Чума 21 века супербактерия
Обновлено: 18.04.2024
В материале упоминается COVID-19. Доверяйте проверенной информации из экспертных источников — изучите ответы на вопросы о коронавирусе и вакцинации от врачей, учёных и научных корреспондентов.
Доброго времени суток! В мировой истории многократно возникали масштабные пандемии. У всех, наверняка, на слуху эпидемия чумы в средние века, или эпидемия холеры в XIX веке, пандемия Испанского гриппа в 20 веке.
В нашем веке наиболее масштабная пандемия происходит прямо сейчас - это коронавирус. Интересно сравнить мировые пандемии происходящие в истории человечества, и выяснить можно ли коронавирус сравнивать с чумой.
Эпидемия чумы ( "Чёрная смерть") - XIV век
Эпидемия происходила в 14 веке нашей эры. Основной ареал распространения - Европа. Как ни странно, в самой развитой на тот момент части света произошла такая страшная эпидемия.
В Европе на тот момент царила антисанитария. Переносчиками заболевания были блохи.
За период 1346-53 года от чумы умерло примерно половина населения Европы, целые города полностью теряли свое население. Если оценивать потери численно, то это примерно 50-70 миллионов человек. На тот момент чума была действительно страшным ударом не только по Европе, но и по всему миру.
Холера (Россия) - XIX век
Эпидемия длилась один год, с 1830 по 1831 гг, однако оставила огромный след в истории России. За этот год холерой заразилось около 460 тысяч человек, а умерло 195 т. чел.
Высокая смертность объяснялась не способностью медицины того времени решать такие масштабные проблемы, однако если сравнивать с чумой, то эпидемия длилась не долго.
Испанский грипп (Испанка) - XX век
Крупнейшая в истории пандемия гриппа, и в целом одна из масштабных по количеству смертей эпидемия в истории. Ее распространение пришлось на послевоенные годы, а именно конец 1918 - 1920 гг. . За это время "испанкой" успели заболеть около 25 - 30 % населения планеты, а это ,на тот момент, 540 миллионов человек. Количество смертельных случаев оценивается примерно в 45 миллионов человек.
Наибольшие потери были у Испании, откуда собственно и пошел грипп. В честь этого грипп и был назван "Испанским".
Сравнение исторических пандемий
Тут необходимо учитывать, что количество населения в 19 веке во много раз больше нежели в 14 веке.
Исходя из графика можно сделать вывод, что пандемия коронавируса, на данный момент, по масштабам заболеваемости, не сравнима с чумой. Чумой переболело намного больше человек, не учитывая тот факт, что количество населения в 21 веке, больше чем в 20, не говоря уже про 14 век.
В данном случае мы видим следующую картину, не смотря на то, что количество заболевших Испанским гриппом во много раз больше чем чумой, количество смертей преобладает у "Черной смерти".
Сравнивать чуму и коронавирус так же не приходится. Количество смертей от коронавируса, на данный момент, сравнима с эпидемией холеры в Российской Империи. Хотя холерой болело намного меньше населения.
Ну и самым главным показателем, отражающим уровень жизни и развитие медицины разных времен, является смертность.
Тут мы видим, что смертность от чумы составляет около 90 процентов, это колоссальные цифры. Это связанно с тем, что в то время попросту не знали как ее лечить, медицина была на низком уровне, по сравнению с той ,которая сегодня. Так же не маловажным является фактор организованности общества. В то время не было телевизоров и радио, никто особо не контролировал ситуацию, и поэтому она получало столь массовое развитие.
Вывод
Сравнивать коронавирус с чумой нельзя, в наше время уровень медицины позволяет контролировать ситуацию, и не допустить таких показателей смертности. На данный момент пандемия еще не закончена, но я более чем уверен, что процент смертности от covid-19 сильно не поднимется от текущего показателя, а наоборот понизится.
Необходимо соблюдать все рекомендованные меры, что бы не допустить дальнейшего развития пандемии. Благодарю за внимание! Всем здоровья.
В 2017 году ВОЗ опубликовала список критической группы бактерий, представляющих собой повышенную опасность. В их числе – Acinetobacter baumannii, синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa), энтеробактерии (Enterobacteriaceae), энтерококки фэциум (Enterococcus faecium), золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), хеликобактер пилори (Helicobacter pilori), кампилобактеры (Campylobacter), сальмонелла (Salmonella), гонококк (Neisseria gonorrhoeae), пневмококк (Streptococcus pneumonia), гемофильная палочка (Haemophilus influenza), шигелла (Shigella).
В числе устойчивых микроорганизмов оказались также бактерии Klebsiella pneumonia, Escherichia coli, MRSA (метициллин устойчивые бактерии Staphylococcus aureus) и другие, вызывающие серьезные заболевания: сепсис, гонорею, инфекции мочевыводящих путей, пневмонию.
Также, по оценкам ВОЗ, вероятность смерти людей инфицированных MRSA на 64% выше, если сравнивать с неустойчивой формой инфекции. Кроме того, по данным доклада центра RANDEurope и KMPG, от устойчивых к антибиотикам инфекций в мире ежегодно умирает по меньшей мере 700 тысяч человек. В США, по данным американского Центра по контролю и профилактике заболеваний, эта цифра ежегодно составляет 23 тысячи человек, в Евросоюзе показатель достигает 25 тысяч.
Для того чтобы понять, почему микроорганизмы становятся устойчивыми к лекарствам, важно знать их природу. Бактерии представляют собой одну из первых форм жизни на Земле. Ископаемые свидетельства датируются в ряде случаев началом периода архея – 3,5 миллиарда лет назад. Это обширная группа одноклеточных микроорганизмов.
Первый тип изменчивости имеет место, когда условия окружающей среды оказывают одинаковое влияние на всех особей одного вида. Примером такой изменчивости может послужить появление у зайцев белой шерсти, что ожидаемо в зимний период, поскольку это помогает быть более незаметными для хищников на снегу. Такой тип изменчивости затрагивает фенотипические особенности организма и не наследуется генетически.
Неопределенная изменчивость напрямую связана с изменениями генотипа организма, которые, как правило, нельзя предугадать. Пример – индивидуальные мутации, возникшие у отдельных особей одного вида. Подобная изменчивость может проявляться вне зависимости от текущих условий окружающей среды и способна устойчиво передаваться потомству.
Вспомним и о наследовании приобретенных признаков, открытом еще французским биологом Жаном Батистом Ламарком, основной тезис которого заключается в том, что в ответ на изменения окружающей среды организмы способны меняться, приспосабливаться и передавать приобретенные изменения своему потомству.
По форме бактерии можно разделить на палочковидные – бациллы, сферические – кокки – и спиралевидные – спириллы. По своему строению бактерии делятся на прокариот (доядерные), ДНК (дезоксирибонуклеиноваякислота) которых находится в определенной зоне клетки бактерии, и эукариот (ядерные) – их ДНК располагается в окруженном оболочкой ядре клетки.
Но, несмотря на разнообразие форм и строения, все бактерии объединяет одно важное свойство – способность передавать из поколения в поколение информацию с помощью своего генетического материала (ДНК), в том числе об устойчивости к лекарственным средствам. Причем передача информации и проявление новых признаков, включая резистентность, могут происходить достаточно быстро, учитывая скорость размножения бактерий.
Многие из них путем деления способны давать потомство в течение 30 минут, а за сутки всего одна клетка может образовать 72 новых поколения, каждое из которых получает определенную информацию об устойчивости к лекарственным препаратам, если, конечно, прародитель сталкивался с тем или иным антимикробным средством.
Наука и устойчивость
Сегодня в мире существует несколько тысяч натуральных и даже синтетических антибиотиков, объединенных в 16 классов. Например, пенициллин, относится к бета-лактамным препаратам. Но из всего множества созданных ранее антибиотиков в настоящее время используется не более пяти процентов. Это напрямую связано с тем, что бактерии со временем выработали устойчивость к основной массе таких препаратов.
Все это побудило ВОЗ после проведенных масштабных исследований с 2014 года рассматривать проблему антимикробной резистентности на глобальном уровне и рекомендовать мировому научному сообществу приступить к поиску путей ее решения.
Эту задачу, в частности, решают ученые Северо-Восточного университета в Бостоне (США). Им удалось найти ряд соединений, к одному из которых в лабораторных условиях ни одна из исследуемых бактерий не способна была выработать устойчивость.
И если речь идет, например, о создании принципиально нового вида антибиотиков, то необходимо понимать, что на их разработку, прохождение всех этапов исследований и внедрение в массовое производство, по данным экспертов, уходит в среднем 10 лет. В этой связи ученые также ищут способы решения глобальной проблемы на базе альтернативных антибиотикам противомикробных средств.
В частности, стратегия интегрирует в себя план действий по разработке и внедрению альтернативных методов, технологий, средств профилактики и лечения заболеваний, включая создание биологических лекарственных препаратов на основе бактериофагов.
В 1921 году Ричард Брайонг и Джозеф Мэйсин, последователи Феликса Д'Эрреля, французского микробиолога и первооткрывателя бактериофагов, сделали доклад об успешном лечении инфекций кожи стафилококковым бактериофагом, а в 1922 году Д'Эррель в своем фундаментальном труде изложил результаты начального этапа изучения бактериофагов. И только в 1929 году Александр Флеминг открыл пенициллин.
Что же такое бактериофаги? Они представляют собой внеклеточную форму жизни. Иными словами, это вирусы, размеры которых составляют в среднем от 20 до 200 нанометров (1 нанометр равен одной миллиардной части метра). Так же, как и бактерии, эти вирусы представляют собой еще одну наиболее распространенную форму жизни на нашей планете. Они присутствуют буквально везде: в океане, почве, глубоководных источниках, питьевой воде, пище.
Причем бактериофаги способны размножаться исключительно в клетке-хозяине. Они могут иметь кубическую, нитевидную или форму головастиков. Любая фаговая частица состоит из головки, содержащей нуклеиновую кислоту (ДНК или РНК), заключенную в белковую оболочку – капсид, – и хвостового отростка, состоящего из внутреннего стержня и сократительного чехла. Передвигается бактериофаг с помощью ножек-фибрилл, скрепленных в центре базальной пластиной.
Все бактериофаги имеют особенность, которой и пользуются ученые в ходе создания альтернативных антибактериальных препаратов – каждому типу бактерий свойственны собственные вирусы-фаги. При этом бактериофаги, как снайперы, избирательно поражают только бактериальные клетки, а не всю микрофлору организма, в отличие от антибиотиков.
Происходит этот процесс в несколько этапов. Сначала бактериофаг распознает бактериальную клетку и прикрепляется к ее оболочке. Затем вирус-бактериофаг производит инъекцию своей нуклеиновой кислоты (генома) внутрь бактерии. Далее происходит биосинтез белковых и нуклеиновых компонентов новых фаговых частиц на основе введенного генома. Еще один этап – соединение компонентов и формирование новых бактериофагов внутри бактерии. И, наконец, процесс лизиса – распад бактериальной клетки и выход зрелых фагов.
При неблагоприятных внешних условиях и малом количестве вредоносных клеток бактериофаги развиваются по лизогенному циклу: введенный геном существует внутри клетки пассивно – не размножаясь.
Кроме того, в отличие от антибиотиков, бактериофаги способны приобретать новые признаки естественным образом для борьбы с резистентными мутациями бактериальных клеток.
Отечественные разработки
Если говорить об успехах отечественных ученых в создании альтернативных антимикробных препаратов на основе бактериофагов, то еще благодаря сотрудничеству Феликса Д'Эрреля и грузинского микробиолога Георгия Элиавы в 1920-х годах в СССР был создан первый и единственный в мире научно-исследовательский центр бактериофагологии.
Во времена Великой Отечественной войны также применялась фаговая терапия. Особое внимание уделялось разработке и производству бактериофагов, подавляющих кишечные инфекции – холеру, брюшной тиф, дизентерию и сальмонеллез. Всего за годы войны для фронта было изготовлено более 200 тысяч литров бактериофагов.
В настоящий момент предприятие приступило к созданию всероссийской базы штаммовой коллекции бактериофагов для выпуска новых лекарственных противомикробных препаратов на их основе.
В перспективе – выпуск первого в мире лекарственного препарата, содержащего бактериофаги в капсулах для лечения и профилактики заболеваний, вызываемых бактериями рода стафилококков (лат. Staphylococcus), стрептококков (Streptococcus), протеи (Proteus – P. vulgaris, P. mirabilis), клебсиеллы (Klebsiella pneumoniae), синегнойной (Pseudomonas aeruginosa) и кишечной (Escherichia coli) палочек.
Последние две пандемии взяли начало в Китае, а затем по торговым путям распространились практически по всему миру, что нанесло колоссальный вред цивилизации.
Как видите, болезнь хоть и в настоящее время редкая, но абсолютно никто не застрахован от встречи с ним, особенно люди, проживающие в очагах циркуляции возбудителя.
Но насколько в условиях современного здравоохранения эта инфекция фатальна для человека, ведь в доантибиотическую эпоху было невозможно спасти до 60% заболевших? Именно на этот вопрос постараюсь ответить в данной статье.
Основным распространителем болезни являются крысы. Однако, животные не являются резервуаром для бактерий. Последние находятся в блохах, которые живут на шкурке крыс. Человек же заражается при укусе насекомого или от другого больного.
Существует 3 самые распространенные формы заболевания:
- Бубонная чума - самая частая форма. Для неё характерны выраженная интоксикация с лихорадкой и наличие бубона - воспаленного лимфатического узла;
- Легочная чума - наиболее заразная для других людей форма, ведь возбудитель выделяется с кашлем. Характерны интоксикация и явления пневмонии. Является промежуточной по тяжести формой чумы;
- Септицемическая чума - самая опасная форма. Проявляется сепсисом и шоком, что часто приводит к фатальным последствиям.
Варианты заболевания могут в любой момент переходить в другие, но только в сторону утяжеления.
Главным в лечении чумы является немедленное назначение антибактериальных препаратов. Отличную эффективность показывают гентамицин и стрептомицин, благодаря чему смертность от этой особо опасной инфекции снизилась до 5-8%. Естественно, она выше у легочной и септицемической форм.
Как видите, благодаря развитию фармакологии человечеству удается справляться даже с такими опасными инфекциями как чума, но перед миром нависает другая опасность. Микробы быстро учатся защищаться от антибиотиков. Но это совсем другая история.
Обычная бактерия кишечной палочки Escherichia coli всего за 11 дней приспособилась к тысячекратной дозе антибиотиков. Видео, снятое в ходе эксперимента учеными Гарвардской медицинской школы, показывает, как постепенное увеличение концентрации препарата превращает ее в супермикроб, неуязвимый для любых лекарств.
Вырабатывать антибиотики и уметь им сопротивляться — естественная стратегия выживания в мире бактерий. Но в природе стойкие к антибиотикам штаммы оказывались в проигрыше, поскольку размножались медленнее "диких" бактерий.
В начале XX века Александр Флеминг открыл антибактериальные свойства пенициллина, и с 1950-х годов антибиотики производятся в промышленных масштабах для медицины и животноводства. Так люди неожиданно помогли мутировавшим штаммам микробов победить в эволюционной борьбе и подставили себя под удар. В 2017 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила о наступлении "постантибиотиковой эры" и обнародовала список особо стойких инфекций.
Откуда берутся супербактерии
Антибиотики действуют на наименее устойчивые бактерии, а вот мутировавшие держатся до последнего. И если с ними не бороться, они передают ген устойчивости при размножении. Кроме того, бактерии обмениваются мутациями.
Такой супермикроб вырабатывает ферменты, разлагающие антибиотик. Его клеточная мембрана, по которой раньше лекарства наносили сокрушительный удар, теперь неуязвима. Некоторые супербактерии умеют обманывать антибиотики, выстраивая вокруг себя слой белков, мимикрирующих под рибосомы — внутриклеточные белковые фабрики. Препарат их уничтожает, настоящие же рибосомы продолжают функционировать, а бактерия — жить.
Три смертельно опасных мутанта
Из-за быстрой приспособляемости к антибиотикам супербактерии опаснее для человечества, чем климатические изменения или загрязнение окружающей среды. Уже сегодня, по данным ВОЗ, в мире от заболеваний, вызванных этими микробами, умирает примерно 800 тысяч человек в год. А к 2050-му, по прогнозам специалистов, суперинфекции ежегодно будут уносить до десяти миллионов жизней.
Три супербактерии признаны ВОЗ критически опасными для человека — они показали резистентность практически ко всем антибиотикам, даже к так называемым препаратам последнего резерва, колистину и бета-лактамным антибиотикам широкого спектра. Это акинетобактерия Баумана, приводящая к пневмонии и инфекциям крови, синегнойная палочка, вызывающая кожную сыпь, ушные инфекции у здоровых людей, серьезные кровяные инфекции, пневмонии у пациентов в больницах, а также энтеробактерии, населяющие кишечник человека, в частности сальмонелла и кишечная палочка.
Сильно опасными ВОЗ считает более распространенные золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), пневмококк (Klebsiella pneumoniae) и гонококк (Neisseria gonorrhoeae), вызывающий гонорею. Кстати, первый случай супергонореи, от которой не помогают антибиотики, недавно зафиксировали в Великобритании. Пациент, чье имя не раскрывают, заразился инфекцией после полового контакта с жительницей Юго-Восточной Азии.
Ученые также опасаются супербактерии туберкулеза, поскольку почти половина штаммов этого патогена устойчива к изониазиду и другим средствам противотуберкулезной терапии. Шестнадцать процентов штаммов не поддаются воздействию ни одного из имеющихся антибиотиков. Такие суперустойчивые туберкулезные палочки выявлены в Индии и Ираке.
Суперантибиотики против супербактерий
Для борьбы с супербактериями ученые создают новые антибиотики либо модифицируют существующие под генетические изменения в конкретных микроорганизмах. Именно этот путь выбрали исследователи МГУ, разработавшие принципиально новый гибридный антибиотик — митохондриально направленный антиоксидант, воздействующий на мембранный потенциал, который обеспечивает бактериальные клетки энергией.
Другой перспективный препарат создан на основе теиксобактина — антибиотика, открытого в 2015 году в образцах почвы. Совсем недавно ученые успешно применили его синтетическую форму для лечения бактериальной инфекции у лабораторных мышей. Предполагается, что это лекарство поможет в борьбе с метициллин-резистентным стафилококком и энтерококком, устойчивым к ванкомицину.
Помимо антибиотиков, ученые разрабатывают и совершенно новые классы препаратов. Так, исследователи из российско-американской лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН создали аналоги нуклеиновых кислот — фосфорилгуанидины, умеющие проникать в клетку и вступать во взаимодействие с ДНК и РНК, уничтожая бактерию. Ученые отмечают, что в будущем такие вещества можно будет создавать под каждый конкретный патоген на основе анализа его генома.
Еще один точечный метод — бактериофаги, то есть вирусы, поражающие бактериальные клетки. Совсем недавно команда ученых из ИБХ РАН, ИТЭБ РАН и ИБФМ имени Г. К. Скрябина РАН научила фермент бактериофага Т5 разрушать клеточные стенки бактерии кишечной палочки даже с утолщенной из-за мутаций мембраной. Кроме того, исследователи выяснили, что фермент эффективнее уничтожает бактерии, когда ему помогает агент (например, хлоргексидин в очень низких концентрациях).
Эксперты все же считают, что с супербактериями лучше бороться с помощью антибиотиков. Но необходимо ограничивать их свободную продажу в аптеках и применение в сельском хозяйстве — иначе даже новые высокоэффективные препараты не помогут.
Читайте также: