Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Развитие устойчивости бактерий к антибиотикам

Бактерии – это самая распространенная форма жизни на нашей планете, продемонстрировавшая невероятную неприхотливость в выборе среды обитания. Они могут быть обнаружены всюду: и в вечных льдах Антарктиды и кипящих источниках на дне океан, в кислой среде желудка и в щелочных источниках, внутри атомных реакторов и в безжизненных соляных озерах. Их огромная численность, удивительная пластичность генетического материала, а так же способствовать обмениваться генетической информацией между совершенно разными видами, открыли бактериям путь к бесконечной адаптации. Поэтому мы не должны удивляться тому, что микроорганизмы развивают механизмы устойчивости к любому оружию, которое человечество разрабатывает против них.
В настоящее время стало ясно, что интенсивное и длительное использование и злоупотребление антибиотиками в человеческой (Cabello, 2006), ветеринарной (Aarestrup, 2005) медицине и сельском хозяйстве (McManus et al., 2002) спровоцировало появление и распространение высокорезистентных к антибиотикам бактерий.
Люди и их творения – это всего лишь крошечная строчка в огромном томе жизни бактерий, где антимикробные средства не более чем одна из проблем, которую бактерии должны решить, чтобы выжить на Земле. Таким образом, микробы являются простыми зрителями, наблюдающими за успехом своих адаптаций. Они легко могут использовать свои генетические механизмы, чтобы увеличить скорость адаптации. Бактерии могут развить резистентность к антибиотикам посредством нескольких механизмов, например путем мутации тех участков, на которые действует антибиотик, или путем изменения проницаемости клеточной мембраны или при помощи горизонтального переноса генов устойчивости к антибиотикам (Livermore, 2003; Andersson, 2003).
Первые исследования резистентности бактерий к различным веществам были проведены еще в 40-х годах. Тогда было показано, что при действии на бактерий смертельного для них вещества, происходит селекция по уже существующим среди бактерий устойчивых штаммов (Newcombe, 1949).

В настоящее время ученые придерживаются нескольких теорий:

1. Антибиотик, воздействуя на популяцию бактерий, приводит к так называемой SOS-реакции и увеличению среди них количества часто мутирующих форм (бактерии мутаторы или гипермутаторы). У мутаторов смертность высокая, но и выше шанс «полезной» мутации и таким образом, эволюция происходит ускоренными темпами. В конце концов возникает штамм устойчивый к антибиотику. Но помимо того, что возникает резистентность к воздействующему антибиотику, из-за повышенной частоты мутаций, могут возникать штаммы с устойчивостью к совершенно другим антибиотикам и появляются бактерии устойчивые ко множеству антибиотиков (Ciofu et al., 2009).
2. Некоторые антибиотики сами являются сильными мутагенами и увеличивают частоту мутаций, посредством например окислительных повреждений ДНК, разбалансировкой нуклеотидного пула и другими стрессовыми механизмами. В добавок к мутациям, субингибирующие дозы антибиотиков способны стимулировать процесс рекомбинации (Lopez et al., 2009). Таким образом, организм человека, животных и окружающая среда в целом, подвергающиеся воздействию малых доз антибиотиков являются горячими точками бактериальных мутаций и рекомбинаций, которые ответственны за увеличение фенотипического разнообразия и особенно за возникновение, поддержание и распространение резистентности к антибиотикам.
3. В добавок к мутациям существуют и другие механизмы повышающие генетическое разнообразие бактерий. К ним относится интрагеномная реорганизация геномных сиквенсов и горизонтальный перенос генов. Оба механизма играют важную роль в эволюции и адаптациях бактерий. Но большинство антибиотикорезистентных штаммов возникло за счет горизонтального переноса генов и плазмид устойчивости к антибиотикам от других бактерий (Binnewies et al., 2006).

В настоящее время все большее беспокойство вызывает тот факт, что сублетальные дозы антибиотиков могут провоцировать появление не только слаборезистентных, но и высокорезистентных штаммов бактерий. Большое количество антибиотикорезистентных бактерий выделенных из животных, которые обитали в относительно нетронутой окружающей среде, может быть объяснено попаданием очень малых доз антибиотиков (Gullberg et al., 2011). К тому же, воздействие малых доз антибиотиков может приводить и к другим нежелательным последствиям, таким как изменение вирулентности (повышение).
Концентрация антибиотиков в окружающей среде сильно варьирует в зависимости от типа среды и условий. Выбросы фармацевтических производств и сточные воды больничных учреждений могут содержать очень большое их количество до нескольких мг на мл. В водной и почвенной среде эти значения гораздо ниже.
В целом антибиотикорезистентность очень многогранная проблема, связанная с такими дисциплинами как медицина, генетика, микробиология, эпидемиология и социология. В конечном счете антибиотикорезистентность бактерий – это неизбежное следствие эволюционного процесса жизни. Если люди не поймут этого, то будут обречены на ожесточенную борьбу против эволюции, как и происходит до сих пор (Rodriguez-Rojas et al., 2012).

На рис. 1. представлена схема, которая показывает, что если исходная, чувствительная к антибиотикам популяция бактерий, сталкивается с высокими концентрациями антибиотика, которые значительно превышают минимальную подавляющую концентрацию (МИК), то тогда будет происходить селекция и увеличение количества высоко устойчивых к антибиотикам бактерий, существующих в популяции изначально. В другом случае, когда бактериальная популяция подвергается воздействию антибиотика в концентрациях, значительно меньших чем МИК, то благодаря всему разнообразию описанных механизмов (мутагенез, рекомбинация, горизонтальный перенос генов), произойдет увеличение генетического разнообразия такой популяции, повышая шансы к развитию как высоко так и слабо антибиотикорезистентных форм бактерий. В обоих случаях повышается частота бактерий мутаторов, из которых возникают новые антибиотикорезистентные штаммы (Rodríguez-Rojas, 2013).
А вот взгляд на проблему отечественного ученого, Константина Северинова, заведующего лабораториями в Институте микробиологии им. Ваксмана (Университет Рутгерс, США) и Институтах молекулярной генетики и биологии гена РАН (Москва)
«Здание института, в котором я работаю, было построено на средства, полученные от продажи компании Merck патента на стрептомицин. Этот антибиотик, выделенный из почвенной бактерии первым директором нашего института Зельманом Ваксманом в 1940-е годы, стал первым эффективным лекарством от туберкулеза. Открытие было отмечено Нобелевской премией и ознаменовало начало «золотого века» антибиотиков (B.Lee Ligon-Borden, 2003).
Ваксман организовывал многочисленные экспедиции, целью которых был сбор образцов почвы в разных уголках земного шара. Затем его сотрудники выделяли из образцов штаммы почвенных микробов, служившие источником новых антибактериальных веществ. В подвалах института в доисторических морозильных камерах до сих пор хранятся полученные ими культуры, только никто уже не знает, что они из себя представляют. Ведь теперь, несмотря на старое название, здесь изучают раковые клетки, мух, червей и растения. Микробы вышли из моды.
А тогда, в 1950-е, все крупные фармацевтические компании включились в гонку за «магическими лекарственными пулями». Сотрудники фармацевтических гигантов вроде Merck, Lilly и Glaxo подписывали обязательства собирать образцы почв в тех местах, где они проводили свои отпуска, и сдавать их в корпоративные микробиологические лаборатории. И результаты не заставили себя ждать. Очень скоро были открыты многие из тех антибиотиков, которые мы используем по сей день. Поскольку инфекционные заболевания - такие, как туберкулез или сифилис, - были настоящим бичом даже в развитых странах, антибиотики вводились в медицинскую практику по теперешним меркам почти мгновенно, часто без достаточных испытаний на безопасность. Одним из распространенных побочных эффектов некоторых из них была глухота, но это была малая плата за победу над заболеваниями, которые еще совсем недавно были смертельными.
Будущее виделось в светлых тонах. Казалось, что инфекционные заболевания, вызванные бактериями, скоро будут побеждены. Правда, вскоре после начала применения того или иного антибиотика врачи стали отмечать, что лечение срабатывает не всегда: некоторые бактерии стали устойчивы к антибиотику. Впрочем, случаи эти были редки, а количество новых антибиотиков, которые ученые доставали буквально из земли, стремительно росло. Затем стало ясно, что находить новые антибиотики становится все сложнее. Раз за разом исследователи выделяли одни и те же, уже известные вещества. Доходило до смешного: выделенный Ваксманом гризин оказался идентичным альбомицину, найденному советским ученым Генрихом Гаузе. Это дало повод Ваксману написать статью в журнале Science под названием «Наказание за изоляционизм», призвавшую к объединению усилий для поиска лекарств, от которых должно выиграть все человечество. Масштабные усилия врачей, прививки и, разумеется, антибиотики сделали инфекционные болезни в развитых странах во многом воспоминанием прошлого, по крайней мере, для среднего класса. Интерес к гонке за новыми антибиотиками стал стремительно падать. Появились другие проблемы: рак, диабет, сердечно-сосудистые заболевания, СПИД, медицинские проблемы, связанные с резко увеличившейся продолжительностью жизни. Развитие генной инженерии позволило фармкомпаниям разрабатывать новые - часто очень дорогие - средства для лечения редких, нишевых заболеваний.
Антибиотики же относительно дешевы, а люди, которые в них нуждаются больше всего, не создают платежеспособного спроса. Тем не менее большинство антибиотиков, открытых в 1950-60-е годы, активно используются, причем не только в медицине, но и в сельском хозяйстве, ведь если их добавить в корм скоту и птице, то увеличиваются привесы, а следовательно, и прибыли. К сожалению, это также приводит к тому, что все большее количество антибиотиков попадает в окружающую среду.
Конечно, и Ваксман, и Флемминг, обнаруживший пенициллин, являются первооткрывателями ничуть не более, чем открывший Америку Колумб. Миллиарды лет антибиотики используются бактериями и микроскопическими грибами для «общения» друг с другом. Бактериальные сообщества удивительно сложны и многообразны. Коммуникация между микробами осуществляется путем обмена различными химическими веществами. При неблагоприятных внешних условиях, например при недостатке пищи, некоторые микроорганизмы начинают производить вещества, которые убивают их соседей. Очевидно, что это очень полезное свойство, так как пищи на всех не хватает, а погибшим соседом вполне можно закусить. Когда люди начали широко использовать антибиотики, они просто воспользовались бактериальным ноу-хау для своих целей.
Очевидно, что бактерия, которая производит антибиотик, должна быть устойчива к его действию, иначе она сама же станет первой его жертвой. И действительно, все бактерии, производящие антибиотики, имеют специальные гены, обеспечивающие высокий уровень устойчивости.
Широкое использование антибиотиков в медицине и сельском хозяйстве могло бы, казалось, привести к глобальному уменьшению количества бактерий. Но этого не произошло. И причина здесь как раз в упомянутых генах устойчивости. Оказалось, что бактерии обладают удивительным свойством - способностью к так называемому горизонтальному переносу генов, в ходе которого они активно передают гены не своему потомству (это был бы вертикальный перенос, характерный для нас), а другим, неродственным бактериям. При определенных условиях горизонтальный перенос генов в бактериальных популяциях происходит со скоростью лесного пожара и особенно характерен для генов, которые отвечают за устойчивость к антибиотикам.
В естественных условиях гены устойчивости встречаются нечасто - именно этот факт предопределил успех антибиотиков в качестве лекарств. Однако там, где концентрация антибиотиков высока, подобные гены распространены гораздо шире. Просто потому, что бактерии проходят отбор на выживание. Прежде всего, речь идет о больницах. Вот тут-то и возникает проблема, которая в недалеком будущем грозит свести на нет современные достижения медицины, так что мы снова сможем сопереживать героиням Чехова и Ремарка, людям, умирающим от неизлечимых болезней.
Долговременное применение разнообразных антибиотиков в больничных стационарах привело к появлению «супермикробов» - бактерий, которые накопили множественные гены устойчивости за счет горизонтального переноса и стали одновременно устойчивы ко всем известным антибиотикам (Huo, 2010). Даже если человек обратился в больницу по какому-нибудь мелкому поводу - обследование, анализы, незначительная операция, - заражение таким микробом может стать приговором, особенно если работа иммунной системы подавлена. Антибиотики оказываются не в силах остановить инфекцию.
Во многих больницах поселились, или вернее, были нечаянно выведены, свои собственные, эндемичные супермикробы. Например, в Пресвитерианском госпитале Колумбийского университета проживает бактерия Клебсиелла с множественной лекарственной устойчивостью (Nguyen et al., 2010). Заражение этой бактерией для пациентов с ослабленной иммунной системой с большой вероятностью приводит к смертельному исходу.
Люди, которые проходили лечение в колумбийском госпитале, представляют реальную опасность для пациентов других больниц, так как могут являться носителями супермикроба. И несмотря на все предосторожности и карантины, время от времени просачивается информация о новых заражениях (Gupta, 2002). Недавно колумбийский микроб попал в исследовательский госпиталь в Вашингтоне и привел к гибели нескольких пациентов.
К сожалению, какие бы меры ни принимали врачи, бактерии с множественной лекарственной устойчивостью будут встречаться все чаще и чаще. Мы сами во многом этому способствуем - бесконтрольным применением антибиотиков в сельском хозяйстве, при лечении вирусных заболеваний и т.д. Фактически, производится направленный (хоть и не преднамеренный) отбор устойчивых бактерий. Поэтому совершенно не кажется невероятным, что в 2050 году, сто лет спустя после широкого внедрения антибиотиков в медицинскую практику, люди будут умирать от заражений, вызванных самыми обычными микроорганизмами. Просто наши лекарства перестанут на эти микроорганизмы действовать.
Чтобы этот мрачный сценарий не стал реальностью, необходимо, во-первых, принципиально изменить практику использования имеющихся антибиотиков, а во-вторых, активизировать поиски новых. Развитие молодой науки геномики показало, что количество и разнообразие микроорганизмов на нашей планете неизмеримо велико и лишь ничтожная их часть может быть выделена методами классической микробиологии, которыми пользовался, скажем, Зельман Ваксман. Возможно, анализ последовательностей ДНК таких неспособных к росту в лабораторных условиях микроорганизмов позволит выделить гены, кодирующие новые антибиотики, и решить проблему».

По материалам сайта www.kvadro-bioteh.ru

Литература:

1. B.Lee Ligon-Borden, Biography: Selman A. Waksman, PhD (1888-1973): Pioneer in development of antibiotics and Nobel Laureate // Seminars in Pediatric Infectious Diseases, Volume 14, Issue 1, January 2003, Pages 60-63
2. Alexandro Rodríguez-Rojas, Jerónimo Rodríguez-Beltrán, Alejandro Couce, Jesús Blázquez, Antibiotics and antibiotic resistance: A bitter fight against evolution // International Journal of Medical Microbiology 303 (2013) 293– 297.
3. Aarestrup, F.M., 2005. Veterinary drug usage and antimicrobial resistance in bacteria of animal origin. Basic Clin. Pharmacol. Toxicol. 96, 271–281.
4. Cabello, F.C., 2006. Heavy use of prophylactic antibiotics in aquaculture: a growing problem for human and animal health and for the environment. Environ. Microbiol. 8, 1137–1144.
5. McManus, P.S., Stockwell, V.O., Sundin, G.W., Jones, A.L., 2002. Antibiotic use in plant agriculture. Annu. Rev. Phytopathol. 40, 443–465.
6. Livermore, D.M., 2003. Bacterial resistance: origins, epidemiology, and impact. Clin. Infect. Dis. 36, S11–S23.
7. Andersson, D.I., 2003. Persistence of antibiotic resistant bacteria. Curr. Opin. Microbiol. 6, 452–456.
8. Newcombe, H.B., 1949. Origin of bacterial variants. Nature 164, 150.
9. Ciofu, O., Mandsberg, L.F., Bjarnsholt, T., Wassermann, T., Hoiby, N., 2009. Genetic adaptation of Pseudomonas aeruginosa during chronic lung infection of patients with cystic fibrosis: strong and weak mutators with heterogeneous genetic backgrounds emerge in mucA and/or lasR mutants. Microbiology 156, 1108–1119.
10. E. Lopez, J. Blazquez, Effect of subinhibitory concentrations of antibiotics on intrachromosomal homologous recombination inEscherichia coli // Antimicrob. Agents Chemother., 53 (2009), pp. 3411–3415
11. T.T. Binnewies, Y. Motro, P.F. Hallin, O. Lund, D. Dunn, T. La, D.J. Hampson, M. Bellgard, T.M. Wassenaar, D.W. Ussery, Ten years of bacterial genome sequencing: comparative-genomics-based discoveries // Funct. Integr. Genomics, 6 (2006), pp. 165–185
12. E. Gullberg, S. Cao, O.G. Berg, C. Ilback, L. Sandegren, D. Hughes, D.I. Andersson Selection of resistant bacteria at very low antibiotic concentrations // PLoS Pathog., 7 (2011), p. e1002158
13. A. Rodriguez-Rojas, A. Oliver, J. Blazquez, Intrinsic and environmental mutagenesis drive diversification and persistence ofPseudomonas aeruginosa in chronic lung infections // J. Infect. Dis., 205 (2012), pp. 121–127
14. Teh-Ia Huo, The First Case of Multidrug-resistant NDM-1-harboring Enterobacteriaceae in Taiwan: Here Comes the Superbacteria! // Journal of the Chinese Medical Association, Volume 73, Issue 11, November 2010, Pages 557-558
15. Nguyen M, Eschenauer GA, Bryan M, O"Neil K, Furuya EY, Della-Latta P, Kubin CJ., Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae bacteremia: factors correlated with clinical and microbiologic outcomes. // Diagn Microbiol Infect Dis. 2010; 67(2):180-4.
16. Gupta A., Hospital-acquired infections in the neonatal intensive care unit--Klebsiella pneumoniae // Semin Perinatol. 2002 Oct;26(5):340-5.

Антибиотикорезистентность - это устойчи­вость микробов к антимикробным химиопрепаратам. Бактерии следует считать резистент­ными, если они не обезвреживаются такими концентрациями препарата, которые реально создаются в макроорганизме. Резистентность может быть природной и приобретенной.
Природная устойчивость . Некоторые виды микробов природно ус­тойчивы к определенным семействам антиби­отиков или в результате отсутствия соответс­твующей мишени (например, микоплазмы не имеют клеточной стенки, поэтому не чувстви­тельны ко всем препаратам, действующим на этом уровне), или в результате бактериальной непроницаемости для данного препарата (на­пример, грамотрицательные микробы менее проницаемы для крупномолекулярных соеди­нений, чем грамположительные бактерии, так как их наружная мембрана имеет «маленькие» поры).
Приобретенная устойчивость . Приобретение резистентности - это биологическая закономерность, связанная с адаптацией микроорганизмов к условиям внешней среды. Она, хотя и в разной степени, справедлива для всех бактерий и всех анти­биотиков. К химиопрепаратам адаптируются не только бактерии, но и остальные микро­бы - от эукариотических форм (простейшие, грибы) до вирусов. Проблема формирования и распространения лекарственной резистен­тности микробов особенно значима для внутрибольничных инфекций, вызываемых так называемыми «госпитальными штаммами», у которых, как правило, наблюдается множес­твенная устойчивость к антибиотикам (так называемая полирезистентность).
Генетические основы приобретенной резис­тентности . Устойчивость к антибиотикам определяется и поддерживается генами резистентности (r-генами) и условиями, способствующими их распространению в микробных популяциях. Приобретенная лекарственная устойчивость может возникать и распространяться в попу­ляции бактерий в результате:
мутаций в хромосоме бактериальной клетки с последующей селекцией (т. е. отбором) му­тантов. Особенно легко селекция происходит в присутствии антибиотиков, так как в этих условиях мутанты получают преимущество перед остальными клетками популяции, ко­торые чувствительны к препарату. Мутации возникают независимо от применения анти­биотика, т. е. сам препарат не влияет на час­тоту мутаций и не является их причиной, но служит фактором отбора. Далее резистентные клетки дают потомство и могут передаваться в организм следующего хозяина (человека или животного), формируя и распространяя ре­зистентные штаммы. Мутации могут быть: 1) единичные (если мутация произошла в одной клетке, в результате чего в ней синтезируются измененные белки) и 2) множественные (се­рия мутаций, в результате чего изменяется не один, а целый набор белков, например пенициллинсвязывающих белков у пенициллин-резистентного пневмококка);
переноса трансмиссивных плазмид резис­тентности (R-плазмид). Плазмиды резистен­тности (трансмиссивные) обычно кодируют перекрестную устойчивость к нескольким семействам антибиотиков. Впервые такая множественная резистентность была описа­на японскими исследователями в отношении кишечных бактерий. Сейчас показано, что она встречается и у других групп бактерий. Некоторые плазмиды могут передаваться меж­ду бактериями разных видов, поэтому один и тот же ген резистентности можно встретить у бактерий, таксономически далеких друг от друга. Например, бета-лактамаза, кодируемая плазмидой ТЕМ-1, широко распространена уграмотрицательных бактерий и встречается укишечной палочки и других кишечных бактерий, а также у гонококка, резистентного кпенициллину, и гемофильной палочки, резис­тентной к ампициллину;
переноса транспозонов, несущихr-гены (или мигрирующих генетических последова­тельностей). Транспозоны могут мигрировать с хромосомы на плазмиду и обратно, а также с плазмиды на другую плазмиду. Таким образом, гены резистентности могут передаваться да­лее дочерним клеткам или при рекомбинации другим бактериям-реципиентам.
Реализация приобретенной устойчивости . Изменения в геноме бактерий приводят к тому, что меняются и некоторые свойства бактериальной клетки, в результате чего она становится устойчивой к антибактериальным препаратам. Обычно антимикробный эффект препарата осуществляется таким образом: агент должен связаться с бактерией и прой­ти сквозь ее оболочку, затем он должен быть доставлен к месту действия, после чего пре­парат взаимодействует с внутриклеточными мишенями. Реализация приобретенной ле­карственной устойчивости возможна на каж­дом из следующих этапов:
модификация мишени. Фермент-мишень может быть так изменен, что его функции не нарушаются, но способность связываться с химиопрепаратом (аффинность) резко сни­жается или может быть включен «обходной путь» метаболизма, т. е. в клетке активируется другой фермент, который не подвержен дейс­твию данного препарата.
«недоступность» мишени за счет сниже­ния проницаемости клеточной стенки и кле­точных мембран или «эффлюко»- механизма, когда клетка как бы «выталкивает» из себя антибиотик.
инактивация препарата бактериальными ферментами. Некоторые бактерии способны продуцировать особые ферменты, которые де­лают препараты неактивными (например, бета-лактамазы, аминогликозид-модифицирующие ферменты, хлорамфениколацетилтрансфераза). Бета-лактамазы - это ферменты, разруша­ющие бета-лактамное кольцо с образованием неактивных соединений. Гены, кодирующие эти ферменты, широко распространены среди бактерий и могут быть как в составе хромосо­мы, так и в составе плазмиды.
Для борьбы с инактивирующим действием бета-лактамаз используют вещества - ин­гибиторы (например, клавулановую кисло­ту, сульбактам, тазобактам). Эти вещества содержат в своем составе бета-лактамное кольцо и способны связываться с бета-лактамазами, предотвращая их разрушитель­ное действие на бета-лактамы. При этом собственная антибактериальная активность таких ингибиторов низкая. Клавулановая кислота ингибирует большинство известных бета-лактамаз. Ее комбинируют с пенициллинами: амоксициллином, тикарциллином, пиперациллином.
Предупредить развитие антибиотикорезистентности у бактерий практически не­возможно, но необходимо использовать антимикробные препараты таким образом, чтобы не способствовать развитию и рас­пространению устойчивости (в частности, применять антибиотики строго по показа­ниям, избегать их использования с профи­лактической целью, через 10-15 дней антибиотикотерапии менять препарат, по воз­можности использовать препараты узкого спектра действия, ограниченно применять антибиотики в ветеринарии и не использо­вать их как фактор роста).

Антибиотикорезистентность -- это устойчивость микробов к антимикробным химиопрепаратам. Бактерии следует считать резистентными, если они не обезвреживаются такими концентрациями препарата, которые реально создаются в макроорганизме. Резистентность может быть природной и приобретенной.

Природная устойчивость. Некоторые виды микробов природно устойчивы к определенным семействам антибиотиков или в результате отсутствия соответствующей мишени (например, микоплазмы не имеют клеточной стенки, поэтому не чувствительны ко всем препаратам, действующим на этом уровне), или в результате бактериальной непроницаемости для данного препарата (например, грамотрицательные микробы менее проницаемы для крупномолекулярных соединений, чем грамположительные бактерии, так как их наружная мембрана имеет «маленькие» поры).

Приобретенная устойчивость. Приобретение резистентности -- это биологическая закономерность, связанная с адаптацией микроорганизмов к условиям внешней среды. Она, хотя и в разной степени, справедлива для всех бактерий и всех антибиотиков. К химиопрепаратам адаптируются не только бактерии, но и остальные микробы -- от эукариотических форм (простейшие, грибы) до вирусов. Проблема формирования и распространения лекарственной резистентности микробов особенно значима для внутрибольничных инфекций, вызываемых так называемыми «госпитальными штаммами», у которых, как правило, наблюдается множественная устойчивость к антибиотикам (так называемая полирезистентность).

Генетические основы приобретенной резистентности. Устойчивость к антибиотикам определяется и поддерживается генами резистентности (r-генами) и условиями, способствующими их распространению в микробных популяциях. Приобретенная лекарственная устойчивость может возникать и распространяться в популяции бактерий в результате:

• * мутаций в хромосоме бактериальной клетки с последующей селекцией (т. е. отбором) мутантов. Особенно легко селекция происходит в присутствии антибиотиков, так как в этих условиях мутанты получают преимущество перед остальными клетками популяции, которые чувствительны к препарату. Мутации возникают независимо от применения антибиотика, т. е. сам препарат не влияет на частоту мутаций и не является их причиной, но служит фактором отбора. Далее резистентные клетки дают потомство и могут передаваться в организм следующего хозяина (человека или животного), формируя и распространяя резистентные штаммы. Мутации могут быть: 1) единичные (если мутация произошла в одной клетке, в результате чего в ней синтезируются измененные белки) и 2) множественные (серия мутаций, в результате чего изменяется не один, а целый набор белков, например пени-циллинсвязывающих белков у пенициллин-резистентного пневмококка);
• * переноса трансмиссивных плазмид резистентности (R-плазмид). Плазмиды резистентности (трансмиссивные) обычно кодируют перекрестную устойчивость к нескольким семействам антибиотиков. Впервые такая множественная резистентность была описана японскими исследователями в отношении кишечных бактерий. Сейчас показано, что она встречается и у других групп бактерий. Некоторые плазмиды могут передаваться между бактериями разных видов, поэтому один и тот же ген резистентности можно встретить у бактерий, таксономически далеких друг от друга. Например, бета-лактамаза, кодируемая плазмидой ТЕМ-1, широко распространена у грамотрицательных бактерий и встречается у кишечной палочки и других кишечных бактерий, а также у гонококка, резистентного к пенициллину, и гемофильной палочки, резистентной к ампициллину;
• * переноса транспозонов, несущих r-гены (или мигрирующих генетических последовательностей). Транспозоны могут мигрировать с хромосомы на плазмиду и обратно, а также с плазмиды на другую плазмиду. Таким образом гены резистентности могут передаваться далее дочерним клеткам или при рекомбинации другим бактериям-реципиентам.

Реализация приобретенной устойчивости. Изменения в геноме бактерий приводят к тому, что меняются и некоторые свойства бактериальной клетки, в результате чего она становится устойчивой к антибактериальным препаратам. Обычно антимикробный эффект препарата осуществляется таким образом: агент должен связаться с бактерией и пройти сквозь ее оболочку, затем он должен быть доставлен к месту действия, после чего препарат взаимодействует с внутриклеточными мишенями. Реализация приобретенной лекарственной устойчивости возможна на каждом из следующих этапов:

• * модификация мишени. Фермент-мишень может быть так изменен, что его функции не нарушаются, но способность связываться с химиопрепаратом (аффинность) резко снижается или может быть включен «обходной путь» метаболизма, т. е. в клетке активируется другой фермент, который не подвержен действию данного препарата.
• * «недоступность» мишени за счет снижения проницаемости клеточной стенки и клеточных мембран или «эффлюко-механизма, когда клетка как бы «выталкивает» из себя антибиотик.
• * инактивация препарата бактериальными ферментами. Некоторые бактерии способны продуцировать особые ферменты, которые делают препараты неактивными (например, бета-лактамазы, аминогликозид-модифицирующие ферменты, хлорамфениколацетилтрансфераза). Бета-лактамазы -- это ферменты, разрушающие бета-лактамное кольцо с образованием неактивных соединений. Гены, кодирующие эти ферменты, широко распространены среди бактерий и могут быть как в составе хромосомы, так и в составе плазмиды.

Для борьбы с инактивирующим действием бета-лактамаз используют вещества -- ингибиторы (например, клавулановую кислоту, сульбактам, тазобактам). Эти вещества содержат в своем составе бета-лактамное кольцо и способны связываться с бета-лактамазами, предотвращая их разрушительное действие на бета-лактамы. При этом собственная антибактериальная активность таких ингибиторов низкая. Клавулановая кислота ингибирует большинство известныхбета-лактамаз. Ее комбинируют с пеницил-линами: амоксициллином, тикарциллином, пиперациллином.

Предупредить развитие антибиотикорезистентности у бактерий практически невозможно, но необходимо использовать антимикробные препараты таким образом, чтобы не способствовать развитию и распространению устойчивости (в частности, применять антибиотики строго по показаниям, избегать их использования с профилактической целью, через 10--15 дней ан-тибиотикотерапии менять препарат, по возможности использовать препараты узкого спектра действия, ограниченно применять антибиотики в ветеринарии и не использовать их как фактор роста). № 45 Методы определения чувствительности бактерий к антибиотикам.

Для определения чувствительности бактерий к антибиотикам (антибиотикограммы) обычно применяют:

• * Метод диффузии в агар. На агаризованную питательную среду засевают исследуемый микроб, а затем вносят антибиотики. Обычно препараты вносят или в специальные лунки в агаре, или на поверхности посева раскладывают диски с антибиотиками («метод дисков»). Учет результатов проводят через сутки по наличию или отсутствию роста микробов вокруг лунок (дисков). Метод дисков -- качественный и позволяет оценить, чувствителен или устойчив микроб к препарату.
• * Методы определения минимальных ингибирующих и бактерицидных концентраций, т. е. минимального уровня антибиотика, который позволяет in vitro предотвратить видимый рост микробов в питательной среде или полностью ее стерилизует. Это количественные методы, которые позволяют рассчитать дозу препарата, так как концентрация антибиотика в крови должна быть значительно выше минимальной ингибирующей концентрации для возбудителя инфекции. Введение адекватных доз препарата необходимо для эффективного лечения и профилактики формирования устойчивых микробов.

Есть ускоренные способы, с применением автоматических анализаторов.

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам методом дисков. Исследуемую бактериальную культуру засевают газоном на питательный агар или среду АГВ в чашке Петри.

Среда АГВ: сухой питательный рыбный бульон, агар-агар, натрий фосфат двузамещенный. Среду готовят из сухого порошка в соответствии с инструкцией.

На засеянную поверхность пинцетом помещают на одинаковом расстоянии друг от друга бумажные диски, содержащие определенные дозы разных антибиотиков. Посевы инкубируют при 37 °С до следующего дня. По диаметру зон задержки роста исследуемой культуры бактерий судят о ее чувствительности к антибиотикам.

Для получения достоверных результатов необходимо применять стандартные диски и питательные среды, для контроля которых используются эталонные штаммы соответствующих микроорганизмов. Метод дисков не дает надежных данных при определении чувствительности микроорганизмов к плохо диффундирующим в агар полипептидным антибиотикам (например, полимиксин, ристомицин). Если эти антибиотики предполагается использовать для лечения, рекомендуется определять чувствительность микроорганизмов методом серийных разведений.

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам методом серийных разведений. Данным методом определяют минимальную концентрацию антибиотика, ингибирующую рост исследуемой культуры бактерий. Вначале готовят основной раствор, содержащий определенную концентрацию антибиотика (мкг/мл или ЕД/мл) в специальном растворителе или буферном растворе. Из него готовят все последующие разведения в бульоне (в объеме 1 мл), после чего к каждому разведению добавляют 0,1 мл исследуемой бактериальной суспензии, содержащей 106--107 бактериальных клеток в 1 мл. В последнюю пробирку вносят 1 мл бульона и 0,1 мл суспензии бактерий (контроль культуры). Посевы инкубируют при 37 °С до следующего дня, после чего отмечают результаты опыта по помутнению питательной среды, сравнивая с контролем культуры. Последняя пробирка с прозрачной питательной средой указывает на задержку роста исследуемой культуры бактерий под влиянием содержащейся в ней минимальной ингибирующей концентрации (МИК) антибиотика.

Оценку результатов определения чувствительности микроорганизмов к антибиотикам проводят по специальной готовой таблице, которая содержит пограничные значения диаметров зон задержки роста для устойчивых, умеренно устойчивых и чувствительных штаммов, а также значения МИК антибиотиков для устойчивых и чувствительных штаммов.

К чувствительным относятся штаммы микроорганизмов, рост которых подавляется при концентрациях препарата, обнаруживаемых в сыворотке крови больного при использовании обычных доз антибиотиков. К умеренно устойчивым относятся штаммы, для подавления роста которых требуются концентрации, создающиеся в сыворотке крови при введении максимальных доз препарата. Устойчивыми являются микроорганизмы, рост которых не подавляется препаратом в концентрациях, создаваемых в организме при использовании максимально допустимых доз.

Определение антибиотика в крови, моче и других жидкостях организма человека. В штатив устанавливают два ряда пробирок. В одном из них готовят разведения эталонного антибиотика, в другом -- исследуемой жидкости. Затем в каждую пробирку вносят взвесь тест-бактерий, приготовленную в среде Гисса с глюкозой. При определении в исследуемой жидкости пенициллина, тетрациклинов, эритромицина в качестве тест-бактерий используют стандартный штамм S. aureus, а при определении стрептомицина -- Е. coli. После инкубирования посевов при 37 °С в течение 18--20 ч отмечают результаты опыта по помутнению среды и ее окрашиванию индикатором вследствие расщепления глюкозы тест-бактериями. Концентрация антибиотика определяется умножением наибольшего разведения исследуемой жидкости, задерживающей рост тест-бактерий, на минимальную концентрацию эталонного антибиотика, задерживающего рост тех же тест-бактерий.

Например, если максимальное разведение исследуемой жидкости, задерживающее рост тест-бактерий, равно 1:1024, а минимальная концентрация эталонного антибиотика, задерживающего рост тех же тест-бактерий, 0,313 мкг/мл, то произведение 1024- 0,313=320 мкг/мл составляет концентрацию антибиотика в 1 мл.

Определение способности S. aureus продуцировать бета-лактамазу. В колбу с 0,5 мл суточной бульонной культуры стандартного штамма стафилококка, чувствительного к пенициллину, вносят 20 мл расплавленного и охлажденного до 45 °С питательного агара, перемешивают и выливают в чашку Петри. После застывания агара в центр чашки на поверхность среды помещают диск, содержащий пенициллин. По радиусам диска петлей засевают исследуемые культуры. Посевы инкубируют при 37 °С до следующего дня, после чего отмечают результаты опыта. О способности исследуемых бактерий продуцировать бета-лакта-мазу судят по наличию роста стандартного штамма стафилококка вокруг той или другой исследуемой культуры (вокруг диска). № 46 Принципы рациональной антибиотикотерапии.

Профилактика развития осложнений состоит прежде всего в соблюдении принципов рациональной антибиотикотерапии (антимикробной химиотерапии):

* Микробиологический принцип. До назначения препарата следует установить возбудителя инфекции и определить его индивидуальную чувствительность к антимикробным химиотерапевтическим препаратам. По результатам антибиотикограммы больному назначают препарат узкого спектра действия, обладающий наиболее выраженной активностью в отношении конкретного возбудителя, в дозе, в 2--3 раза превышающей минимальную ингибирующую концентрацию. Если возбудитель пока неизвестен, то обычно назначают препараты более широкого спектра, активные в отношении всех возможных микробов, наиболее часто вызывающих данную патологию.

Коррекцию лечения проводят с учетом результатов бактериологического исследования и определения индивидуальной чувствительности конкретного возбудителя (обычно через 2-3 дня). Начинать лечение инфекции нужно как можно раньше (во-первых, в начале заболевания микробов в организме меньше, во-вторых, препараты активнее действуют на растущих и размножающихся микробов).

• * Фармакологический принцип. Учитывают особенности препарата -- его фармакокинетику и фармакодинамику, распределение в организме, кратность введения, возможность сочетания препаратов и т. п. Дозы препаратов должны быть достаточными для того, чтобы обеспечить в биологических жидкостях и тканях микробостатические или микробоцидные концентрации. Необходимо представлять оптимальную продолжительность лечения, так как клиническое улучшение не является основанием для отмены препарата, потому что в организме могут сохраняться возбудители и может быть рецидив болезни. Учитывают также оптимальные пути введения препарата, так как многие антибиотики плохо всасываются из ЖКТ или не проникают через гематоэнцефалический барьер.
• * Клинический принцип. При назначении препарата учитывают, насколько безопасным он будет для данного пациента, что зависит от индивидуальных особенностей состояния больного (тяжесть инфекции, иммунный статус, пол, наличие беременности, возраст, состояние функции печени и почек, сопутствующие заболевания и т.п.) При тяжелых, угрожающих жизни инфек-циях особое значение имеет своевременная ан-тибиотикотерапия. Таким пациентам назначают комбинации из двух-трех препаратов, чтобы обеспечить максимально широкий спектр действия. При назначении комбинации из нескольких препаратов следует знать, насколько эффективным против возбудителя и безопасным для пациента будет сочетание данных препаратов, т. е. чтобы не было антагонизма лекарственных средств в отношении антибактериальной активности и не было суммирования их токсических эффектов.
• * Эпидемиологический принцип. Выбор препарата, особенно для стационарного больного, должен учитывать состояние резистентности микробных штаммов, циркулирующих в данном отделении, стационаре и даже регионе. Следует помнить, что антибиотикоре-зистентность может не только приобретаться, но и теряться, при этом восстанавливается природная чувствительность микроорганизма к препарату. Не изменяется только природная устойчивость.
• * Фармацевтический принцип. Необходимо учитывать срок годности и соблюдать правила хранения препарата, так как при нарушении этих правил антибиотик может не только потерять свою активность, но и стать токсичным за счет деградации. Немаловажна также и стоимость препарата.

Лекарственная устойчивость микроорганизмов - способность микроорганизмов сохранять жизнедеятельность, включая размножение, несмотря на контакт с химиопрепаратами. Лекарственная устойчивость (резистентность) микроорганизмов отличается от их толерантности, при которой микробные клетки не гибнут в присутствии химиопрепаратов из-за уменьшенного количества аутолитических ферментов, но и не размножаются. Л.у.м. - широко распространенное явление, препятствующее лечению инфекционных болезней. Наиболее изучена лекарственная устойчивость бактерий.

Различают лекарственную устойчивость, природно присущую микроорганизмам и возникшую в результате мутаций или приобретения чужеродных генов. Природная Л.у.м. обусловлена отсутствием в микробной клетке мишени для химиопрепаратов или непроницаемостью для них оболочки микробной клетки. Она свойственна, как правило, всем представителям данного вида (иногда рода) бактерий в отношении конкретной группы химиопрепаратов. Примерами могут служить устойчивость к пенициллину микоплазм из-за отсутствия у них клеточной стенки и ферментов ее синтеза - мишеней для пенициллина, а также устойчивость синегнойной палочки к эритромицину в связи с неспособностью последнего проникать через ее оболочку к своим мишеням-рибосомам.

Лекарственная устойчивость микроорганизмов как результат мутаций или приобретения чужеродных генов представителями видов, исходно чувствительных к конкретным химиопрепаратам, получила распространение вследствие создаваемого широко применяемыми препаратами селективного фона для выживания именно устойчивых форм бактерий. Так, частота обнаружения пенициллиноустойчивых стафилококков в некоторых регионах достигает 80-90%, стрептомициноустойчивых - 60-70%, шигелл, устойчивых к ампициллину, - 90%, устойчивых к тетрациклину и стрептомицину - более 50% и т.д.

В зависимости от локализации в хромосоме или плазмиде генов, обусловливающих устойчивость, принято различать Л.у.м хромосомного и плазмидного происхождения. Однако плазмидные гены могут быть включены в хромосому, хромосомные гены - обнаруживаться в репликоне плазмиды. Это связано с наличием транспозонов - генетических элементов, способных к переходу в клетке из одного репликона в другой.

Обмен генетическим материалом у бактерий путем конъюгации и трансдукции способствует быстрому распространению генов устойчивости между штаммами одного вида (реже рода). Селективный фон, создаваемый рядом постоянно применяемых антибиотиков, может приводить к включению в плазмиду нескольких генов устойчивости к различным химиопрепаратам. Благодаря этому возникают так называемые полирезистентные штаммы бактерий. В плазмидном репликоне может оказаться одновременно и несколько генов, обусловливающих устойчивость к одному антимикробному агенту, но за счет разных механизмов. Гены, с которыми связана устойчивость к определенному антимикробному агенту, могут иметь в одной клетке и хромосомную, и плазмидную локализацию, кодируя различные механизмы устойчивости.

Лекарственная устойчивость микроорганизмов нередко носит индуцибельный характер, т.е. экспрессия генов устойчивости происходит лишь после контакта клетки с антимикробным агентом. Примером этого являются частые случаи образования инактивирующего фермента после контакта культуры бактерий с бета-лактамным антибиотиком.

Лекарственная устойчивость микроорганизмов обусловлена следующими основными механизмами: ферментативной инактивацией антимикробного агента, ослаблением его проникновения внутрь клетки возбудителя, изменением конформации внутриклеточной мишени для антимикробного агента, что препятствует его взаимодействию с мишенью, образованием повышенного количества молекул мишени, на которую действует данный антимикробный агент.

В качестве инактивирующих ферментов известны представители гидролаз - бета-лактамазы, катализирующие расщепление бета-лактамного кольца у пенициллинов, цефалоспоринов и других бета-лактамов (монобактамов, карбапенемов и т.д.), а также эстеразы, воздействующие на эритромицин и некоторые другие антибиотики близкой к нему структуры. Другая группа инактивирующих ферментов - трансферазы. К ним принадлежат левомицетин- (хлорамфеникол-)-ацетилтрансферазы, аминогликозидацетил, фосфо- или аденилилтрансферазы и фосфотрансферазы, воздействующие на эритромицин.

Бета-лактамазы продуцируются многими грамположительными и грамотрицательными бактериями. Кодируются как хромосомными, так и плазмидными генами. Существует несколько систем классификации бета-лактамаз, основанных на их субстратной специфичности, чувствительности к ингибиторам, величине изоэлектрической точки и других показателях. Деление бета-лактамаз на пенициллиназы и цефалоспориназы во многом условно. Бета-лактамазы грамположительных бактерий, как правило, выделяются во внешнюю среду, грамотрицательных - содержатся в цитоплазматической мембране и периплазматическом пространстве (под внешней мембраной). В одной клетке могут присутствовать бета-лактамазы как хромосомного, так и плазмидного происхождения.

Трансферазы катализируют реакцию замещения функциональной группы антибиотика остатком уксусной, фосфорной или адениловой кислоты. При применении аминогликозидных антибиотиков описано замещение аминогрупп (N-ацеталирование) и гидроксильных групп (О-фосфорилирование и О-аденилирование).

Один фермент воздействует, как правило, на одну функциональную группу. Описано также О-фосфорилирование хлорамфеникола и эритромицина. Подвергшиеся модификации антибиотики теряют активность. Трансферазы могут играть защитную роль только в присутствии АТФ (донора остатка фосфорной или адениловой кислоты) или коэнзима А (донора ацетильного остатка), поэтому их защитная роль при переходе во внешнюю среду теряется. В большинстве случаев они из клетки не выделяются.

Проницаемость оболочки бактериальной клетки к химиопрепаратам ослабевает в результате уменьшения количества белков-поринов и формируемых ими водных каналов во внешней мембране, через которые диффундируют препараты. Такой механизм Л.у.м может реализоваться по отношению к бета-лактамам, амино-гликозидам, фторхинолонам и др. Антимикробные агенты с выраженной гидрофобностью (некоторые из пенициллинов, фторхинолонов, тетрациклины и др.) проникают в клетку через липидные участки внешней мембраны. Изменения в структуре липидов могут влиять на Л.у.м Через цитоплазматическую мембрану некоторые антибиотики, например аминогликозиды, проникают с помощью энергозависимых специфических транспортных систем. При отсутствии функционирующих цитохромных систем электронного транспорта прекращается перенос в клетку аминогликозидов. Этим объясняется резкое падение активности аминогликозидов в анаэробных условиях и природная резистентность к ним анаэробов. С изменениями в оболочке клетки связан механизм тетрациклинорезистентности. За счет кодируемых хромосомными или плазмидными генами мембранных ТЕТ-белков в этом случае, как правило, происходит быстрое выведение проникших в клетку молекул тетрациклинов, которые не успевают прореагировать со своей мишенью - рибосомой.

Устойчивость к антибиотику ванкомицину связана с появлением в цитоплазматической мембране белков, экранирующих, т.е. делающих недоступной для него мишень - пептидные цепочки пептидогликана, с которыми во время сборки этого полимера реагирует ванкомицин. Изменение конформации мишени нередко наблюдается при устойчивости микроорганизмов к бета-лактамам, фторхинолонам и другим химиопрепаратам. Ферменты биосинтеза пептидогликана клеточной стенки бактерий - транспептадазы и Д 1 Д-карбоксипепти-дазы (так называемые пенициллинсвязывающие белки) прекращают при изменении конформации связывать бета-лактамы, а ДНК-гираза (мишень для фторхинолонов) перестает реагировать с этими химиопрепаратами. Устойчивость к аминогликозидам может быть обусловлена уменьшением их связывания с рибосомами в результате изменения конформации отдельных рибосомных белков. Устойчивость к эритромицину на уровне его мишени (рибосом) обусловлена специфическим метилированием рибосомной РНК в большой рибосомной субъединице.

Это приводит к предотвращению реагирования эритромицина с рибосомами. Повышенное количество молекул мишени в клетке и как результат устойчивость к антимикробному агенту наблюдались при устойчивости к триметоприму, обусловленной усиленным образованием редуктазы фолиевой кислоты. Селекции и широкому распространению устойчивых к антибиотикам бактерий способствуют нерациональное необоснованное применение антибиотиков.

Устойчивость микроорганизмов может быть связана с фазой роста возбудителей в очаге воспаления, когда их количество достигает 10 8 - 10 9 особей в 1 мл гомогенизированной пробы исследуемого материала. В этой фазе прекращается рост микробных клеток, и возбудитель становится индифферентным или менее чувствительным к ингибирующему влиянию многих антимикробных препаратов. Известные затруднения в химиотерапии вызывают L-формы бактерий, чувствительность которых отличается от чувствительности исходных бактерий с нормальной клеточной стенкой. Возбудители могут быть устойчивыми к антимикробным препаратам в случаях их ассоциаций с бактериями, инактивирующими эти препараты. На активность антибиотиков влияют также значение рН среды, степень анаэробиоза, наличие инородных тел, состояние факторов неспецифической резистентности и иммунитета, межлекарственный антагонизм.

Механизмы лекарственной устойчивости грибков и простейших имеют особенности, связанные со структурной организацией и химическим составом их клеток. Отмечено, что устойчивость грибков к полиенам (нистатин, амфотерицин В, леворин и др.), реагирующим со стеринами цитоплазматической мембраны, несколько повышается при уменьшении количества стеринов в мембране или в результате изменений в молекулярной организации мембраны, приводящих к уменьшению контакта полисное со стеринами.

Лекарственная устойчивость вирусов изучена слабо. Показано, что при применении как противовирусных агентов нуклеозидов устойчивость может быть связана с мутациями в генах вирусной тимидинкиназы или ДНК-полимерами. Т.о может возникать устойчивость к идоксуридину при ах, вызванных вирусами простого а. У мутантов вируса простого а. устойчивых к видарабину, изменен локус гена ДНК-полимеразы.

К выводу о чувствительности или устойчивости микроорганизмов приходят на основании определения величины зоны подавления их роста на плотной питательной среде вокруг дисков, пропитанных антимикробными препаратами (дискодиффузионный метод). Применяют также метод серийных разведений антимикробных препаратов в плотных и жидких питательных средах (см. Микробиологическая диагностика ) Активность противовирусных препаратов определяется с помощью методов культивирования вирусов на культуре клеток.

куриных эмбрионах или лабораторных животных.

Преодоление Л.у.м достигается различными путями: введением так называемых ударных доз антимикробных препаратов, способных подавлять рост относительно устойчивых к ним микроорганизмов, продолжением лечения с использованием достаточно высоких доз препаратов и соблюдение рекомендованной схемы. Смена антибиотиков, применяемых в клинике, комбинированная химиотерапия оказываются весьма эффективными в борьбе с лекарственно-устойчивыми микроорганизмами. Но, например, при сочетании бактериостатического антибиотика с бактерицидным (левомицетина с пенициллином) возможен межлекарственный антагонизм, приводящий к ослаблению антимикробного эффекта. Для защиты бета-лактамных антибиотиков от бета-лактамаз бактерий используют ингибиторы этих ферментов - клавулановую кислоту, сульбактам (сульфон пенициллановой кислоты) и др. Открытие клавулановой кислоты, содержащей бета-лактамное кольцо и блокирующей ряд бета-лактамаз, стимулировало поиск разнообразных ингибиторов ферментов (аналогов субстратов), что позволяет значительно расширить применение антибиотиков, чувствительных к инактивирующим их ферментам. Ведется также поиск новых природных антибиотиков, химическая модификация уже известных антибиотиков с целью получения антимикробных веществ, эффективных против бактерий, устойчивых к уже применяемым препаратам.

Систематическое выявление лекарственно-устойчивых микроорганизмов и своевременная информация о циркулирующих в данных регионах фенотипах лекарственной устойчивости позволяют ориентировать врача на применение наиболее подходящего по спектру действия препарата и наиболее благоприятных комбинаций лекарственных препаратов, разумеется с учетом их возможной несовместимости (см. Несовместимость лекарственных средств ).

В качестве стимуляторов роста с.-х. животных, в ветеринарии, растениеводстве целесообразно не применять антибиотики, используемые в клинике и вызывающие перекрестную резистентность к антибиотикам медицинского назначения.

Библиогр.: Бриан Л.Е. Бактериальная резистентность и чувствительность к химиопрепаратам, пер. с англ., М., 1984; Ланчини Д. и Паренти Ф. Антибиотики, пер. с англ., с. 89. М., 1985; Навашин С.М. и Фомина И.П. Рациональная антибиотикотерапия, с. 25, М., 1982; Франклин Т. и Сноу Дж. Биохимия антимикробного действия, пер с англ., с. 197, М., 1984.

Антибиотикорезистентность - это устойчи­вость микробов к антимикробным химиопрепаратам. Бактерии следует считать резистент­ными, если они не обезвреживаются такими концентрациями препарата, которые реально создаются в макроорганизме. Резистентность может быть природной и приобретенной.

Природная устойчивость . Некоторые виды микробов природно ус­тойчивы к определенным семействам антиби­отиков или в результате отсутствия соответс­твующей мишени (например, микоплазмы не имеют клеточной стенки, поэтому не чувстви­тельны ко всем препаратам, действующим на этом уровне), или в результате бактериальной непроницаемости для данного препарата (на­пример, грамотрицательные микробы менее проницаемы для крупномолекулярных соеди­нений, чем грамположительные бактерии, так как их наружная мембрана имеет «маленькие» поры).

Приобретенная устойчивость . Приобретение резистентности - это биологическая закономерность, связанная с адаптацией микроорганизмов к условиям внешней среды. Она, хотя и в разной степени, справедлива для всех бактерий и всех анти­биотиков. К химиопрепаратам адаптируются не только бактерии, но и остальные микро­бы - от эукариотических форм (простейшие, грибы) до вирусов. Проблема формирования и распространения лекарственной резистен­тности микробов особенно значима для внутрибольничных инфекций, вызываемых так называемыми «госпитальными штаммами», у которых, как правило, наблюдается множес­твенная устойчивость к антибиотикам (так называемая полирезистентность).

Генетические основы приобретенной резис­тентности . Устойчивость к антибиотикам определяется и поддерживается генами резистентности (r-генами) и условиями, способствующими их распространению в микробных популяциях. Приобретенная лекарственная устойчивость может возникать и распространяться в попу­ляции бактерий в результате:

мутаций в хромосоме бактериальной клетки с последующей селекцией (т. е. отбором) му­тантов. Особенно легко селекция происходит в присутствии антибиотиков, так как в этих условиях мутанты получают преимущество перед остальными клетками популяции, ко­торые чувствительны к препарату. Мутации возникают независимо от применения анти­биотика, т. е. сам препарат не влияет на час­тоту мутаций и не является их причиной, но служит фактором отбора. Далее резистентные клетки дают потомство и могут передаваться в организм следующего хозяина (человека или животного), формируя и распространяя ре­зистентные штаммы. Мутации могут быть: 1) единичные (если мутация произошла в одной клетке, в результате чего в ней синтезируются измененные белки) и 2) множественные (се­рия мутаций, в результате чего изменяется не один, а целый набор белков, например пени-циллинсвязывающих белков у пенициллин-резистентного пневмококка);

переноса трансмиссивных плазмид резис­тентности (R-плазмид). Плазмиды резистен­тности (трансмиссивные) обычно кодируют перекрестную устойчивость к нескольким семействам антибиотиков. Впервые такая множественная резистентность была описа­на японскими исследователями в отношении кишечных бактерий. Сейчас показано, что она встречается и у других групп бактерий. Некоторые плазмиды могут передаваться меж­ду бактериями разных видов, поэтому один и тот же ген резистентности можно встретить у бактерий, таксономически далеких друг от друга. Например, бета-лактамаза, кодируемая плазмидой ТЕМ-1, широко распространена у грамотрицательных бактерий и встречается у кишечной палочки и других кишечных бак­терий, а также у гонококка, резистентного к пенициллину, и гемофильной палочки, резис­тентной к ампициллину;

переноса транспозонов, несущих r-гены (или мигрирующих генетических последова­тельностей). Транспозоны могут мигрировать с хромосомы на плазмиду и обратно, а также с плазмиды на другую плазмиду. Таким образом, гены резистентности могут передаваться да­лее дочерним клеткам или при рекомбинации другим бактериям-реципиентам.

Реализация приобретенной устойчивости . Изменения в геноме бактерий приводят к тому, что меняются и некоторые свойства бактериальной клетки, в результате чего она становится устойчивой к антибактериальным препаратам. Обычно антимикробный эффект препарата осуществляется таким образом: агент должен связаться с бактерией и прой­ти сквозь ее оболочку, затем он должен быть доставлен к месту действия, после чего пре­парат взаимодействует с внутриклеточными мишенями. Реализация приобретенной ле­карственной устойчивости возможна на каж­дом из следующих этапов:

модификация мишени. Фермент-мишень может быть так изменен, что его функции не нарушаются, но способность связываться с химиопрепаратом (аффинность) резко сни­жается или может быть включен «обходной путь» метаболизма, т. е. в клетке активируется другой фермент, который не подвержен дейс­твию данного препарата.

«недоступность» мишени за счет сниже­ния проницаемости клеточной стенки и кле­точных мембран или «эффлюко-механизма, когда клетка как бы «выталкивает» из себя антибиотик.

инактивация препарата бактериальными ферментами. Некоторые бактерии способны продуцировать особые ферменты, которые де­лают препараты неактивными (например, бета-лактамазы, аминогликозид-модифицирующие ферменты, хлорамфениколацетилтрансфераза). Бета-лактамазы - это ферменты, разруша­ющие бета-лактамное кольцо с образованием неактивных соединений. Гены, кодирующие эти ферменты, широко распространены среди бактерий и могут быть как в составе хромосо­мы, так и в составе плазмиды.

Для борьбы с инактивирующим действием бета-лактамаз используют вещества - ин­гибиторы (например, клавулановую кисло­ту, сульбактам, тазобактам). Эти вещества содержат в своем составе бета-лактамное кольцо и способны связываться с бета-лактамазами, предотвращая их разрушитель­ное действие на бета-лактамы. При этом собственная антибактериальная активность таких ингибиторов низкая. Клавулановая кислота ингибирует большинство известныхбета-лактамаз. Ее комбинируют с пенициллинами: амоксициллином, тикарциллином, пиперациллином.

Предупредить развитие антибиотикорезистентности у бактерий практически не­возможно, но необходимо использовать антимикробные препараты таким образом, чтобы не способствовать развитию и рас­пространению устойчивости (в частности, применять антибиотики строго по показа­ниям, избегать их использования с профи­лактической целью, через 10-15 дней антибиотикотерапии менять препарат, по воз­можности использовать препараты узкого спектра действия, ограниченно применять антибиотики в ветеринарии и не использо­вать их как фактор роста).