Устойчивость к антибиотикам: бактерии вышли из-под контроля!

Содержание
  1. Проклятая дюжина
  2. Критически высокий уровень приоритетности
  3. Acinetobacter baumannii
  4. Pseudomonas aeruginosa
  5. Enterobacteriaceae
  6. Высокий уровень приоритетности
  7. Enterococcus faecium
  8. Staphylococcus aureus
  9. Helicobacter pylori
  10. Campylobacter spp
  11. Salmonellae
  12. Neisseria gonorrhoeae
  13. Средний уровень приоритетности
  14. Streptococcus pneumoniae
  15. Haemophilus influenzae
  16. Shigella spp
  17. Итого
  18. Бактерии и антибиотики: что нового в «войне миров»?
  19. – Дмитрий Владимирович, опасность появления бактерий, с которыми не справляются антибиотики, в самом деле, велика?
  20. – Чтобы через некоторое время бактерии и к ним приспособились? 
  21. –  Ген-направленные? Значит, уже не антибиотики?
  22. – То есть, победа за вами?
  23. – Как скоро?
  24. – Кто может финансировать?
  25. – Реально ли выйти с новым отечественным препаратом на фармрынок?
  26. – За рубежом тоже разрабатывают новые антибактериальные препараты?
  27.  – В самом деле, война миров
  28. – Ваши препараты, орудие генетической атаки – единственный способ победить болезнетворные бактерии и не вызвать их мутации?
  29. – Эти «снайперы» уже проверены в бою?
  30. Как бактерии победили антибиотики
  31. На пороге глобальной катастрофы
  32. Как обмануть бактерии
  33. Резистентность бактерий: опасность, которая рядом
  34. Как возникает и распространяется устойчивость к антибиотикам?
  35. Эволюционные корни проблемы устойчивости
  36. Хозяйственная деятельность и устойчивость к АБ
  37. Выход есть!

Проклятая дюжина

Устойчивость к антибиотикам: бактерии вышли из-под контроля!

Опубликован список из 12 бактерий, устойчивых к действию большинства антибиотиков

В конце февраля 2017 г. Всемирная организация здравоохранения впервые опубликовала список бактерий с уже выработанной или растущей устойчивостью к действию большинства антибиотиков.

Задача публикации — стимулировать на государственном уровне поиск новых лекарственных препаратов против перечисленных возбудителей, «представляющих наибольшую угрозу для здоровья человека».

Включенные в список бактерии разделены на три группы по приоритетности в плане поиска новых антибиотиков.

Критически высокий уровень приоритетности

  1. Acinetobacter baumannii
  2. Pseudomonas aeruginosa
  3. Enterobacteriaceae

бактерий, устойчивых к антибиотикам, заслуженно возглавляют грамотрицательные микроорганизмы — возбудители большинства нозокомиальных (внутрибольничных) инфекций в отделениях реанимации и интенсивной терапии, гнойной хирургии и онкологии. Вызывают инфекции кожи и мягких тканей, ЖКТ, мочевыводящих путей, раневые, эндокардит, менингит, остеомиелит. У ослабленных пациентов особое значение имеют инфекции кровотока и ИВЛ-ассоциированная пневмония. Для бактерий этой группы практически не осталось антибиотиков резерва.

Acinetobacter baumannii

«Природное» местообитание A. baumannii не установлено, однако этих бактерий обнаруживают в стационарах по всему миру. Вызывает до 1 % всех нозокомиальных инфекций, с уровнем смертности от 8 до 35 %. A.

baumannii резистентна к пенициллинам, цефалоспоринам, аминогликозидам, хинолонам и тетрациклину. Отмечено значительное увеличение резистентности к карбапенемам — более 50 % в отдельных странах.

Выявлены случаи резистентности к «последнему резерву» антибактериальной терапии, полимиксинам, ранее широко не использовавшимся из‑за высокой нефротоксичности.

В терапии карбапенем-резистентной A. baumannii относительно эффективны комбинации антибиотиков: полимиксин Е + рифампицин/карбапенемы/хинолоны/цефепим/ампициллин-сульбактам/пиперациллин-тазобактам.

Pseudomonas aeruginosa

Синегнойная палочка распространена повсеместно, встречается в почве и воде, на/в растениях, животных, людях. Вызывает до 20 % нозокомиальных инфекций. Чувствительность к антибактериальной терапии очень сильно варьирует.

В тяжелых случаях отмечается развитие резистентности к ранее высокоэффективным цефалоспоринам, фторхинолонам, карбапенемам, аминогликозидам, азтреонаму, пиперациллину-тазобактаму.

Сохраняется чувствительность к полимиксину Е, а также комбинациям антибиотиков.

Смертность при развитии инфекций, вызванных мультирезистентной P. aeruginosa, варьирует от 5 до 50 %, в зависимости от состояния пациента и локализации процесса.

Enterobacteriaceae

Из большого семейства энтеробактерий основные проблемы в стационарах доставляют Klebsiella, Escherichia coli, Citrobacter, Salmonella, Enterobacter, Serratia, Proteus. Вызывает опасения растущее повсеместное снижение чувствительности семейства к карбапенемам. Описаны единичные случаи резистентности E. coli ко всем существующим антибиотикам, включая полимиксин Е.

Высокий уровень приоритетности

  1. Enterococcus faecium
  2. Staphylococcus aureus
  3. Helicobacter pylori
  4. Campylobacter spp.
  5. Salmonellae
  6. Neisseria gonorrhoeae

Бактерии второй группы объединены по признаку повсеместного распространения, высокой социально-экономической значимости вызываемых ими заболеваний и быстрого развития резистентности к основным антибиотикам, используемым для их эрадикации, однако в резерве еще остается один или несколько эффективных препаратов.

Enterococcus faecium

E. faecium входит в состав нормальной микрофлоры кишечника, но в то же время является условно-патогенным микроорганизмом. У ослабленных больных может вызывать инфекции мочевыводящих путей, раневую инфекцию, сепсис и эндокардит.

Резистентен к аминогликозидам, пенициллинам и цефалоспоринам. Беспокойство вызывает снижение чувствительности к ванкомицину — до 72 % в отдельных популяциях. Большинство штаммов E.

faecium чувствительны к линезолиду, тигециклину, даптомицину.

Staphylococcus aureus

Золотистый стафилококк, колонизирующий кожу и слизистые оболочки, способен вызывать тяжелые инфекции кожи и мягких тканей, респираторные, раневые инфекции, остеомиелит, сепсис, артрит, эндокардит.

Недавнее появление и распространение ванкомицин- и гликопептид-резистентных штаммов в дополнение метициллин-резистентному S.

aureus значительно сужает выбор антибактериальных препаратов, однако у возбудителя сохраняется чувствительность к аминогликозидам, эритромицину, тетрациклину, ко-тримоксазолу, линезолиду.

Helicobacter pylori

Тревогу ВОЗ вызывает увеличение случаев резистентности всем известной H. pylori к кларитромицину, что сказывается на эффективности традиционных схем эрадикационной терапии, в том числе и в России.

Перед эрадикацией ВОЗ рекомендует проверить чувствительность бактерии к этому антибиотику, при выявлении устойчивости — использовать схемы без него — с метронидазолом, тетрациклином или рифаксимином, а также добавлять висмута трикалия дицитрат.

Campylobacter spp

Бактерии рода Campylobacter удерживают первое место в мире по гастроэнтеритам, которые у большинства населения планеты протекают в легкой форме, но представляют опасность для маленьких детей, беременных, стариков и иммунокомпрометированных больных.

В большинстве случаев достаточно регидратации и восстановления электролитного баланса, антибактериальную терапию назначают при тяжелом течении. Проблемой является резистентность Campylobacter к фторхинолонам, основному средству борьбы с кишечной микрофлорой, и макролидам.

Устойчивость к этим препаратам, впрочем, сильно варьирует от страны к стране — от менее 5 % в Финляндии до более 90 % в Индии. В Европе и России эритромицин всё еще остается препаратом выбора. По данным микробилогических исследований, в России также еще вполне актуальны фторхинолоны.

В запасе для особо тяжелых случаев с осложнениями — гентамицин и карбапенемы.

Salmonellae

Представители рода сальмонелл также вызывают набор кишечных инфекций, от легкого энтерита до брюшного тифа. Большинство этих бактерий уже резистентны к бета-лактамам, аминогликозидам, тетрациклинам, хлорамфениколу и ко-тримоксазолу.

Устойчивость к фторхинолонам растет во всем мире, но пока не привела к полной бесполезности этих препаратов, они остаются антибиотиками выбора, наравне с макролидами и цефалоспоринами третьего поколения.

Антибактериальной терапии требуют только тяжелые случаи кишечных инфекций и, конечно, брюшной тиф и паратифы.

Neisseria gonorrhoeae

Гонорея из неприятной, но относительно легко излечимой болезни эволюционировала в глобальную медицинскую проблему. Гонококк потерял чувствительность к пенициллинам, тетрациклинам, сульфаниламидам и фторхинолонам.

Особое опасение вызывает появление и постепенное распространение штаммов, резистентных к цефалоспоринам (цефтриаксону), долгое время служивших безотказным средством борьбы с этой инфекцией.

При резистентной к стандартным схемам лечения гонорее рекомендовано использовать комбинацию азитромицина с высокими дозами цефтриаксона.

В России гонококк также практически резистентен к фторхинолонам, но пока сохраняет 100 %-ную чувствительность к цефтриаксону.

Средний уровень приоритетности

  1. Streptococcus pneumoniae
  2. Haemophilus influenzae
  3. Shigella spp.

Третью группу также представляют широко распространенные бактерии, чья устойчивость к «обычным» антибиотикам пока не приняла угрожающих масштабов, однако чревата большими проблемами в будущем.

Streptococcus pneumoniae

Пневмококки — одни из основных возбудителей инфекций ЛОР-органов, внебольничной пневмонии, менингита. Резистентны к тетрациклину и ко-тримоксазолу. В мире постепенно снижается чувствительность S.

pneumoniae к бета-лактамам и макролидам, однако, как и в других случаях, доля резистентных штаммов сильно варьирует от страны к стране.

В России большинство штаммов пневмококков, к счастью, всё еще чувствительны к пенициллинам и макролидам, также эффективны хлорамфеникол, рифампицин, левофлоксацин, ванкомицин.

Haemophilus influenzae

Гемофильная инфекция у детей младшего возраста протекает в виде бактериемии, гнойного менингита, пневмонии, целлюлита и эпиглоттита, у взрослых — в основном в виде пневмонии.

Тревогу ВОЗ вызывает развитие полной резистентности гемофильной палочки к ранее эффективному ампициллину, в результате чего от него пришлось повсеместно отказаться.

В России эффективны амоксициллин, цефалоспорины и макролиды, однако рекомендуется проводить бактериологический анализ с оценкой резистентности.

Shigella spp

Возбудители дизентерии практически не чувствительны к ампициллину. Как и прочие энтеробактерии, они также постепенно вырабатывают устойчивость к фторхинолонам, которые тем не менее всё еще остаются препаратами выбора. В качестве альтернативы — цефалоспорины III поколения, ко-тримоксазол.

Итого

Появление устойчивых к антибиотикам бактерий и публикация этого списка в очередной раз привлекают внимание человечества к необходимости создания — в идеале — принципиально новых средств борьбы с микроорганизмами, иначе, по пессимистичным прогнозам, из-за появления бактерий, устойчивых к антибиотикам, через несколько десятилетий одна только послеоперационная летальность может скатиться до уровня начала прошлого века. Разработка таких препаратов — занятие неблагодарное, поэтому фармацевтические компании не стремятся развивать данное направление, и ВОЗ выносит проблему на межгосударственный уровень.

Проблема лекарственной устойчивости среди возбудителей нозокомиальных инфекций — первые пять бактерий списка — актуальна и для российского здравоохранения.

Остальные перечисленные микроорганизмы, по данным российских исследований, на территории РФ в целом сохраняют чувствительность к «своим» антибиотикам.

Тем не менее, учитывая возросшую мобильность населения, можно ожидать завоза и распространения резистентных штаммов.

Сводная таблица: чувствительность возбудителей к антибактериальной терапии

ВозбудительЧувствительность к антибактериальной терапии
Нет или в большинстве случаев утерянаСнижаетсяВ основном сохранена
Acinetobacter baumanniiПенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, тетрациклин, хинолоны, азтреонам, пиперациллин-тазобактамКарбапенемы, полимиксин ЕКомбинации: полимиксин Е + рифампицин/ карбапенемы/ хинолоны/ цефепим/ ампициллин-сульбактам/пиперациллин-тазобактам
Pseudomonas aeruginosaПенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, тетрациклин, хинолоныКарбапенемыПолимиксин Е, комбинации а/б.+ В РФ: карбапенемы
Enterobacteriaceae (госпитальные штаммы Klebsiella, Escherichia coli, Citrobacter, Enterobacter, Serratia, Proteus)Пенициллины, цефалоспорины, тетрациклин, хинолоныКарбапенемы, аминогликозиды. + В РФ: цефалоспорины III-IV пок.Полимиксин Е, комбинации а/б.+ В РФ: карбапенемы
Enterococcus faeciumПенициллины, цефалоспорины, аминогликозидыВанкомицинЛинезолид, тигециклин, даптомицин
Staphylococcus aureusПенициллины, цефалоспориныЗащищенные бета-лактамы,Пенициллины, цефалоспорины
Helicobacter pyloriКларитромицин, метронидазолВ составе комбинированной терапии с ИПП и висмута трикалия дицитратом: амоксициллин, тетрациклин, рифаксимин
Campylobacter spp.Пенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, тетрациклины. В ряде стран Азии и Африки: фторхинолоны, макролидыФторхинолоны, макролидыГентамицин, карбапенемы. + В РФ: макролиды, фторхинолоны
SalmonellaeПенициллины, цефалоспорины, аминогликозиды, тетрациклины, хлорамфеникол, ко-тримоксазолФторхинолоныФторхинолоны, макролиды, цефалоспорины III-IV пок., карбапенемы
Neisseria gonorrhoeaeПенициллины, тетрациклины, фторхинолоны, сульфаниламидыЦефалоспориныАзитромицин + цефтриаксон. + В РФ: цефалоспорины III-IV пок.
Streptococcus pneumoniaeТетрациклин, ко-тримоксазолПенициллины, цефалоспорины, макролидыХлорамфеникол, рифампицин, респираторные фторхинолоны, ванкомицин. + В РФ: пенициллины, цефалоспорины, макролиды
Haemophilus influenzaeАмпициллин, ко-тримоксазолБета-лактамы (в отдельных случаях – защищенные), ко-тримоксазол, хлорамфениколЦефалоспорины III-IV пок., карбапенемы, хлорамфеникол, рифампицин
Shigella spp.Ампициллин, хлорамфениколФторхинолоныЦефалоспорины III-IV пок., аминогликозиды, ко-тримоксазол. + В РФ: фторхинолоны

Источники

  1. Сайт Всемирной организации здравоохранения.
  2. «Функциональная гастроэнтерология»
  3. Durante-Mangoni E., Zarrilli R.

    Global spread of drug-resistant Acinetobacter baumannii: molecular epidemiology and management of antimicrobial resistance // Future Microbiol. 2011; 6 (4):407–22.

  4. Partridge S. R. Resistance mechanisms in Enterobacteriaceae // Pathology. 2015; 47 (3): 276–84.

  5. Hooper D. C., Jacoby G. A. Mechanisms of drug resistance: quinolone resistance // Ann N Y Acad Sci. 2015;1354: 12-31.

Источник: https://www.katrenstyle.ru/articles/journal/medicine/spotlight/proklyataya_dyuzhina

Бактерии и антибиотики: что нового в «войне миров»?

Устойчивость к антибиотикам: бактерии вышли из-под контроля!

Тема поиска новых антибиотиков для человечества становится актуальнее с каждым годом. Недавно ВОЗ составила даже список возбудителей заболеваний «с критически высоким уровнем приоритетности». О работе, которая ведётся в этом направлении, «Сибмеде» рассказал Дмитрий Пышный, член-кор. РАН, доктор хим. наук, зав. лабораторией биомедицинской химии, зам. директора ИХБиФМ СО РАН.

Шотладнский микробиолог Александр Флеминг открыл пенициллин, вернее, обнаружил свойства плесени подавлять развитие патогенных бактерий, в 1928 году.

Открытие произошло случайно – Флеминг не вымыл вовремя чашку, в которой проводил опыты.  К исследованиям антибактериальных свойств плесеней подключились коллеги.

Во время Второй Мировой войны в СССР и США уже массово производили пенициллин. В 1945 году Флеминг получил Нобелевскую премию. 

Бактериальные заболевания побеждены! – ликование продолжалось несколько десятилетий. Но бактерии хотели жить и мутировали.  Они научились вырабатывать ген устойчивости к антибиотикам и передавать его «собратьям». Между бактериями и фармацевтической промышленностью развернулась война.  Появилась бактерия, названная «супербактерией», – она устойчива ко всем существующим антибиотикам. 

О стратегии, которая может привести к победе в этой войне, порталу «Сибмеда» рассказал Дмитрий Пышный, член-корреспондент РАН, доктор химических наук, зав. лабораторией биомедицинской химии, заместитель директора ИХБиФМ СО РАН.

 

– Дмитрий Владимирович, опасность появления бактерий, с которыми не справляются антибиотики, в самом деле, велика?

–  Да, штаммы бактерий, устойчивые к различным антибиотикам, появляются все чаще. У бактериальных сообществ это норма: обмениваться фрагментами генетической информации.

Ситуация обостряется тем, что разработчики часто остаются с пустыми руками, еще не завершив работы. Антибиотики еще на этапе клинических испытаний оказываются бессильными перед инфекцией, для победы над которой они предназначались.

  Непонятно, с чем на инфекционном фронте мы столкнемся в ближайшем будущем. Необходим поиск новых методик лечения и новых препаратов.

– Чтобы через некоторое время бактерии и к ним приспособились? 

– Чем объясняется устойчивость микроорганизма к антибиотикам? В микробе появляется ген, который отвечает за выработку фермента для «переваривания», утилизации лекарства.

 В 2013 году в нашем институте организовали лабораторию биомедицинской химии, задача которой – создание ген-направленных антибактериальных препаратов на основе синтетических фрагментов нуклеиновых кислот – олигонуклеотидов.

Руководил лабораторией Сидней Альтман, нобелевский лауреат профессора молекулярной и клеточной биологии и биологии развития Йельского университета (США). 

–  Ген-направленные? Значит, уже не антибиотики?

– Альтман называет их антибиотиками нового поколения. Любой организм несет в своей ДНК определенный набор генетической информации. Она закодирована в специфической для каждого вида последовательности нуклеотидов.

 Сегодня получить полную генетическую информацию о любом новом микроорганизме не составляет особого труда. Это можно сделать в течение недели. Далее мы определяем тот специфичный участок ДНК, который жизненно необходим для функционирования бактерии.

 И создаём олигонуклеотидную конструкцию, нацеленную на этот участок. 

Олигонуклеотид, проникнув в бактериальную клетку способен специфично связаться с таким комплементарным участком и заблокировать его работу, например, разрушив его под действием специальных ферментов, таких как РНКаза H. Мы уже создали новый тип перспективных олигонуклеотидных конструкций, которые оказываются очень стабильны в биологических средах.

– То есть, победа за вами?

–  Мало найти средство, которое убивает бактерии. Есть такая шутка: самый лучший антибактериальный препарат –  серная кислота, поскольку уничтожает всё. И бактерии, конечно. 

Нужно создать препарат, который будет ядом для патогенного микроорганизма, но не тронет наше собственное тело и миролюбивое бактериальное сообщество в нём.

 Известна проблема антибиотикотерапии: после лечения приходится восстанавливать микрофлору. Мы хоть и люди, но в нас живёт очень много симбиотических бактерий. Без них мы не сможем существовать. Кожа заселена бактериями, кишечник, и так далее.  Этот симбиоз нарушать нельзя.

Полностью не решены пока и технологические вопросы: как организовать проникновение соединения в клетку микроорганизма и как обеспечить его абсолютную стабильность в организме? В этом направлении сейчас работаем.

Одна из наших лабораторий вместе с московскими коллегами уже испытывает на моделях ген-направленные противотуберкулезные препараты. В том числе «организует доставку» пептидо-нуклеиновых конструкций к своей мишени – определенному фрагменту РНК микроорганизма, возбудителя туберкулеза. Есть обнадеживающие результаты.

Ещё не победа. Но уже ясно, что это перспективное направление, и оно приведёт к задуманному результату.

– Как скоро?

– Смотря, что иметь в виду. Если вы спрашиваете, когда можно будет купить препарат в аптеке, то, наверное, ждать придется лет 10. При условии, что клинические исследования кто-то профинансирует в размере нескольких десятков миллионов рублей.

– Кто может финансировать?

–  Есть целевые федеральные программы по определённым направлениям исследований, которые финансируют и минздрав, и минобрнауки и даже минэконом развития. Для участия в этих программах надо убедить тех, кто распределяет средства, что у нас есть неимоверно перспективная тема – чтобы они сформировали соответствующий лот. А дальше надо еще выиграть конкурс. Процесс нелёгкий.

– Реально ли выйти с новым отечественным препаратом на фармрынок?

– Примеры есть. И по той нарастающей активности, которую я вижу у компаний биотехнологического профиля, вера в это у людей появляется. Есть фонды, которые финансируют чисто фундаментальные исследования, но просят обращать внимание на шаги к внедрению. Есть и несколько крупных отечественных фармкомпаний, у которых свое производство. 

Сейчас мы, Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, создали с группой компаний ООО «Фармэко» совместное предприятие, называемое «Фабрика биополимеров», которое предназначено для отработки технологий производства биофармпрепаратов и субстанций на основе антител, белков и нуклеиновых кислот, а также для выпуска пробных небольших партий лекарственных форм.

– За рубежом тоже разрабатывают новые антибактериальные препараты?

– Там пальма первенства отдана совершенствованию стандартных форм антибиотиков, низкомолекулярных соединений, имеющих молекулярные, а не генетические, биологические мишени. Наука и фармацевтическая промышленность в налаженном альянсе – это такой конвейер, который просто так не остановишь.

Но думать на перспективу, работать над тем, что может в будущем оказаться более выгодным, необходимо. Жизнь изворачивается быстро. Природе легко поменять часть молекулы, одну аминокислоту в белке, и это уже может стать критичным для обычных антибиотиков.

Но изменить достаточно большой кусок своего генетического кода организм не может.

 – В самом деле, война миров

– Так и есть. Мы все живём, потому, что воюем. Мы такие только потому, что мы в каких-то сражениях победили. Но и наши противники такие потому, что победили в других сражениях. 

Наша иммунная система постоянно совершенствовалась в эволюции для быстрого распознавания патогенных микрооганизмов и молниеносного ответа на заражение. Бактерии, как и, в целом, микроорганизмы, тоже «хотят» жить и постоянно ищут пути «уворачивания» от ударов иммунной системы высших существ и человека, в частности.  

 

Именно поэтому это бесконечный процесс сосуществования, требующий от ученых разработки гибких методов быстрого реагирования на возникновение в природе новых биологических угроз, какими и являются патогенные микроорганизмы.

– Ваши препараты, орудие генетической атаки – единственный способ победить болезнетворные бактерии и не вызвать их мутации?

– В лаборатории молекулярной микробиологии нашего института под руководством Нины Викторовны Тикуновой, д. б. н., создают бактериофаги. Это вирусы, которые нацелены именно на бактерии. Из названия понятно – «поедатели бактерий», убийцы бактерий.

  Если собрать коллекцию бактериофагов, либо научиться создавать их направленно, то можно быстро подбирать такого «убийцу», который уничтожит только болезнетворную бактерию, при этом останется безвредным для всех остальных микроорганизмов и организма человека в целом. 

– Эти «снайперы» уже проверены в бою?

– Есть позитивный опыт научных разработок лечения «диабетической стопы».  У больных диабетом развиваются трофические язвы стопы, в которых поселяется сообщества бактерий, заживление таких язв проблематично. 

Применение бактериофагов для заживления «диабетической стопы» – это хороший пример наукоёмкой персонализированной медицины. 

Специалист берёт мазок из раны, в лаборатории изучают, какие микроорганизмы поселились в язве, и подбирают бактериофаги, которые уничтожают именно эти бактерии. Больной получает препарат, внешне напоминающий водичку, смазывает ей раны, бактериофаги делают свое дело, язвы заживают.

К сожалению, лечение бактериофагами не может быть нацело стандартизировано, широко распространено. Оно возможно только в тех клиниках, у которых есть лицензия на применение новых, перспективных форм терапии. Мы с нашими партнёрами активно работаем в этом направлении.

Елена Климова

Источник: https://sibmeda.ru/articles/sibirskie-razrabotki/bakterii-i-antibiotiki-chto-novogo-v-voyne-mirov-/

Как бактерии победили антибиотики

Устойчивость к антибиотикам: бактерии вышли из-под контроля!

Среда, 6 Января 2016, 11:38

Устойчивость болезнетворных бактерий к антибиотикам приобретает все более угрожающие масштабы. Совсем скоро человечество может оказаться бессильным перед бактериальными инфекциями

В 1945 г. в интервью New York Times отец пенициллина Александр Флеминг, осознав угрозу увлечения антибиотиками, предостерег людей от злоупотребления этими препаратами. “Придет время, когда пенициллин можно будет купить в любом магазине.

Тогда возникает опасность, что невежественный человек сможет легко назначить себе дозу и подвергнуть микробы несмертельным для них количествам лекарственного средства, сделав их устойчивыми”, – написал Флеминг. В 2015 г. ВОЗ опубликовала доклад, посвященный мутациям болезнетворных бактерий.

В нем, в частности, говорится, что миру грозит постантибиотическая эра.

“Без принятия срочных, скоординированных мер мир может оказаться в эре постантибиотиков, когда общие инфекции и незначительные травмы, излечимые на протяжении десятилетий, могут вновь оказаться смертельными”, – говорит заместитель генерального директора ВОЗ по безопасности в области здравоохранения доктор Кейджи Фукуда.

Похоже, пессимистические прогнозы сбываются. Месяц назад ученые обнаружили бактерии с геном, обеспечивающим устойчивость к одному из самых сильных антибиотиков – колистину, который применяют, когда никакие другие препараты уже не способны уничтожить опасные микроорганизмы. Таким образом, про­изошло то, чего все так боялись: мир оказался на пороге появления бактериальных инфекций, для лечения которых даже формально не существует ни одного лекарства.

На пороге глобальной катастрофы

Ученые подсчитали, что устойчивость болезнетворных бактерий к одному или нескольким антибактериальным препаратам только европейским странам обходится в 1,5 млрд евро дополнительных затрат на здравоохранение. Кроме того, ежегодно фиксируется 25 тыс.

смертей от госпитальных инфекций в Европе и 90 тыс. – в США. В развивающихся странах ситуация гораздо хуже, но оценить ее сложно из-за отсутствия достоверной статистики.

Так что проблема устойчивости бактерий к антибиотикам – глобальная, она касается всех без исключения государств мира.

В конце октября ученые из разных научных и медицинских институтов США опубликовали в журнале Lancet результаты исследования эффективности антибиотиков. Оказалось, что примерно половина бактерий, которые заносят в организм инфекции после проведения рутинных хирургических операций, устойчивы к применяемым антибиотикам.

Неудивительно, что многие врачи бьют тревогу и называют снижение эффективности антибиотиков “тикающей бомбой”.

По словам ведущего автора исследования профессора Раманана Лакшминараяна из Центра изучения динамики болезней в Вашингтоне, растущая устойчивость бактерий к антибиотикам увеличила количество смертей младенцев в бедных странах и пожилых людей – в богатых.

По мере старения населения будет требоваться все больше операций, а значит, ситуация будет ухудшаться. Лора Пиддок, профессор микробиологии из Университета Бирмингема, говорит, что человечеству срочно нужны антибиотики нового поколения, к которым у бактерий пока нет устойчивости. Иначе все может закончиться массовым вымиранием.

Ученые обнаружили бактерии с геном, обеспечивающим устойчивость к одному из самых сильных антибиотиков – колистину, который применяют, когда никакие другие препараты уже не помогают

Проблема настолько серьезная, что в европейских странах ее уже решают на правительственном уровне. В частности, она обсуждалась на встрече лидеров G7 в Брюсселе.

А премьер-министр Великобритании Дэвид Кэмерон призвал глав всех стран и мировые фармацевтические компании объединить усилия в создании универсального антибиотика, уничтожающего все без исключения бактерии.

“Если этого не сделать, человечество вернется в средневековье, когда люди умирали от излечимых инфекций”, – заявил он.

По мнению ученых, среди главных причин развития резистентности – чрезмерное и неправильное использование антибиотиков.

Директор американского Центра по контролю и профилактике заболеваний Стив Соломон отмечает, что ввиду частого использования антибиотиков в течение последних 70 лет бактерии выработали устойчивость практически ко всем существующим препаратам.

Доктор Чарльз Пенн, координатор ВОЗ по работе в области предотвращения развития резистентности к противомикробным препаратам, говорит, что зачастую даже врачи плохо понимают различие между бактериями, вирусами и другими патогенами, а соответственно, не могут определить, когда стоит принимать антибиотики. По его словам, очень часто они их назначают при вирусных инфекциях, таких как простуда, грипп и диарея, не утруждая себя по­иском альтернативной терапии.

Немаловажную роль в развитии бактериальной устойчивости сыграло также чрезмерное и неправильное использование антибиотиков в сельском хозяйстве: в животноводстве, птицеводстве их часто применяют практически бесконтрольно.

Ими же обрабатывают овощи и фрукты, особенно импортные, транспортирующиеся на большие расстояния, – для увеличения срока хранения. В итоге начиненная антибиотиками пища попадает в организм человека. При постоянном “подкармливании” лекарствами бактерии привыкают к ним и вырабатывают устойчивость.

В итоге, когда человек, заболевая, принимает антибиотик, он не действует.

Как обмануть бактерии

На протяжении последних 70 лет проходит соревнование фармацевтов и бактерий. По мере того, как определенные антибиотики перестают действовать, на рынок выходят новые аналоги, к которым микроорганизмы со временем вырабатывают устойчивость. Все это, похоже, сизифов труд и вряд ли может стать решением проблемы на долговременной основе.

Единственным выходом является создание революционных антивирусных технологий.
Самая эффективная на сегодня методика – использование бактериофагов, то есть заражающих бактерии вирусов.

Пробравшись в клетки микроорганизмов, фаги делятся, пока не заполняют всю бактерию. В итоге она лопается, как воздушный шарик.

Преимущество такой терапии в том, что фаги эволюционируют вместе с бактериями, а значит, иммунитет к ним микроорганизмы не приобретают.

Принципиально также, что бактериофаги весьма избирательны: их можно “натравить” на конкретные вредоносные бактерии, остальных они уничтожать не станут. С другой стороны, фаговая терапия имеет немало слабых сторон, в частности, это довольно сложная и зачастую небезопасная для организма процедура. Поэтому ученые активно ищут более приемлемые альтернативы.

Так, ученые из Университета Восточной Англии научились разрушать плотную липидную оболочку, благодаря которой грамотрицательные бактерии являются особенно устойчивыми к антибиотикам.

Важность открытия состоит в том, что они сумели воздействовать на защитный барьер патогенов, а не на них самих.

Это означает, что в будущем лекарственным средствам не нужно будет проникать внутрь бактерий, а соответственно, микроорганизмы не смогут выработать к ним устойчивость.

Микробиологии из Университета Британской Колумбии нашли пептид, который предотвращает размножение бактерий, способных образовывать биопленки: они размножаются на коже, в легких, серд­це, других тканях и являются причиной 70% всех инфекций в организме человека.

По словам возглавившего разработку профессора кафедры микробиологии и иммунологии Боба Хэнкока, особый пептид, состоящий из 12 аминокислот, способен бороться со многими штаммами бактерий, в том числе и с не поддающимися лечению большинством антибиотиков.

Открытие может стать новым этапом в создании новейших эффективных антибактериальных препаратов.

Бактериофаги, наночастицы, пептиды – все эти методы борьбы с бактериями пока находятся только на стадии тестирований. Остается надеяться, что однажды все же появится дешевая, безопасная и эффективная альтернатива антибиотикам

https://www.youtube.com/watch?v=kkg7lCay1vA

Важное открытие сделала и команда британских ученых из лондонского Университета Биркбек и университетского колледжа Лондона. Они раскрыли механизмы, с помощью которых бактерии обмениваются устойчивыми к антибиотикам генами. Зная, как происходит такой процесс, можно разработать новые соединения, способные перекрыть канал распространения гена лекарствоустойчивости.

Отдельная область исследований резистентности бактерий – нанотехнологии.

Так, ученые из Бернского университета в Швейцарии обнаружили, что для преодоления бактериальной устойчивости можно использовать наночастицы на основе липидов, похожие по своему строению на мембрану клетки-хозяина.

Эти наночастицы действуют в качестве приманки для бактериальных токсинов. Притягивая токсины и соединившись с ними, они легко их уничтожают без ущерба для здоровых клеток организма.

Недавно в Массачусетском технологическом институте разработали “фагмиды” – наночастицы, которые смогут эффективно уничтожать болезнетворные бактерии. Идея та же, что и при использовании бактериофагов, но с принципиальным отличием: патогенная клетка умирает, но микроорганизмы при этом не взрываются.

“Взрыв бактерии может привести к высвобождению опасных токсинов. В нашей технологии подобные побочные эффекты исключены”, – объяснил руководитель исследования Джеймс Коллинс.

Ученые уже подтвердили эффективность частиц на Escherichia coli, а в ближайшее время они попробуют уничтожить с помощью “фагмид” возбудителя холеры.

Хотя все упомянутые средства пока только на стадии тестирований, усилия ученых вселяют надежду, что однажды найдется дешевая, безопасная и эффективная альтернатива антибиотикам и человечество в ближайшее время не вымрет от холеры.

Устойчивость к антибиотикам научились вырабатывать самые разные инфекции. В частности, в докладе ВОЗ отмечается, что широко распространенная инфекция кишечной палочки, которая традиционно лечилась фторхинолонами, антибиотиками широкого спектра действия, уже выработала резистентность.

В Австрии, Австралии, Канаде, Франции, Японии, Норвегии, Словении, Южной Африке, Швеции и Великобритании подтверждена неэффективность лечения гонореи третьим поколением цефалоспоринов. Европейские ученые также установили, что 60% стафилококковых инфекций (вызывают гнойно-воспалительные очаги и интоксикацию) “подружились” с метициллином.

Медики говорят, что у пациентов с метициллин-устойчивым золотистым стафилококком на 64% выше риск умереть, чем у восприимчивых к антибиотикам людей.
Особо опасны грамотрицательные бактерии: Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и Acinetobacter baumannii.

Кстати, именно для борьбы с такими инфекциями и использовался колистин, который зачастую оставался последним доступным средством для спасения жизни.

Источник: http://www.dsnews.ua/future/kak-bakterii-pobedili-antibiotiki-06012016113800

Резистентность бактерий: опасность, которая рядом

Устойчивость к антибиотикам: бактерии вышли из-под контроля!

Насколько вопрос, о котором пойдет ниже речь, имеет важнейшее значение, можно судить по тому факту, что к нему четыре года назад привлек внимание научного сообщества первооткрыватель структуры ДНК нобелевский лауреат Джеймс Уотсон.

В 2011 году он и еще 30 ученых-биологов из Канады, Франции, Финляндии, Бельгии, Германии, Великобритании и США собрались в Нью-Йорке на конференцию, посвященную проблеме устойчивости бактерий к антибиотикам.

По ее итогам участники опубликовали совместное заявление, в котором с нескрываемой тревогой говорилось: «Развитие и распространение устойчивости к антибиотикам у бактерий представляет всеобщую угрозу для человека и животных, которую, как правило, сложно предотвратить, но, тем не менее, можно держать под контролем, и эту задачу нужно решать наиболее эффективными способами. До широкой общественности должны быть доведены факты, касающиеся важнейшей роли бактерий в жизни и благополучии людей, природе антибиотиков и важности их разумного использования».

Следующее громкое заявление прозвучало в 2012 году. Генеральный директор ВОЗ Маргарет Чен выступила в Копенгагене на конференции «Борьба с устойчивостью к противомикробным препаратам — время действовать». Отбросив всякую дипломатичность, М.

 Чен прямо и откровенно заявила, что наступает новый, непредсказуемый этап развития и нас может ожидать «конец современной медицины в том виде, как мы ее знаем».

Гендиректор ВОЗ предрекла наступление постантибиотической эпохи, когда «даже стрептококковое воспаление горла или царапина на коленке ребенка могут снова приводить к смерти».

Конечно, для того чтобы услышать из уст руководителя ВОЗ о скором конце современной медицины, должны были сложиться исключительные обстоятельства. К сожалению, об этих обстоятельствах большинство людей не имеет ни малейшего представления.

Ныне процесс возникновения и распространения устойчивых клинических штаммов бактерий происходит слишком стремительно, буквально на глазах врачей и исследователей.

За последние 10–15 лет в результате продолжающегося интенсивного применения антибактериальных средств (АБ) бактериальные «монстры», устойчивые к различным антибиотикам, практически полностью вытеснили штаммы, устойчивые только к одному виду АБ. Отмечено появление так называемых панрезистентных супербактерий, устойчивых абсолютно ко всем используемым ныне АБ.

Такая ситуация не только усложняет борьбу с типичными инфекционными заболеваниями, но и ставит под угрозу применение многих жизненно важных медицинских процедур вроде трансплантации органов, имплантации протезов, передовой хирургии и химиотерапии раковых заболеваний. При всех этих процедурах повышается риск развития инфекционных заболеваний.

Как возникает и распространяется устойчивость к антибиотикам?

Почему же сложилась такая ситуация, что когда-то всемогущие АБ вдруг перестали эффективно действовать на бактерии? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться с основными способами возникновения устойчивости и путями ее распространения.

Устойчивость бактерий к АБ может быть врожденной и приобретенной. Врожденная устойчивость обусловлена особенностями строения структур клетки, на которые направлено действие антибиотика. Такая устойчивость может быть связана, например, с отсутствием у микроорганизмов мишени действия АБ или недоступностью мишени вследствие низкой проницаемости оболочки клетки.

Приобретенная устойчивость возникает в результате контакта микроорганизма с антимикробным средством за счет возникновения мутаций либо благодаря горизонтальномупереносугенов (ГПГ) устойчивости.

В настоящее время именно горизонтальный перенос различных генов резистентности является главной причиной быстрого возникновения множественной лекарственной устойчивости у бактерий.

ГПГ — процесс, в котором организм передает генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Такая переданная ДНК встраивается в геном и затем стабильно наследуется.

Центральную роль в этом процессе играют различные мобильные генетические элементы — плазмиды, транспозоны, IS-элементы, интегроны.

За последние годы сформировано четкое понимание того, что ГПГ является одним из ведущих механизмов эволюции бактерий.

Эволюционные корни проблемы устойчивости

Гипотеза о том, что актиномицеты-продуценты антибиотиков, живущие в почвах, становятся источником генов устойчивости к антибиотикам, была сформулирована еще в 1973 году американскими учеными Бенвенистом и Дэвисом (Benveniste, Davies).

Однако впоследствии выяснилось, что гены продуцентов АБ имеют очень низкое сходство с генами патогенных бактерий. Поэтому было сделано предположение о том, что любые природные бактерии, а не только сами продуценты, являются источником генов устойчивости к АБ.

Первые свидетельства в пользу этого предположения были получены французскими учеными при изучении происхождения генов бета-лактамазы и генов устойчивости к хинолонам. В обоих случаях удалось обнаружить природные бактерии, несущие гены, почти идентичные клиническим.

Однако это были лишь единичные примеры; к тому же нельзя было исключить возможность переноса генов в обратном направлении, от клинических штаммов бактерий к бактериям природным.

Для убедительного подтверждения данной гипотезы было необходимо выделить гены, идентичные или практически идентичные клиническим из природных экосистем, не подвергавшихся антропогенному воздействию.

Впервые такие гены устойчивости к АБ из абсолютно нетронутых экосистем удалось обнаружить в 2008 году российским генетикам из Института молекулярной генетики РАН. Для этих исследований были использованы образцы «вечной» мерзлоты возрастом от 20 тыс. до 3 млн лет.

В 2011 году канадские исследователи также обнаружили гены устойчивости в ДНК, выделенной из образца мерзлоты с Клондайка возрастом 30 тыс. лет. В настоящее время в лабораториях ряда стран активно ведутся геномные исследования в этом направлении.

Благодаря всем этим исследованиям уже никто не сомневается в том, что резистентность к АБ имеет глубокие эволюционные корни и существовала задолго до начала применения АБ во врачебной практике.

Хозяйственная деятельность и устойчивость к АБ

Хотя гены устойчивости к АБ у бактерий возникли еще в древности, широкое распространение таких генов среди микроорганизмов началось после начала использования антибактериальных средств в медицине.

Активное и повсеместное применение антибактериальных средств послужило мощнейшим эволюционным инструментом, способствуя селекции и распространению бактерий с измененным геномом. Более 100 тыс.

тонн АБ, производимых ежегодно, заставляют микроорганизмы проявлять чудеса приспособляемости.

По сути, начав активно использовать антибиотики, человек неожиданно для себя поставил широкомасштабный и планомерный эксперимент по отбору устойчивых бактерий. Следует особо подчеркнуть, что в результате этого в клинике произошел отбор не только генов устойчивости, но и особых систем, значительно ускоряющих приобретение новых генов устойчивости за счет ГПГ.

Это привело к тому, что АБ, которые еще недавно успешно использовались для борьбы с самыми различными возбудителями инфекций, теперь в подавляющем большинстве случаев оказываются неэффективными.

Ведь в процессе эволюции у бактерий выработаны многочисленные приспособительные механизмы, позволяющие быстро меняться и выживать в условиях самого жесткого отбора, будь он естественным или искусственным.

Нынешняя опасная ситуация, сложившаяся в борьбе с инфекциями, напрямую связана с огромным количеством производимых АБ.

Большинство из них плохо усваивается человеком и животными, в результате чего от 25% до 75% потребляемых антибактериальных средств без изменений выводится из организма с калом и мочой, попадая затем вместе с водой в естественные водоемы.

По всему миру ученые регулярно находят в городских сточных водах высокую концентрацию АБ после их использования в медицине и животноводстве. И никакие очистные сооружения не в силах этому противостоять.

Такая ситуация прямо способствует распространению резистентности к АБ: бактерии, живущие в естественной среде, после контакта с малыми дозами АБ из очистных сооружений приобретают к ним устойчивость.

Подтверждением этому служит тот факт, что в местах слива сточных вод постоянно обнаруживаются бактерии с генами устойчивости к АБ, а также бактериофаги, передающие эти гены бактериям. Кроме того, использование для удобрения полей навоза животных, получавших антибиотики, также приводит к заметному увеличению в почве бактерий, содержащих гены устойчивости. Эти гены потом могут передаваться бактериям, живущим на растениях, а затем с растительной пищей попадать в кишечник человека и захватываться кишечной микрофлорой.

В немалой степени способствует распространению устойчивости к АБ заведенная в животноводстве практика создания крупных комплексов с многотысячными поголовьями. Плазмиды с генами устойчивости, R-плазмиды, очень быстро распространяются на ограниченном пространстве с большим количеством животных.

И здесь уже можно увидеть социальные причины увеличения резистентности к АБ. Постепенная миграция сельских жителей в города приводит к исчезновению небольших животноводческих хозяйств и замене их гигантскими комплексами, которые являются прекрасным резервуаром для накопления факторов резистентности.

В таких комплексах гены устойчивости к АБ приобретают не только животные, но и люди из обслуживающего персонала.

Еще одним важным фактором распространения устойчивости к АБ оказывается принятое сегодня за правило применение субтерапевтических доз АБ в животноводстве в качестве факторов роста. Директор ВОЗ М.

 Чен привела поразительные данные о том, что более половины всех производимых сегодня антибиотиков скармливают животным для их быстрого роста: «Количество антибиотиков, используемых среди здоровых животных, превышает количество антибиотиков, используемых среди нездоровых людей».

Еще одной ключевой причиной распространения устойчивости к АБ стало необоснованное назначение их врачами (наряду с самолечением).

Вообще, как это ни парадоксально, любые контакты со сферой здравоохранения несут в себе повышенный риск заразиться бактериями, устойчивыми к целому спектру АБ.

Нужна по-настоящему стерильная чистота, аккуратность и ответственность, чтобы противостоять распространению устойчивых штаммов в таких медицинских учреждениях.

Выход есть!

Но даже из такой сложной ситуации есть выход. И здесь будет уместно привести два примера. Дания в конце 1990-х первой в Европе ввела запрет на использование антибиотиков в качестве стимуляторов роста животных. Результаты такого шага не заставили себя ждать.

Международная группа экспертов показала, что отказ Дании от АБ в животноводстве не только не нанес большого ущерба доходам фермеров, но и способствовал значительному снижению факторов устойчивости к АБ на фермах и в мясе животных. В выигрыше оказались все, кроме производителей АБ.

Германия, запретив использование АБ авопарцина на птицефермах, тоже добилась внушительных результатов: количество энтерококков, устойчивых к ванкомицину (аналогу авопарцина), за четыре года после запрета снизилось в три раза.

Налицо непростая ситуация. Человечество стоит перед очень сложной многогранной проблемой. Научные исследования показали, насколько сложно устроены биологические процессы у живых организмов и как осторожно нужно вмешиваться в их естественный ход.

Появление в последние десятилетия устойчивых к лекарствам супербактерий и множества новых инфекций — лучшее тому подтверждение. Бездумное применение антибиотиков создало реальную угрозу для человечества.

И для того, чтобы устранить или хотя бы уменьшить эту угрозу, потребуются большие усилия, и в первую очередь правительств и научно-медицинского сообщества.

1. Выступление гендиректора ВОЗ М. Чен2. Петрова М.А. и соавт. Изучение ассоциации генов strA-strB с плазмидами и транспозонами у современных и древних бактерий. Генетика. 2008, 44(9): 112–116.

3. Allen H.K.

, Donato J., Wang H.H., Cloud-Hansen K.A., Davies J., Handelsman J. Call of the wild: antibiotic resistance genes in natural environment. Nat Rev Microbiol. 2010, 8(4): 251–259. DOI:10.1038/nrmicro2312.

4. D’Costa V. M. et al. Antibiotic resistance is ancient. Nature. 2011, 477(7365):457–461. DOI:10.1038/nature10388.
5. Cantas L., Shah S.Q., Cavaco L.M., Manaia C.M., Walsh F., Popowska M., Garelick H., Bürgmann H., Sørum H. A brief multi-disciplinary review on antimicrobial resistance in medicine and its linkage to the global environmental microbiota. Front Microbiol. 2013, 4: Article 96. DOI:10.3389/fmicb.2013.00096
6. Nikaido H. Multidrug resistance in bacteria. Annu Rev Biochem. 2009, 78: 119–146. DOI:10.1146/annurev.biochem.78.082907.145923

Источник: http://elementy.ru/lib/432629

Хиликон
Добавить комментарий