15.01.2017 12212

Резистентность к антибиотикам: война на выживание

Эксперт

Сундуков Александр Вадимович

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.

Бактерии и антибиотики: история борьбы

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?

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, мишень