Антибиотикорезистентность — это… определение понятия, диагностика, механизмы и пути преодоления

Методы определения антибиотикорезистентности

При создании новых антибактериальных препаратов очень важно четко определить его свойства: как они действуют и в отношении каких бактерий эффективны. Определить это можно лишь при помощи лабораторных исследований

Анализ на антибиотикорезистентность можно провести с использованием различных методов, самыми популярными из которых считаются:

• Метод дисков, или диффузия АМП в агар по Кирби-Байер
• Метод серийных разведений
• Генетическая идентификация мутаций, вызывающих лекарственную резистентность.

Первый метод на сегодняшний день считается самым распространенным благодаря дешевизне и простоте исполнения. Суть метода дисков заключается в том, что выделенные в результате исследований штаммы бактерий помещают в питательную среду достаточной плотности и накрывают пропитанными раствором АМП бумажными дисками. Концентрация антибиотика на дисках отличается, поэтому когда происходит диффузия препарата в бактериальную среду, можно наблюдать градиент концентраций. По величине зоны отсутствия роста микроорганизмов можно судить об активности препарата и рассчитать эффективную дозировку.

Вариантом метода дисков служит Е-тест. В этом случае вместо дисков применяют полимерные пластины, на которые наносится определенная концентрация антибиотика.

Недостатками этих методов считается неточность вычислений, связанная с зависимостью градиента концентраций от различных условий (плотности среды, температуры, кислотности, содержания кальция и магния и т.д.).

Метод серийных разведений основан на создании нескольких вариантов жидкой или плотной среды, содержащих различные концентрации исследуемого препарата. Каждый из вариантов заселяют определенным количеством исследуемого бактериального материала. По окончании инкубационного периода оценивают рост бактерий или его отсутствие. Этот метод позволяет определить минимально-эффективную дозу препарата.

Метод можно упростить, взяв за образец всего 2 среды, концентрация которых будет максимально близка к минимуму, необходимому для инактивации бактерий.

Метод серийных разведений по праву считается золотым стандартом определения антибиотикорезистентности. Но из-за дороговизны и трудоемкости он не всегда применим в отечественной фармакологии.

Методика идентификации мутаций дает информацию о наличии у того или иного штамма бактерий видоизмененных генов, способствующих развитию антибиотикорезистентности к конкретным препаратам, и в связи с этим систематизировать возникающие ситуации с учетом сходства фенотипических проявлений.

Этот метод отличается высокой стоимостью тест-систем для его исполнения, тем не менее, его ценность для прогнозирования генетических мутаций у бактерий неоспорима.

Глубина проблемы резистентности

Всю значительность проблемы показывает результаты опроса, инициированного ВОЗ. Так выяснилось, что две трети людей полагают: резистентным к антимикробным препаратам, становится именно человек. При этом:

• 65 процентов считают, будто антибиотик помогает от вирусов;
• 32% – лечение следует прекращать, как только наступает улучшение;
• 44% – резистентные бактерии создают сложности исключительно для людей, злоупотребляющих препаратами.

Никаких затруднений с устойчивостью возникнуть не может – медицина все решит, как только проблема достигнет серьезных масштабов. Так думают 64 процента опрошенных.

Статистика по России выглядит удручающе:

• 56% респондентов признали, что пили антибиотики в предшествующие 6 месяцев;
• из них только половине их назначил врач;
• 67% верят, будто антибиотики спасают от гриппа и других вирусов;
• 26% оставляют лечение после устранения симптомов.

Диффузионные методы

Анализ мочи на чувствительность к антибиотикам, и не только ее, можно провести несколькими способами. Первый из них – это метод дисков. Проводят его следующим образом. В чашку Петри заливают агар, а когда он застынет, специальным инструментом наносят исследуемый материал. Затем по поверхности агара раскладывают бумажные диски, пропитанные антибиотиками. После чашку закрывают и ставят в термостат. Постепенно диск погружается в желатин, а антибиотик диффундирует в окружающее пространство. Вокруг бумаги образуется зона «подавления роста». Чашки проводят в термостате двенадцать часов, затем их вынимают и измеряют диаметр вышеуказанной зоны.

Второй способ – это метод Е-теста. Он похож на предыдущий, но вместо бумажных дисков используют полоску, которая на своем протяжении в разной степени пропитана антибиотиком. После двенадцати часов экспозиции в термостате чашку Петри достают и смотрят, в каком месте зона подавления роста соприкасается с полоской бумаги. Это будет наименьшая концентрация препарата, которая необходима для лечения заболевания.

Достоинством этих тестов является быстрота и простота их проведения.

Когда использовать антибиотики?

Антибиотики могут быть бактериостатическими или бактерицидными. В первом случае они препятствуют размножению бактерий, во втором – они уничтожают живые клетки. При этом антибиотики эффективны только тогда, когда инфекция вызвана бактериями. Поэтому назначение антибиотика должно происходить только тогда, когда врач уверен, что инфекция бактериальная. 

Как принимать антибиотики

К сожалению, тесты, подтверждающие этиологию инфекции, проводятся редко. При назначении антибиотика врачи обычно полагаются на конкретные симптомы бактериальной инфекции и место возникновения инфекции, зная, что определенные группы бактерий вызывают определенные симптомы. 

Если у врача есть сомнения относительно происхождения заболевания, он обязан назначить анализ, подразумевающий посев биологической жидкости, например, мокроты, на специальную питательную среду. На таких средах бактерии быстро разрастаются, образуя колонии, хорошо различимые под микроскопом. 

Затем можно воздействовать на выявленные бактерии разными антибиотиками, чтобы понять, какой из них будет уничтожать обнаруженный вид бактерий. Такой же анализ необходимо провести, если лечение уже назначенным антибиотиком остается неэффективным.

Поколения и резистентность

Существует 4 поколения антибактериальных медикаментов. Последнее поколение демонстрирует наибольшую эффективность. В структуре противомикробных таблеток или уколов находится множество сложных элементов. Препараты 4 поколения обладают не только большей лекарственной эффективностью, но и менее токсичны для организма.

Средства последнего поколения принимаются меньшее количество раз в день. Эффект от их использования достигается гораздо быстрее. С их помощью возможно вылечить хроническое заболевание.  Ингибирование ферментов микроба у современных препаратов очень высокая. При правильных действиях медикаменты последнего поколения будут эффективны несколько десятилетий.

В больницах часто назначают лекарства 3 и 4 поколения. Простые заболевания поддаются терапии при использовании препаратов 3 поколения. Они обладают большей токсичностью, но приобретаются в аптеке по более выгодной цене. Современное поколение не так широко распространенно и имеет стоимость выше, чем у более устаревших аналогов. Прием самого современного лекарства не всегда целесообразен. Пользоваться необходимо тем медикаментом, который оказывает нужный эффект. Если пренебрегать этим правилом, вызывается резистивность к современным лекарствам.

Пока еще микробы не имеют резистентность к антибиотикам последнего поколения. Хотя в условиях больниц и мест скопления различных патогенных микроорганизмов уже ходят слухи о том, что существуют невероятно устойчивые штаммы стафилококков и стрептококков. Со слов ученых антибиотикорезистентность способна развиваться бесконечно. Более того, об этом процессе было известно до появления первого антибиотика. Это глобальная проблема, так как создавать эффективные препараты все сложнее. Резистентность — особенность живых организмов. Это значит, что, в данный момент создать лекарство, к которому не будет привыкания — невозможно. Однако ученые двигаются в сторону изобретения идеального медикамента. Скорее всего, это будет абсолютно новый класс лекарств.

Принципы применения для предотвращения резистентности

От правильных действий человека зависит, как быстро микробы будут развиваться. Если будет вестись беспорядочный прием противомикробных медикаментов, в нужный момент лекарство просто не подействует. Любые антибиотики по механизму своего действия со временем вызывают резистентность.

Выделяют следующие правила приема антибиотиков:

• всегда заканчивать курс, даже если наступило улучшение;
• принимать медикамент по инструкции или рекомендациям врача;
• после приема проводить профилактику дисбактериоза;
• избегать самостоятельного назначения и использования антибактериальных препаратов.

Если соблюдать это, удастся повысить пользу от терапии и снизить частоту возникновения побочных эффектов. Если микробы будут уничтожены, то резистентность не передастся новым микроорганизмам. Стоит понимать, что соблюдение норм приема антибиотиков необходимо, чтобы при столкновении с серьезной болезнью (бактериальная пневмония, менингит) воздействовать на патогенные инфекции и возбудителей.

Устойчивость к тетрациклину

Устойчивость к тетрациклину широко распространена среди бактерий, что, как полагают, связано с расположением гена, определяющего устойчивость к тетрациклину, в той части плазмиды, к-рая контролирует трансмиссибельность (см. Плазмиды).

Объект действия тетрациклина в клетке — рибосомно-матричный комплекс, нарушается его связь с аминоацил-РНК. Однако устойчивость R+-бактерий к тетрациклину не связана с изменениями свойств рибосом; отсутствуют также доказательства существования ферментативной инактивации антибиотика. Резистентность к тетрациклину обусловлена нарушением проникновения антибиотика в клетку. В нормальную клетку тетрациклин проникает с помощью энергетически зависимой транспортной системы, угнетаемой азидом натрия, требующей присутствия ионов магния.

Устойчивость к тетрациклину индуцибельна, т. е. возрастает, если в среде присутствуют суббактериостатические дозы антибиотика или его аналогов .

Уровень устойчивости к тетрациклину у R+-штаммов бактерий, а также эффективность индукции определяются структурой плазмиды, несущей ген tet (контролирует синтез ТЕТ-белка), а также особенностями бактериального хозяина, в к-ром данная плазмида находится. Так, напр., плазмида RP4 определяла в одном и том же штамме более низкую устойчивость к тетрациклину, чем плазмида R6. С другой стороны, степень индукции устойчивости к тетрациклину широко варьировала и оказалась наиболее высокой в Erw. aroideae, несущей плазмиду RP4 (Д. М. Гольдфарб, Н. В. Купцова, 1979). Молекулярный механизм индукции устойчивости бактерии к тетрациклину изучен недостаточно. Было выяснено, что небольшие дозы тетрациклина индуцируют у бактерии синтез нового белка — так наз. ТЕТ-белка. Появление этого белка коррелирует с возникновением устойчивости бактерий к антибиотику . Предполагается, что в норме синтез TET-белка зарепрессирован, и малые дозы тетрациклина выполняют роль антагониста репрессора синтеза ТЕТ-белка. Т. о., регуляция функционирования генов, кодирующих синтез ТЕТ-белка, негативная.

В 1978 г. было установлено , что индукция устойчивости к тетрациклину малыми дозами антибиотика сопровождается синтезом нескольких белков, ассоциированных с мембраной клетки. Эти белки отличаются друг от друга по молекулярному весу (массе), равному 34 000, 26 000, 18 000 и 14 000 дальтон, и все кодируются R-плазмидой. Функция первых двух из этих белков сводится к снижению способности бактерий накапливать антибиотик, функция третьего белка пока не установлена. Аналогичный индуцибельный механизм, обеспечивающий устойчивость к тетрациклину, обнаружен и у St. aureus. Устойчивость бактерии к макролидам, подобно устойчивости к тетрациклинам, не связана с хим. модификацией антибиотика.

Что такое нечувствительность к антибиотикам?

Недавно в 12 странах мира, в том числе и в России, провели опрос. Людям задавали вопрос: «Что такое нечувствительность к антибиотикам?». 76% опрошенных были убеждены в том, что антибиотики не помогают, потому что наш организм к ним привык. 44% людей высказали мнение, что антибактериальные препараты перестают действовать только у больных, которые их постоянно принимают. На самом деле, нечувствительность к антибиотикам – это способность бактерий, попавших в наш организм, не реагировать на лекарство.

Первый антибиотик был создан британским микробиологом Александром Флемингом из плесневого грибка «Пенициллиум» в 1928 году. Все известные на сегодняшний день антибактериальные препараты – это синтетические аналоги токсинов, которые выделяет плесень, чтобы защититься от бактерий. Но бактерии тоже учатся выживать там, где есть грибок, поэтому антибиотики постепенно становятся менее эффективным средством борьбы с инфекцией.

Сдерживание распространения антибиотикорезистентности

Антибиотики на сегодняшний день являются одной из самых часто применяющихся групп лекарственных средств. По данным Ассоциации международных фармацевтических производителей и ГК Ремедиум в 2014 году системные антибиотики в России занимали 4-е место в структуре амбулаторных и 2-е место в структуре госпитальных продаж готовых лекарственных средств.

Системные антибиотики в России, как и в большинстве развитых стран мира, относятся к лекарственным препаратам рецептурного отпуска, однако это требование далеко не всегда соблюдается. Недавнее исследование в рамках проводимой информационной кампании “Антибиотик надежное оружие, если цель бактериальная инфекция” показало, что 57% провизоров и фармацевтов аптечных учреждений Смоленска согласились продать антибиотик пациенту с симптомами острой респираторной инфекции без назначения врача. Более 60% опрошенных жителей Смоленска сообщили, что принимают антибиотики без назначения врача; у 38% опрошенных есть антибиотики в домашней аптечке. Таким образом, возможность свободного доступа стимулирует широкое использование антибиотиков населением для самолечения, что означает высокую вероятность их избыточного применения, ошибок при выборе препарата, дозы, длительности лечения.

В настоящее время во всем мире идет поиск альтернативных подходов к терапии инфекционных заболеваний. Одним из перспективных направлений в борьбе с инфекциями является применение бактериофагов и их компонентов. Бактериофаги природных штаммов и искусственно синтезированные генетически модифицированные фаги с новыми свойствами инфицируют и обезвреживают бактериальные клетки. Фаголизины – это ферменты, которые используются бактериофагами для разрушения клеточной стенки бактерий. Ожидается, что препараты на основе бактериофагов и фаголизинов позволят справиться с устойчивыми к АМП микроорганизмами, однако эти препараты появятся не ранее 2022-2023 гг. Параллельно с этим идет разработка препаратов на основе антибактериальных пептидов и вакцин для лечения инфекций, вызванных C. difficile, S. aureus, P. aeruginosa .

В последние годы резко возросла поддержка со стороны органов исполнительной и законодательной власти, а также Министерства здравоохранения Российской Федерации исследований, направленных на сдерживание антибиотикорезистентности. Так, например, Межрегиональная ассоциация по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии (МАКМАХ) и Федеральный научно-методический центр мониторинга резистентности к антимикробным препаратам активно занимаются разработкой страте гических направлений по данной проблеме.

На международный уровень обсуждение данной проблемы вышло на рубеже веков. В 2001 году ВОЗ опубликовала Глобальную стратегию по сдерживанию устойчивости к противомикробным препаратам, а в 2016 году вопрос борьбы с растущей угрозой антибиотикорезистентности был вынесен на повестку дня Генеральной Ассамблеи ООН.

Входящие в ООН государства в совместном заявлении обязались разработать национальные планы мер по противодействию устойчивости микроорганизмов к АМП. Это подразумевает усиление мониторинга лекарственноустойчивых инфекций и контроля за применением АМП в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве, а также укрепление международного сотрудничества и финансирования. Также члены организации взяли на себя обязательства ужесточить законодательное регулирование применения АМП, заниматься поиском рационального их использования (улучшение диагностики инфекций с учетом их чувствительности к препаратам) и широко внедрять меры профилактики инфекционных заболеваний (вакцинация, очистка воды, санитария, должный уровень гигиены в стационарах и на фермах) .

Откуда берется резистентность бактерий к лекарствам?

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

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

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

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

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

Как же меняются бактерии в попытках избежать действия антибактериальных препаратов?

Мишень, на которую нацелен антибиотик, может меняться — и таким образом, она перестает быть мишенью, а лекарство перестает работать.
Бактерия разрабатывает методы инактивации антибиотика.
Появляются механизмы по выведению антибиотика за пределы бактериальной клетки.
Изменяется проницаемость клеточной мембраны так, чтобы лекарство не попало внутрь бактерии.
Образуется так называемый «метаболический шунт», или обходной путь

Допустим, мишенью антибиотика является какой-то конкретный фермент, задействованный в важном для клетки процессе. Когда антибиотик связывается с этим ферментом, процесс нарушается и патогенная бактерия погибает

Но микроорганизмы научились находить другие варианты этого же процесса — без участия «слабого звена», того самого фермента, что подвержен действию антибиотика. То есть, бактерия создает «шунт» в обход блокированного процесса.

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

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

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

Что предпринимается для решения проблемы?

Темпы приобретения бактериальной резистентности превышаютмировые 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).

Как я уже упоминала в начале, стали появляться такие инициативы, как Глобальный план действий по устойчивости к противомикробным препаратам , неделя всемирной обеспокоенности по поводу антибиотиков , многолетняя кампания «Антибиотики: используйте осторожно!». Несомненно, они вносят вклад в информирование общественности и обсуждение новых путей борьбы с резистентностью

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 .

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 . Такой банк данных можно использовать для улучшения диагностики и испытания новых антибиотиков.

В Великобритании было решено сократить использование антибиотиков в сельском хозяйстве на 20% . Там же главы нескольких королевских медицинских колледжей и двух журналов о здоровье направили правительству письмо с призывом вообще запретить применение антибиотиков в животноводстве без надобности. Но у этого шага могут быть свои «недостатки» — придется тщательнее следить за здоровьем животных и проводить вакцинирование, в то время как добавлять антибиотики в корм проще и дешевле .