Механізми лікарської стійкості бактерій первинні придбані. Механізми лікарської стійкості збудників інфекційних хвороб
Лікарська стійкість
1. Поняття лікарської стійкості
2. Біохімічна основа резистентності
3. Боротьба з лікарською стійкістю
1. Ускладнення хіміотерапії з боку мікроорганізмовпроявляется розвитком лікарської стійкості.
В даний час лікарська стійкість мікроорганізмів - збудників різних захворювань - не тільки чисто мікробіологічна, але і величезна державна проблема (наприклад, смертність дітей від стафілококового сепсису знаходиться в даний час приблизно на тому ж високому рівні, що і до появи антибіотиків). Це пов'язано з тим, що серед стафілококів - збудників різних гнійно-запальних захворювань - досить часто виділяються штами, одночасно стійкі до багатьох препаратів (5-10 і більше).
Серед мікроорганізмів - збудників гострих кишкових інфекцій до 80% виділених збудників дизентерії стійкі до багатьох використовуваних антибіотиків.
В основі розвитку лікарської стійкості до антибіотиків та інших хіміотерапевтичних препаратів лежать мутації хромосомних генів або придбання плазмід лікарської стійкості.
Існують пологи і сімейства мікроорганізмів, природно-устойчівиё до окремих антибіотиків; в їх геномі є гени, які контролюють цю ознаку. Для роду ацинетобактер, наприклад, стійкість до пеніциліну є таксономическим ознакою. Полірезистентного до антибіотиків і багато представників псевдомонад, неклостридіальних анаеробів і інші мікроорганізми.
Такі бактерії є природними банками (сховищами) генів лікарської стійкості.
Як відомо, мутації, в тому числі за ознакою лікарської стійкості, спонтанні і виникають завжди. У період масового застосування антибіотиків в медицині, ветеринарії і рослинництві мікроорганізми практично живуть в середовищі, що містить антибіотики, які стають селективним чинником, що сприяє відбору стійких мутантів, які отримують певні переваги.
Плазмідна стійкість купується мікробними клітинами в результаті процесів генетичного обміну. Порівняно висока частота передачі R-плазмід забезпечує широке і досить швидке поширення стійких бактерій в популяції, а селективне тиск антибіотиків - відбір і закріплення їх в біоценозах.
Плазмідна стійкість може бути множинною, т. Е. До кількох лікарських препаратів, і при цьому досягати досить високого рівня.
2. Біохімічні основи резистентності забезпечують різні механізми:
Ензиматична інактивація антибіотиків - здійснюється за допомогою синтезованих бактеріями ферментів, що руйнують активну частину антибіотиків. Одним з таких широко відомих ферментів є бета-лактамаза, що забезпечує стійкість мікроорганізмів до бета-лактамних антибіотиків за рахунок прямого розщеплення бета-лактамних кільця цих препаратів. Інші ферменти здатні не розщеплювати, а модифікувати активну частину молекули антибіотиків, як це має місце при ензиматичною інактивації аміноглі-козідов і левоміцетину;
Зміна проникності клітинної стінки для антибіотика або придушення його транспорту в бактеріальні клітини. Цей механізм лежить в основі стійкості до тетрацикліну,
Зміна структури компонентів мікробної клітини, наприклад зміна структури бактеріальних рибосом, супроводжується підвищенням стійкості до аміноглікозидів і макролідів, а зміна структури РНК-синтетаз - до рифампіцину.
У бактерій одного і того ж виду можуть реалізовуватися кілька механізмів резистентності.
У той же час розвиток того чи іншого типу резистентності визначається не тільки властивостями бактерій, але і хімічною структурою антибіотика.
Так, цефалоспорини 1-гопоколеніяустойчівикдействіюстафілококковихбета-лактамаз, норазрушаютсябета-лактамазаміграмот- (ріцательнихмікроорганізмов, тогдакакцефалоспоріни 4-гопоколеніяііміпінемивисокоустойчівикдействіюбета-лактамази 1грамположітельних, іграмотріцательнихмікроорганізмов.
3. Для боротьби з лікарською стійкістю, т. Е. Для подолання резистентності мікроорганізмів до хіміопрепаратів, cyществует кілька шляхів:
В першу чергу - дотримання принципів раціональної хіміотерапії;
Створення нових хіміотерапевтичних засобів, що відрізняються механізмом антимікробної дії (наприклад створена в останнім часом група хіміопрепаратів - фторхінолони) і мішенями;
Постійна ротація (заміна) використовуваних в даному лікувальному закладі або на певній території хіміопрепаратів (антибіотиків);
Комбіноване застосування бета-лактамних антибіотиків спільно з інгібіторами бета-лактамаз (клавуланова кислота, сульбактам, тазобактам).
Принципи раціональної хіміотерапії, на жаль, дуже часто не дотримуються, хоча досить прості і полягають у наступному:
Хіміотерапія повинна призначатися суворо за показаннями (т. Е. Тільки в тих випадках, коли без неї не можна обійтися) і з урахуванням протипоказань (наприклад підвищеної чутливості або алергічної реакції до препаратів тієї чи іншої групи). Вибір препарату для хіміотерапії може проводитися в різних варіантах;
При етіологічно розшифрованих захворюваннях вибір препарату повинен визначатися з урахуванням чутливості збудника (антибіотикограмою), виділеного від даного конкретного хворого в результаті бактеріологічного дослідження;
При виділенні збудника без визначення його чутливості до хіміопрепаратів або при емпіричної ініціальною хіміотерапії захворювання з неідентифікованим, але передбачуваним збудником вибір препарату для хіміотерапії повинен грунтуватися на показниках антібіотікочув-ствительности відповідних мікроорганізмів - найбільш ймовірних збудників даної нозологічної форми захворювання за даними літератури або при орієнтації на дані про регіональну чутливості тих чи інших інфекційних агентів - збудників даного захворювання;
Лікування повинно проводитися строго за схемою, рекомендованої для обраного хіміопрепарата (спосіб і кратність введення препарату, тривалість лікування), а також з урахуванням коефіцієнта збільшення концентрації препарату в цілях створення ефективних концентрацій препарату безпосередньо в органах і тканинах (приблизно 4 МПК - мінімальна переважна концентрація, певна методом серійних розведень);
Тривалість прийому хіміопрепаратів повинна складати, як мінімум, 4-5 днів з метою профілактики формування стійкості збудника до даного препарату, а також формування бактеріоносійства (при дерматомікозі, кандидозі і трихомоніазі піхви з метою попередження рецидивів лікування продовжують протягом 2-4 тижнів після зникнення симптомів захворювання);
Хіміотерапію бажано доповнити застосуванням засобів, що сприяють підвищенню активності захисних механізмів макроорганізму - принцип іммунохіміотерапіі;
Досить ефективні при проведенні хіміотерапії комбінації препаратів з різними механізмами і спектром дії (в даний час в гінекологічній практиці в Росії широко використовується для місцевого лікування вагінітів неясної етіології препарат поліжінакс, що представляє собою комбінацію неоміцину, поліміксину і ністатину);
При емпіричної терапії, т. Е. При невідомої чутливості збудників, бажано комбінувати препарати з взаємодоповнюючим спектром дії - для розширення спектра дії фторхінолонів на анаероби і найпростіші в багатьох випадках рекомендується їх комбінація з метронідазо-лом (трихополом), що володіє бактерицидною дією по відношенню до цим мікроорганізмам.
При комбінованому застосуванні препаратів необхідно враховувати кілька факторів:
Лікарську сумісність передбачуваних до обміну хіміопрепаратів. Наприклад, спільне призначення тетрацикліну з пеніцилінами протипоказано, так як тетрациклін зменшують бактерицидну дію пе-ніціллінов;
Можливість того, що препарати, що містять один і той же речовина як активного діючого початку, можуть носити різні торгові назви, так як випускаються різними фірмами, і можуть бути дженериками (препаратами, виробленими за ліцензією з оригіналу) одного і того ж хіміопрепарата. Наприклад, комбінований препарат з сульфаніламідів і триметоприму - котримоксазол - в країнах СНД більше відомий як бісептол або бактрим; а один з фторхінолонів - ципрофлоксацин - відомий в СНД і широко застосовується в практиці як ципробай, цифран, квінтор, Неофіт-локсацін;
Комбіноване застосування антибіотиків підвищує ризик розвитку дисбалансу нормальної мікрофлори.
Туберкульоз з множинною лікарською стійкістю (ТБ МЛС) - справа рук людських. Він виникає якщо пацієнт, що лікується від звичайної форми туберкульозу, приймає неповний комплект антибіотиків або перериває курс лікування раніше, ніж передбачалося. За останні кілька років в Росії через систематичну браку ліків практично кожен хворий на туберкульоз не зміг пройти належний курс лікування. Виникнувши одного разу, ТБ МЛС поширюється так само, як і звичайний туберкульоз - повітряним шляхом. Заразившись лікарсько-стійким туберкульозом хворий розвиває цю ж форму хвороби.
ТБ МЛС не піддається лікуванню більшістю відомих лікарських засобів. Ця форма хвороби лікується шляхом тривалого прийому сильніших (і дорогих) ліків, так званих препаратів другого ряду. Для порівняння: лікування одного хворого зі звичайною формою ТБ обходиться в 50 доларів, лікування ж ТБ МЛС буде коштувати набагато дорожче - близько 5-10 тисяч доларів, що з сучасних російських умовах є абсолютно нереальною сумою. Але навіть при правильному лікуванні ТБ МЛС не всім хворим вдається допомогти.
Розсадником ТБ МЛС є російські в'язниці. В результаті неправильного лікування туберкульозу і переповненості в'язниць пенітенціарна система перетворилася в машину з виробництва лікарської стійкості. У Росії налічується понад мільйон ув'язнених. Близько 10% з цього числа знаходиться в активній стадії туберкульозу і приблизно у однієї третини з них вже виробилася стійкість до найбільш поширених антибіотиків. В цілому в Росії і колишніх радянських республіках налічується не менше 50,000 хворих в активній стадії МЛУ ТБ. За межами в'язниць число випадків ТБ МЛС в активній стадії доходить до 25,000.
Сумарна цифра 100,000 випадків ТБ МЛС - це лише верхівка айсберга. З кожних двадцяти чоловік, заражених ТБ, лише у одного хвороба переходить в активну форму, а решта 19 стають носіями збудника в прихованій (латентній) формі. В продовження їхнього життя є 5% -й шанс, що з часом хвороба перейде в активну форму. Однак, якщо імунна система носія латентної інфекції руйнується під впливом ВІЛ, то шанс розвитку активної форми туберкульозу у такої людини зростає майже до 100%.
Щороку в Росії за грати потрапляє 300,000 чоловік і стільки ж звільняється, провівши кілька років в місцях позбавлення волі. Кожен, хто потрапляє до в'язниці, входить в контакт в інфекцією. Пощо кожен освобождающийся є носієм мікобактерії туберкульозу, а 30,000 чоловік мають туберкульоз в активній формі. Приблизно 10,000 з них заражені ТБ МЛС. Потенційно кожен з них може заражати до 20 осіб на рік. Можна припустити, що до 2010-го року по російських вулицях буде розгулювати по крайней мере 2,5 мільйона чоловік, заражених ТБ МЛС.
Один із шляхів вирішення проблеми епідемії ТБ МЛС - знищувати хвороба в місці її зародження, тобто в російських в'язницях. На це і спрямовані програми міжнародних медичних організацій, що працюють в Росії (Нью-йоркський інститут охорони здоров'я, «Лікарі без кордонів», MERLIN).
Лікарська стійкість як біологічна і клінічна проблема
Лікарська стійкість злоякісних новоутворень - одна з основних причин їх клінічного прогресування. Саме це властивість ракових клітин обумовлює труднощі лікування онкологічних хворих: пухлина нечутлива до хіміотерапії незалежно від комбінації застосовуваних ліків. Якщо при цьому вичерпані можливості інших видів спеціального лікування - хірургічного та променевого - хвороба вступає в термінальну стадію. Незважаючи на значні досягнення сучасної фармакології, в тому числі розвиток технологій створення нових ліків з очікуваними властивостями - успіхи хіміотерапії обмежені найважливішою біологічною особливістю живих систем (в т.ч. ракових клітин) -здібностей адаптуватися до змін зовнішнього середовища. Ця здатність універсальна: їй мають клітини будь-якого тканинного походження і різного ступеня диференціювання. Широка поширеність і довготривалий стійкий характер адаптації клітин припускають, що подолання лікарської стійкості може бути пов'язано не тільки з пошуком більш ефективних препаратів: немає ліків, до якого клітини не були б здатні розвивати стійкість. Слід вважати, що тільки з'ясування общебиологических механізмів резистентності до різних видів стресу послужить основою для розробки стратегій її подолання - необхідна умова підвищення ефективності лікування онкологічних хворих.
Лікарська стійкість - складний механізм, від первинно чутливої \u200b\u200bпухлини до множинної резистентності.
Часто клітини виявляються стійкими до декількох препаратів. Така множинна лікарська стійкість (МЛС) визначається як збереження клітинами життєздатності у відповідь на вплив різних лікарських речовин. Розрізняють два основних види МЛС, Первинна (тобто спостерігається до впливу хіміопрепаратів) МЛУ обумовлена \u200b\u200bтканеспецифической експресією механізмів резистентності. Отже, пухлини, що походять з тканин, в яких експресувати механізми захисту клітини від ксенобіотиків (в тому числі протипухлинних препаратів), можуть зберігати ці ознака при прогресії, Вторинна (придбана) МЛУ виникає в клітинах, підданих стресовим впливам. До цих впливів механізми захисту в таких клітинах експресувати слабо або відсутні; виживаючи після обробки одним токсином, клітини набувають резистентності до багатьох речовин Закріплення механізмів МЛС в поколіннях таких клітин призведе до формування новоутворення, стійкого до ряду ліків.
Отже, найважливіша особливість феномена МЛС - його довготривалий і стабільний характер. Пухлинні клітини не тільки переживають лікарський вплив; їх життєдіяльність не порушується. Вони зберігають ознаки малігнізації; механізми МЛУ успадковуються в поколіннях клітин. Таким чином, МЛУ - один з ключових чинників прогресії пухлини. Це властивість пухлинних клітин слід розглядати як компонент широкого поняття «злоякісність».
Розвиток МЛС в первинно чутливих клітинах: нові молекулярні механізми
У доповіді аналізуються механізми становлення одного фенотипу МЛС, саме, обумовленого активністю трансмембранного білка Р глікопротеїну (Рgр), здатного виводити з клітки багато агентів, в тому числі ліки. Зрозуміло, що транспорт речовин з клітини обмежує ефективність хіміотерапії: концентрація ліків в клітці знижується Особливо важливо, що Pgp-рпосредованная МЛС може розвиватися протягом кількох годин впливу хіміопрепаратів і зберігати в поколіннях клітин, які пережили одноразову обробку токсином. Цей ефект має широке значення: він виявляється в багатьох лініях пухлинних клітин при їх обробці практично будь-якими препаратами, що використовуються для терапії пухлин. Таке швидке становлення МЛУ пояснюється тим, що кодує Рgр ген MDR 1 активується багатьма стресових впливів.
Біологічний механізм термінового розвитку Pgp-опосередкованої МЛС у відповідь на протипухлинні препарати - передача внутрішньоклітинних сигналів і активація гена MDR 1. Нами показано, що даний феномен регулюють такі системи: протеинкиназа С, мітогенактівіруемие протеїнкінази, внутрішньоклітинний Са 2+, а також транскрипційні фактори NF каппа В, NF-Y і Sp1. Виявлено ділянки в промоторі гена MDR1, що опосередковують його активацію Наведено початкові дані про роль хроматину в становленні Pgp-залежною МЛС, Широка функціональна взаємозамінність шляхів передачі сигналів дозволяє розглядати розвиток МЛС в сукупності з іншими механізмами резистентності; численність активних ділянок в промоторі і залучення пост транскрипцій механізмів обумовлюють додаткові рівні регуляції клітинної захисту.
Можливості запобігання розвитку МЛС
Дослідження молекулярних подій, які опосередковують становлення МЛС, може сприяти розробці раціональних підходів до профілактики цього клінічно несприятливого феномена. Нами встановлено, що блокування шляхів передачі MDR1- активують сигналів запобігає розвитку МЛС в клітинах, які зазнали впливу хіміопрепаратів Представляються обгрунтованими випробування комбінацій інгібіторів стресових сигналів протипухлинними ліками для довготривалого збереження чутливості пухлинних клітин до терапевтичним впливам.
Лікарська стійкість- це природна або придбана здатність збудника хвороби зберігати життєдіяльність при впливі на нього лікарських засобів.
Розвиток у мікроорганізмів стійкості до використовуваних для боротьби з ними препаратів є одним з проявів фундаментального біологічного властивості всіх живих організмів - пристосування до змін умов зовнішнього середовища. Дане явище було описано незабаром після появи перших антибактеріальних лікарських засобів.
Лікарська стійкість розвивається при неправильному застосуванні антибіотиків, в результаті чого можуть виникнути ускладнення як з боку макроорганізму, так і небажані зміни мікроорганізму.
Можливі ускладнення з боку макроорганізму:
Розвиток алергічних явищ.
Реакція загострення (феномен Герца - Геймера).
Порушення формування повноцінного імунітету після перенесеного захворювання в результаті антибіотикотерапії, що призводить до рецидивів і повторних захворювань.
Дисбактеріози. Спостерігаються в результаті застосування антибіотиків широкого спектру дії, які пригнічують ріст не тільки патогенних мікроорганізмів, але і представників чутливої \u200b\u200bдо них нормальної мікрофлори.
Прямі токсичні (Органотропність) реакції.
Більшість антибіотиків бактеріального походження настільки токсична, що вони застосовуються тільки місцево: граміцидин С при парентеральному введенні викликає гемоліз і тому використовується у вигляді полоскань, зрошень, мазей і т. Д. Протипухлинні антибіотики викликають багато важких реакцій, пов'язаних з пригніченням кровотворення, порушенням функції шлунково кишкового тракту.
6. Вплив антибіотиків на розвиток плода.
Побічна дія антибіотиків на плід може розвиватися відповідно до їх органотропним ефектом. Найбільше побоювання викликає можливість тератогенного дії антибіотиків. Дефекти розвитку плода можуть бути обумовлені пошкодженням організму матері, впливом антибіотиків на сперматозоїди, змінами функціонування плаценти і навіть прямою дією на метаболізм плоду. Так, антибіотики групи тетрацикліну мають прямий вплив на організм плода.
Розвиток стійкості мікроорганізмів до застосовуваних препаратів.
Проблема лікарської стійкості бактерій є однією з найважливіших у сучасній практичній медицині. Наявність лікарсько-стійких форм мікробів ускладнює лікування хворих на інфекційні захворювання. Стійкість до антибіотиків є спадкоємною ознакою. У деяких бактерій виявлена \u200b\u200bмножинна лікарська стійкість.
При розгляді проблеми лікарської стійкості в медичному аспекті слід враховувати специфіку умов, в яких здійснюється постійна взаємодія мікро- і макроорганізму. При широкому і практично неконтрольованому застосуванні антибіотиків в організмі створюються умови, що сприяють селекції резистентних форм бактерій. Показано експериментально і підтверджено епідеміологічного спостереженнями, що в цих умовах можливий і генетичний обмін детермінантами стійкості, особливо стійкості позахромосомних. Одним із прикладів є виділення високорезистентних кишкових паличок - нормальних мешканців кишечника, які передають резистентність чутливим патогенних і умовно ентеробактеріями.
Поширення стійких патогенних ентсробактерій створює умови, що сприяють підтриманню мляво поточних, хронічних процесів. Це відноситься і до стафілококовим інфекцій.
До числа факторів, що розширюють можливості поширення лікарсько-стійких бактерій в природному середовищі, відноситься застосування антибіотиків у тваринництві з метою стимуляції зростання - приросту тварин. Тому в якості однієї з основних заходів обмеження подальшого поширення лікарської стійкості передбачається поділ антибіотиків і деяких препаратів на лікувальні, що застосовуються в медичній практиці, і ті, які можуть бути використані в тваринництві.
Заходи попередження поширення лікарської стійкості серед бактерій:
1) застосування хіміотерапевтичного препарату на даній території протягом не більше 3 років;
2) зміна і комбінування лікарських речовин;
3) лікування відповідно до чутливістю бактерій до даного препарату, яка визначається в лабораторних умовах;
4) створення та застосування препаратів, здатних вибірково накопичуватися в тій чи іншій тканини.
Боротьба з лікарською стійкістю
для боротьби з лікарською стійкістю, Т. Е. Подолання резистентності мікроорганізмів до хіміопрепаратів, існує кілька шляхів:
створення нових хіміотерапевтичних засобів, Що відрізняються механізмом антимікробної дії (наприклад, створена останнім часом група хіміопрепаратів - фторхінолони) і мішенями,
Постійна ротація (Заміна) використовуваних в даному лікувальному закладі або на певній території хіміопрепаратів (антибіотиків),
Комбіноване застосування бета-лактамних антибіотиків в комбінації з інгібіторами бета-лактамаз (клавуланова кислота, сульбактам, тазобактам),
І головне - дотримання принципів раціональної хіміотерапії.
Принципи раціональної хіміотерапії , На жаль, дуже часто не дотримуються, хоча досить прості і полягають у наступному:
хіміотерапія повинна призначатися строго за показаннями, Т. Е. Тільки в тих випадках, коли без неї не можна обійтися,
хіміотерапія повинна призначатися з урахуванням протипоказань, наприклад, підвищеної чутливості або алергічної реакції до препаратів тієї чи іншої групи. Вибір препарату для хіміотерапії може проводитися в різних варіантах виникають ситуацій.
При етіологічно розшифрованих захворюваннях вибір препарату повинен визначатися з урахуванням чутливості збудника(Антибіотикограмою), виділеного від даного конкретного хворого в результаті бактеріологічного дослідження.
При виділенні збудника без визначення його чутливості до хіміопрепаратів, або при емпіричної ініціальною хіміотерапії захворювання з не ідентифікованим, але передбачуваним збудником вибір препарату для хіміотерапії повинен грунтуватися на показниках антібіотікочувствітельності відповідних мікроорганізмів - найбільш ймовірних збудників даної нозологічної форми захворювання за даними літератури, або при орієнтації на дані про регіональну чутливості тих чи інших інфекційних агентів-збудників даного захворювання.
лікуваннямає проводитися строго за схемою, Рекомендованої для обраного хіміопрепарата (спосіб і кратність введення препарату, тривалість лікування), а також з урахуванням коефіцієнта збільшення концентрації препарату в цілях створення ефективних концентрацій препарату безпосередньо в органах і тканинах (приблизно 4 МПК - мінімальна переважна концентрація, Певна, по можливості, методом серійних розведень).
Тривалість прийому хіміопрепаратів повинна складати як мінімум 4-5 днів з метою профілактики формування стійкості збудника до даного препарату, а також формування бактеріоносійства.
При дерматомікозі, кандидозі і трихомоніазі піхви з метою попередження рецидивівлікування продовжують протягом 2-4 тижнів після зникнення симптомів захворювання.
хіміотерапію бажано доповнити застосуванням засобів, що сприяють підвищенню активності захисних механізмів макроорганізму (принцип іммунохіміотерапіі ).
Досить ефективні при проведенні хіміотерапії комбінації препаратів з різними механізмами і спектром дії. Наприклад, в даний час в гінекологічній практиці в Росії широко використовується для місцевого лікування вагінітів неясної етіології препарат поліжінакс, що представляє собою комбінацію неоміцину, поліміксину і ністатину.
Крім того, при емпіричної терапії, т. е. при невідомої чутливості збудників, бажано комбінувати препарати з взаємодоповнюючим спектром дії - для розширення спектра дії фторхінолонів на анаероби і найпростіші в багатьох випадках рекомендується їх комбінація з метронідазолом (трихополом), що володіє бактерицидною дією по відношенню до цих мікроорганізмів.
Однак при комбінованому застосуванні препаратів необхідно враховувати кілька факторів:
лікарську сумісність передбачуваних до обміну хіміопрепаратів. Наприклад, спільне призначення тетрацикліну з пеніцилінами протипоказано, так як тетрациклін зменшують бактерицидну дію пеніцилінів;
Можливість того, що препарати, що містять один і той же речовина як активного діючого початку, можуть носити різні торгові назви, Так як випускаються різними фірмами і можуть бути дженериками (Препаратами, виробленими за ліцензією з оригіналу) одного і того ж хіміопрепарата. Наприклад, комбінований препарат з сульфаніламідів і триметоприму - котримоксазол, в країнах СНД більше відомий як бісептол або бактрим, а один з фторхінолонів - ципрофлоксацин відомий в СНД і широко застосовується в практиці як ципробай, цифран, квінтор, неофлоксацін;
Комбіноване застосування антибіотиків підвищує ризик розвитку дисбалансу нормальної мікрофлори.
Давність і широке застосування антибіотиків, порушення в правильності застосування, без урахування чутливості, показань, повсюдне застосування в народному господарстві - тваринництві, рослинництві, харчової промисловості - породило нову складну проблему - лікарська стійкість мікроорганізмів. Резистентність мікроорганізмів може бути як природного або вродженої, так і набутою.
Справжня (природна вроджена первинна) стійкість характеризується відсутністю у мікроорганізмів мішені дії антибіотика або недоступності мішені внаслідок первинно низької проникності або ферментативної інактивації. Природна резистентність є постійним видовою ознакою мікроорганізмів і легко прогнозується. Прикладом є відсутність у мікоплазм клітинної стінки.
придбана стійкість - властивість окремих штамів бактерій зберігати життєздатність при тих концентраціях антибіотиків, які пригнічують основну частину мікробної популяції, що купується в результаті мутації генів, рекомбінації і т.д.
Формування резистентності у всіх випадках обумовлено генетично - придбанням нової генетичної інформації або зміною рівня експресії власних генів.
Основним механізмом вторинної резистентності є придбання генів резистентності (r-генів), які переносяться транспозонами і плазмідами.
Важливо пам'ятати, що АБ не сприяють освіти цих плазмід, а лише допомагають еволюції (селекціонують фактор)
Відомі такі біохімічні механізми резистентності до антибіотиків бактерій:
1. Модифікація мішені дії (зміна структури)
2. інактивація антибіотика
3. Активне виведення антибіотика з мікробної клітини
4. порушення проникності зовнішніх структур мікробної клітини
5. Формування метаболічного «шунта»
Модифікація (зміна структури) мішені дії - мішенями дії b-лактамних антибіотиків є ферменти, що беруть участь в синтезі пептидоглікану. Зміна структури цих ферментів в результаті мутацій у відповідних генах призводить до того, що антибіотики не знатимуть і не впливають безпосередньо на ферменти, які є мішенями.
інактивація антибіотика - ферментативна. b-лактамази зустрічаються у переважної більшості клінічно значущих мікроорганізмів. В результаті гідролізу однієї з зв'язку b-лактамних кільця відбувається інактивація антибіотика. Основним механізмом стійкості до аміноглікозидів є їх ферментативна інактивація шляхом модифікації. R-плазміди мікроорганізмів містять гени, які здатні викликати, наприклад, фосфорилювання, ацетилювання антибіотика, в результаті чого змінюється його структура і, як правило, відбувається інактивація. Змінені молекули аміноглікозидів втрачають здатність зв'язуватися з рибосомами і пригнічувати біосинтез білка.
Ще раз повторимо, що вторинна стійкість бактерій проти та цефалоспоринів пов'язана з плазмідозавісімой (набагато рідше з хромосомної) продукцією бета-лактамаз - ферментів, які руйнують активний центр бета-лактамних антибіотиків. Відомо більше 100 бета-лактамаз, але далеко не всі з них причетні до клінічно значущої резистентності бактерій.
розрізняють два виду бета-лактамаз - пеніцилінази і цефалоспорінази, Що є досить умовним, так як і ті й інші атакують обидві групи антибіотиків, хоча і з різною ефективністю. Грампозитивні бактерії (наприклад, стафілокок)зазвичай продукують позаклітинні бета-лактамази, які руйнують препарати до контакту з бактеріями. Вони відносяться до категорії індуцібільних ферментів, Причому в якості індуктора нерідко виступають самі антибіотики. У таких випадках підвищення дозування не посилює антибактеріального ефекту, так як веде до гіперпродукції інактивує ферменту.
У грамнегативних бактерійбета-лактамази концентруються в періплазме або пов'язані з внутрішньою мембраною . Вони часто конститутивно, тобто продукуються на постійному рівні, який не змінюється під впливом антибіотика. Тому підвищення дозування іноді допомагає подолати резистентність. Можна, наприклад, згадати про лікування гонореї: спочатку гонококк демонстрував вражаючу чутливість до бензилпеніциліну, але протягом останніх 30 років його дозування доводилося постійно збільшувати.
Сумнозвісним прикладом швидкої еволюції резистентності до природних пеніцилінів є стафілокок. Без перевірки на чутливість будь свежеізолірованний штам золотистого стафілокока сьогодні рекомендується вважати пеніцілліноустойчі-вим, ніж фактично визнається видовий ранг цієї ознаки. Але і для інших бактерій, які недавно вважалися абсолютно чутливими до бета-лактамів, з'явилося чимало винятків. Штами, резистентні до пеніцилінів, зустрічаються серед всіх грам позитивних та грам бактерій, хоча приклад катастрофічно швидкого розвитку бета-лактамазні стійкості унікальний для стафілокока. Можливо, це пов'язано з тим, що у багатьох бактерій резистентність виникла на хромосомної ( «нерухомою») основі, і лише пізніше стали домінувати штами з мобільними пана генами. Крім того, бета-лактамні антибіотики розрізняються по афінності до бета-лактамаз. Деякі з них (пеніцілліназоустойчівие пеніциліни, цефалоспорини 3-го покоління, іміпенем) гідролізуються небагатьма бета-лактамаз і (їх називають бета-лактамазоустойчівимі), тоді як інші (наприклад, ампіцилін) набагато дошкульніше. Є антибіотики, які стійкі проти грамнегативних бета-лактамаз, але руйнуються грам позитивними бактеріями (наприклад, темоціллін).
Для придушення активності бета-лактамаз до складу препаратів запропоновано включати їх інгібітори - клавуланова кислота і сульфони пеніциланової кислоти (сульбактам, YTR-830 \u200b\u200bі ін.). Вони відносяться до сімейства бета-лактамів, але мають слабку антибіотичну активність. Разом з тим, маючи в своєму розпорядженні бета-лактамних кільцем, вони чудово реагують з бета-лактамазами і, перехоплюючи їх, запобігають руйнуванню «справжніх» антибіотиків. Фермент і інгібітор можуть вступати в тимчасову зв'язок з утворенням нестійкого комплексу, але частіше відбувається необоротна інактивація ферменту. Спектр інгібіруемая бета-лактамаз досить широкий, включаючи найбільш поширені грампозитивні і грамнегативні бета-лактамази. Може здатися дивним, що, маючи в своєму розпорядженні можливістю отримання стійких мономолекулярних антибіотиків (див. Вище), йдуть по шляху створення складних сумішей. Але справа в тому, що структурні зміни, завдяки яким досягається бета-лактамазні резистентність, іноді негативно впливають на антибактеріальні та фармакологічні властивості препарату (наприклад, активність пеніцілліназоустойчівих пеніціл-линів в 10-30 нижче природного пеніциліну). Поєднання з інгібіторами дозволяє уникнути цього, використовуючи переваги «класичних» бета-лактамів.
Часто джерелами r-плазмід є нормальна мікрофлора макроорганізму.
Активне виведення антибіотика з клітки - у мікроорганізмів існують транспортні системи в ЦПМ, які кодуються різними генами, які здійснюють активне виборче виведення антибактеріальних препаратів, антибіотики не встигають досягти своєї мети.
Порушення проникності зовнішніх структур - в результаті мутацій можлива повна або часткова втрата структур здійснюють транспорт через зовнішню мембрану. Наприклад, повна або часткова втрата порінових білків, які здійснюють транспорт речовин через цитоплазматичну мембрану.
Формування метаболічного «шунта» - може бути результатом придбання нових генів, в результаті бактерії утворюють «обхідні» шляхи метаболізму для біосинтезу ферментів-мішеней нечутливих до антибіотиків.
важливо розрізняти різні типи лікарської стійкості, так як відмінності мають значення для лікування і профілактики. Лікарську стійкість можна умовно розділити на три групи:
1) природну лікарську стійкість у бактерій, які ніколи не піддавалися дії препаратів,
2) придбану лікарську стійкість в результаті дії препаратів на мікроби,
3) переноситься лікарську стійкість, при якій мікроби, зобов'язані своєю стійкістю генетичним елементів, можуть передати стійкість чутливим особам; перенос генетичного матеріалу, що володіє стійкістю, може відбуватися за допомогою бактеріофага.
Природна лікарська стійкість. Мікроби можуть бути природно лікарсько стійкими, тому що вони не залежать від будь-якого особливого процесу метаболізму, який піддається впливу хіміотерапевтичного речовини, до якого вони стійкі. Іноді, це стосується переважно до пеніциліну і родинним з пім препаратів, деякі види, наприклад Е. coli, можуть бути стійкі тому, що вони виробляють ензим, пенициллиназу, який руйнує відповідний антибіотик.
Природна стійкість може обмежуватися окремими штамами всередині виду. Найбільш яскравий приклад - стафілококи, серед яких спостерігалося збільшення числа штамів, стійких до пеніциліну в зв'язку з утворенням пеніцилінази. Поширення лекарственноустойчівих штамів або видів в якому-небудь середовищі, наприклад, лікарні, залежить від попереднього застосування препаратів в цьому середовищі. Коли був вперше відкритий пеніцилін, природно стійкі до пеніциліну штами стафілококів зустрічалися надзвичайно рідко. Повторні дослідження після застосування пеніциліну показують поступове підвищення відсотка виробляють пеніциліназу штамів, виділених в окремих лікарнях. Ці штами іншого фаготип, ніж вихідні чутливі штами, що вказує на придбання біологічних переваг пеніцілліноустойчівимі штамами порівняно з чутливими до пеніциліну, які поступово ліквідуються в лікарняній (або будь-якої іншої) середовищі.
З цієї причини дуже важливо такі препарати, як клоксацилін, тримати в резерві і застосовувати тільки тоді, коли будь-якої штам стафілококів виявиться стійким до звичайних антибіотиків, або в безнадійних випадках, коли не можна чекати результатів визначення стійкості, - але тільки до отримання цих результатів . Якщо можна, такого хворого треба ізолювати при лікуванні для зменшення ризику потрапляння стійких штамів з довкілля. Знищення патогенних бактерій в мокроті або інших виділеннях створює екологічний вакуум, що заповнюється нешкідливими або «шкідливими» мікроорганізмами, які можуть стати стійкими до препаратів, одержуваних хворим. Це пояснює зростаючу проблему інфікування штамами, стійкими до звичайних антибіотиків, такими, як Proteus і Pseudomonas руосуапеа.
Придбана лікарська стійкість. Придбана лікарська стійкість пов'язана з дією препарату на штами бактерій. У минулому були протиріччя в поясненні того, чи пов'язана стійкість з посиленням росту стійких мутантів природного походження або адаптацією штаму до препарату. Тепер вважають, що швидше за має місце перший процес.
Хіміотерапевтичні препарати можна умовно розділити на дві групи: щодо першої групи стійкість розвивається дуже швидко, щодо другої - порівняно повільно.
У разі повільно розвивається стійкості, якщо бактерії повторно субкультивована при підвищенні концентрації препарату, починаючи в кожному випадку з пробірки з найбільшим зростанням, ступінь стійкості може повільно підвищуватися. Це повільне поступове підвищення пов'язане, ймовірно, з мутацією ряду генів, кожен з яких обумовлює легке підвищення стійкості. У разі застосування пеніциліну деякі мікроби, наприклад, пневмококи, які стають стійкими таким шляхом, можуть втратити свою патогенність, але це не відноситься до всіх видів мікробів. Придбана лікарська стійкість такого типу зустрічається порівняно рідко у окремих хворих, хоча вона може поступово набути масового характеру, якщо препарат застосовують широко.
При повторенні цього досвіду in vitro з деякими іншими препаратами, такими, як стрептоміцин, можна отримати високий ступінь стійкості, навіть в перших субкультурах. Така швидко розвивається набута стійкість, ймовірно, пов'язана з мутацією більш потужних генів, яким властива значна ступінь стійкості. Цей тип стійкості має велике клінічне значення і завжди потенційно загрожує хворим, яким дають такі препарати. Що стали стійкими таким шляхом штами в загальному нелегко стають знову чутливими. Така реверсія частіше відбувається при застосуванні еритроміцину, ніж інших препаратів.
Антибіотики, що використовуються для лікування захворювань органів дихання, можна умовно розділити наступним чином:
Слід зазначити, що більшість препаратів, які використовуються для лікування туберкульозу, належить до групи, до якої швидко розвивається стійкість, по те саме явище спостерігається, якщо їх застосовують для лікування інших інфекцій. Швидко розвивається стійкість може бути попереджена застосуванням комбінації двох і більше препаратів. Це відноситься, наприклад, до комбінованого застосування стрептоміцину і ізоніазиду при туберкульозі.
У великій популяції мікобактерій туберкульозу приблизно одна на мільйон мікобактерій відноситься до природно стійким до ізоніазиду мутантів. Ізоніазид знищує чутливі до ізоніазиду мікобактерії, становлять переважну більшість популяції. Стійкі мікобактерії, на які препарат не подіяв, мають біологічним перевагою, і якщо величина вихідної популяції була досить велика, а захисні пристосування хворого слабкі, вони можуть розмножуватися і заміщати вихідну чутливу популяцію. Більш того, ці мікобактерії можуть потім бути передані іншому хворому, у якого виявлять стійкі мікобактерії, незважаючи на те, що він ніколи не отримував препаратів ( «первинна» лікарська стійкість).
У вихідної популяції вперше захворів приблизно 1 на 107 мікобактерій відноситься до мутантів, природно стійким до стрептоміцину. Якщо призначається тільки стрептоміцин, потрібно точно такий же час, щоб відбулося те ж, що і при застосуванні ізоніазиду. Але якщо застосовувати обидва препарати разом, вони діють на переважна більшість мікобактерій, чутливих до обох препаратів; фактично обидва препарати, ймовірно, діють синергічно. Однак більш важливо, що ізоніазідоустойчівие мутанти знищуються стрептоміцином, а стрептоміціноустойчівие - ізоніазидом. Хоча залишається теоретичний ризик, що мала частина мутантів (1 з 103) може бути стійкою до обох препаратів, у хворого повинна бути дуже велика популяція мікобактерій, щоб таких стійких було багато. Ймовірно, майже у всіх, якщо не у всіх хворих, мутанти має подвійну стійкість так рідкісні, що їх знищують захисні пристосування організму, так як лікарська стійкість практично будь-коли розвивається, якщо обидва препарати застосовуються в правильної комбінації при початковій чутливої \u200b\u200bпопуляції.
Звичайно, якщо два препарати застосовувати послідовно, а не одночасно, популяція може стати стійкою спочатку до першого, потім до другого препарату.
Якщо препарати застосовувати в невідповідною комбінації, наприклад, стрептоміцин двічі в тиждень, а ізоніазид щодня, у ізоніазідоустойчівих мутантів є час для розмноження в період, коли на них не діє відповідна концентрація стрептоміцину. Хоча стійкість і не розвивається у настільки ж великої частини хворих, як при застосуванні одного ізоніазиду, така комбінація призводить в результаті до відчутного числу невдач лікування з розвитком спочатку стійкості мікобактерій до ізоніазиду, а пізніше до стрептоміцину. Так як спочатку стійкі мутанти до деякої міри придушуються, стійкість розвивається пізніше, ніж коли застосовується один препарат.
Мікобактерії туберкульозу - це порівняно повільно зростаючі бактерії, і навіть коли застосовується один препарат, стійкі штами виявляються клінічно через 6-8 тижнів після початку лікування, хоча можуть і через 2 тижні, або, при застосуванні неадекватних комбінацій препаратів, тільки через кілька місяців. Але при швидко зростаючих мікроби, таких, як чутливі спочатку до стрептоміцину грамнегативні, лікарська стійкість може розвинутися в 24 і 48 годин при застосуванні тільки стрептоміцину. Клінічно найважливіше, якщо застосовується будь-якої препарат, до якого швидко розвивається стійкість, щоб його застосовували з другим препаратом, до якого мікроорганізми чутливі або можливо чутливі, щоб попередити розвиток стійкості.
переноситься стійкість. Про це явище, яке назвали «інфікувати» лікарською стійкістю, повідомили порівняно недавно, спочатку японські дослідники. Було знайдено, що у тварин і людини генетичні елементи, які сприяють лікарської стійкості, часто множинної, можуть бути перенесені від клітин стійких особин штаму непатогенних бактерій (наприклад, Е. coli) до інших видів раніше чутливих патогенних грамнегативних бактерій, наприклад, Salmonella (див. огляд Datta). Стійкі непатогенні особини можуть спочатку придбати стійкість від іншого стійкого і патогенного штаму. Механізм з біологічної точки зору цікавий, але тут не може бути описаний.
Шляхи передачі стійкості. Стійкість може передаватися від стійкого штаму чутливого через бактеріофаг, який передає генетичне речовина зазвичай екстрахромосомно від одного мікроба іншому. Освіта пеніцилінази та інших форм стійкості може порівнюватися таким шляхом. Явище вивчалося головним чином на стафілокок як in vitro, так і на експериментальних тварин. Його клінічне значення в даний час неясно, але представляється можливим, що воно пояснить збільшується поширення пеніцілліноустойчівих стафілококів в лікарнях.
Перехресна стійкість до препаратів. Під «перехресною стійкістю» розуміється, що якщо штам стійкий до одного препарату, він стійкий і до іншого. Перехресна стійкість до препаратів, що застосовуються зазвичай при захворюваннях органів дихання, може бути підсумовано в такий спосіб:
1) Тетрацикліни. Існує повна перехресна стійкість до всіх видів тетрацикліну.
2) Тетрацикліни і хлорамфенікол. Може бути для грамнегативних мікробів, але незвичайна для грампозитивних.
3) Метициллин, клоксацилін і цефалоридин. Існує повна перехресна стійкість між метициліну та клоксациліном. Це найбільш важливі резервні препарати для лікування інфекцій, що викликаються стафілококами, стійкими до звичайних препаратів, так що, з нашої точки зору, їх слід тримати в резерві і застосовувати тільки за спеціальними показаннями.
4) Еритроміцин, олеандоміцин, карбоміцін, спіраміцин і лінкоміцин. Перехресна стійкість між різними з них порівняно звичайна in vitro, але менш часто встановлюється в клініці.
5) Еритроміцин і хлорамфенікол. Вважають, що у стафілококів іноді має місце перехресна стійкість до цих препаратів.
6) Капаміцін, неоміцин, фраміцетін, паромоміцин, гентаміцин. Перехресна стійкість між цими препаратами часта. Вважають, що мікроби, стійкі до них, стійкі також і до стрептоміцину, але не навпаки. Перехресна стійкість в цій групі головним чином доведена in vitro і не обов'язково розвивається в клініці.
7) Етіонамід і тиоацетазон. Перехресна стійкість до цих препаратів може мати місце.
№ 42 Механізми лікарської стійкості збудників інфекційних хвороб. Шляхи її подолання.
Антибиотикорезистентности - це стійкість мікробів до антимікробних хіміопрепаратів. Бактерії слід вважати резистентними, якщо вони не знешкоджуються такими концентраціями препарату, які реально створюються в макроорганизме. Резистентність може бути природного і придбаної.
природна стійкість
. Деякі види мікробів природно стійкі до певних родин антибіотиків або в результаті відсутності відповідної мішені (наприклад, мікоплазми не мають клітинної стінки, тому не чутливі до всіх препаратів, що діють на цьому рівні), або ввнаслідок бактеріальної непроникності для даного препарату (наприклад, грамнегативні мікроби менш проникні для великомолекулярних з'єднань, ніж грампозитивні бактерії, так як їх зовнішня мембрана має «маленькі» пори).
придбана стійкість
. Придбання резистентності - це біологічна закономірність, пов'язана з адаптацією мікроорганізмів до умов зовнішнього середовища. Вона, хоча і в різному ступені, справедлива для всіх бактерій і всіх антибіотиків. До хіміопрепаратів адаптуються не тільки бактерії, але іінші мікроби - від еукаріотичних форм (найпростіші, гриби) до вірусів. Проблема формування і поширення медикаментозної резистентності мікробів особливо значима для внутрішньолікарняних інфекцій, що викликаються так званими «госпітальними штамами», у яких, як правило, спостерігається множинна стійкість до антибіотиків (так звана полірезистентність).
Генетичні основи придбаної резистентності
. Стійкість до антибіотиків визначається і підтримується генами резистентності (r -генамі) і умовами, що сприяють їх поширенню в мікробних популяціях. Придбана лікарська стійкість може виникати і поширюватися в популяції бактерій в результаті:
мутацій в хромосомі бактеріальної клітиниз наступною селекцією(Т. Е. Відбором) мутантів. Особливо легко селекція відбувається в присутності антибіотиків, так як в цих умовах мутанти отримують перевагу перед іншими клітинами популяції, які чутливі до препарату. Мутації виникають незалежно від застосування антибіотика, т. Е. Сам препарат не впливає на частоту мутацій і не є їх причиною, але служить фактором відбору. Далі резистентні клітини дають потомство і можуть передаватися в організм наступного господаря (людини або тварини), формуючи і поширюючи резистентні штами. Мутації можуть бути: 1) поодинокі (якщо мутація відбулася в одній клітці, в результаті чого в ній синтезуються змінені білки) і 2) множинні (серія мутацій, в результаті чого змінюється не один, а цілий набір білків, наприклад пеніцилінзв'язуючих білків у пеніцилін резистентного пневмокока);
перенесення трансмісивних плазмід резистентності (
R -плазмід).Плазміди резистентності (трансмісивні) зазвичай кодують перехресну стійкість до кількох родин антибіотиків. Вперше така множинна резистентність була описана японськими дослідниками щодо кишкових бактерій. Зараз показано, що вона зустрічається і у інших груп бактерій. Деякі плазміди можуть передаватися між бактеріями різних видів, тому один і той же ген резистентності можна зустріти у бактерій, таксономически далеких один від одного. Наприклад, бета-лактамаза, яка кодується плазмидой ТИМ-1, широко поширена уграмотріцательних бактерій і зустрічається укішечной палички та інших кишкових бактерій, а також у гонококів, резистентного кпеніцілліну, і гемофільної палички, резистентної до ампіциліну;
перенесення транспозони, несучих
r -гени(Або мігруючих генетичних послідовностей). Транспозони можуть мігрувати з хромосоми на плазміду і назад, а також з плазміди на іншу плазмиду. Таким чином, гени резистентності можуть передаватися далі дочірнім клітинам або при рекомбінації іншим бактеріям-реципієнтам.
Реалізація придбаної стійкості
. Зміни в геномі бактерій призводять до того, що змінюються і деякі властивості бактеріальної клітини, в результаті чого вона стає стійкою до антибактеріальних препаратів. Зазвичай антимікробний ефект препарату здійснюється таким чином: агент повинен зв'язатися з бактерією і пройти крізь її оболонку, потім він повинен бути доставлений до місця дії, після чого препарат взаємодіє з внутрішньоклітинними мішенями. Реалізація придбаної лікарської стійкості можлива на кожному з наступних етапів:
модифікація мішені.Фермент-мішень може бути так змінений, що його функції не порушуються, але здатність зв'язуватися з хіміопрепаратом (афінність) різко знижується або може бути включений «обхідний шлях» метаболізму, т. Е. В клітці активується інший фермент, який не схильний до дії даного препарату .
«Недоступність» мішеніза рахунок зниження проникностіклітинної стінки і клітинних мембран або «Еффлюко» -
механізму, коли клітина як би «виштовхує» з себе антибіотик.
інактивація препарату бактеріальними ферментами.Деякі бактерії здатні продукувати особливі ферменти, які роблять препарати неактивними (наприклад, бета-лактамази, аміноглікозид-модифікують ферменти, хлорамфеніколацетілтрансфераза). Бета-лактамази - це ферменти, що руйнують бета-лактамні кільце з утворенням неактивних сполук. Гени, що кодують ці ферменти, широко поширені серед бактерій і можуть бути як в складі хромосоми, так і в складі плазміди.
Для боротьби з інактивує дією бета-лактамаз використовують речовини - інгібітори (наприклад, клавуланова кислота, сульбактам, тазобактам). Ці речовини містять в своєму складі бета-лактамні кільце і здатні зв'язуватися з бета-лактамазами, запобігаючи їх руйнівну дію на бета-лактами. При цьому власна антибактеріальна активність таких інгібіторів низька. Клавуланова кислота пригнічує більшість відомих бета-лактамаз. Її комбінують з пеніцилінами: амоксициліном, Тикарцилін, піперацилін.
Попередити розвиток антибіотикорезистентності у бактерій практично неможливо, але необхідно використовувати антимікробні препарати таким чином, щоб не сприяти розвитку та поширенню стійкості (зокрема, застосовувати антибіотики суворо за показаннями, уникати їх використання з профілактичною метою, через 10-15 днів антибіотикотерапії міняти препарат, по можливості використовувати препарати вузького спектра дії, обмежено застосовувати антибіотики в ветеринарії і не використовувати їх як фактор росту).
