Резистентность к антибиотикам: война на выживание

Самое страшное для пациента, страдающего от инфекционного заболевания, узнать, что назначенное ему лекарство не работает. Это означает, что потрачено время, болезнь прогрессирует, состояние ухудшается — а остановить инфекцию нечем. Пока врачи еще справляются с большей частью таких случаев. Но если человечество не научится контролировать свое употребление антибиотиков — оно проиграет войну с бактериями. MedAboutMe выяснял подробности антибактериальной войны на выживание.

Солнцу да: новый уровень защиты от УФ-излучения

Почему важно правильно в зависимости от своего цветотипа и климата выбирать подходящие солнцезащитные средства

Бактерии и антибиотики: история борьбы

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

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

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

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

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

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

Откуда берется резистентность бактерий к лекарствам?

Что интересно, устойчивость к антибиотикам — вовсе не внезапно появившееся свойство микробов. В прошлом году американские исследователи обнаружили пещеру, микроорганизмы из которой были изолированы от мира на протяжении 4 млн лет. Несмотря на это, бактерии Paenibacillus из этой пещеры уже обладали резистентностью к 18 современным антибиотикам и в том числе — к некоторым из числа препаратов «последней надежды».

Вообще, когда мы говорим об устойчивости бактерий к антибиотикам, следует выделить две основные их разновидности.

Существует так называемая истинная природная резистентность бактерий к тем или иным антибиотикам. Этим объясняется тот факт, что антибиотики делятся на классы не только по своему строению и механизму действия, но и в зависимости от того, против каких микробов они эффективны. И поэтому нельзя купить в аптеке «любой антибиотик» — он может оказаться бесполезным без точного знания диагноза. Причиной природной резистентности может быть тот факт, например, что для данного антибиотика у микроорганизма просто нет мишени, или мембрана у бактерии такая специфическая, что именно эта молекула лекарства через нее не проникает и т. п. Наличие природной устойчивости у различных бактерий микробиологами, фармацевтами и врачами известно и легко прогнозируется.

А страх и трепет на медицинскую и научную общественность наводит способность бактерий обзаводиться приобретенной устойчивостью к антибиотикам. То есть, врач назначает лекарство против конкретной бактерии, а при этом часть популяции даже при убийственных концентрациях препарата сохраняет жизнеспособность. И эти выжившие бактерии снова размножаются — и постепенно, под действием естественного отбора и горизонтального переноса генов, в популяции становится все больше и больше микробов, генетически устойчивых к данному препарату.

На видео – эксперимент, проведенный с кишечной палочкой E.coli. Огромная прямоугольная чашка Петри разделена на зоны с разной концентрацией антибиотика: 0, 1, 10, 100, 1000. За 1,5 недели бактерии нашли способ размножаться даже в среде с 1000-кратной концентрацией антибиотика.

Как же меняются бактерии в попытках избежать действия антибактериальных препаратов?

• Мишень, на которую нацелен антибиотик, может меняться — и таким образом, она перестает быть мишенью, а лекарство перестает работать.
• Бактерия разрабатывает методы инактивации антибиотика.
• Появляются механизмы по выведению антибиотика за пределы бактериальной клетки.
• Изменяется проницаемость клеточной мембраны так, чтобы лекарство не попало внутрь бактерии.
• Образуется так называемый «метаболический шунт», или обходной путь. Допустим, мишенью антибиотика является какой-то конкретный фермент, задействованный в важном для клетки процессе. Когда антибиотик связывается с этим ферментом, процесс нарушается и патогенная бактерия погибает. Но микроорганизмы научились находить другие варианты этого же процесса — без участия «слабого звена», того самого фермента, что подвержен действию антибиотика. То есть, бактерия создает «шунт» в обход блокированного процесса.

Хотя, как было сказано выше, резистентность бактерий к лекарствам существовала всегда, ученые выделяют несколько факторов, которые значительно ускорили процессы формирования резистентности к антибиотикам в наше время:

• Доступность антибиотиков, которая начиная с середины прошлого века, растет семимильными шагами. Возможность купить препарат без рецепта, особенно в странах с низким уровнем дохода, ведет к неправильному применению антибиотиков — и, как следствие, к развитию резистентности. Именно поэтому по всему миру постепенно вводится на запрет продаж антибиотиков без рецепта.
• Активное использование антибиотиков в сельском хозяйстве в виде кормовой добавки для ускорения роста животных.
• Попадание антибиотиков из фармацевтических производств в сточные воды из-за их некачественной очистки.
• Активное применение антибактериальных веществ в невысоких концентрациях в окружающей среде — косметика и средства для ухода за кожей с бактерицидным эффектом.

Чем может ответить на угрозу резистентности бактерий человечество, которому вовсе не хочется лишаться такого эффективного средства, как антибиотики?

Методы борьбы с резистентностью к антибиотикам

Сегодня борьба за место под солнцем идет во всех возможных направлениях. Прежде всего, конечно следует по возможности ограничить и жестко контролировать применение антибиотиков. По статистике, треть назначаемых врачами антибиотиков не нужны пациентам, то есть следует более аккуратно использовать их при лечении. Но, кроме того, человек изобретает, комбинирует и ищет новых врагов для убивающих его бактерий.

• Разработка новых антибиотиков.

Увы, это один из самых мало перспективных методов борьбы с антибиотикорезистентностью. Любые лекарства, какими бы они сильными не были, рано или поздно окажутся бесполезными — пример колистина это демонстрирует более чем наглядно. Поэтому новые, неизвестные ранее лекарства появляются все реже и реже. Хотя иногда ученым удается найти что-нибудь интересное. Например, недавно из морской антарктической губки было выделено вещество дарвинолид, которое уничтожает до 98% клеток золотистого стафилококка.

• Комбинированные методы лечения.

Это самый распространенный путь лечения пациентов с МЛУ-инфекциями. Правильно подобранная комбинация уже известных препаратов не оставляет бактериям шансов на выживание — а значит и на появление устойчивых к ним штаммов. Например, в июне 2016 года фармацевты сообщили о создании нового, комбинированного препарата (из цефдинира и ТХА709), который эффективно уничтожает метициллин-резистентный золотистый стафилококк. Еще один пример — комбинация некоторых пенициллинов с клавулановой кислотой. Последняя способствует разрушению клеточной стенки, а уже после этого в дело вступают антибиотики.

• «Враг моего врага…»

Идет поиск и «натуральных» методов борьбы с патогенными микробами. Например, существуют вирусы, которые питаются бактериями, они так и называются — бактериофаги. Эти микроорганизмы были обнаружены еще в конце XIX века. Но, увы, панацеей в данном случае они быть не могут. Во-первых, они очень узко специализированы и не интересуются другими бактериями, кроме конкретного штамма. Во-вторых, микробы и к ним научились быть резистентными.

А в прошлом году немецкие исследователи сообщили о бактериях Staphylococcus lugdunensis, которые и сами умеют вырабатывать антибиотик, опасный для золотистого стафилококка с МЛУ. Оказалось, что чудесные бактерии обитают в носовой полости человека. Вещество люгдунин, которое они производят, подавляет рост опасного микроорганизма.

Правила приема антибиотиков

Джуди Сметзер, вице-президент американского Института безопасной практики медикаментозного лечения, говорит о пяти основных правилах приема лекарств, которые следует учитывать также и при приеме антибиотиков: правильный пациент должен получать правильное лекарство в правильное время в правильной дозе и правильным способом применения.

Какие еще правила следует соблюдать при лечении антибиотиками?

• Самое важное правило — проводить лечение до конца и не уменьшать назначенные врачом дозировки. По данным российских исследований, каждая четвертая мама не доводит курс антибиотиков, прописанных ее ребёнку, до конца. В то же время затягивать прием на более длительный срок тоже нельзя — это дает дополнительный шанс инфекции найти способ борьбы с препаратом. Только «золотая середина» способна эффективно остановить инфекцию.
• Антибиотики узкого спектра, то есть действующие на ограниченное число бактерий, безопаснее и предпочтительнее препаратов широкого спектра. Чем точнее воздействие, тем меньше шансов на выживание патогенных бактерий.
• В идеале перед назначением антибиотиков следует пройти обследование на чувствительность к тем препаратам, которые будут назначены.
• Особое внимание при лечении антибиотиками в больницах следует уделить риску заражения внутрибольничными инфекциями. Это значит, что санитарная обработка и дезинфекция должны проводиться на максимально доступном уровне.

Источники:

• Практическое руководство по антиинфекционной химиотерапии / Под ред. Л.С. Страчунского, Ю.Б. Белоусова, С.Н. Козлова. Смоленск, 2007.

• US woman dies of infection resistant to all 26 available antibiotics // MedicalXpress. 13.01.2017.

• Scientists examine bacterium found 1,000 feet underground // Еurekalert.org/ 8.12.2016.

• MRSA-killing antibiotic produced by bacteria in the nose // UPI. 27.07.2016.

• Researchers may have found second 'superbug' gene in U.S. patient // Reuters. 27.06.2016.