Чувствительность вирусов к антибиотикам

Обновлено: 24.04.2024

И. Г. Березняков

Размышления клинициста об устойчивости микробов к антибиотикам, и не только о ней

Харьковский институт усовершенствования врачей

Введение

В последние десятилетия сохраняется отчетливая тенденция к расширению применения антибиотиков в амбулаторной практике. В 90-е годы в странах Западной Европы и США в четырех случаях из пяти антибиотики назначаются больным, находящимся за пределами стационаров [1]. При этом возбудитель заболевания у значительной части пациентов неизвестен и остается таковым после проведения бактериологических исследований. Не вдаваясь в детальное перечисление причин, можно выделить некоторые из них:

Чувствительность и резистентность бактерий к антибиотикам

По степени чувствительности к антибактериальным препаратам бактерии делятся на:

чувствительные: рост возбудителей прекращается при терапевтических концентрациях медикаментов в крови;

умеренно чувствительные: для подавления роста микроорганизмов требуются максимальные дозы лекарственного препарата;

устойчивые (резистентные): бактериостатический эффект может быть достигнут только in vitro при высоких концентрациях медикамента, являющихся токсичными для человека.

Для определения чувствительности бактерий к антибактериальным средствам в клинической практике используют:

метод последовательных (серийных) разведений (в агаре и бульоне, метод микроразведений);

диффузионные методы (диско-диффузионный метод и метод Е-тестов).

Метод серийных разведений и Е-тесты позволяют количественно оценить чувствительность выделенного микроба к данному лекарству и определить минимальную концентрацию препарата, подавляющую рост выделенного штамма возбудителя. Диско-диффузионный метод дает возможность получить только качественный результат (возбудитель является чувствительным, умеренно чувствительным или устойчивым к данному медикаменту), однако он наиболее прост и широко используется в рутинной клинической практике. При регистрации диаметра зон подавления роста микробов вокруг бумажных дисков с антибиотиком диско-диффузионный метод в ряде случаев позволяет косвенно судить о величине минимальной подавляющей концентрации, т. е. приближается к количественным методам [3, 4].

Резистентность бактерий к антибактериальным препаратам может быть природной или приобретенной.

Природная резистентность — это генетически обусловленное отсутствие чувствительности микроорганизма к антимикробным средствам (например, устойчивость вирусов к антибиотикам, грамотрицательных бактерий к бензилпенициллину, анаэробных бактерий к цефалоспоринам 1-го поколения).

Приобретенная устойчивость возникает в результате мутации отдельных штаммов бактерий и селекции устойчивых клонов микроорганизмов, либо вследствие внехромосомного (плазмидного) обмена генетической информацией между отдельными бактериальными клетками.

К антибактериальным средствам с близкой химической структурой может возникать полная или частичная перекрестная резистентность. Например, пневмококки, устойчивые к эритромицину, резистентны также к другим 14- и 15-членным макролидам (кларитромицин, рокситромицин, азитромицин). Напротив, эта устойчивость в большинстве случаев преодолевается при назначении 16-членных макролидов, например, спирамицина или мидекамицина.

Известны следующие механизмы развития бактериями устойчивости к антибактериальным препаратам:

изменение проницаемости клеточной стенки бактерий для антимикробного средства;

активное выталкивание антибиотика из микробной клетки (такой способностью, в частности, обладает эпидермальный стафилококк по отношению к макролидам);

изменение структуры компонентов бактериальной клетки, которые являются мишенями для антибактериальных препаратов (например, пенициллинсвязывающих белков, в результате чего утрачивается или снижается возможность связывания с ними бета-лактамных антибиотиков);

выработка бактериями определенных ферментов, нарушающих строение медикаментов (например, бета-лактамаз, разрушающих бета-лактамное кольцо пенициллинов, цефалоспоринов и других бета-лактамных антибиотиков, что влечет за собой инактивацию лекарств).

Источники распространения резистентных штаммов бактерий

Выделяют два основных пути распространения резистентных к антибиотикам штаммов бактерий:

Вследствие нерационального использования антибактериальных средств;
С продуктами питания, прежде всего, произведенными в животноводстве.

Отсутствие государственного регулирования применения антибактериальных средств

Государственное регулирование должно, как минимум, включать в себя создание системы постоянного наблюдения за распространенностью антибиотикорезистентности среди клинически важных видов микробов; разработку и регулярный пересмотр рекомендаций по эмпирической терапии инфекций различных локализаций; запрещение безрецептурной продажи антибиотиков; жесткий контроль качества антимикробных средств, произведенных как отечественными, так и иностранными фирмами и предприятиями. К сожалению, ни одно из этих положений в настоящее время не выполняется — либо вовсе, либо должным образом.

Назначение лекарств на основании результатов микробиологических исследований

Во-вторых, данные лабораторных исследований могут искажать реальное положение дел. Например, на результаты определения чувствительности к антибиотикам влияют состав, pН, толщина и равномерность слоя питательной среды, плотность микробной взвеси (инокулюма), скорость роста микроорганизмов и возраст культуры, условия инкубации (температура, атмосфера), содержание антибиотика в диске и скорость диффузии его в агар и т. д. Немаловажный фактор — квалификация персонала. Поэтому эта методика требует строгой стандартизации: использования строго определенного агара, соблюдения правил приготовления инокулюма, условий инокуляции и инкубации чашек, правильного и регулярного проведения процедур по контролю качества [4].

В-третьих, результаты лабораторных исследований далеко не отражают того, что происходит в организме больного. Многие антибиотики способны накапливаться в очаге воспаления, где их концентрация может в десятки раз превышать плазменную.

В-четвертых, результаты лечения зависят не только от вида возбудителя и антибактериального препарата, но и от состояния макроорганизма, его иммунной системы. Учесть тонкости взаимодействия лекарства и иммунной системы, сочетаемость антибиотиков с другими медикаментами, которые принимает больной, аллергологический анамнез, локализацию воспалительного процесса и многие другие важные детали способен только врач.

Обычно это делается из лучших побуждений. На практике, к сожалению, часто выходит иначе. Например, что произойдет, если заменить ципрофлоксацин на норфлоксацин? Да, эти препараты — одной группы (фторхинолоны), но первый из них — широкого спектра действия, а второй применяется, главным образом, при инфекциях мочевых путей. Такая замена, может, и не страшна для пациентки с циститом, а если она больна пневмонией?

Другой пример. Цефалоспорины в массовом сознании (к сожалению, врачи и провизоры — не всегда исключение) ассоциируются с высокой эффективностью и соответствующей ценой. Деление же их на поколения воспринимается как движение от хорошего к лучшему. То есть, кефзол (цефазолин, препарат 1-го поколения) — хорошо, а клафоран (цефотаксим, 3-е поколение) — лучше. Не может больной купить клафоран — пусть покупает кефзол! Однако спектр действия цефалоспоринов разных поколений существенно различается. Если цефазолин наиболее эффективен при инфекциях, вызванных грамположительными микробами, то цефотаксим, напротив, при вызванных грамотрицательными возбудителями.

Эта обширная тема выходит за рамки настоящей работы. В качестве иллюстрации приведем только два.

Завершая раздел о нерациональном применении антибиотиков как источнике резистентности к ним микробов, следует подчеркнуть, что главным источником последних все же являются крупные больницы и госпитали. Именно там, прежде всего в отделениях реанимации и неотложной помощи, наиболее часто назначаются новые мощные антибиотики широкого спектра действия. Именно там больные приобретают, обмениваются друг с другом, а после выписки — заносят в свои коллективы и передают окружающим полирезистентные штаммы микробов. А, следовательно, налаживать регулярное наблюдение за состоянием внутрибольничной флоры, разрабатывать и корректировать требования по рациональному использованию антибиотиков нужно, в первую очередь, в многопрофильных больницах и госпиталях. Подобные правила едва ли найдут применение в общенациональном масштабе. Более того, в разных отделениях одной и той же больницы они, вероятно, будут отличаться в существенных деталях — ведь в каждом отделении облик микробной флоры будет различаться так же, как лица людей.

Эпидемиология антибиотикорезистентности микробов

Ситуация с распространенностью устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий неодинакова в разных странах мира и в пределах одной страны. Так, в отдельных районах Франции, Испании, Венгрии распространенность устойчивых к пенициллину пневмококков достигает 60%, в то время как в России — не превышает 5%. Хотя мир стал теснее и для нас важны сведения о положении дел где-нибудь в Ла-Пасе или Уагадугу, продолжать обсуждение этого раздела хотелось бы на отечественном материале. Такового, к сожалению, нет.

Выводы для провизоров

1. При отпуске антибиотиков верить назначениям врачей, а не микробиологов или собственной интуиции.

2. Не заменять антибиотик без согласования с врачом, а если заменять — только на:

а) более дешевый;
б) имеющий то же самое международное непатентованное название, что и заменяемый препарат;
в) произведенный фирмой или предприятием с устойчивой хорошей репутацией.

3. Рекомендовать больным проконсультироваться с врачами, прежде чем покупать тот или иной антимикробный препарат.

Вывод для врачей

Вывод для провизоров и врачей

Антибиотики – эффективные препараты, которые могут вылечить некоторые инфекционные заболевания. Однако при неправильном их использовании антибиотики могут принести больше вреда, чем пользы. Зная, в каких случаях антибиотики нужны, а в каких – нет, вы можете защитить себя и свою семью.

Антибиотики действуют против любых инфекций?

Нет. Они действуют только против инфекций, вызываемых бактериями. Они не действуют против инфекционных заболеваний, вызываемых вирусами. В большинстве случаев кашель и боль в горле вызывают именно вирусы.

Обычно антибиотики убивают бактерии или останавливают их рост и размножение. Однако некоторые бактерии приобрели устойчивость к определённым антибиотикам, поэтому антибиотики против них не действуют. Устойчивость к антибиотикам развивается быстрее, если антибиотики используются слишком часто или неправильно.

Инфекции, вызванные такими бактериями, иногда могут быть вылечены антибиотиками, по отношению к которым эти бактерии не приобрели устойчивость. Такие препараты должны вводиться внутривенно в медицинском учреждении. Инфекции, вызванные некоторыми типами устойчивых бактерий, не поддаются лечению.

Что я могу сделать, чтобы помочь себе и своей семье?

Не стоит думать, что антибиотики вылечат любое заболевание. Не используйте их, если у вас простуда или грипп. Очень часто самое лучшее, что вы можете сделать, - позволить простуде или гриппу пройти самим собой. Иногда это может занять 2 недели и больше. Если по истечении 2-х недель ваше состояние ухудшилось, вызовите врача.

Как мне узнать, стоит ли мне принимать антибиотики?

Ответ на этот вопрос зависит от того, чем вызвано ваше заболевание. Ниже вы найдёте некоторые основные указания:

Простуды и грипп. Эти заболевания вызываются вирусами. Их не лечат антибиотиками.

Кашель и бронхиты. Их обычно вызывают вирусы. Однако если у вас есть проблемы с лёгкими или заболевание, которое длится долгое время, вполне возможно, что оно вызвано бактериями. Ваш доктор может назначить вам антибиотики.

Боль в горле. Чаще всего она вызывается вирусами, и лечение антибиотиками не требуется. Однако острый фарингит (стрептококковое воспаление горла) вызывается бактериями. Обычно перед тем, как назначить для его лечения антибиотики, необходимо взять мазок из горла и провести лабораторный анализ.

Ушные инфекции. Существует много типов ушных инфекций. Для лечения некоторых из них (но не всех!) необходимы антибиотики.

Заболевания пазух носа. Для их лечения всегда используются антибиотики. Однако заложенный нос, а также носовая слизь жёлтого или зелёного цвета не обязательно означают, что вам необходимы антибиотики.

Статья подготовлена с использованием информации, предоставленной Американской Академией Семейных Врачей.

Не занимайтесь самолечением. Обратитесь к нашим специалистам, которые правильно поставят диагноз и назначат лечение.

Для чего нужен анализ на чувствительность к антибиотикам

Микроорганизмы по отношению к конкретному виду антибиотика могут характеризоваться как чувствительные, условно-устойчивые и устойчивые. Чувствительными патогенными микроорганизмами являются те, что подавляются рекомендованными дозами антибактериального препарата. Условно-устойчивые для подавления требуют увеличение дозы. Активность устойчивых патогенных микроорганизмов не подавляется даже повышенными дозами антибиотика.

Чувствительность микрофлоры к антибиотикам индивидуальна: у разных людей бактерии могут реагировать на одни и те же антибиотики по-разному. Поэтому назначение антибактериальных препаратов на основании лишь среднестатистической картины не всегда дает желаемый лечебный эффект. Между тем любой антибиотик – это серьезное лечебное средство, обладающее побочными действиями. В частности, при его применении гибнут не только патогенные бактерии, но и полезные микроорганизмы. Может получиться ситуация, когда антибиотик уничтожит полезную микрофлору, а возбудитель заболевания не пострадает – по причине его устойчивости к данному антибиотику.

Чтобы обеспечить эффективность проводимого курса антибактериальной терапии, врач должен быть уверен, что назначаемый им антибиотик действительно справится с выявленным возбудителем заболевания. Для этого и нужен анализ на чувствительность к антибиотикам.

Когда назначается анализ на чувствительность к антибиотикам

Анализ на чувствительность микрофлоры к антибиотикам назначается, если необходимо:

Как делается анализ на чувствительность к антибиотикам

АО Семейный доктор - Определение чувствительности бактерий к антибиотикам

Для анализа используется различный биологический материал – в зависимости от заболевания это может быть моча, кал, мазок (из влагалища, уретры, с задней стенки глотки), грудное молоко, мокрота, слюна, и т.д.

Анализ на чувствительность к антибиотикам относится к культуральным (микробиологическим) исследованиям. Поэтому другое его название – посев на чувствительность к антибиотикам.

Сколько времени занимает анализ на чувствительность к антибиотикам

Автоматический анализатор

В зависимости от метода анализа результаты анализа поступают к врачу через 2-3 дня после сдачи материала в лабораторию.

Как долго действительны результаты анализа на чувствительность к антибиотикам

Анализ на чувствительность к антибиотикам действителен только в период заболевания, по поводу которого он был назначен, и до начала антибиотикотерапии. То есть пока не началось лечение антибиотиками, картина остаётся та же, но само лечение может сказаться на чувствительности патогенных организмов к применяемым антибиотикам. Поэтому в случае повторного заболевания анализ может быть назначен снова.

Подготовка к анализу на чувствительность к антибиотикам

Необходимо соблюдать стандартные требования для сдачи каждого вида биологического материала:

при сдаче мочи собирается средняя порция (первая порция мочи пускается в унитаз). Моча собирается в стерильный контейнер. Перед сбором мочи обязательны гигиенические процедуры;
грудное молоко собирается до кормления ребенка. Первая порция молока из каждой груди сбрасывается, следующие 0,5-1 мл молока из каждой груди собираются в отдельный стерильный контейнер;
перед забором мазка из зева и носоглотки не следует есть (в течение 4-5 часов до сдачи анализа);
если вы сдаете мазок из влагалища, уретры или секрет простаты, желательно воздержаться от половой жизни (в течение 1-2 дней до сдачи анализа).

Где сдать анализ на чувствительность к антибиотикам в Москве

Обзор

Антибиотикорезистентные бактерии одолевают один препарат за другим и неконтролируемо распространяются

Авторы

Редакторы

Генеральный партнер конкурса — ежегодная биотехнологическая конференция BiotechClub, организованная международной инновационной биотехнологической компанией BIOCAD.

Спонсор конкурса — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Вступление

По данным комиссии, собранной британским министерством здравоохранения в 2014–2016 гг., ежегодно около 700 000 человек по всему миру умирает от бактериальных инфекций, которые вызваны невосприимчивыми к действию антибиотиков патогенами. К 2050-му эта цифра может вырасти до 10 миллионов человек в год [2]. А по данным за 2019 год, только в США и европейских странах суммарно от болезней, вызванных резистентными бактериями, умирает около 68 000 человек в год (рис. 2) [3], [4].

Рисунок 2. Количество смертей от болезней, вызванных резистентными к антибиотикам бактериями, в европейских странах по данным за 2015 год

Если у нас закончатся эффективные противомикробные лекарства , то мы также не сможем безопасно проводить хирургические операции или использовать методы лечения, угнетающие иммунную систему, такие как химиотерапия, которая применяется для лечения онкологических заболеваний. Пострадают в первую очередь развивающиеся страны за счет плохой доступности медицины, проблем с гигиеной и слаборазвитой инфраструктуры [2].

О механизмах резистентности и ее передаче можно подробнее почитать в материалах [5] и [6].

Распространение резистентности: связь с уровнем потребления антибиотиков и влияние окружения

Иногда случается так, что потребление антибиотиков сокращается, а уровень устойчивости наоборот, только растет. Например, так произошло в Исландии 20 лет назад. В 2002 году было опубликовано исследование [8], согласно которому, несмотря на сокращение потребления противомикробных препаратов с 1,5 до 1,1 курса в год на одного ребенка (возрастом от одного года до шести лет), за пять лет распространенность устойчивых к пенициллину пневмококков выросла в двух наиболее удаленных от столицы регионах в четыре и в десять раз. Причем в десять раз она выросла там, где сокращение потребления антибиотиков было самым значительным по стране. Хотя в среднем за этот период уровень резистентности в Исландии действительно сократился: на 5%. Авторы исследования предположили, что из-за слабого коллективного иммунитета жители сельских регионов (рис. 3, 4) оказываются более уязвимыми к новым патогенам, которые сначала распространяются в крупных городах и только спустя время доходят до деревень. Можно было бы предположить, что свою роль сыграли и маленькие дозы лекарства или некорректная длительность терапии, однако, по данным исследования, все дети получали адекватное лечение.

Рисунок 3. Поселение Болунгарвик (исл. Bolungarvík), где зарегистрировали самый значительный рост резистентности при наиболее сильном снижении объема потребления антибиотиков.

Рисунок 4. Маяк Оусхоулавити (исл. Óshólaviti) в Болунгарвике. Фотограф: Герберт Ортнер, Вена (Herbert Ortner, Vienna).

Тем не менее исландский кейс остается скорее частным примером того, как на резистентность могут влиять и другие факторы, помимо объема потребления противомикробных препаратов. В целом же, прием антибиотиков остается одной из главных причин распространения устойчивости в мире [2–4].

К сожалению, даже если человек никогда не злоупотреблял антибиотиками, он может получить резистентную микрофлору от кого-то из своего непосредственного окружения, например, от родственников.

Исследование [9] на основе данных, полученных в 1998 году в двух деревнях штата Юта (рис. 5), показало, что вероятность получить как устойчивые, так и чувствительные штаммы растет с увеличением количества детей в семье. А прием антибиотиков ребенком увеличивает количество именно устойчивых бактерий у братьев и сестер.

В 2019 году израильские ученые показали, что прием матерями фторхинолонов (противомикробных лекарств широкого действия) повышал риск заражения резистентными штаммами не принимавших эти лекарства детей на 50% [10].

Бактерии распространяются не только в семьях, но и в других небольших сообществах, где люди тесно взаимодействуют, например в больницах. Так, в 2001 году другой исследовательский коллектив из Израиля подтвердил, что прием цефалоспоринов и амикацина (полусинтетического антибиотика группы аминогликозидов) в шести отделениях больницы был связан с повышенным риском заражения устойчивыми патогенами в течение последующих месяцев, в том числе и у пациентов, не принимавших эти антибиотики в течение предыдущего года. Причем у принимавших этот риск был выше 1,5–3 раза [11].

Распространение резистентности в больших сообществах

Исследователи рассматривали данные о потреблении антибиотиков и распространенности устойчивости к ним в американских штатах и европейских странах. Они предположили, что чем два штата или две страны теснее взаимодействуют, тем меньше между ними разница в уровне резистентности к антибиотикам, и непосредственное влияние объема потребления антибиотиков на устойчивость будет ниже, чем в идеальной ситуации, когда регион полностью изолирован от других.

Чтобы проверить гипотезу, ученые сначала использовали математические модели, с помощью которых они делали численные предсказания того, насколько спилловер-эффект увеличится от усиления интенсивности взаимодействия сообществ. А затем они обратились к эмпирическим данным и соотнесли разницу в уровне резистентности внутри регионов с интенсивностью их взаимодействия друг с другом. Степень интенсивности определяли по данным о перелетах американскими и европейскими авиалиниями — ученые предположили, что чем меньше рейсов между регионами, тем слабее эти регионы взаимодействуют (рис. 6).

Рисунок 6. Карта авиаперелетов

Источники информации о потреблении антибиотиков и распространении устойчивости внутри регионов ученые распределили по трем группам: первые две включали в себя американские базы данных, а третья — данные по европейским странам.

Но в итоге было сформировано шесть датасетов вместо девяти: два убрали, потому что пришлось исключить данные по устойчивости пневмококков к β-лактамам в США — в предыдущих исследованиях на этих датасетах связь между объемом потребления антибиотиков и уровнем резистентности получила отрицательную точечную оценку. Кроме того, информация по потреблению фторхинолонов для США была только во втором наборе данных, так что для этой комбинации патогена и антибиотика собрали два датасета вместо трех, как у остальных (один европейский и один американский).

После попарного сравнения регионов, связь между интенсивностью взаимодействия и снижением зависимости уровня резистентности от объема потребления антибиотиков оказалась статистически значимой в четырех из шести датасетов. Иными словами, чем активнее люди перемещались между сообществами, тем меньшее влияние на распространенность устойчивости оказывал уровень потребления антибиотиков внутри каждого из них — значительную роль начинали играть соседи.

Ученые также сгруппировали все сообщества по парам и ранжировали список по степени интенсивности взаимодействия. Затем они сравнили первые 10% пар из начала с 10% пар с конца и выяснили, что для пар в начале рейтинга связь между объемом потребления антибиотиков и резистентностью в среднем на 50% слабее, чем для пар, которые взаимодействовали меньше всего.

О чем говорят эти данные? В первую очередь о том, что спилловер-эффект оказывает значимое влияние на распространение устойчивости бактерий к антибиотикам на уровне США и европейских стран. Из этого наблюдения следуют несколько важных выводов. Во-первых, бессмысленно проводить какую бы то ни было политику по сокращению потребления антибиотиков с целью снизить уровень резистентности, не учитывая ситуацию в соседних регионах. Во-вторых, куда эффективнее любые меры принимать не на уровне отдельной страны или штата, а на уровне более крупных регионов: США или Евросоюза целиком. В-третьих, массовые испытания антибиотиков могут привести к росту устойчивости внутри всей контрольной популяции (если она не полностью изолирована от испытуемых) за счет все того же спилловер-эффекта.

Рисунок 7. Разница в уровне доходов у американского населения по штатам. Экономическое неравенство сказывается и на сфере здравоохранения: у людей с высоким и низким доходом разные условия проживания, неравный доступ к медицине и др. Это может быть релевантно при анализе эпидемиологической обстановки региона.

К тому же, чтобы упростить себе задачу, в рамках исследования ученые исходили из того, что связь между объемом потребления антибиотиков и уровнем резистентности неоспорима, а изменения в распространенности устойчивости следуют за изменениями в объеме потребления антибиотиков в течение какого-то относительно небольшого и обозримого отрезка времени, хотя оба эти положения являются предметом активного изучения. Попарное сравнение сообществ также существенно упрощает задачу построения математической модели и обработки данных. Однако надо понимать, что на деле регионы взаимодействуют между собой одновременно, и это взаимодействие может иметь сезонный характер, или его интенсивность может меняться в зависимости от каких-то социальных, политических или экологических процессов. Так что теоретические выкладки, полученные исследователями, довольно грубы и позволяют составить только беглое представление о проблеме.

Борьба с резистентностью: поиск новых решений

Рисунок 8. Инфографика по карбапенем-резистентным энтеробактериям из доклада Департамента здравоохранения и социальных служб США. Согласно ей, в 2017 году насчитывалось 13 100 случаев госпитализации пациентов с инфекциями, вызванными карбапенем-резистентными энтеробактериями, в том числе и 1100 случаев летального исхода, а соответствующие затраты на здравоохранение в Америке составили 130 миллионов долларов США. Карбапанем-резистентные энтеробактерии представляют серьезную проблему для пациентов медицинских учреждений: некоторые штаммы развили устойчивости почти ко всем распространенным антибиотикам, что вынуждает врачей прибегать к более токсичным или менее эффективным препаратам.

Рисунок 9. Как последовательности ДНК, ответственные за резистентность, попадают в клетку бактерии и хранятся в ней? Последовательности ДНК, кодирующие ферменты, которые обеспечивают резистентность, могут находиться в плазмидах — кольцевых ДНК внутри клеток бактерий, — передаваться в составе плазмид потомкам и родственникам при коньюгации. Еще такие последовательности ДНК могут передаваться из ДНК одной бактерии в ДНК другой путем трансдукции — переноса внутри вируса.

Рисунок 10. Разрушение β-лактамного кольца β-лактамазой путем гидролиза связи между атомами углерода (серыми) и азота (голубыми)

Кэйтлин Зулауфа и Джеймс Кирби из Гарвардской медицинской школы нашли подходящие для вмешательства в работу плазмиды препараты среди тех, которые уже используются, но в иных целях, и попробовали объяснить их эффективность в борьбе с резистентными штаммами [22]. Это исследование кажется нам важным, поэтому ниже мы расскажем об экспериментах, проведенных коллегами-учеными, и данных, говорящих в пользу их открытия.

В результате скрининга более 12 000 биоактивных соединений исследователи выделили три, после воздействия которых копии pCRE не распространялись в культуре бактерий при делениях, что делало последующие поколения восприимчивыми к карбапенемам.

Наш первый кандидат — касугамицин — аминогликозидный антибиотик, который, судя по данным исследователей, мешает процессу синтеза белка RepE, играющего ключевую роль в размножении pCRE путем репликации (удвоения) [23]. То есть без RepE плазмида, скорее всего, не передастся новым поколениям бактерий. После воздействия касугамицина в течение 24 часов репликация pCRE случалась реже более чем в 10 раз (рис. 11), по сравнению с необработанными бактериями (более 90% потомков бактерий, резистентных еще сутки назад, утратили защиту). Однако даже во время применения максимальной в этом исследовании дозы касугамицина плазмиды все же размножались (их становилось больше на два порядка). Зафиксируем, что касугамицин не блокирует репликацию полностью, а лишь сильно замедляет ее.

Рисунок 11. Зависимость активности размножения плазмид в растущей бактериальной культуре от воздействия препаратов. По вертикальной шкале — количество плазмид бактерий после инкубирования при разных концентрациях препаратов, выраженное в процентах от количества плазмид в посевах в обычных условиях. Первые два столбца — контрольный эксперимент (без воздействия препаратов): серый столбец — количество в начале контрольного эксперимента; черный — в бактериях после обычных условий культивирования. Зеленые столбики — после культивирования при разных концентрациях касугамицина; красные столбики — после культивирования при разных концентрациях CGS 15943; фиолетовые столбики — после культивирования при разных концентрациях Ro 90-7501.

Таким образом, использование каких-то из этих препаратов может привести нас к победе над опасными карбапенем-резистентными энтеробактериями. Ученым предстоит долгая и кропотливая работа по поиску или синтезу веществ, которые окажутся действенными в устранении описанного нами механизма резистентности.

Расшифровки

WHN model модель распространения резистентности, учитывающая сосуществование в человеке резистентных и чувствительных к антибиотику бактерий и их конкуренцию; предложена в 2019 году [29]. D-types model модель распространения резистентности, учитывающая влияние длительности носительства людьми резистентных бактерий; предложена в 2017 году [30]. CGS 15943 аналог нуклеозидов, из которых построены ДНК и другие нуклеиновые кислоты (триазолохиназолин, точнее, 9-хлор-2-(2-фуранил)-[1,2,4]триазоло[1,5-c]хиназолин-5-амин), сильный антагонист аденозиновых рецепторов A1 и A2A с высокой селективностью [31], [32]. Ro 90-7501 ингибитор образования фибрилл амилоида ß42 (бибензимидазол, точнее, 2′-(4-аминофенил)-[2,5′-би-1H-бензимидазол]-5-амин) [28].

Обзор

Эмблема Глобального плана действий по борьбе с устойчивостью к антибиотикам, подготовленного Всемирной организацией здравоохранения. Наше противостояние с резистентностью настолько важно, что с недавних пор стало активно поддерживаться даже на межгосударственном уровне.

Автор

Редакторы

Быстрая выработка антибиотикорезистентности — глобальная проблема, и небольшими спорадически возникающими инициативами ее решить не получится. Необходимы скоординированные действия всех государств. Ситуация с устойчивостью не только к единичным, но уже и ко множеству антибиотиков усугубилась до такой степени, что ее решили обсудить на ежегодной сессии Генеральной ассамблеи ООН, состоявшейся в сентябре этого года в Нью-Йорке. Важно отметить, что вопросы здравоохранения включали в повестку сессий лишь трижды — когда обсуждали ВИЧ, незаразные болезни и лихорадку Эбола. Теперь в список добавилась и резистентность микроорганизмов к антибиотикам. То, что это явление стои́т в одном ряду с важнейшими проблемами здравоохранения, не вызывает удивления.

Глобальные инициативы до сентябрьской сессии Генассамблеи ООН

Казалось бы, предпринятые действия уже должны были придать ускорение поиску решений относительно антибиотикорезистентности. Однако в этом году проблема вновь обсуждалась на сессии Генеральной ассамблеи — значит, не всё так просто. Чтобы понять почему, нужно немного рассказать о биологических механизмах и последствиях устойчивости к антибиотикам.

Как и почему возникает резистентность

В природе резистентность появляется спонтанно из-за накапливающихся в ДНК случайных мутаций, которые повышают приспособленность микроорганизмов в среде с угнетающим веществом. Нередко это свойство приобретается и путем горизонтального переноса генов от других бактерий, поэтому детерминанты резистентности способны быстро распространяться даже между неродственными штаммами. При длительном воздействии антибиотика вначале погибает бόльшая часть популяции чувствительных к нему микроорганизмов, а та малая доля, что выживает, либо уже имеет жизненно важные для этих условий мутации, либо успевает мутировать или захватить нужные гены от бактерий-соседей и под селективным давлением антибиотика закрепить благоприобретения. В любом случае, выжившие способны нормально существовать и размножаться даже в присутствии антибиотика. То есть он больше на них не действует.

Нельзя сказать, что человечество не было осведомлено о способности микроорганизмов становиться резистентными к антибиотикам. Александр Флеминг, официально — первооткрыватель пенициллина , в своей нобелевской речи предупреждал о том, что препарат нужно использовать с умом и не позволять бактериям вырабатывать к нему устойчивость [5]. Сегодня это утверждение необходимо распространить на все известные и применяемые в медицине и сельском хозяйстве антибиотики.

Рисунок 1. Существует прямая корреляция между использованием пенициллина и ростом доли устойчивых к нему пневмококков (Streptococcus pneumoniae).

В исследовании, опубликованном в журнале PNAS, подсчитали, что в 2010 году во всём мире в корма было добавлено более 63 000 тонн антибиотиков. И это — только по скромным оценкам. Ожидается, что к 2030 году указанное число возрастет на 67%, но, что должно особенно встревожить, оно удвоится в Бразилии, Индии, Китае, Южной Африке. И в России [10].

Побочным действием чрезмерного использования антибиотиков является то, что не все они метаболизируются. После выведения из организма они проникают в почву и задерживаются в ней, впоследствии накапливаясь в растениях. Через почву антибиотики попадают в воду и распространяются на значительные расстояния, воздействуя на бόльшее число микроорганизмов, чем изначально предполагалось. Они могут вновь попадать в организм человека и животных и воздействовать в том числе на их микробиом.

Таким образом, несмотря на многочисленные предупреждения, из-за массового и неправильного использования антибиотиков устойчивость к ним распространяется среди микроорганизмов всё шире и быстрее. А значит, людей и животных с каждым годом становится всё труднее лечить от бактериальных инфекций.

Проблемы, порождаемые резистентностью

Это не то, что могло бы произойти в отдаленном будущем.
Это наша настоящая реальность в развивающихся и развитых странах,
в селах и городах, в госпиталях, на фермах.
Мы теряем способность защищать людей и животных
от опасных для жизни инфекций.
Пан Ги Мун, генеральный секретарь ООН

Раньше, если у возбудителя болезни вырабатывалась устойчивость к какому-то одному антибиотику, использовали комбинации из нескольких, чтобы они уж точно уничтожили патоген. Но со временем появились бактерии, резистентные сразу к нескольким химически несхожим антибиотикам, что во много раз обострило ситуацию [11]. Более того, за последние 30 лет не удалось открыть никаких новых классов антибиотиков, при этом спектр используемых антибиотиков сужается, а это повышает шансы выработки к ним устойчивости (рис. 2). Чтобы осознать масштаб происходящего, стόит перечислить некоторые заболевания и статистику по ним.

Рисунок 2. Рост бактериальной антибиотикорезистентности отбивает у фармкомпаний желание разрабатывать новые препараты. а — Уже 30 лет ничего не слышно о новых классах антибиотиков. б — По мере увеличения количества резистентных бактерий падает интерес к поиску новых антибиотиков, и число вводимых в клиническую практику препаратов стремится к нулю. Условные обозначения: * — процент клинических изолятов, устойчивых к антибиотикам; MRSA — метициллин-резистентные Staphylococcus aureus; VRE — ванкомицин-резистентные Enterococcus; FQRP — фторхинолон-резистентные Pseudomonas aeruginosa.

Согласно официальным оценкам, по причине резистентности к антибиотикам и невозможности вылечить различные инфекции в год умирает не менее 700 000 человек. Точно подсчитать число жертв невозможно, так что, увы, на самом деле их намного больше [12]. Особенно тревожной становится ситуация с туберкулезом: в 105 странах циркулируют возбудители, устойчивые сразу к нескольким антибиотикам, а по данным ВОЗ, такие штаммы Mycobacterium tuberculosis в 2014 году были найдены у 480 000 человек. Должен насторожить и побудить к действиям следующий факт: около половины таких случаев приходится на Индию, Китай и Россию (рис. 3) [13].

Рисунок 3. Мировая карта встречаемости мультирезистентного возбудителя туберкулеза. Карта составлена по статистическим данным за 2012 год. Диаметр круга положительно коррелирует с частотой случаев туберкулеза, устойчивого к терапии несколькими антибиотиками.

Для развивающихся стран с тропическим и субтропическим климатом, например Африки, одну из опасностей представляют эпидемии брюшного тифа, виновник которых выдерживает натиск сразу нескольких препаратов.

Всего за год — с 2013 по 2014 — более чем в четыре раза (с 0,6 до 2,5% среди исследованных штаммов) увеличилась устойчивость возбудителя гонореи Neisseria gonorrhoeae к антибиотику азитромицину. Комбинации препаратов — например, того же азитромицина и цефтриаксона — пока что действуют. Но, памятуя о печальном опыте с другими патогенами, уже сейчас необходимо продумывать альтернативные варианты лечения — чтобы быть готовыми к тому моменту, когда гонококк привыкнет и к этим антибиотикам [16]. Ситуация кажется не такой катастрофической по сравнению с другими, поэтому добавлю: в июне этого года Центр по контролю и профилактике заболеваний (CDC) министерства здравоохранения США сообщил, что гонококк перестал поддаваться лечению уже половиной ранее используемых антибиотиков [17].

Этот центр создал замечательную интерактивную карту распространенных в США резистентных штаммов бактерий [18].

Ожесточеннее становится борьба и с микробами-оппортунистами, которые в норме не вызывают болезнь, но для людей с ослабленным иммунитетом могут стать серьезной и даже смертельно опасной проблемой. Несмотря на то, что муковисцидоз — это наследственное заболевание, связанное с поражением желез внешней секреции и накоплением в легких вязкой мокроты (при легочной форме болезни), ему сопутствуют разные инфекции. Раньше, до начала нулевых, существовали детские лагеря для страдающих этим заболеванием, но впоследствии из-за стремительной передачи инфекций и выработки устойчивости к применяемым для лечения антибиотикам было решено отказаться от этой затеи. Пациентам теперь вообще строго не рекомендуется находиться близко друг к другу [19].

Последствия

Пациентов с заболеваниями, вызываемыми резистентными микроорганизмами, часто приходится пролечивать не одним антибиотиком, а их комбинациями, курс длится дольше обычного, что делает лечение довольно затратным и выматывающим. Более того, не всегда оно вообще доступно, поэтому повышается и смертность. Кроме целенаправленного лечения инфекции, под угрозу ставятся и стандартные врачебные вмешательства, которые впоследствии требуют использования антибиотиков — например, некоторые полостные операции или химиотерапия.

Не нужно забывать, что человек — это и биологическое, и социальное существо, и помимо выживания ему необходимо контактировать с другими представителями общества. И здесь возникает на первый взгляд неочевидная проблема: люди с инфекциями или ослабленным иммунитетом не могут полноценно общаться с другими людьми из-за опасности заражения. В пример можно привести упомянутую выше отмену летних лагерей для детей с муковисцидозом, поводом для которой стали вспышки инфекций, вызываемых резистентными штаммами Burkholderia cepacia [20]. Другое вынужденное ограничение — нахождение в отдельных боксах в инфекционных больницах. Получается, что устойчивость микроорганизмов к антибиотикам сильно влияет даже на психологическое состояние человека и его социализацию.

Группа под руководством британского финансиста Джима О`Нила провела подсчет экономических потерь, с которыми столкнется человечество к 2050 году, если всё останется по-прежнему и не получится продвинуться в решении проблемы резистентности. По этому сценарию потери трудоспособного населения к тому времени могут достичь 11–14 миллионов человек в год. В денежном выражении это означает, что кумулятивная потеря будет равна 100 трлн долларов, или средний годовой убыток составит 3 трлн долларов. К слову, весь годовой бюджет США лишь на 0,7 трлн превышает эту цифру (рис. 4) [9].

Рисунок 4. Если мы не сумеем притормозить всё быстрее распространяющуюся антибиотикорезистентность, то к 2050 году именно по этой причине мир будет терять до 10 миллионов человек ежегодно.

Но настоящую цену возникающей резистентности подсчитать нереально.

Что предпринимается для решения проблемы?

Темпы приобретения бактериальной резистентности превышают
мировые темпы открытия новых антибиотиков.
Маргарет Чен, генеральный директор ВОЗ

Еще одним решением может стать иммунопрофилактика — например, своевременная вакцинация человека и домашних животных, благодаря которой у них вырабатывается собственный иммунитет. Сильный собственный иммунитет не позволяет организму пасовать перед патогенами и смело отражает их нападения. Чем меньше вероятность заболеть у одного, тем меньше вероятность, что он заразит других. Получается, что таким образом каждый вносит свой вклад в борьбу с патогенными микроорганизмами.

А вообще, есть базовые принципы, которых необходимо придерживаться, чтобы не позволять патогенным микроорганизмам распространяться: каждый должен соблюдать гигиену, организации — санитарные нормы, а государство — тщательнее следить за здоровьем населения (например, регулярно проводить диспансеризацию).

Существуют два глобальных плана действий. Первый сформирован в 2015 году Всемирной организацией здравоохранения [22], а второй, действие которого распространяется на период 2016–2020, разработан в этом году Продовольственной и сельскохозяйственной организацией ООН (FAO) [23]. По многим пунктам они пересекаются. Планируется обеспечивать инвестиции в изучение антибиотикорезистентности, повышать осведомленность об этом явлении, усиливать контроль над развитием устойчивости, предотвращать вспышки инфекций. На сентябрьской сессии Генеральной ассамблеи страны подтвердили, что будут разрабатывать свои внутригосударственные планы, ориентируясь на принятые международные.

Соответствующие локальные мероприятия уже начали проводить. Например, Минздрав России решил ужесточить контроль над продажей антибиотиков, чтобы уменьшить масштаб их применения без врачебного назначения.

Конгресс США заложил в бюджет 2016 года 160 млн долларов, для того чтобы поддержать исследования антибиотикорезистентности и изучение человеческого микробиома [24].

Репозиторий патогенов, имеющих четко охарактеризованные признаки резистентности, был создан в июле 2015 года в США и с тех пор пополнился многими представителями Enterobacteriaceae (включая сальмонелл), Staphylococcus, Enterococcus и Streptococcus [25]. Такой банк данных можно использовать для улучшения диагностики и испытания новых антибиотиков.

Заключение

Резистентность микроорганизмов к антибиотикам — серьезная и сложная проблема, которая затрагивает каждого человека. Немало решений было предложено и немало действий уже совершено на мировом и государственном уровнях, чтобы обуздать этот опасный феномен. Но еще больше только предстоит сделать. Стратегия борьбы с антибиотикорезистентностью не ограничивается сокращением использования антибиотиков и ужесточением норм их применения в медицинских целях. Она включает и информирование общественности о проблеме в целом — чтобы люди хотя бы немного понимали, почему всё это так важно и чем это грозит. И задача правительств и мировой общественности — обеспечить необходимые условия для подобных просветительских инициатив. Только так, с полным осознанием смысла и целей своих усилий, мы сможем хоть как-то продвинуться в решении проблемы антибиотикорезистентности.

Читайте также: