одни бактерии передают некоторые гены другим, не являющимся их потомками. Но иногда можно наблюдать и несвязанные точечные мутации в геноме патогена (размер 1 в 108 за один процесс копирования ДНК материнской клетки, что наблюдается при репликации хромосом).

Так осенью 2015 года ученые из Китая описали ген MCR-1, обнаруженный в свином мясе и кишечнике свиней. Особенностью этого гена является возможность его передачи другим организмам. Спустя некоторое время этот же ген был найден не только в Китае, но и в других странах (США, Англия, Малайзия, страны Европы).

Гены антибиотикорезистентности способны стимулировать выработку ферментов, которые ранее не вырабатывались в организме бактерий. Например, фермент NDM-1(металло-бета-лактамаза 1), обнаруженный у бактерий Klebsiella pneumoniae в 2008 году. Сначала он был обнаружен у бактерий родом из Индии. Но в последующие годы фермент, обеспечивающий антибиотикорезистентность относительно большинства АМП, был выявлен у микроорганизмов и в других странах (Великобритания, Пакистан, США, Япония, Канада).

Патогенные микроорганизмы могут проявлять устойчивость как по отношению к определенным препаратам или группам антибиотиков, так и относительно различных групп препаратов. Существует такое понятие, как перекрестная антибиотикорезистентность, когда микроорганизмы становятся нечувствительными к препаратам со сходным химическим строением или механизмом воздействия на бактерии.

Что такое резистентность?

Резистентность — это устойчивость микроорганизмов к действию антибиотиков. В организме человека в совокупности всех микроорганизмов встречаются устойчивые к действию антибиотика особи, но их количество минимальное. Когда антибиотик начинает действовать, вся популяция клеток гибнет (бактерицидный эффект) или вовсе прекращает свое развитие (бактериостатический эффект). Устойчивые клетки к антибиотикам остаются и начинают активно размножаться. Такая предрасположенность передается по наследству.

В организме человека вырабатывается определенная чувствительность к действию определенного рода антибиотиков, а в некоторых случаях и полная замена звеньев обменных процессов, что дает возможность не реагировать микроорганизмам на действие антибиотика.

Также в некоторых случаях микроорганизмы и сами могут начать вырабатывать вещества, которые нейтрализуют действие вещества. Такой процесс носит название энзиматической инактивации антибиотиков.

Те микроорганизмы, которые имеют резистентность к определенному типу антибиотиков, могут, в свою очередь, иметь устойчивость к подобным классам веществ, схожих по механизму действия.

О нюансах явления

Антибиотикорезистентность бактерий может быть природной, возможно приобретение стойкости к антибиотикам.

Формирование и распространение явления во многом объясняется свободной продажей в аптеках препаратов из класса антимикробных. По правилам отпускаться такие должны строго по рецепту доктора, но ряд средств многие точки продают в свободном режиме. Чаще всего это касается случаев, когда клиент заинтересован в приобретении гентамицина, ципрофлоксацина.

Одна из проблем современной медицины – нерациональное использование антимикробных препаратов, которое также является одним из провоцирующих рост антибиотикорезистентности механизмов. Нередко назначение средств неоправданно и даже хаотично. В норме антибиотики необходимы перед операцией, но нередко их применяют после хирургического вмешательства. Назначение пациенту неоправданно низких дозировок, недостаток инфекционного контроля, неправильная организация процесса лечения – все это провоцирует повышение антибиотикорезистентности патологических микроорганизмов.

Резистентность к антибиотикам

Самый интересный пример резистентности можно рассмотреть на примере способностей бактерий, отличающихся удивительной способностью к выживанию.

Еще 15 лет назад в Дании на научной конференции, посвященной проблеме антибиотикорезистентности, сама глава ВОЗ М.Чен, отбросив всякую дипломатию, заявила о наступлении новой эры, высказав опасения, что той медицине, которую мы знаем сегодня, наступает конец.

Спустя максимум два, три десятилетия, если не принять экстренные меры, человечество начнет умирать от инфекций при обычной царапине, не говоря уже о серьезных заболеваниях.

Еще относительно недавно, изобретение пенициллина дало надежду на полную победу над бактериальными инфекциями. Но не тут-то было. Прошли годы, но изобретения ни 1-го, ни 2-го, ни 3-го, ни даже 4-го поколения антибактериальных препаратов не дало желаемых результатов.

Мутация бактерий происходит с такой скоростью, что опережает изобретение новых препаратов.

Бактерии не живут поодиночке, они обитают популяциями. В своих «сообществах» научились общаться между собой и как настоящие воины выстраивать защиту и тактику нападения.

Многие из них обладают природной резистентностью, иные – приобрели устойчивость в результате мутации, используя разные механизмы для выживаемости:

1. синтезируя ферменты (что это?), разрушающие активный компонент антибиотиков или модифицируя их молекулы;
2. изменяя РНК-синтетаз и рибосом, проницаемость своих клеточных стенок или полностью всю клеточную структуру;
3. нарушая процессы транспорта антибиотика к бактериальным клеткам.

К тому же одна и та же бактерия способна использовать для выживания несколько эффективных механизмов. С каждым годом появляются все новые и новые неизвестные популяции.

В США обнаружена популяция различных штаммов, так называемых кошмарных бактерий (CRE), устойчивых даже к самым новейшим классам антибиотиков. Бессимптомное инфицирование не дает возможность проследить их распространение. За прошедший год инфицировано до 10 000 человек, 600 из которых погибло.

В Индии от неизвестной бактерии, резистентной ко всем известным видам антибиотиков, погибло более 5 000 человек. В это время ученые из США изобрели препарат «Тиенам», способный, согласно всем своим параметрам, справиться с самыми опасными микроорганизмами. Кстати, не из дешевых – 600 долларов за дозу.

Каково же было удивление, когда, наблюдая в микроскоп за поведением микроорганизма, изобретатели увидели, как один конец бактерии с аппетитом поедает препарат, а другой, выплевывает его остатки. Как говорится – 600 долларов бактерии под хвост.

Во время раскопок в пещере Лечугилье (США) на глубине 300 метров ученые обнаружили бактерии, возраст которых – 4 000 000 лет. Анализ на резистентность показал, что они устойчивы по отношению к 18 современных антибиотиков, включая последние разработки.

Это говорит о том, что эволюция позаботилась о механизме их резистентности задолго до появления потенциальной опасности, в виде антибиотиков.

22.Механизмы возникновения антибиотикорезистентности.

В основе
механизма распространения генов
антибиотикорезистентности между
бактериями лежит обмен плазмидами и
конъюгативными транспозонами. В эволюции
антибиотикорезистентности плазмиды и
конъюгативные транспозоны выполняют
функцию генетических платформ, на
которых посредством рекомбинационных
систем бактерий происходит сборка и
сортировка генов антибиотикорезистентности,
включенных в транспозоны, интегроны,
генные кассеты и инсерционные криптические
последовательности. К настоящему времени
известно не менее четырех биохимических
механизмов, отвечающих за развития у
бактерий антибиотикорезистентности:
детоксикация антибиотика; уменьшение
проницаемости стенки микроорганизма
для антибиотиков и/или выкачивание его
из клетки; структурные изменения в
молекулах, являющихся мишенями для
антибиотиков; продукция альтернативных
мишеней для антибиотиков. Высокие уровни
антибиотикорезистентности у
грамотрицательных бактерий обусловлены
их способностью детоксицировать
антибиотикив
периплазматическомпространстве.
В клеточной стенке грамположительных
бактерий периплазматическое пространство
отсутствует, поэтому механизмы их
детоксикационной резистентности к
антибиотикам менее эффективны, чем у
грамотрицательных бактерий. Целесообразно
расширить круг исследуемых проблем,
связанных с распространением
антибиотикорезистентных патогенных
микроорганизмов в клинике, включив в
него процессы накопления и обмена генов
антибиотикорезистентности среди
бактерий в природных экосистемах.

Антибиотики
следует применять только по показаниям,
когда

заболевание
вызвано микроорганизмами, в отношении
которых существуют эффективные

препараты.
Для их подбора необходимо до назначения
лечения взять у больного материал для

исследования,
выделить чистую культуру возбудителя
и определить его чувствительность к
антибиотикам.

Чувствительность
к антибиотикам, или антибиотикограмму,
определяют с помощью методов

разведения
и диффузии (к ним относится метод бумажных
дисков). Методы разведения

являются
более чувствительными: с их помощью
выясняют, какой антибиотик эффективен
по

отношению к
данному микроорганизму, и определяют
его необходимое количество .

минимальную
подавляющую концентрацию (МПК).

Фармакологический
принцип. При назначении антибиотика
необходимо определить правильную

дозировку
препарата.

Самые «проблемные» возбудители

В 2017 году Всемирная Организация Здравоохранения опубликовала список из 12 возбудителей, с которыми врачам труднее всего справляться с помощью имеющихся антибиотиков. Критичную устойчивость проявляют некоторые возбудители внутрибольничных инфекций, особенно псевдомонады. Они научились разрушать даже антибиотики широкого спектра действия. Все чаще противомикробные препараты оказываются неэффективными при лечении гонореи, сальмонеллеза и язвы двенадцатиперстной кишки, вызванной жгутиковой бактерией хеликобактер. Серьезную угрозу представляет золотистый стафилококк, который часто попадает в кровь и поражает сердечные клапаны. Среднюю устойчивость приобрели некоторые возбудители инфекций дыхательных путей и пневмонии – клебсиелла, пневмококк и гемофильная палочка.

Устойчивость бактерий может быть нескольких видов:

• монорезистентность – если микроб устойчив только к одному классу антибиотиков;
• мультирезистентность – когда три и более класса антибактериальных средств не могут уничтожить возбудителя;
• чрезвычайно высокая нечувствительность – устанавливается, если бактерия устойчива практически ко всем группам антибиотиков, за исключением одного — двух лекарственных препаратов;
• тотальная резистентность – невосприимчивость ко всем известным антибиотикам.

Антибиотик может действовать на 90% «старых» штаммов, но оказаться бессильным, встретив новую группу возбудителей. Именно поэтому врачи перед назначением лекарства проводят тест на чувствительность патогена к антибиотику. Чтобы узнать, подействует ли препарат, проводят лабораторный анализ. У больного берут кровь, мочу, кал, мокроту или воспалительную жидкость из тканей. Материал наносят на питательную среду, в которой уже есть антибиотики. Если на одном из участков бактерии растут, значит, лекарство неэффективно.

Виды резистентности

Специалисты выделяют два вида устойчивости бактерий: приобретенный, природный. Приобретенная сопротивляемость возникает в ходе различных мутаций и передачи гена от одной бактерии другой. Стоит отметить, что человек может способствовать этим процессам. Природный вид имеется у бактерии изначально. Существуют микроорганизмы, которые по своей природе устойчивы к тому или иному препарату.

Стоит отметить, что в данный момент ученым еще не удалось создать идеальный антибиотик. К любому даже самому современному антибиотику рано или поздно будет выработана устойчивость. Например, первый в своем роде антибиотик пенициллин на сегодняшний день имеет крайне низкую эффективность.

Перед врачами и учеными стоит непростая задача, которая заключается в постоянном выпуске антибиотиков, которые были бы эффективны против всех известных микробов. В данный момент антибактериальные средства сменили уже 4 поколения.

Каким образом развивается приобретенная резистентность

Если с природной устойчивостью микробов все понятно (это является их индивидуальной особенностью), то развитие приобретенной сопротивляемости вызывает у многих вопросы. Механизмы резистентности микроорганизмов очень сложны и подразделяются на несколько видов.

В первую очередь выделяют мутацию, которая развивается после контакта с антибиотиком. Микробы передают эту способность следующим поколениям. Именно поэтому их нужно уничтожать до конца. Многие врачи говорят людям о том, что, если курс лечения будет прерван, у бактерий появится резистентность к лекарствам.

На сколько быстро будет развиваться устойчивость, зависит от следующих факторов:

• тип патогенной флоры;
• вида лекарственного средства;
• индивидуальных условий.

Стоит отметить, что существуют разные виды проявления резистентного ответа к антибиотикам. Бактерии сопротивляются лекарству следующим образом:

• усилением собственной мембраны (это мешает лекарственному средству проникать внутрь микроорганизма);
• развитием способности к выведению лекарства (ученые и врачи называют этот процесс эффлюкс);
• уменьшением активности воздействия препарата за счет специальных ферментов.

Как правило, серьезная резистентность возникает, когда определенный штамм микроорганизмов сопротивляется лекарству несколькими способами.

В формировании сопротивляемости большую роль играет тип бактерии. Быстрее всего к пагубному воздействию лекарства привыкают:

• синегнойные палочки;
• стафилококки;
• эшерихии;
• микоплазмы.

Антибиотики широкого спектра воздействуют одновременно на несколько видов патологических элементов. При их неправильном приеме в будущем сразу у нескольких типов инфекций будет развиваться терпимость к воздействию медикамента.

Бактерии и антибиотики: история борьбы

Когда человечество открыло антибиотики, казалось, что медицина вступает в свой золотой век: бактериальные инфекции, уносившие жизни сотен тысяч людей, превратились в заболевание, которое можно вылечить всего за несколько дней. Туберкулез, менингит, скарлатина, пневмония — еще не так давно заболеть любым из этих недугов означало получить смертный приговор… Антибиотики, бесспорно, стали самым важным достижением человечества XX века.

И вот, не прошло и ста лет, как многие бактерии научились бороться с лекарствами против них. И список методов борьбы поражает своим разнообразием: они вырабатывают новые, не свойственные им ранее, ферменты, способные инактивировать действующее вещество лекарств; меняют проницаемость клеточных мембран; образуют биопленки — уникальные по своим защитным свойствам образования, и т. п.

7 апреля 2011 года Всемирная организация здравоохранения объявила о глобальной проблеме антибиотикорезистентности, охватившей уже весь мир. Только в Европе ежегодно регистрируется до 400 тысяч случаев множественной устойчивости к антибиотикам и антисептикам. Только в 2013 году 23 тысячи американцев умерли от бактериальных инфекций, устойчивых к антибиотикам.

В последние годы все чаще появляются сообщения о так называемых супербагах — бактериях, устойчивых к подавляющему большинству современных антибиотиков. Так, кишечная палочка, обладающая геном mcr-1, становится резистентной даже к колистину — препарату, который назначается для борьбы со штаммами, обладающими множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ). С момента обнаружения бактерий с геном mcr-1 прошло менее 2 лет, но они уже добрались из Китая до США и Европы.

Медленно, но уверенно растет доля штаммов гонореи, которые уже не лечатся предназначенным для них антибиотиками — ученые буквально считают дни до появления неизлечимой гонореи. Бактерии туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью — одна из причин роста заболеваемости туберкулезом в нашей стране. Золотистый стафилококк давно выработал резистентность к самому первому антибиотику — пенициллину. Человек нашел другое вещество, уничтожающее бактерию — метициллин (видоизмененный пенициллин, который не подвластен защитным механизмам стафилококка). Но и это не помогло: штаммы золотистого стафилококка уже делятся на две больших группы: метициллин-устойчивые и метицилинн-чувствительные, и даже появились штаммы, резистентные и к другим антибиотикам. Этот список можно продолжать до бесконечности.

А буквально на днях появилось пугающее сообщение о смерти американки от инфекции, которая оказалась неподвластна ни одному из 26 возможных антибиотиков, доступных на территории США. Речь идет о печально известной клебсиелле (Klebsiella pneumoniae), она же — палочка Фридлендера. И это уже не первый в мире случай абсолютной устойчивости бактерий к имеющимся в распоряжении человечества антибиотикам.

Откуда возникает устойчивость к антибиотикам?

Некоторые ученые называют изобретение антибиотиков величайшим открытием 20-го века. Они правы в этом, так как использование пенициллина положило конец многим инфекционным заболеваниям, которые являлись причиной высокой смертности в Европе. Сегодня антибиотики широко используются в борьбе с различными видами бактерий. К сожалению, доступность таких препаратов со временем превратилась в недостаток, спровоцировавший феномен, который называется устойчивостью к антибиотикам. 

Антибиотиками злоупотребляют не только в ситуациях, когда нет показаний, например, принимая их при вирусных инфекциях или в легких случаях, не требующих антибиотикотерапии, но и неправильно выбирая препараты. Создание последующих поколений антибиотиков со все более широким спектром активности побуждает штаммы бактерий приобретать устойчивость к новым лекарствам и, таким образом, образуется замкнутый круг.

Экстра- и внехромосомная стойкость

Развитие таких особенностей объясняется генетическими элементами вне хромосомы. Это могут быть круглые ДНК-молекулы, плазмиды, на долю которых приходится до 3 % всего веса хромосомы. В них есть уникальные гены, гены иных плазмид. Свободные плазмиды находятся в бактериальной цитоплазме либо встраиваются в хромосому. За их счет вредитель обычно получает стойкость к пенициллиновому ряду, цефалоспоринам, так как в генах заложена способность формирования бета-лактамазы. Ими же объясняются ферментные соединения, обеспечивающие ацетилирование, фосфорилирование аминогликозидов. По такой логике возможно развитие стойкости к тетрациклиновому ряду за счет непроницаемости микробной клетки для вещества.

Для передачи генетической информации плазмиды прибегают к процессам изменения, трансдукции, конъюгации, транспозиции.

Возможна перекрестная резистентность. О такой говорят, когда микроскопическая форма жизни получает стойкость к разным средствам, механизмы влияния которых на микробов сходны между собой. Такое в большей степени характерно для препаратов, имеющих подобное химическое строение. В некоторых случаях перекрестное явление характерно и для веществ, чьи химические структуры отличаются достаточно сильно. Характерный пример: эритромицин и линкомицин.