Вернуться к номеру

Современные взгляды на проблему антибиотикорезистентности и ее преодоление в клинической педиатрии

Известно, что устойчивость к антибиотикам существовала всегда. До сих пор не был (и, вероятно, едва ли когда-нибудь будет) создан антибиотик, эффективный в отношении всех патогенных бактерий.

Резистентность микроорганизмов к антибиотикам может быть истинной и приобретенной. Истинная (природная) устойчивость характеризуется отсутствием у микроорганизмов мишени действия антибиотика или недоступностью мишени вследствие первично низкой проницаемости или ферментативной инактивации. При наличии у бактерий природной устойчивости антибиотики клинически неэффективны.

Под приобретенной устойчивостью понимают свойство отдельных штаммов бактерий сохранять жизнеспособность при тех концентрациях антибиотиков, которые подавляют основную часть микробной популяции. Появление у бактерий приобретенной резистентности не обязательно сопровождается снижением клинической эффективности антибиотика. Формирование резистентности во всех случаях обусловлено генетически — приобретением новой генетической информации или изменением уровня экспрессии собственных генов.

Известны следующие биохимические механизмы устойчивости бактерий к антибиотикам: модификация мишени действия, инактивация антибиотика, активное выведение антибиотика из микробной клетки (эффлюкс), нарушение проницаемости внешних структур микробной клетки, формирование метаболического шунта.

Причины развития устойчивости микроорганизмов к антибиотикам многообразны, среди них значимое место занимают нерациональность, а порой и ошибочность применения препаратов.

1. Необоснованное назначение антибактериальных средств.

Показанием для назначения антибактериального препарата является документированная или предполагаемая бактериальная инфекция. Наиболее распространенная ошибка в амбулаторной практике, наблюдаемая в 30-70 % случаев, — назначение антибактериальных препаратов при вирусных инфекциях.

2. Ошибки в выборе антибактериального препарата.

Антибиотик должен выбираться с учетом следующих основных критериев: спектр антимикробной активности препарата in vitro, региональный уровень резистентности возбудителей к антибиотику, доказанная эффективность в контролируемых клинических исследованиях.

3. Ошибки в выборе режима дозирования антибактериального препарата.

Ошибки в выборе оптимальной дозы антибактериального средства могут заключаться как в недостаточной, так и в избыточной дозе назначенного препарата, а также неправильном выборе интервалов между введениями. Если доза антибиотика недостаточна и не создает в крови и тканях дыхательных путей концентрации, превышающие минимально подавляющие концентрации основных возбудителей инфекции, что является условием эрадикации соответствующего возбудителя, то это становится не только одной из причин неэффективности терапии, но и создает реальные предпосылки для формирования резистентности микроорганизмов.

Неправильный выбор интервалов между введениями антибактериальных препаратов обычно обусловлен не столько сложностями парентерального введения препаратов в амбулаторных условиях или негативным настроем больных, сколько неосведомленностью практических врачей о некоторых фармакодинамических и фармакокинетических особенностях препаратов, которые должны определять режим их дозирования.

4. Ошибки комбинированного назначения антибиотиков.

Одной из ошибок антибактериальной терапии внебольничных респираторных инфекций является необоснованное назначение комбинации антибиотиков. В современной ситуации при наличии широкого арсенала высокоэффективных антибактериальных препаратов широкого спектра показания к комбинированной антибактериальной терапии значительно сужены и приоритет в лечении многих инфекций остается за монотерапией.

5. Ошибки, связанные с длительностью антибактериальной терапии.

В частности, в настоящее время в некоторых случаях проводится необоснованно длительная антибактериальная терапия у детей. Такая ошибочная тактика обусловлена прежде всего недостаточным пониманием цели самой антибактериальной терапии, которая сводится в первую очередь к эрадикации возбудителя или подавлению его дальнейшего роста, т.е. направлена на подавление микробной агрессии.

Кроме указанных ошибок назначения антибактериальных препаратов, развитию антибиотикорезистентности способствует социальная проблема неадекватного доступа к лекарствам, что обусловливает появление на рынке некачественных, но дешевых препаратов, быстрое развитие резистентности к ним и, как следствие, пролонгирование времени болезни.

В целом развитие антибиотикорезистентности микроорганизмов связано с выработанными в ходе эволюции биохимическими механизмами. Различают следующие пути реализации антибиотикорезистентности у бактерий: модификация мишени действия антибиотика, инактивация самого антибиотика, уменьшение проницаемости внешних структур бактериальных клеток, формирование новых метаболических путей и активное выведение антибиотика из бактериальной клетки. Различным бактериям свойственны свои механизмы развития резистентности.

Устойчивость бактерий к бета-лактамным антибиотикам развивается при изменении нормальных пенициллинсвязывающих белков (РВР); обретении способности вырабатывать дополнительные РВР с низким сродством к бета-лактамам; чрезмерной выработке нормальных РВР (РВР-4 и -5) с более низким сродством к бета-лактамным антибиотикам, чем у РВР-1, -2, -3. У грамположительных микроорганизмов цитоплазматическая мембрана относительно порозна и непосредственно прилежит к пептидогликановому матриксу, в связи с чем цефалоспорины достаточно легко достигают РВР. В противоположность этому наружная мембрана грамотрицательных микроорганизмов имеет существенно более сложную конструкцию: состоит из липидов, полисахаридов и белков, что является препятствием для проникновения цефалоспоринов в периплазматическое пространство микробной клетки.

Снижение сродства РВР к бета-лактамным антибиотикам рассматривают как ведущий механизм формирования резистентности Neisseria gonorrhea и S treptococcus pneumoniae к пенициллину. Метициллинрезистентные штаммы Staphylococcus aureus (MRSA) продуцируют РВР-2 (РВР-2а), которые характеризуются значительным снижением аффинности к пенициллиназарезистентным пенициллинам и цефалоспоринам. Способность этих «новых» РВР-2а к замещению эссенциальных РВР (с более высоким сродством к бета-лактамам) в конце концов приводит к формированию устойчивости MRSA ко всем цефалоспоринам.

Безусловно, объективно наиболее клинически значимым механизмом развития устойчивости грамотрицательных бактерий к цефалоспоринам является продукция бета-лактамаз .

Бета-лактамазы широко распространены среди грамотрицательных микроорганизмов, а также продуцируются рядом грамположительных бактерий (стафилококки). На сегодняшний день известно более 200 видов ферментов. В последнее время до 90 % резистентных штаммов бактерий, выделенных в клинике, способны к выработке бета-лактамаз, что и определяет их резистентность.

Не так давно были открыты и так называемые бета-лактамазы расширенного спектра действия, кодируемые плазмидами (extended-spectrum beta-lactamases — ESBL). ESBL происходят из ТЕМ-1, ТЕМ-2 или SHV-1 вследствие точечной мутации в активном центре энзимов и продуцируются преимущественно Klebsiella pneumoniae . Продукция ESBL ассоциируется с высоким уровнем резистентности к азтреонаму и цефалоспоринам ІІІ поколения — цефтазидиму и др.

Продукция бета-лактамаз находится под контролем хромосомных или плазмидных генов, и их выработка может быть индуцирована антибиотиками или опосредована конституциональными факторами в росте и распределении бактериальной резистентности, с которыми плазмиды переносят генетический материал. Гены, кодирующие резистентность к антибиотикам, возникают в результате мутаций либо попадают внутрь микробов извне. Например, при конъюгации устойчивой и чувствительной бактерий гены резистентности могут передаваться с помощью плазмид. Плазмиды — это мелкие генетические элементы в виде заключенных в кольцо нитей ДНК, способные переносить от одного до нескольких генов резистентности не только среди бактерий одного вида, но и среди микробов разных видов.

Помимо плазмид, гены резистентности могут попадать внутрь бактерий с помощью бактериофагов либо захватываться микробами из окружающей среды. В последнем случае носителями генов резистентности являются свободные ДНК погибших бактерий. Впрочем, занос генов резистентности с помощью бактериофагов или захват свободной ДНК, содержащей такие гены, еще не означает, что их новый хозяин стал устойчивым к антибиотикам. Для приобретения резистентности необходимо, чтобы кодирующие ее гены были инкорпорированы в плазмиды или в хромосомы бактерий.

Инактивация бета-лактамных антибиотиков бета-лактамазой на молекулярном уровне представляется следующим образом. В бета-лактамазах есть устойчивые сочетания аминокислот. Эти группы аминокислот образуют полость, в которую бета-лактам входит таким образом, что серин в центре перерезает бета-лактамную связь. В результате реакции свободной гидроксильной группы аминокислоты серина, входящей в активный центр фермента, с бета-лактамным кольцом образуется нестабильный ацилэфирный комплекс, быстро подвергающийся гидролизу. В результате гидролиза высвобождается активная молекула фермента и разрушенная молекула антибиотика.

С практической точки зрения при характеристике бета-лактамаз необходимо учитывать несколько параметров: субстратную специфичность (способность гидролизовать отдельные бета-лактамные антибиотики), чувствительность к действию ингибиторов, локализацию гена.

Общепринятая классификация Richmond и Sykes делит бета-лактамазы на 5 классов в зависимости от воздействия на антибиотики (по данным Ю.Б. Белоусова, выделяется 6 типов). К I классу относят ферменты, расщепляющие цефалоспорины, ко II — пенициллины, к III и IV — различные антибиотики широкого спектра действия. К V классу относят энзимы, которые расщепляют изоксазолилпенициллины. Бета-лактамазы, ассоциированные с хромосомами (I, II, V), расщепляют пенициллины, цефалоспорины, а плазмидассоциированные (III и IV) — пенициллины широкого спектра. В табл. 1 приведена классификация бета-лактамаз по K. Bush.

Отдельные представители семейства Enterobacteriaceae (Enterobacter spp. , Citrobacter freundii , Morganella morganii , Serratia marcescens , Providencia spp.), а также Pseudomonas aeruginosa демонстрируют способность к продукции индуцибельных хромосомных цефалоспориназ, характеризующихся высоким сродством к цефамицинам и цефалоспоринам ІІІ поколения. Индукция или стабильное «дерепрессирование» этих хромосомных бета-лактамаз в период «давления» (применения) цефамицинов или цефалоспоринов ІІІ поколения в итоге приведет к формированию резистентности ко всем доступным цефалоспоринам. Распространение данной формы резистентности увеличивается в случаях лечения инфекций, прежде всего вызываемых Enterobacter cloaceae и Pseudomonas aeruginosa , цефалоспоринами широкого спектра действия.

Хромосомные бета-лактамазы, продуцирующиеся грамотрицательными бактериями, делят на 4 группы. К 1-й группе относят хромосомные цефалоспориназы (I класс ферментов по Richmond — Sykes), 2-я группа энзимов расщепляет цефалоспорины, в частности цефуроксим (цефуроксимазы), к 3-й относят бета-лактамазы широкого спектра активности, к 4-й группе — ферменты, вырабатываемые анаэробами.

Хромосомные цефалоспориназы делятся на два подтипа. К первому относят бета-лактамазы, продуцируемые E.coli , Shigella , P.mirabilis ; в присутствии бета-лактамных антибиотиков они не увеличивают выработку бета-лактамаз. В то же время P.aeruginosae , P.rettgeri , Morganella morganii , E.cloaceae , E.aerogenes , Citrobacter , Serratia spp. могут продуцировать большое количество ферментов в присутствии бета-лактамных антибиотиков (второй подтип).

Для инфекции, вызванной P.aeruginosae , выработка бета-лактамаз не является основным механизмом резистентности, т.е. лишь 4-5 % устойчивых форм обусловлены продукцией плазмид- и хромосомноассоциированных бета-лактамаз. В основном резистентность связана с нарушением проницаемости бактериальной стенки и аномальной структурой ПСП.

Хромосомные цефуроксимазы — низкомолекулярные соединения, активны in vitro против цефуроксима и частично инактивируются клавулановой кислотой. Цефуроксимазы вырабатываются P.vulgaris , P.cepali , P.pseudomallei . Лабильные цефалоспорины первого поколения стимулируют продукцию этого вида бета-лактамаз. Возможна индукция цефуроксимаз и стабильными цефалоспоринами. Клебсиеллы синтезируют хромосомно детерминированные бета-лактамазы IV класса, которые разрушают пенициллин, ампициллин, цефалоспорины первого поколения (бета-лактамазы широкого спектра), а также другие цефалоспорины.

Хромосомные бета-лактамазы грамотрицательных бактерий (Morganella , Enterobacter , Pseudomonas ) более интенсивно вырабатываются в присутствии ампициллина и цефокситина. Однако их выработка и активность подавляются клавулановой кислотой и особенно сульбактамом.

Плазмидассоциированные бета-лактамазы, вырабатываемые грамотрицательными бактериями, в первую очередь кишечной палочкой и P.aeruginosae , определяют подавляющее число внутригоспитальных штаммов, резистентных к современным антибиотикам. Многочисленные ферменты бета-лактамаз инактивируют не только пенициллины, но и пероральные цефалоспорины и препараты первого поколения, а также цефомандол, цефазолин и цефоперазон. Такие ферменты, как PSE-2, OXA-3, гидролизуют и определяют низкую активность цефтриаксона и цефтазидима. Описана стабильность цефокситина, цефотетана и лактамоцефа к ферментам типа SHV-2 и CTX-1.

Поскольку бета-лактамазы играют важную роль в экологии ряда микроорганизмов, они широко распространены в природе. Так, в хромосомах многих видов грамотрицательных микроорганизмов гены бета-лактамаз обнаруживаются в естественных условиях. Очевидно, что внедрение в медицинскую практику антибиотиков коренным образом изменило биологию микроорганизмов. Хотя детали этого процесса неизвестны, можно предполагать, что некоторые из хромосомных бета-лактамаз оказались мобилизованными в состав подвижных генетических элементов (плазмид и транспозонов). Селективные преимущества, которые обеспечивали микроорганизмам обладание этими ферментами, привели к быстрому распространению последних среди клинически значимых патогенов.

К наиболее распространенным ферментам с хромосомной локализацией генов относятся бета-лактамазы класса С (группа 1 по Bush). Гены этих ферментов обнаруживаются в хромосомах практически всех грамотрицательных бактерий. Для бета-лактамаз класса С с хромосомной локализацией генов характерны определенные особенности экспрессии. У некоторых микроорганизмов (например, E.coli) хромосомные бета-лактамазы экспрессируются постоянно, но на очень низком уровне, недостаточном даже для гидролиза ампициллина.

Для микроорганизмов группы Enterobacter , Serratia , Morganella и др. характерен индуцибельный тип экспрессии. При отсутствии в среде антибиотиков фермент практически не вырабатывается, но после контакта с некоторыми бета-лактамами скорость синтеза резко возрастает. При нарушении регуляторных механизмов возможна постоянная гиперпродукция фермента.

Несмотря на то что в настоящее время уже описано более 20 бета-лактамаз класса С, локализованных на плазмидах, эти ферменты еще не получили широкого распространения, однако уже в ближайшем будущем они могут составить реальную клиническую проблему.

Хромосомные бета-лактамазы K.pneumoniae , K.oxytoca , C.diversus и P.vulgaris относятся к классу А, для них также характерны различия в экспрессии. Однако даже в случае гиперпродукции этих ферментов микроорганизмы сохраняют чувствительность к некоторым цефалоспоринам III поколения. Хромосомные бета-лактамазы клебсиелл относят к группе 2be по Bush, а бета-лактамазы C.diversus и P.vulgaris — к группе 2е.

По не совсем понятным причинам мобилизация бета-лактамаз класса А на подвижные генетические элементы происходит эффективнее, чем ферментов класса С. Так, есть все основания предполагать, что широко распространенные среди грамотрицательных микроорганизмов плазмидные бета-лактамазы SHV1 и их производные произошли от хромосомных бета-лактамаз K.pneumoniae .

Исторически первыми бета-лактамазами, вызвавшими серьезные клинические проблемы, были стафилококковые бета-лактамазы (группа 2а по Bush). Эти ферменты эффективно гидролизуют природные и полусинтетические пенициллины, возможен также частичный гидролиз цефалоспоринов I поколения, они проявляют чувствительность к действию ингибиторов (клавуланату, сульбактаму и тазобактаму).

Гены ферментов локализуются на плазмидах, что обеспечивает их быстрое внутри- и межвидовое распро странение среди грамположительных микроорганизмов. Уже к середине 50-х годов в ряде регионов более 50 % штаммов стафилококков продуцировали бета-лактамазы, что привело к резкому снижению эффективности пенициллина. К концу 90-х годов частота продукции бета-лактамаз среди стафилококков практически повсеместно превосходит 70-80 %.

У грамотрицательных бактерий первая плазмидная бета-лактамаза класса А (ТЕМ-1) была описана в начале 60-х годов, вскоре после внедрения в медицинскую практику аминопенициллинов. Благодаря плазмидной локализации генов TEM-1 и две другие бета-лактамазы класса А (TEM-2, SHV-1) в течение короткого времени распространились среди представителей семейства Enterobacteriaceae и других грамотрицательных микроорганизмов практически повсеместно.

Перечисленные ферменты получили название бета-лактамаз широкого спектра. По классификации Bush бета-лактамазы широкого спектра относятся к группе 2b. Практически важными свойствами бета-лактамаз широкого спектра являются следующие:

— цефалоспорины III-IV поколения и карбапенемы устойчивы к ним;

— способность гидролизовать природные и полусинтетические пенициллины, цефалоспорины I поколения, частично цефоперазон и цефамандол;

Период с конца 60-х и до середины 80-х годов отмечен интенсивным развитием бета-лактамных антибиотиков, в практику были внедрены карбокси- и уреидопенициллины, а также цефалоспорины трех поколений. По уровню и спектру антимикробной активности, а также по фармакокинетическим характеристикам эти препараты существенно превосходили аминопенициллины. Большинство цефалоспоринов II и III поколения, кроме того, оказались устойчивыми к бета-лактамазам широкого спектра.

В течение некоторого времени после внедрения в практику цефалоспоринов II-III поколений приобретенной устойчивости к ним среди энтеробактерий практически не отмечали. Однако уже в начале 80-х годов появились первые сообщения о штаммах с плазмидной локализацией детерминант устойчивости к этим антибиотикам. Достаточно быстро было установлено, что эта устойчивость связана с продукцией микроорганизмами ферментов, генетически связанных с бета-лактамазами широкого спектра (TEM‑1 и SHV-1), новые ферменты получили название бета-лактамаз расширенного спектра (БЛРС).

Первым идентифицированным ферментом расширенного спектра была бета-лактамаза ТЕМ-3. К настоящему времени известно около 100 производных фермента ТЕМ-1. Чаще всего бета-лактамазы ТЕМ-типа встречаются среди E.coli и K.pneumoniae , однако их обнаружение возможно практически среди всех представителей Enterobacteriaceae и ряда других грамотрицательных микроорганизмов.

По классификации Bush бета-лактамазы ТЕМ- и SHV-типа относятся к группе 2be. Практически важными свойствами БЛРС являются следующие:

— способность гидролизовать цефалоспорины I-III и в меньшей степени IV поколения;

— карбапенемы устойчивы к гидролизу;

— цефамицины (цефокситин, цефотетан и цефметазол) устойчивы к гидролизу;

— чувствительность к действию ингибиторов;

— плазмидная локализация генов.

Среди бета-лактамаз TEM- и SHV-типа описаны ферменты со своеобразным фенотипом. Они не чувствительны к действию ингибиторов (клавуланата и сульбактама, но не тазобактама), однако их гидролитическая активность в отношении большинства бета-лактамов ниже, чем у ферментов-предшественников. Ферменты, получившие название «ингибиторустойчивые ТЕМ» (inhibitor-resistant TEM — IRT), включены в группу 2br по классификации Bush. На практике микроорганизмы, обладающие этими ферментами, проявляют высокую устойчивость к защищенным бета-лактамам, но лишь умеренно устойчивы к цефалоспоринам I-II поколения и чувствительны к цефалоспоринам III-IV поколения. Следует, однако, отметить, что у отдельных бета-лактамаз сочетаются устойчивость к ингибиторам и расширенный спектр гидролитической активности.

К ферментам, количество представителей которых в последние годы достаточно быстро увеличивается, относятся бета-лактамазы СТХ-типа (цефотаксимазы), которые представляют собой четко очерченную группу, отличающуюся от других ферментов класса А. Предпочтительным субстратом указанных ферментов, в отличие от ТЕМ- и SHV-производных, является не цефтазидим или цефподоксим, а цефотаксим. Цефотаксимазы обнаруживают у различных представителей Enterobacteriaceae (преимущественно у E.coli и Salmonella enterica ) в географически отдаленных регионах земного шара. В то же время в Восточной Европе описано распространение клонально-родственных штаммов Salmonella typhimurium , продуцирующих фермент CTX-M4. По классификации Bush бета-лактамазы СТХ-типа относятся к группе 2be. Происхождение ферментов СТХ-типа неясно. Значительная степень гомологии обнаруживается с хромосомными бета-лактамазами K.oxytoca , C.diversus , P.vulgaris , S.fonticola . Недавно была установлена высокая степень гомологии с хромосомной бета-лактамазой Kluyvera ascorbata .

Известен также ряд редко встречающихся ферментов, относящихся к классу А и обладающих фенотипом, характерным для БЛРС (способностью гидролизовать цефалоспорины III поколения и чувствительностью к ингибиторам). Эти ферменты (BES-1, FEC-1, GES-1, CME-1, PER-1, PER-2, SFO-1, TLA-1 и VEB-1) выделяли у ограниченного количества штаммов различных видов микроорганизмов в различных регионах мира от Южной Америки до Японии. Перечисленные ферменты различаются по предпочтительным субстратам (отдельные представители цефалоспоринов III поколения). Большинство из этих ферментов были описаны после публикации работы Bush и соавт., в связи с чем их положение в классификации не определено.

К БЛРС относят также ферменты класса D. Их предшественники, бета-лактамазы широкого спектра, гидролизующие преимущественно пенициллин и оксациллин, слабо чувствительны к ингибиторам, распространены в основном в Турции и Франции среди P.aeruginosa . Гены этих ферментов, как правило, локализованы на плазмидах. Большинство ферментов, демонстрирующих фенотип расширенного спектра (преимущественный гидролиз цефотаксима и цефтриаксона — ОХА-11, -13, -14, -15, -16, -17, -8, -19, -28), происходят от бета-лактамазы ОХА-10. По классификации Bush бета-лактамазы ОХА-типа относятся к группе 2d.

Bush выделяет еще несколько групп ферментов, существенно различающихся по свойствам (в том числе и по спектру действия), но обычно не рассматриваемых как бета-лактамазы расширенного спектра. Для ферментов из группы 2с преимущественными субстратами являются пенициллины и карбенициллин, они встречаются среди P.aeruginosa , Aeromonas hydrophilia , Vibrio cholerae , Acinetobacter calcoaceticus и некоторых других грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов, гены чаще локализованы на хромосомах.

Для ферментов группы 2е преимущественным субстратом являются цефалоспорины, в качестве типичного примера рассматривают хромосомные индуцибельные цефалоспориназы P.vulgaris . Бета-лактамазы этой группы описывают также у Bacteroides fragilis и, реже, у других микроорганизмов.

В группу 2f входят редкие ферменты класса А, способные гидролизовать большинство бета-лактамов, включая карбапенемы. Livermore относит эти ферменты к бета-лактамазам расширенного спектра, другие авторы — нет.

Кроме перечисленных бета-лактамаз необходимо упомянуть о двух последних группах ферментов, включенных в классификацию Bush. К ферментам группы 3 относятся редкие, но потенциально крайне важные металло-бета-лактамазы класса В, закономерно обнаруживаемые среди Stenotrophomonas maltophilia и редко встречающиеся у других микроорганизмов (B.fragilis , A.hydrophila , P.aeruginosa и др.). Отличительной особенностью этих ферментов является способность гидролизовать карбапенемы. В группу 4 включены плохо изученные пенициллиназы P.aeruginosa , подавляемые клавулановой кислотой.

Частота распространения БЛРС значительно варьирует в отдельных географических регионах. Так, по дан ным многоцентрового исследования MYSTIC, в Европе наибольшую частоту распространения БЛРС стабильно отмечают в России и Польше (более 30 % среди всех изученных штаммов энтеробактерий). В отдельных лечебных учреждениях РФ частота продукции БЛРС среди Klebsiella spp. превышает 90 %. В зависимости от специфики лечебного учреждения наиболее распространенными в нем могут быть различные механизмы устойчивости (метициллинрезистентность, устойчивость к фторхинолонам, гиперпродукция хромосомных бета-лактамаз и др.).

БЛРС, как уже было сказано, обладают широким спектром активности, в той или иной степени они гидролизуют практически все бета-лактамные антибиотики, за исключением цефамицинов и карбапенемов.

Однако наличие у микроорганизма детерминанты устойчивости к какому-либо антибиотику далеко не всегда означает клиническую неудачу при лечении этим препаратом. Так, имеются сообщения о высокой эффективности цефалоспоринов III поколения при лечении инфекций, вызванных штаммами, продуцирующими БЛРС.

Во всем мире с целью повышения эффективности и безопасности антибактериальных и противовирусных средств и предотвращения развития антибиотикорезистентности создаются общества и ассоциации, принимаются декларации, разрабатываются образовательные программы по рациональной антибиотикотерапии. К важнейшим из них относятся:

— «План деятельности общественного здравоохранения по борьбе с антибиотикорезистентностью», предложенный Американским обществом микробиологов и рядом ведомств США, 2000 г.;

— «Глобальная стратегия ВОЗ по сдерживанию антибиотикорезистентности», 2001 г.

Кроме того, в Канаде (2002) была принята Всемирная декларация по борьбе с антимикробной резистентностью, в которой указывается, что резистентность к антибиотикам коррелирует с их клинической неэффективностью, она создается человеком, и только человек может решить эту проблему, а необоснованное применение антибиотиков населением, неправильные представления и недооценка проблемы резистентности врачами и фармацевтами, назначающими антибиотики, может привести к распространению резистентности.

В нашей стране в 2002 году, согласно приказу МЗ Украины № 489/111 от 24.12.2002 г., была создана комиссия по контролю за рациональным использованием антибактериальных и противовирусных средств.

Основными задачами при изучении антибиотикочувствительности и антибиотикорезистентности являются следующие:

— разработка локальных и региональных стандартов профилактики и терапии госпитальных и внебольничных инфекций;

— обоснование мероприятий по ограничению распространения антибиотикорезистентности в госпитальных условиях;

— выявление начальных признаков формирования новых механизмов устойчивости;

— выявление закономерностей глобального распространения отдельных детерминант резистентности и разработка мероприятий по его ограничению.

— осуществление долговременного прогноза распространения отдельных механизмов устойчивости и обоснование направлений разработки новых антибактериальных препаратов.

Антибиотикорезистентность и антибиотикочувствительность исследуют как «точечными» методами (в пределах одного учреждения, района, государства), так и посредством динамических наблюдений за распространением резистентности.

Достаточно сложно сравнивать данные, полученные с использованием коммерческих систем оценки антибиотикочувствительности различных изготовителей. Еще больше осложняет ситуацию наличие различных национальных критериев чувствительности. Так, только среди стран Европы национальные критерии чувствительности существуют во Франции, Великобритании, Германии и ряде других. В отдельных учреждениях и лабораториях методики забора материала и оценки клинической значимости изолятов часто значительно различаются.

Однако следует заметить, что использование антибиотика не всегда ведет к антибиотикорезистентности (свидетельство тому — чувствительность Enterococcus faecalis к ампициллину, не изменяющаяся на протяжении десятилетий) и тем более не зависит от длительности применения (резистентность может развиться в течение первых двух лет его применения или даже на стадии клинических испытаний).

Существует несколько путей преодоления резистентности бактерий к антибиотикам. Один из них — это защита известных антибиотиков от разрушения ферментами бактерий или от удаления из клетки посредством мембранных насосов. Так появились «защищенные» пенициллины — комбинации полусинтетических пенициллинов с ингибиторами бактериальных бета-лактамаз. Имеется целый ряд соединений, которые подавляют продукцию бета-лактамаз, часть из них нашли свое применение в клинической практике:

— клавулановая кислота;

— пенициллановые кислоты;

— сульбактам (сульфон пенициллановой кислоты);

— 6-хлорпенициллановая кислота;

— 6-йодпенициллановая кислота;

— 6-бромпенициллановая кислота;

— 6-ацетилпенициллановая кислота.

Различают два типа ингибиторов бета-лактамаз. К первой группе относят антибиотики, устойчивые к действию ферментов. Такие антибиотики помимо антибактериальной активности обладают ингибиторными свойствами в отношении бета-лактамаз, которые проявляются при высокой концентрации антибиотиков. К ним относят метициллин и изоксазолилпенициллины, моноциклические бета-лактамы типа карбапенема (тиенамицин).

Вторую группу составляют ингибиторы бета-лактамаз, проявляющие в низких концентрациях ингибиторную активность, а в высоких — обладающие антибактериальными свойствами. Примером может служить клавулановая кислота, галогенизированные пенициллановые кислоты, сульфон пенициллановой кислоты (сульбактам). Клавулановая кислота и сульбактам блокируют гидролиз пенициллина стафилококками.

Наиболее широко используют в качестве ингибиторов бета-лактамаз клавулановую кислоту и сульбактам, обладающие гидролитической активностью. Сульбактам блокирует бета-лактамазы II, III, IV и V классов, а также хромосомноопосредованный I класс цефалоспориназ. Аналогичными свойствами обладает клавулановая кислота. Различие между препаратами состоит в том, что в гораздо меньших концентрациях сульбактам блокирует образование хромосомноопосредованных бета-лактамаз, а клавулановая кислота — плазмидассоциированных ферментов. Причем на ряд лактамаз сульбактам оказывает необратимое ингибиторное воздействие. Включение в среду ингибитора бета-лактамаз клавулановой кислоты повышает чувствительность пенициллинрезистентных стафилококков с 4 до 0,12 мкг/мл.

Перспективными подходами к преодолению резистентности бактерий к антибиотикам представляются также применение комбинаций антибиотиков; проведение целевой и узконаправленной антибактериальной терапии; синтез новых соединений, относящихся к известным классам антибиотиков; поиск принципиально новых классов антибактериальных препаратов.

В целях профилактики развития устойчивости микроорганизмов к лекарственным средствам необходимо руководствоваться следующими принципами:

1. Проводить терапию с применением антибактериальных препаратов в максимальных дозах до полного преодоления болезни (особенно в тяжелых случаях); предпочтительный способ введения препаратов — парентеральный (с учетом локализации процесса).

2. Периодически заменять широко применяемые препараты недавно созданными или редко назначаемыми (резервными).

3. Теоретически оправданно комбинированное использование ряда препаратов.

4. Препараты, к которым у микроорганизмов развивается устойчивость стрептомицинового типа, не следует назначать в виде монотерапии.

5. Не заменять один антибактериальный препарат на другой, к которому существует перекрестная устойчивость.

6. К антибактериальным препаратам, назначаемым профилактически или наружно (особенно в аэрозольной форме), быстрее вырабатывается устойчивость, чем при их парентеральном введении или приеме внутрь. Местное применение антибактериальных препаратов должно быть сведено к минимуму. При этом используются, как правило, агенты, не применяемые для системного лечения и с низким риском быстрого развития устойчивости к ним.

7. Проводить оценку вида антибактериального препарата (примерно один раз в год), который чаще всего применялся для лечебных целей, и анализ результатов лечения. Следует различать антибактериальные препараты, применяемые наиболее часто и в тяжелых случаях, резервные и глубокого резерва.

8. Систематизировать заболевания в зависимости от локализации очага воспаления и тяжести состояния больного; выделить антибактериальные препараты для применения в соответствующей области (органе или ткани) и для использования в исключительно тяжелых случаях, причем на их применение обязательно разрешение компетентных лиц, специально занимающихся антибактериальной терапией.

9. Оценивать периодически вид возбудителя и устойчивость штаммов микроорганизмов, циркулирующих в больничной среде, намечать меры борьбы для предупреждения внутрибольничной инфекции.

10. При бесконтрольном применении антибактериальных средств усиливается вирулентность возбудителей инфекции и возникают формы, устойчивые к лекарственным средствам.

11. Ограничить применение в пищевой промышленности и ветеринарии тех препаратов, которые используются для лечения людей.

12. В качестве способа снижения резистентности микроорганизмов рекомендуется применение препаратов с узким спектром действия.

ДЕКЛАРАЦИЯ

по борьбе с антимикробной резистентностью, принятая на Всемирном дне резистентности (16 сентября 2000 г., Торонто, Онтарио, Канада)

Мы нашли врага, и враг — это мы.

Признали:

1. Антимикробные препараты (АП) — это невосстановимые ресурсы.

2. Резистентность коррелирует с клинической неэффективностью.

3. Резистентность создается человеком, и только человек может решить эту проблему.

4. Антибиотики — это социальные препараты.

5. Избыточное применение АП населением, неправильные представления и недооценка проблемы резистентности врачами и фармацевтами, назначающими АП, ведут к распространению резистентности.

6. Применение АП в сельском хозяйстве и ветеринарии способствует накоплению резистентности в окружающей среде.

Действия:

1. Мониторинг резистентности и эпидемиологический надзор должны стать рутинными как в поликлинике, так и в стационаре.

2. Во всем мире должно быть прекращено применение антибиотиков в качестве стимуляторов роста в животноводстве.

3. Рациональное применение АП является основным мероприятием по снижению резистентности.

4. Создание образовательных программ для врачей и фармацевтов, назначающих АП.

5. Разработка новых АП.

Предложения:

1. Необходимо создание специализированных институтов для внедрения новых АП и осуществления контроля за развитием резистентности.

2. Должны быть созданы комитеты по контролю за АП как во всех лечебных учреждениях, в которых назначаются АП, так и в странах и регионах для разработки и внедрения политики их применения.

3. Должны быть пересмотрены продолжительность лечения и режимы дозирования АП в соответствии со структурой резистентности.

4. Целесообразно проводить исследования для определения наиболее активного препарата в группах антибиотиков для контроля за развитием резистентности.

5. Необходимо пересмотреть подходы к применению АП с профилактической и лечебной целью в ветеринарии.

7. Разработка антибиотиков, специфично действующих на патогены или тропных к различным органам и системам человеческого организма.

9. Больше внимания уделять просветительской работе среди населения.

Глобальная стратегия ВОЗ по сдерживанию резистентности к антимикробным препаратам

11 сентября 2001 г. Всемирная организация здравоохранения опубликовала Глобальную стратегию по сдерживанию резистентности к противомикробным препаратам. Эта программа направлена на обеспечение гарантий эффективности таких жизненно важных препаратов, как антибиотики, не только для нынешнего поколения людей, но и в будущем. Без согласованных действий всех стран многие великие открытия, сделанные учеными-медиками за последние 50 лет, могут утратить свое значение из-за распространения антибиотикорезистентности.

Антибиотики являются одним из наиболее значительных открытий ХХ века. Благодаря им стало возможно лечить и вылечивать те заболевания, которые ранее были смертельными (туберкулез, менингит, скарлатина, пневмония). Если человечество не сможет защитить это величайшее достижение медицинской науки, оно вступит в постантибиотическую эру.

За последние 5 лет более чем 17 млн долларов было потрачено фармацевтической промышленностью на исследования и разработку лекарственных средств, применяемых для лечения инфекционных заболеваний. Если резистентность микроорганизмов к лекарственным средствам будет развиваться быстро, большинство этих инвестиций могут быть потеряны.

Стратегия ВОЗ по сдерживанию резистентности к противомикробным препаратам касается всех, кто в той или иной мере имеет отношение к применению или назначению антибиотиков, — от пациентов до врачей, от административных работников больниц до министров здравоохранения. Эта стратегия — результат 3-летней работы экспертов ВОЗ и сотрудничающих организаций. Она направлена на содействие разумному применению антибиотиков с целью минимизировать резистентность и дать возможность следующим поколениям применять эффективные антимикробные препараты.

Информированные пациенты смогут не оказывать давления на врачей, чтобы последние назначали им антибиотики. Образованные врачи будут назначать только те лекарственные средства, которые действительно требуются для лечения пациента. Административные работники больниц смогут проводить на местах детальное мониторирование эффективности лекарственных средств. Министры здравоохранения смогут сделать так, чтобы большинство действительно необходимых препаратов было доступно для использования, в то время как неэффективные препараты не применялись.

Использование антибиотиков в пищевой промышленности также способствует росту антибиотикорезистентности. На сегодняшний день 50 % всех производимых антибиотиков применяется в сельском хозяйстве не только для лечения больных животных, но и в качестве стимуляторов роста крупного рогатого скота и птиц. Устойчивые микроорганизмы могут передаваться от животных к человеку. Для предотвращения этого ВОЗ рекомендует последовательность действий, включая обязательное выписывание рецепта на все антибиотики, применяемые для лечения животных, и снятие с производства антибиотиков, использующихся в качестве стимуляторов роста.

Антибиотикорезистентность — естественный биологический процесс. Сейчас мы живем в мире, где антибиотикорезистентность быстро р аспространяется и растет число жизненнонеобходимых препаратов, которые становятся неэффективными. В настоящее время резистентность микроорганизмов зарегистрирована к антибиотикам, применяемым для лечения менингита, заболеваний, передающихся половым путем, госпитальных инфекций и даже к новому классу антиретровирусных препаратов, применяемых для лечения ВИЧ-инфекции. Во многих странах микобактерии туберкулеза резистентны как минимум к двум среди наиболее эффективных препаратов, применяемых для лечения туберкулеза.

Это проблема в одинаковой степени касается как высокоразвитых и индустриальных, так и развивающихся стран. Избыточное применение антибиотиков во многих развитых странах, недостаточная продолжительность курса лечения у бедных — в конечном счете создается одинаковая угроза для человечества в целом.

Антибиотикорезистентность — глобальная проблема. Нет страны, которая могла бы позволить себе игнорировать ее, и нет страны, которая могла бы не отвечать на нее. Только одновременно проводимые действия по сдерживанию роста антибиотикорезистентности в каждой отдельной стране смогут дать положительные результаты во всем мире.

Список литературы

1. Антибактериальная терапия: Практическое руководство / Под ред. Л.С. Страчунского, Ю.Б. Белоусова, С.Н. Козлова. — М.: РЦ «Фармединфо», 2000.

2. Белоусов Ю.Б., Моисеев В.С., Лепахин В.К. Клиническая фармакология и фармакотерапия: Руководство для врачей. — M., 1997.

3. Березняков И.Г. Резистентность микробов к антибиотикам // Клиническая антибиотикотерапия. — 1999. — № 1 (1).

4. Волосовец А.П., Кривопустов С.П. Цефалоспорины в практике современной педиатрии. — Харьков: Прапор, 2007. — 184 с.

5. Посохова К.А., Вікторов О.П. Антибіотики (властивості, застосування, взаємодія): Навч. посібник. — Тернопіль: ТДМУ, 2005.

6. Практическое руководство по антиинфекционной химиотерапии / Под ред. Л.С. Страчунского, Ю.Б. Белоусова, С.Н. Козлова. — М.: Боргес, 2002.

7. Яковлев С.В. Антимикробная химиотерапия. — М.: АО «Фармарус», 1997.

8. Bush К. Characterization of beta-lactamases // Antimicrob. Agents Chemother. — 1989. — 33.

9. Fridkin S.K., Gaynes R.P. Antimicrobial resistance in intensive care units // Clinics in Chest Medicine. — 1999. — 20.

10. Guide to Antimicrobial Therapy / J.A. Sanford et al. (Ежегодный справочник).

11. Jacoby G.A., Medeiros A.A. More extended-spectrum beta-lactamases // Antimicrob. Agents Chemother. — 1991. — 35.

12. Klugman K.P. Pneumococcal resistance to antibiotics // Clin. Microbiol. Rev. — 1990. — V. 3.

13. Livermore D.M. Mechanisms of resistance to beta-lactam antibiotics // J. Infect. Dis. — 1991. — 78 (suppl.).

14. McGowan J.E.J. Antimicrobial resistance in hospital organisms and its relation to antibiotic use // Rev. Infect. Dis. — 1983. — V. 5 (6).

15. Norrby S.R. Antibiotic resistance: a self-inflicted problem // J. Intern. Med. — 1996. — V. 239.

16. Poole К. Bacterial multidrug resistance — emphasis on efflux mechanisms and Pseudomonas aeruginosa // J. Antimicrob. Chemother. — 1994. — 34.

17. Red Book. Report of the Committee on Infectious Diseases / American Academy of Pediatrics (Ежегодное издание).

18. The Rational Use of Drugs. Report of the Conference of Experts. Nairobi, November 25-29. — Geneva: WHO, 1987.

19. Tipper D.J. Mode of action of beta-lactam antibiotics // Pharmacol. Ther. — 1985. — 27.

20. World Health Organization. Management of the child with a serious infection or severe malnutrition: guidelines for care at the first-referral level in developing countries. — Geneva, 2000.

Антибиотикорезистентность :: Стратегия ВОЗ

Глобальная стратегия ВОЗ по сдерживанию резистентности к антимикробным препаратам

11 сентября 2001 г. Всемирная Организация Здравоохранения опубликовала Глобальную стратегию по сдерживанию резистентности к противомикробным препаратам. Эта программа направлена на обеспечение гарантий эффективности таких жизненно важных препаратов как антибиотики не только для нынешнего поколения людей, но и в будущем. Без согласованных действий всех стран многие великие открытия, сделанные учеными-медиками за последние 50 лет, могут утратить свое значение из-за распространения антибиотикорезистентности.

Антибиотики являются одним из наиболее значительных открытий 20 века. Благодаря им стало возможно лечить и вылечивать те заболевания, которые ранее были смертельными (туберкулёз, менингит, скарлатина, пневмония). Если человечество не сможет защитить это величайшее достижение медицинской науки, оно вступит в постантибиотическую эру.

За последние 5 лет более чем 17 млн. долларов было потрачено фармацевтической промышленностью на исследования и разработку лекарственных средств, применяемых для лечения инфекционных заболеваний. Если резистентность микроорганизмов к лекарственным средствам будет развиваться быстро, большинство этих инвестиций могут быть потеряны.

Стратегия ВОЗ по сдерживанию резистентности к противомикробным препаратам касается всех, кто в той или иной мере имеет отношение к применению или назначению антибиотиков - от пациентов до врачей, от административных работников больниц до министров здравоохранения. Эта стратегия - результат 3-летней работы экспертов ВОЗ и сотрудничающих организаций. Она направлена на содействие разумному применению антибиотиков с целью минимизировать резистентность и дать возможность следующим поколениям применять эффективные антимикробные препараты.

Информированные пациенты смогут не оказывать давления на врачей, чтобы последние назначали им антибиотики. Образованные врачи будут назначать только те лекарственные средства, которые действительно требуются для лечения пациента. Административные работники больниц смогут проводить на местах детальное мониторирование эффективности лекарственных средств. Министры здравоохранения смогут сделать так, чтобы большинство действительное необходимых препаратов были доступны для использования, в то время как неэффективные препараты не применялись.

Использование антибиотиков в пищевой промышленности также способствует росту антибиотикорезистентности. На сегодняшний день 50% всех производимых антибиотиков применяется в сельском хозяйстве не только для лечения больных животных, но и в качестве стимуляторов роста крупного рогатого скота и птиц. Устойчивые микроорганизмы могут передаваться от животных к человеку. Для предотвращения этого, ВОЗ рекомендует последовательность действий, включая обязательное выписывание рецепта на все антибиотики, применяемые для лечения животных и снятие с производства антибиотиков, использующихся в качестве стимуляторов роста.

Антибиотикорезистентность - естественный биологический процесс. Сейчас мы живём в мире, где антибиотикорезистентность быстро распространяется, и растет число жизненно-необходимых препаратов, которые становятся неэффективными. В настоящее время резистентность микроорганизмов зарегистрирована к антибиотикам, применяемым для лечения менингита, заболеваний, передающихся половым путём, госпитальных инфекций и даже к новому классу антиретровирусных препаратов, применяемых для лечения ВИЧ-инфекции. Во многих странах микобактерии туберкулёза резистентны как минимум к двум среди наиболее эффективных препаратов, применяемых для лечения туберкулёза.

Это проблема в одинаковой степени касается как высокоразвитых и индустриальных, так и развивающихся стран. Избыточное применение антибиотиков во многих развитых странах, недостаточная продолжительность курса лечения у бедных - в конечном итоге создается одинаковая угроза для человечества в целом.

Антибиотикорезистентность - глобальная проблема. Нет страны, которая могла бы позволить себе игнорировать её, и нет страны, которая могла бы не отвечать на неё. Только одновременно проводимые действия по сдерживанию роста антибиотикорезистентности в каждой отдельной стране смогут дать положительные результаты во всем мире.

Стратегия ВОЗ по сдерживанию резистентности к антимикробным препаратам (формат PDF, 376 Kb)

Последнее обновление: 11.02.2004

Антибиотикорезистентность – это устойчивость микробов к антимикробным химиопрепаратам. Бактерии следует считать резистентными, если они не обезвреживаются такими концентрациями препарата, которые создаются в организме.

В последние годы при проведении антибиотикотерапии возникли две большие проблемы: возрастание частоты выделения антибиотикорезистентных штаммов и постоянное внедрение в медицинскую практику новых антибиотиков и их новых лекарственных форм, активных в отношении таких возбудителей. Антибиотикорезистентность коснулась всех видов микроорганизмов и является основной причиной снижения эффективности антибиотикотерапии. Особенно распространенными являются устойчивые штаммы стафилококка, кишечной палочки, протея, синегнойной палочки.

По данным клинических исследований частота выделения устойчивых штаммов составляет 50-90%. К разным антибиотикам резистентность микроорганизмов развивается неодинаково. Так, к пенициллинам, хлорамфениколу, полимиксинам, циклосерину, тетрациклинам, цефалоспоринам, аминогликозидам устойчивость развиваетсямедленно и параллельно снижается терапевтический эффект этих препаратов. Кстрептомицину, эритромицину, олеандомицину, рифампицину, линкомицину, фузидину устойчивость развиваетсяочень быстро , иногда даже во время проведения одного курса лечения.

Различают природную и приобретенную устойчивость микроорганизмов.

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, т. к. их наружная мембрана имеет «маленькие» поры).

Приобретенная устойчивость . Начиная с 1940-х годов, когда началась эра антибиотиков, бактерии стали чрезвычайно быстро приспосабливаться, постепенно формируя устойчивость ко всем новым препаратам.Приобретение резистентности – это биологическая закономерность, связанная с адаптацией микроорганизмов к условиям внешней среды. Проблема формирования и распространениялекарственной резистентности микробов особенно значима для внутрибольничных инфекций, вызываемых т. н. «госпитальными штаммами», у которых, как правило, наблюдается множественная устойчивость к антибиотикам (т. н.полирезистентность ).

Генетические основы приобретенной резистентности. Устойчивость к антибиотикам определяется и поддерживаетсягенами 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 мутантов. Особенно легко селекция происходит в присутствии антибиотиков, т. к. 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 . Мутации могут быть:1) единичные – т.н.стрептомициновый тип (если мутация произошла в одной клетке, в результате чего в ней синтезируются измененные белки);2) множественные – т. н.пенициллиновый тип (серия мутаций, в результате чего изменяется не один, а целый набор белков;

переноса трансмиссивных плазмид резистентности (R-плазмид). Плазмиды резистентности (трансмиссивные) обычно кодируют перекрестную устойчивость к нескольким семействам антибиотиков (например, множественная резистентность в отношении кишечных 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;

переноса транспозонов, несущих r-гены (или мигрирующих генетических последовательностей). Транспозоны (последовательности ДНК, несущие один или несколько генов, ограниченные с обеих сторон идентичными, но различными последовательностями нуклеотид) могут мигрировать с хромосомы на плазмиду и обратно, а также на другую плазмиду. Таким образом, гены резистентности могут передаваться далее дочерним клеткам или при рекомбинации другим бактериям-реципиентам.

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 так: 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«эффлюкс» -механизма, когда клетка как бы «выталкивает» из себя антибиотик.

инактивация препарата бактериальными ферментами. Некоторые бактерии способны вырабатывать особые ферменты, которые делают препараты неактивными. Гены, кодирующие эти ферменты, широко распространены среди бактерий и могут быть как в составе хромосомы, так и в составе плазмиды.

Комбинированное применение антибиотиков в большинстве случаев тормозит развитие устойчивых форм микробов. Например, использование пенициллина с экмолином тормозит образование пенициллиноустойчивых форм пневмококков и стафилококков, что наблюдается при применении одного пенициллина.

При сочетании олеандомицина с тетрациклином получен весьма эффективный препаратолететрин, действующий противомикробно на грамположительные, резистентные к другим антибиотикам, бактерии. Весьма эффективно сочетаниепенициллина с фтивазидом, циклосерином или ПАСК в борьбе с туберкулезом;стрептомицина с левомицетином при лечении кишечных инфекций и т. д. Это объясняется тем, что антибиотики и в этих случаях действуют на различные системы микробной клетки.

Однако при комбинированном применении антибиотиков необходимо учитывать, что два препарата могут действовать и как антагонисты . В некоторых случаях при последовательном применении сначалахлортетрациклина и левомицетина , а затемпенициллина отмечено антагонистическое действие.Пенициллин и левомицетин, левомицетин и хлортетрациклин взаимно снижают активность друг друга по отношению к ряду микробов.

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 менять препарат, по возможности использовать препараты узкого спектра действия, не использовать их как фактор роста).

Антибиотикорезистентность - это стойкость некоторого организма к соединениям из класса антибиотиков. В настоящее время антибиотики - единственная категория медикаментозных средств, чья эффективность постепенно уменьшается. Сам факт антибиотикорезистентности исключить просто невозможно - это связано с прогрессом жизни, эволюцией на разных ступенях и формах организмов от самых простых до сложных макросистем.

Актуальность вопроса

Антибиотикорезистентность микроорганизмов вырабатывается совершенно естественно. Изначально уровень низкий, постепенно достигает средних значений, а затем развивается до высокой устойчивости. Микроскопические организмы, показывающие повышенный уровень стойкости к одному антимикробному препарату, с высокой долей вероятности будут иметь защиту и от других соединений. Процесс приобретения устойчивости обратить нельзя, но можно медленно восстановить чувствительность - правда, лишь частично.

В настоящее время антибиотикорезистентность - глобальная проблема, связанная с недостаточным инфекционным контролем. Антимикробные соединения нашли широкое распространение в сельском хозяйстве, пищевой промышленности. Подобные антимикробным лекарственным препаратам вещества активно применяются в быту. Все это сказывается на приобретении патологическими формами жизни повышенного уровня стойкости к тем веществам, которые прежде были для них смертельно опасны.

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.

О проблемах и реалиях

Хотя ученые безостановочно работают над созданием новых лекарственных препаратов, более эффективных и результативных, применение антимикробных средств в последние годы сталкивается с двумя серьезными сложностями. Это антибиотикорезистентность, уже упомянутая выше, а также расширение разнообразия лекарственных форм возбудителей. Стойкость к антимикробным средствам в настоящее время актуальна для всех типов микроскопических форм жизни. Именно эта причина - главная, из-за которой лекарственная терапия становится все менее результативной. В современной медицине особенные сложности создает широкое распространение стойкой к антимикробным препаратам синегнойной и кишечной палочки, протей и стафилококков.

Как показывают проведенные исследования, в настоящее время проблема антибиотикорезистентности становится все актуальнее: от половины до 90 % всех выделяемых штаммов резистентны к разным составам.

О нюансах проблемы

Установлено, что уровень стойкости к антимикробным соединениям формируется неравномерно. Довольно медленно этот процесс протекает относительно препаратов пенициллинового ряда, циклосерина, полимиксина, хлорамфеникола. На фоне медленного снижения результативности ослабляется терапевтический эффект курса.

Относительно цефалоспоринов, тетрациклинового ряда, аминогликозидов, как выяснили ученые, у микроскопических форм жизни антибиотикорезистентность также формируется относительно медленно. Терапевтическая эффективность со сходной скоростью снижается.

Проблема антибиотикорезистентности более всего актуальна при заражении штаммами, от которых должны помочь рифампицин, линко- и олеандомицин, фузидин. К этим соединениям стойкость может сформироваться в течение первого же курса лечения.

Как это происходит?

Механизмы антибиотикорезистентности уже давно привлекают внимание ученых. Если бы удалось взять под контроль эти процессы, проблема стойкости патологических микроорганизмов была бы решена. В настоящее время выявлено, что довольно часто явление наблюдается по причине модификации антимикробного состава. Форма при этом преобразуется в неактивную. К примеру, такое возможно, если микроорганизм генерирует некоторый фермент, вступающий в химическую реакцию с лекарственным соединением.

Классический пример: стафилококк способен продуцировать бета-лактамазу. Это вещество влияет на бета-лактамное пенициллиновое кольцо, размыкая его и делая препарат безопасным для возбудителя болезней.

Многие грамотрицательные формы жизни показывают повышенную стойкость к аминогликозидам. Это объясняется их способностью генерировать фосфорилирующие, ацетилирующие соединения, разрушающие молекулу антимикробного вещества. Также грамотрицательные возбудители могут продуцировать ацетилтрансферазу, которая деактивирует хлорамфеникол.

О механизмах: продолжая тему

Изучая механизмы антибиотикорезистентности микроорганизмов, ученые установили, что возможны такие реакции, в ходе которых трансформируется мишень, влияние антибиотика на которую должно было показать желаемый результат. Протеиновые структуры инактивируются, формируется стойкий комплекс. Выявлено, что на уровне хромосом стойкость к аминогликозидам объясняется трансформацией или изъятием белковой структуры на 30S подъединице хромосомы бактерии, в норме представляющей собой рецептор чувствительности. Стойкость к пенициллиновому ряду, цефалоспоринам объясняется трансформацией пенициллинсвязывающей протеиновой структуры.

Выявляя механизмы формирования антибиотикорезистентности, также обнаружили, что в большом проценте случаев клетка микроба становится менее проницаемой для активного лекарственного средства. К примеру, стрептококкам присущ от природы барьер, через который не могут проходить аминогликозиды. Препараты из тетрациклинового ряда скапливаются только в чувствительных к ним бактериях. При резистентности формы жизни соединения в принципе не могут проникнуть в организм возбудителя.

Развитие стойкости: нюансы процесса

При определении антибиотикорезистентности необходимо анализировать конкретные микроорганизмы не только на возможность продуцирования ферментов, угнетающих активность лекарственного средства. Некоторые бактерии могут формировать соединения, разрушающие антибиотики. В частности, есть такие формы жизни, чья стойкость к циклосерину объясняется выделением аланин-трансферазы.

Еще один тонкий момент - гены антибиотикорезистентности. Известно, что микроскопические формы жизни способны формировать новые механизмы обмена веществ, создавать так называемый метаболический шунт. Это помогает им избегать реакций, на которые влияет лекарственный состав.

В ряде случаев антибиотикорезистентность - это явление, связанное с эффлюксом. Термином принято обозначать процесс активного выведения агрессивного компонента из клетки микроба. Наиболее яркий представитель способных к этому возбудителей заболеваний - синегнойная палочка. Анализ и исследования показали, что резистентные формы этой бактерии способны активно выводить из микробной клетки карбапенемы.

О причинах и механизмах

В настоящее время проблема антибиотикорезистентности в России и в мире становится все масштабнее. Принято выделять генетическую и не являющуюся таковой стойкость патологических форм жизни. Активность бактериальной репликации во многом определяет результативность медикаментозных средств. Неактивные в плане обменных процессов, не размножающиеся бактерии стойки к влиянию лекарственных соединений, а вот потомство будет по-прежнему чувствительным.

Установлено, что микобактерия, провоцирующая туберкулез, продолжительное время (годы) существует в органических тканях зараженного человека. Весь это период бороться с ней с помощью химиотерапии бесполезно - возбудитель стоек к любым препаратам. А вот в момент, когда иммунитет носителя ослабляется, и микобактерия начинает активно размножаться, ее потомство получает чувствительность к лекарственным средствам.

В некоторых случаях потеря антибиотикорезистентности объясняется утерей специфической мишени. Некоторые чувствительные к пенициллиновому ряду микроскопические формы жизни могут трансформироваться в протопласты при поступлении в микроорганизм антибиотика, вследствие чего утрачивается стенка клетки. В будущем микробы вновь могут приобрести чувствительность к тем препаратам, которые угнетают синтез стенки клетки: при возвращении в родительскую форму процессы синтеза должны возобновиться, что и приводит к преодолению антибиотикорезистентности.

О генетике

Генетическая антибиотикорезистентность - это явление, формируемое как итог генетических трансформаций, протекающих в микроскопическом организме. В ряде случаев резистентность объясняется спецификой обмена веществ. Эта форма резистентности подразделяется на две группы: хромосомная и не являющаяся таковой.

Хромосомная резистентность

Это явление может сформироваться как итог случайной мутации в хромосоме бактерии, ответственной за восприимчивость лекарственных препаратов. Антибиотики влияют на некоторые конкретные механизмы, при этом постепенно формируется стойкость. Мутанты обладают абсолютной защитой, под влиянием внешнего фактора рецепторные структуры не перестраиваются.

Как правило, некий узкий хромосомный участок имеет гены, в которых кодируются рецепторы к антимикробным соединениям. Для стрептомицина, к примеру, это протеиновая структура Р12 на 30S подъединице. При генных мутациях, при которых меняются особенности реакций с Р12, появляется стойкость к стрептомицину. Генные мутации могут стать причиной исключения из строения микроорганизма рецептора. Выявлено, что некоторые микроорганизмы стали стойкими к препаратам пенициллинового ряда, поскольку больше не содержат в своей структуре рецепторов, способных воспринимать пенициллин.

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.

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.

Цена лечения

Нередко при выборе терапии принимают решение об одновременном приеме нескольких типов препаратов, обладающих разными механизмами влияния на патологические формы жизни. Принято говорить, что наиболее эффективный антибиотик - тот, что в минимальном объеме дает достаточный эффект, не провоцируя отрицательных явлений в макроорганизме. В настоящее время идеально соответствующего этому описанию средства в природе просто нет, вместе с желаемым результатом всегда наблюдается отрицательное влияние.

В ряде случаев побочные эффекты достаточно сильны, и это полностью исключает применение антимикробного препарата в соответствии с его предназначением. Как видно из статистических данных, до 40 % всех случаев применения антибиотиков приводят к осложнениям, из которых преимущественная часть (8 случаев из 10) - это аллергические реакции, еще 7 % - отравления. Принята классификация побочных эффектов на аллергические, а также объясняемые эффектом препарата на макроорганизм и влиянием на иммунитет, позитивную микрофлору.

Что поможет?

Поскольку стойкость к разным формам лекарственных средств у микроорганизмов встречается все шире, перед назначением терапевтического курса необходимо прибегнуть к современным методам определения антибиотикорезистентности, дабы подобранная программа показала желаемый эффект и избавила больного от возбудителя. Для проверки предполагаемой эффективности необходимо выделить культуру патологической формы жизни и изучить ее на предмет восприимчивости конкретного препарата. Учитывают, что в лабораторных условиях и при практическом применении результаты могут быть разными. Есть несколько объяснений такому явлению, включая кислотность среды организма, условия культивирования и величину колоний.

Основной метод определения антибиотикорезистентности - проведение лабораторных анализов. В последнее время появились экспресс-тесты для отдельных форм возбудителей.

Устойчивость бактериальных инфекций к антибиотикам уже влияет на систему мирового здравоохранения. Если действенные меры не будут приняты, то ближайшее будущее станет похоже на Апокалипсис: из-за резистентности к лекарствам погибнет больше людей, чем умирает сейчас от рака и диабета вместе взятых. Однако обилия новых антибиотиков на рынке так и не появляется. О том, какие есть способы улучшить работу уже использующихся антибиотиков, что такое «ахиллесова пята» бактерий и как личинки мух помогают ученым, читайте в этой статье. Также «Биомолекуле» удалось получить информацию от компании «Superbug solutions Ltd» об их открытии - антибактериальном агенте M13, который уже прошел первые испытания на животных. Его комбинация с известными антибиотиками помогает эффективно бороться против грамположительных и грамотрицательных бактерий (в том числе - антибиотикорезистентных), замедлять развитие устойчивости бактерий к антибиотикам и предотвращать образование биопленок.

Спецпроект о борьбе человечества с патогенными бактериями, возникновении устойчивости к антибиотикам и новой эре в антимикробной терапии.

Спонсор спецпроекта - - разработчик новых высокоэффективных бинарных антимикробных препаратов.

* - To make antibiotics great again (букв. «Сделаем антибиотики снова великими») - перефразированный слоган предвыборной кампании Дональда Трампа, действующего президента США, который, кстати, не стремится поддерживать науку и здравоохранение.

Что делать, если инфекции, которые человечество уже умеет лечить, выходят из-под контроля и вновь становятся опасными? Есть ли жизнь в постантибиотической эре? Именно о том, что мы можем вступить в эту эпоху, объявила в апреле 2014 года ВОЗ. Особую тревогу вызывает то, что антибиотикорезистентность уже стала одной из основных проблем для врачей во всем мире (об ее истоках подробно рассказано в первой части спецпроекта - «Антибиотики и антибиотикорезистентность: от древности до наших дней » ). Особенно это распространено в отделениях интенсивной терапии, где есть микроорганизмы с множественной лекарственной устойчивостью. Наиболее часто встречающиеся внутрибольничные патогены с резистентностью даже окрестили ESKAPE: Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acetinobacter baumanni, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter spp . На английском языке тут получается каламбур: escape означает «побег», то есть это патогены, которые сбегают от антибиотиков . Трудности возникли в первую очередь именно с грамотрицательными бактериями, поскольку структура их оболочки затрудняет проникновение лекарств внутрь, а те молекулы, что уже смогли «прорваться», выкачиваются из бактерии обратно специальными молекулами-насосами .

В мире энтерококковая резистентность уже появилась к часто используемым ампициллину и ванкомицину . Устойчивость развивается даже к антибиотикам последнего поколения - даптомицину и линезолиду . Для обработки данных по России наши соотечественники уже создают карту чувствительности микроорганизмов к антибиотикам по всей стране, основываясь на исследованиях ученых из НИИ антимикробной химиотерапии НИИАХ и Межрегиональной ассоциации по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии МАКМАХ (данные постоянно обновляются ).

Профилактические меры уже не способны бороться с распространением антибиотикорезистентности, особенно в отсутствие новых лекарств . Новых же антибиотиков крайне мало - в том числе и потому, что интерес фармкомпаний к их разработкам снизился. Ведь кто будет делать бизнес на том препарате, который скоро может уйти с рынка, если и к нему разовьется устойчивость (а развиться она может в некоторых случаях всего за два года)? Это банально экономически невыгодно.

Несмотря на это, новые средства борьбы с бактериями нужны как никогда - страдают от сложившейся ситуации в первую очередь обычные люди. Устойчивость к антибиотикам уже влияет на заболеваемость, смертность и стоимость лечения пациентов. Этот процесс может затронуть любого: тратится больше средств на лечение, удлиняется время пребывания в больнице, а риски осложнений и летального исхода растут. Британцы оценивают глобальную ежегодную смертность минимум в 700 тысяч человек. По последним данным ВОЗ , в списке десяти ведущих причин смертности в мире три места занимают бактериальные инфекции и/или болезни, ими опосредованные. Это респираторные инфекции нижних дыхательных путей (3 место по данным последнего бюллетеня - за 2015 год - 3,19 млн человек), диарейные болезни (8 место - 1,39 млн человек) и туберкулез (9 место - 1,37 млн человек). От 56,4 млн случаев смерти во всем мире это составляет более 10%.

По оценкам масштабного исследования Review on Antimicrobial Resistance , заказанного британским правительством, будущее выглядит еще более пугающим. Мировая ежегодная смертность из-за антибиотикорезистентности достигнет к 2050 году десяти миллионов - суммарно это больше, чем сейчас смертей от онкологических заболеваний и сахарного диабета (8,2 миллиона и 1,5 миллиона соответственно - см. рис. 1). Затраты обойдутся миру в огромную сумму: до 3,5% от его общего ВВП или до $100 триллионов. В более же обозримой перспективе мировой ВВП уменьшится на 0,5% к 2020 году и на 1,4% к 2030 году.

Рисунок 1. Мировая смертность к 2050 году по расчетам британского исследования Review on Antimicrobial Resistance: от антибиотикорезистентности будет умирать больше людей, чем от онкологий и диабета вместе взятых.

«Если мы не сможем никак на это повлиять, то мы сталкиваемся с почти немыслимым сценарием, в котором антибиотики перестают работать, а мы возвращаемся в темные века медицины» , - прокомментировал Дэвид Кэмерон, действующий на тот момент премьер-министр Великобритании.

Другое видение: новые антибиотики, не подверженные резистентности

Как же справиться с устойчивостью патогенных бактерий к антибиотикам? Первая мысль, которая приходит в голову, - это сделать новые антибиотики, устойчивость к которым не будет развиваться. Этим ученые сейчас и занимаются: главной мишенью препаратов для них стала клеточная стенка бактерий.

Его Величество Липид-II

Рисунок 2. Биосинтез бактериальной клеточной стенки и мишени новых антибиотиков, нацеленных на разные звенья этого механизма.
Чтобы увидеть рисунок в полном размере, нажмите на него.

Один из самых известных антибиотиков, действующих на липид-II и использующихся в клинической практике, - это ванкомицин . Долгое время его монотерапия помогала бороться с энтерококками, но сейчас бактерии уже вырабатывают к нему резистентность (хронологию можно посмотреть в первой статье цикла ). Особенно в этом преуспели E. faecium .

Клеточная стенка: на абордаж!

Многие новые антибиотики нацелены на молекулы, включенные в процесс биосинтеза бактериальной клеточной стенки, - в том числе и на липид-II. Это и не удивительно: ведь именно клеточная стенка играет роль своего рода экзоскелета, защищает от угроз и стрессов извне, поддерживает форму, отвечает за механическую стабильность, предохраняет протопласт от осмотического лизиса и обеспечивает клеточную целостность. Для сохранения функции этого «защитного укрепления» у бактерий постоянно идет процесс его обновления.

Необходимый элемент клеточной стенки - пептидогликан . Это полимер из линейных гликановых нитей, сшитых через пептидные мостики. У грамотрицательных бактерий пептидогликановый слой тонкий и дополнительно покрыт наружной мембраной . У грамположительных бактерий он гораздо более толстый и выступает в роли основного компонента клеточной стенки. Кроме того, у них к пептидогликановому каркасу присоединяются поверхностные белки и вторичные полимеры: тейхоевые , липотейхоевые и тейхуроновые кислоты. У некоторых бактерий клеточная стенка может быть дополнительно окружена полисахаридной капсулой .

Для обеспечения жизнеспособности клеток во время роста и деления необходима четкая координация разрушения (гидролиза) и биосинтеза клеточной стенки. Выведение из строя даже одной шестеренки этого механизма грозит нарушением всего процесса. На это и уповают ученые, разрабатывая препараты с мишенями в виде молекул, вовлеченных в биосинтез бактериальной клеточной стенки .

Ванкомицин, подвинься

Новым антибиотиком, который может успешно заменить ванкомицин, считают тейксобактин . Публикация Кима Льюиса (Kim Lewis ) и коллег, где о нем впервые рассказывалось, прогремела в Nаture в 2015 году . Помог совершить это открытие разработанный учеными новый метод iChip : бактерии из почвы рассеивали по отдельным ячейкам на металлической пластине и затем возвращали в ту же почву и к тем же условиям окружающей среды, откуда бактерии «были родом». Так удавалось воспроизвести рост всех микроорганизмов, которые живут в почве, в естественных условиях (рис. 3).

Рисунок 3. Общий вид iChip (a ) и его составные части: центральная пластина (б ), в которую помещены растущие микроорганизмы, и полупроницаемые мембраны с каждой из сторон, отделяющие пластину от окружающей среды, а также две поддерживающие боковые панели (в ). Краткое описание метода - в тексте.
Чтобы увидеть рисунок в полном размере, нажмите на него.

Этот метод Фрэнсис Коллинз (Francis Collins ), директор Национального института здоровья США (NIH) (штат Мэриленд) назвал «гениальным», поскольку он расширяет возможности поиска новых антибиотиков в почве - одном из самых богатых источников этих лекарств . До iChip выделение новых потенциальных антибиотиков из бактерий грунта было ограничено из-за сложного процесса выращивания их в лаборатории: в искусственных условиях могут расти не более 0,5% бактерий.

Тейксобактин обладает более обширным действием, чем ванкомицин. Он связывает не только липид-II даже у ванкомицинорезистентных бактерий, но и липид-III, предшественника WTA - стеночной тейхоевой кислоты. Этим двойным ударом он может еще сильнее мешать синтезу клеточной стенки. Пока что в опытах in vitro токсичность тейксобактина для эукариот была низкой, а развитие резистентности бактерий к нему не выявлено. Однако публикаций о его действии против грамположительных энтерококков in vivo пока нет , а на грамотрицательные бактерии он не действует .

Раз липид-II - настолько хорошая мишень для антибиотиков, то неудивительно, что тейксобактин - отнюдь не единственная молекула, нацеленная на него. Другие перспективные соединения, борющиеся с грамположительными бактериями, - низин-подобные липопептиды . Сам низин - член семейства антимикробных пептидов лантибиотиков . Он связывает пирофосфатный фрагмент липида-II и формирует поры в бактериальной мембране, что приводит к лизису и гибели клеток. К сожалению, эта молекула обладает плохой стабильностью in vivo и по своим фармакокинетическим характеристикам не подходит для системного введения. По этой причине ученые «усовершенствовали» низин в нужном для них направлении, и свойства полученных низин-подобных липопептидов сейчас изучают в лабораториях .

Другая молекула с хорошими перспективами - это микробиспорицин , блокирующий биосинтез пептидогликана и вызывающий накопление его предшественника в клетке . Микробиспорицин называют одним из самых сильных из известных лантибиотиков, и он может воздействовать не только на грамположительные бактерии, но и на некоторых грамотрицательных патогенов.

Не липидом-II единым

Всем хорош липид-II, и особенно перспективны молекулы, нацеленные на неизменяемый пирофосфат в его составе. Однако изменением пептидной части липида-II бактерии добиваются развития резистентности к терапии. Так, препараты, нацеленные на нее (например, ванкомицин) перестают работать. Тогда вместо липида-II приходится искать в клеточной стенке другие мишени для лекарств. Это, например, ундекапренилфосфат - важнейшая часть пути биосинтеза пептидогликана . Сейчас изучают несколько ингибиторов ундекапренилфосфатсинтазы - они могут неплохо работать на грамположительных бактериях .

Антибиотики также можно нацеливать и на другие молекулы, например, на тейхоевые кислоты клеточных стенок (wall teichoic acid , WTA - она упоминалась выше), липотейхоевые кислоты (lipoteichoic acid , LTA ) и поверхностные белки с аминокислотным мотивом LPxTG (лейцин (L) - пролин (P) - любая аминокислота (X) - треонин (T) - глицин (G)) . Их синтез не является жизненно необходимым для энтерококков, в отличие от производства пептидогликана. Однако нокаут генов, вовлеченных в эти пути, приводит к серьезным нарушениям роста и жизнеспособности бактерий, а также снижает их вирулентность. Препараты, нацеленные на эти поверхностные структуры, могли бы не только вернуть чувствительность к обычным антибиотикам и предотвратить развитие резистентности, но и стать независимым классом лекарств.

Из совсем новых агентов можно назвать группу оксазолидинонов и ее представителей: линезолид, тедизолид, кадазолид. Эти синтетические антибиотики связывают молекулу 23S рРНК бактериальной рибосомы и мешают нормальному синтезу белков - без чего, конечно, микроорганизму приходится худо. Некоторые из них уже используют в клинике.

Так различные компоненты бактериальной клетки предоставляют ученым богатый выбор мишеней для разработки лекарств. Но определить, из каких «вырастет» продукт, готовый для рынка, сложно. Небольшая часть перечисленных - например, тедизолид - уже используется в клинической практике. Однако большинство еще находится на ранних стадиях разработки и даже не было проверено в клинических испытаниях - а без них конечные безопасность и эффективность препаратов трудно предсказать .

Личинки против бактерий

Внимание привлекают и другие антимикробные пептиды (АМП). На «Биомолекуле» уже выходили большой обзор об антимикробных пептидах и отдельная статья про лугдунин .

АМП называют «естественными антибиотиками», поскольку они вырабатываются в организмах животных. Например, различные дефензины - одна из групп АМП - встречаются у млекопитающих, беспозвоночных и растений . Только что вышло исследование, которое идентифицировало молекулу в маточном молочке пчел, которое успешно используют в народной медицине для заживления ран. Оказалось, что это как раз дефензин-1 - он способствует реэпителизации in vitro и in vivo .

Удивительно, что один из человеческих защитных пептидов - кателицидин - оказался крайне похожим на бета-амилоид, который долгое время «винили» в развитии болезни Альцгеймера .

Дальнейшие исследования природных АМП могут помочь найти новые лекарства. Возможно, они даже посодействуют в решении проблемы резистентности к лекарственным средствам - ведь к некоторым подобным соединениям, встречающимся в природе, не развивается резистентность. Например, только что обнаружили новый пептидный антибиотик при изучении Klebsiella pneumoniae subsp. ozaenae - оппортунистической человеческой бактерии, одного из возбудителей пневмонии . Его назвали клебсазолицин (klebsazolicin , KLB). Механизм его работы таков: он ингибирует синтез белка, связываясь с бактериальной рибосомой в «тоннеле» выхода пептида, пространства между субъединицами рибосомы. Его эффективность уже показали in vitro. Что примечательно, авторы открытия - русские исследователи из различных научных учреждений России и США.

Однако, пожалуй, из всего животного мира сейчас изучают больше всего насекомых. Сотни их видов широко использовали в народной медицине с древности - в Китае, Тибете, Индии, Южной Америке и других частях мира. Более того, даже сейчас можно услышать о «биохирургии» - лечении ран личинками Lucilia sericata или других мух. Как ни удивительно это современному больному, но раньше посадить личинок в рану было популярной терапией. При попадании в зону воспаления насекомые поедали отмершие ткани, стерилизовали раны и ускоряли их заживление .

Схожей темой сейчас активно занимаются исследователи из Санкт-Петербургского государственного университета под руководством Сергея Черныша - только без живых копошащихся личинок. Ученые изучают комплекс АМП, производимый личинками красноголовой синей падальницы (взрослая особь - на рис. 4) . Он включает в себя комбинацию пептидов из четырех семейств: дефензинов, цекропинов, диптерицинов и пролин-богатых пептидов. Первые нацелены преимущественно на мембраны грамположительных бактерий, вторые и третьи - на грамотрицательных, а последние направлены на внутриклеточные мишени. Возможно, данный микс возник в ходе эволюции мух как раз для того, чтобы повысить эффективность иммунного ответа и защитить от развития резистентности.

Рисунок 4. Красноголовая синяя падальница . Ее личинки, возможно, снабдят человечество антимикробными пептидами, не вызывающими резистентности.

Более того, подобные АМП оказываются эффективными против биопленок - колоний скрепленных между собой микроорганизмов, живущих на какой-либо поверхности. Именно такие сообщества ответственны за большинство бактериальных инфекций и за развитие многих серьезных осложнений у человека, включая хронические воспалительные заболевания. При возникновении в такой колонии резистентности к антибиотикам победить ее становится крайне трудно . Препарат, в который входят личиночные АМП, российские ученые назвали FLIP7 . Пока что эксперименты показывают, что он может с успехом пополнить ряды противомикробных препаратов. Подтвердят ли это будущие опыты, и выйдет ли это лекарство на рынок - вопрос будущего .

Новое - переработанное старое?

Помимо изобретения новых лекарств возникает и еще одна очевидная опция - изменить уже имеющиеся лекарства так, чтобы они заработали снова, либо поменять стратегию их применения. Конечно, ученые рассматривают оба эти варианта для того, чтобы, перефразируя слоган действующего президента США, to make antibiotics great again .

Серебряная пуля - или ложка?

Джеймс Коллинз (James Collins ) из Бостонского университета (штат Массачусетс, США) с коллегами исследует то, как повысить эффективность антибиотиков добавлением серебра в виде растворенных ионов. Этот металл использовали в антисептических целях тысячелетиями, и американская команда решила, что древний метод может помочь справиться с опасностью антибиотикорезистентности. Как утверждают исследователи, современный антибиотик при добавлении небольшого количества серебра может убить в 1000 раз больше бактерий!

Такой эффект достигается двумя путями.

Во-первых, добавление серебра повышает проницаемость мембраны для препаратов даже у грамотрицательных бактерий. Как рассказывает сам Коллинз, серебро оказывается не столько «серебряной пулей», убивающей «нечисть» - бактерии, - сколько серебряной ложкой, которая «помогает грамотрицательным бактериям принимать лекарства ».

Во-вторых, оно нарушает метаболизм микроорганизмов, в результате чего образуется слишком большое количество реактивных форм кислорода, которые, как известно, своим агрессивным поведением уничтожают все вокруг , .

Круговорот антибиотиков

Другой метод предлагает Мириам Барлоу (Miriam Barlow ) из Калифорнийского университета (город Мерсед, США). Часто по эволюционным причинам резистентность к одному антибиотику делает бактерии более уязвимыми к другим антибиотикам, утверждает их команда. Из-за этого при использовании уже существующих антибиотиков в точно определенном порядке можно вынудить популяцию бактерий развиваться в обратном направлении. Группа Барлоу изучала у E. coli определенный ген устойчивости, кодирующий бактериальный фермент β-лактамазу в различных генотипах . Для этого они создали математическую модель, которая выявила, что существует 60–70% вероятности возвращения к первоначальному варианту гена устойчивости. Иными словами, при правильном применении лечения бактерия вновь станет чувствительна к препаратам, против которых уже выработалась устойчивость. В некоторых больницах уже пытаются реализовать подобную идею «антибиотического цикла» со сменой лечения, но пока что, по словам исследовательницы , этим попыткам не хватало выверенной стратегии.

Клин клином - бактериальные методы

Еще одна интересная разработка, которая могла бы помогать антибиотикам в их нелегком труде, - так называемые «микробные технологии» (microbial technology ). Как выяснили ученые, заражение антибиотикорезистентными инфекциями зачастую может быть связано с нарушением функции кишечного микробиома - совокупности всех микроорганизмов в кишечнике .

В здоровом кишечнике проживает великое множество бактерий. При использовании антибиотиков это разнообразие уменьшается, и освободившиеся «места» могут занять патогены. Когда их становится слишком много, целостность кишечного барьера нарушается, и болезнетворные бактерии могут пробраться через него. Так, значительно повышается риск подхватить инфекцию изнутри и, соответственно, заболеть. Более того, возрастает и вероятность передачи резистентных болезнетворных микробов другим людям.

Чтобы бороться с этим, можно пытаться избавиться от конкретных патогенных штаммов, вызывающих хронические инфекции, например, с помощью бактериофагов, вирусов самих бактерий. Второй вариант - прибегнуть к помощи комменсальных бактерий, гасящих рост патогенов, и восстанавливать здоровую микрофлору кишечника.

Данный метод уменьшил бы риск побочных эффектов лечения и развития хронических проблем, связанных с нездоровым микробиомом. Также он мог бы продлить срок работы антибиотиков, поскольку не повышается опасность развития резистентности. Наконец, опасность заболеть снизилась бы как у самого пациента, так и у других людей. Однако пока трудно точно сказать, использование штаммов каких бактерий принесло бы бóльшую выгоду пациенту с точки зрения безопасности и эффективности. Более того, ученые сомневаются, удастся ли на современном уровне технологий наладить производство и культивирование микроорганизмов в нужных масштабах .

Кстати, интересно, что бактерии микробиома человека сами производят вещества, убивающие других бактерий. Их называют бактериоцинами , и о них «Биомолекула» рассказывала отдельно .

Агент M13 - что скрывается под кодовым именем?

Еще одна перспективная разработка, которая сможет дополнить уже существующие препараты, - фенольный липид под названием M13 , результат исследований российских ученых из компании Superbug Solutions Ltd , зарегистрированной в Британии.

Соединения, которые «прилагаются» к антибиотику и усиливают его действие, назвали потенциаторами , или потенцирующими веществами . Известно два основных механизма их работы.

Для исследователей потенциаторы являются очень перспективным объектом, поскольку борются с уже устойчивыми к лечению бактериями, при этом не требуют разработок новых антибиотиков и, напротив, могут вернуть в клинику старые антибиотики .

Несмотря на это, многие механизмы работы этого класса веществ до конца не изучены. Поэтому до их применения на практике - если до этого дойдет дело - потребуется ответить еще на множество вопросов, в том числе: как сделать их удар специфическим и не затронуть клетки самого пациента? Возможно, ученые смогут подобрать такие дозы потенциатора, которые будут воздействовать только на бактериальные клетки и не повлияют на эукариотические мембраны, но это смогут подтвердить или опровергнуть только будущие исследования.

Начало исследованиям, завершившимся разработкой М13, было положено в конце 80-х годов в (сейчас он входит в состав ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН), когда под руководством Галины Эль-Регистан (сейчас - научного консультанта Superbug Solutions) в СССР открыли факторы дифференцировки (факторы d1 ) - внеклеточные метаболиты, регулирующие рост и развитие микробных популяций и образование покоящихся форм. По своей химической природе факторы d1 - это изомеры и гомологи алкилоксибензолов класса алкилрезорцинов , одной из разновидностей фенольных липидов. Выяснили, что они исполняют роль ауторегуляторов, выделяемых микроорганизмами в окружающую среду для координации взаимодействий клеток популяции между собой и для коммуникации с клетками других видов, входящих в состав ассоциации или участвующих в симбиозе.

Способов воздействия алкилрезорцинов на бактерии множество. На молекулярном уровне они модифицируют биополимеры . Так, в первую очередь страдает ферментный аппарат клетки. При связывании алкилрезорцинов с ферментами у последних изменяются конформация, гидрофобность и флуктуация доменов белковой глобулы. Оказалось, что в такой ситуации меняется не только третичная, но и четвертичная структура белков из нескольких субъединиц! Подобный результат добавления алкилрезорцинов приводит к модификации каталитической активности белков. Физико-химические характеристики неферментных белков также меняются. Кроме того, алкилрезорцины действуют и на ДНК. Они вызывают ответ клеток на стресс на уровне активности генетического аппарата, что приводит к развитию дистресса .

На субклеточном уровне алкилрезорцины нарушают нативную структуру мембраны клетки. Они увеличивают микровязкость мембранных липидов и ингибируют NADH-оксидазную активность мембран. Дыхательная активность микроорганизмов оказывается заблокированной. Целостность мембраны под воздействием алкилрезорцинов нарушается, и в ней появляются микропоры. Из-за того что по градиенту концентрации из клетки выходят ионы К + и Na + с гидратными оболочками, происходят дегидратация и сжатие клетки. В итоге, мембрана под воздействием этих веществ становится мало- или неактивной, а энергетический и конструктивный метаболизм клетки нарушается. Бактерии переходят в состояние дистресса. Их способность противостоять неблагоприятным факторам, включая воздействие антибиотиков, падает.

Как говорят ученые, похожий эффект на клетки достигается воздействием низких температур, к которому они не могут полностью адаптироваться. Это позволяет предположить, что к воздействию алкилрезорцинов бактерии тоже не смогут привыкнуть. В современном мире, когда антибиотикорезистентность беспокоит все научное сообщество, такое качество крайне важно.

Лучшего результата от применения алкилрезорцинов можно добиться при комбинировании одного или нескольких таких молекул с антибиотиками. По этой причине на следующем этапе эксперимента ученые Superbug Solutions изучали эффект комбинированного воздействия алкилрезорцинов и антибиотиков, различающихся по химическому строению и по мишеням в микробной клетке.

Сначала исследования провели на чистых лабораторных культурах непатогенных микроорганизмов. Так, минимальная ингибирующая концентрация (самая низкая концентрация препарата, которая полностью угнетает рост микроорганизмов в опыте) для антибиотиков семи различных химических групп против основных видов микроорганизмов снижалась в 10–50 раз в присутствии исследованных алкилрезорцинов. Подобный эффект продемонстрировали для грамположительных и грамотрицательных бактерий и грибов. Количество бактерий, выживающих после обработки ударной комбинацией высоких доз антибиотика + алкилрезорцина, оказалось ниже на 3–5 порядков по сравнению с действием антибиотика в одиночку.

Последующие опыты на клинических изолятах патогенных бактерий показали, что и тут комбинация работает: минимальная ингибирующая концентрация в некоторых случаях снижалась в 500 раз. Что интересно, усиление эффективности антибиотика наблюдали и у чувствительных к лекарству, и у резистентных бактерий. Наконец, вероятность образования антибиотикорезистентных клонов также снижалась на порядок. Иными словами, риск развития антибиотикорезистентности снижается или сводится на нет.

Так, разработчики установили, что эффективность лечения инфекционных заболеваний с помощью их схемы - «суперпуль» (superbullet ) - повышается, даже если болезнь была вызвана антибиотикорезистентными патогенами.

Изучив множество алкилрезорцинов, исследователи выбрали самый перспективный из них - М13. Соединение действует на клетки и бактерий, и эукариот, но в разных концентрациях. Резистентность к новому агенту также развивается гораздо медленнее, чем к антибиотикам. Основные механизмы его антимикробного действия, как и у остальных представителей этой группы, - воздействие на мембраны и ферментные и неферментные белки.

Выяснили, что сила эффекта добавления М13 к антибиотикам варьирует в зависимости как от вида антибиотика, так и от вида бактерий. Для лечения конкретного заболевания придется подбирать свою пару «антибиотик + М13 или иной алкилрезорцин». Как показали исследования in vitro , чаще всего М13 проявлял синергизм при взаимодействии с ципрофлоксацином и полимиксином. В целом же совместное действие отмечали реже в случае грамположительных бактерий, чем в случае грамотрицательных.

Помимо этого, использование М13 минимизировало образование антибиотикорезистентных мутантов патогенных бактерий. Полностью предотвратить их появление нельзя, однако можно существенно, на порядки, снизить вероятность их появления и повысить чувствительность к антибиотику, с чем и справился агент компании Superbug Solutions.

По итогам опытов «в пробирке» можно заключить, что перспективнее всего выглядят эксперименты по применению комбинации М13 и антибиотиков против грамотрицательных бактерий, что и было изучено в дальнейшем.

Так, провели эксперименты in vivo для определения, изменяется ли эффективность лечения зараженных мышей комбинацией М13 с известными антибиотиками - полимиксином и амикацином. В качестве патогена выбрали летальную клебсиеллёзную инфекцию, вызванную Klebsiella pneumoniae . Как показали первые результаты, эффективность антибиотиков в комбинации с М13 действительно повышается. При лечении мышей М13 и антибиотиком (но не одним антибиотиком) бактеримию в селезенке и крови не наблюдали. В дальнейших опытах на мышах подберут самые эффективные комбинации М13 и других алкилрезорцинов с определенными антибиотиками для лечения конкретных инфекций. Затем проведут стандартные этапы исследования токсикологии и клинические испытания 1 и 2 фаз.

Сейчас компания оформляет патент на разработку и надеется на будущее ускоренное одобрение препарата от FDA (американского Управления по контролю за продуктами и лекарствами). Superbug Solutions запланировала и будущие эксперименты по изучению алкилрезорцинов. Разработчики собираются и дальше развивать свою платформу по поиску и созданию новых комбинированных антимикробных препаратов. При этом многие фармкомпании фактически отказались от подобных разработок, и сегодня больше других заинтересованы в подобных исследованиях именно ученые и конечные потребители. Их и намерена привлекать для поддержки и развития компания Superbug Solution и в результате создать некое комьюнити вовлеченных и заинтересованных людей. Ведь кому же, как не прямому потребителю потенциального препарата, выгоден его выход на рынок?

Что же дальше?

Хотя прогнозы по борьбе с антибиотикорезистентностью инфекций пока не очень утешительные, мировое сообщество пытается принять меры, чтобы избежать той мрачной картины, которую рисуют нам эксперты. Как было рассмотрено выше, многие научные группы занимаются разработкой новых антибиотиков или тех препаратов, которые в комбинации с антибиотиками могли бы успешно убивать инфекции.

Казалось бы, перспективных разработок сейчас много. Доклинические опыты дают надежду, что однажды на фармацевтический рынок все-таки «дойдут» новые препараты. Однако уже ясно, что вклада только разработчиков потенциальных антибактериальных лекарств мало. Необходимо также заняться разработкой вакцин от определенных патогенных штаммов, пересмотреть методы, используемые в животноводстве, улучшить гигиену и методы диагностики заболеваний, рассказывать общественности о наличии проблемы и, самое главное, - объединить усилия по борьбе с ней (рис 5). О многом этом шла речь в первой части цикла .

Неудивительно, что Инициатива по инновационным лекарственным средствам (Innovative Medicines Initiative , IMI ) Европейского союза, которая помогает сотрудничеству фармпромышленности с ведущими научными центрами, объявила о запуске программы «Новые лекарства против плохих микробов» (New Drugs 4 Bad Bugs , ND4BB ). «Программа IMI против резистентности к антибиотикам - это гораздо больше, чем клиническая разработка антибиотиков , - рассказывает Ирен Норстедт (Irene Norstedt ), исполняющая обязанности директора IMI. - Она охватывает все области: от фундаментальной науки о резистентности к антибиотикам (в том числе и о внедрении антибиотиков внутрь бактерий) через ранние стадии открытия и разработки лекарств и до клинических испытаний и создания общеевропейской группы по клиническим испытаниям» . По ее словам, большинству вовлеченных в разработку лекарств сторон, включая промышленность и ученых, уже ясно: проблемы такого масштаба, как антимикробная резистентность, могут быть решены только путем всеобщего сотрудничества. Программа предусматривает и поиск новых способов избежать устойчивости к антибиотикам .

Среди других инициатив - «Глобальный план действий по устойчивости к противомикробным препаратам» и ежегодная кампания «Антибиотики: используйте осторожно!» по повышению осведомленности о проблеме медицинского персонала и общественности . Похоже, чтобы избежать постантибиотической эры, небольшой вклад может потребоваться от любого. Готовы ли вы к этому?

«Супербаг Солюшенс» - спонсор спецпроекта по антибиотикорезистентности

Компания Superbug Solutions UK Ltd. («Супербаг Солюшенс» , Великобритания) - одна из ведущих компаний, занимающихся уникальными исследованиями и разработками решений в области создания высокоэффективных бинарных антимикробных препаратов нового поколения. В июне 2017 года «Супербаг Солюшенс» получила сертификат от крупнейшей в истории Европейского Союза программы по исследованиям и инновациям «Горизонт 2020», удостоверяющий, что технологии и разработки компании являются прорывными в истории развития исследований по расширению возможностей применения антибиотиков.