Антибиотики: современная точка зрения

Рисунок 1. Впервые вовремя не разработан новый тип препаратов, способных сдержать уровень резистентности к антибиотикам Насколько актуальна проблема резистентности? Можно ли (и если можно, то как) контролировать резистентность?




РЕКЛАМА
Рисунок 1. Впервые вовремя не разработан новый тип препаратов, способных сдержать уровень резистентности к антибиотикам

Насколько актуальна проблема резистентности?

Можно ли (и если можно, то как) контролировать резистентность?

Так ли уж неотвратима эра «постантибиотиков»?

Повышение резистентности различных патогенных микроорганизмов к антибиотикам является серьезной проблемой, чреватой такими неприятными последствиями, как грядущая эра «постантибиотиков».

Кризис, наблюдаемый сегодня, не похож на предыдущие. Его особенность прежде всего в количестве вовлеченных микроорганизмов и в отсутствии немедленного ответа на антибактериальную терапию. В прошлом фармацевтическая промышленность решала проблему резистентности путем производства нового, более эффективного антибиотика. Однако на сегодняшний день не существует никакого принципиально нового класса антибиотиков, приемлемого для клинического применения, а разработка новых препаратов может занять 10 — 15 лет.

Расширение спектра используемых в популяции антибиотиков поддерживает выборочное воздействие на целый ряд микроорганизмов, и, в частности, на те из них, которые в настоящее время являются резистентными к большинству антибиотиков (см. табл. 1). Но растет и перечень антибактериальных препаратов, к которым вырабатывается резистентность.

Таблица 1. Бактерии, проявляющие резистентность к антибиотикам

  • Грамположительные кокки: ванкомицин-резистентный Enterococcus, метициллин-резистентный S. aureus, пенициллин-резистентный S. pneumoniae, макролид-резистентный Streptococcus
  • Грамотрицательные кокки: пенициллин-резистентный Meningococcus, мультирезистентный Gonococcus
  • Грамотрицательные бациллы: Enterobacter с расширенным спектром бета-лактамаз, мультирезистентная Salmonella, мультирезистентный Pseudomonas spp., Serratia и Acinetobacter.
  • Микобактерии: мультирезистентная M. tuberculosus и M. avian- intracelllulare.

В целом в Англии наблюдалось 45%-ное увеличение случаев назначения антибиотиков за период между 1980 и 1991 гг., что составляет 5%–ное увеличение в год и связано с использованием антибиотиков для лечения респираторных заболеваний.

  • Тревожные факты

Следует отметить участившиеся случаи назначения цефалоспоринов, макролидов и хинолонов. Повышение резистентности к этим препаратам вызывает особое беспокойство, так как они используются для лечения очень опасных заболеваний, причем ситуация может усугубиться в случае, если резистентность будет расти.

  • Глобальность проблемы

Последствиями возросшей резистентности микроорганизмов являются увеличение сроков госпитализации, большие затраты на лечение, растущий уровень заболеваемости и смертности.

При современных масштабах международного туризма проблема резистентности к антибиотикам носит не только локальный, но и глобальный характер. Например, путешествия в развивающиеся страны обычно связаны с риском приобретения резистентной бактерии — Escherichia coli.

Структура восприимчивости имеет свои географические особенности, так как показатели резистентности в разных странах разные, что само по себе отражает уровень использования антибиотиков. Например, если взять Европу, то к югу от Скандинавии, в сторону стран Средиземноморья, наблюдается увеличение резистентности патогенных микроорганизмов к антибиотикам.

Степень проявления резистентности зависит не только от географических условий, но и от типа патогенных микроорганизмов, которые теоретически попадают под воздействие антибиотиков. Например, резистентность к пенициллину очень быстро возникла у Staphylococcus aureus, но понадобилось целых 50 лет, чтобы ее обрела Streptococcus pneumoniae, а у Streptococcus pyogenes это явление вообще начало проявляться лишь недавно. В настоящее время никто не может адекватно объяснить такой временной разницы.

В целом существует несколько резервуаров формирования резистентности к антибиотикам, к примеру животноводческие фермы, человеческая облигатная и условно-патогенная флора, клиническая изоляция. Степень значимости каждого из резервуаров не выявлена.

  • Резистентность к антибиотикам

Основными условиями существования упомянутых выше резервуаров является плохое качество питьевой воды, антисанитарные условия, бесконтрольное применение антибиотиков, продающихся без рецептов, и их использование на животноводческих фермах для лечения животных, а также в малых дозах для ускорения роста молодняка.

Таблица 2 Новые подходы к борьбе с инфекциями

  • Разработка принципиально новых антибиотиков
  • Модификация известных химических структур
  • Патентование известных антибиотиков
  • Разработка препаратов, направленных на бактериальные клеточные функции
  • Ингибирование вирулентных детерминант
  • Нуклеотиды

Например, известно, что использование триметоприма для лечения скота является одной из вероятных причин появления триметоприм-резистентной сальмонеллы. Кроме того, вызывает тревогу лицензирование таких ветеринарных препаратов, как квинолон и энрофлоксацин, поскольку хинолины могут потерять свою эффективность как основные препараты для лечения инвазивного сальмонеллеза.

Каковы бы ни были причины резистентности Salmonella, фактически зафиксировано 4-кратное увеличение мультирезистентности к антибиотикам за последние 13 лет. Существует предположение, что использование авопарцина (в ветеринарии — гликопептида) могло спровоцировать появление ванкомицин-резистентных энтерококков, микроорганизмов, которые могут соперничать с метициллин-резистентными Staphylococcus aureus по возможному отрицательному воздействию на макроорганизм.

Настораживает увеличение резистентности у ряда часто встречающихся микроорганизмов. Одним из наиболее устойчивых к антибиотикам патогенных микроорганизмов является пенициллин-резистентный пневмококк, впервые выявленный в 1967 г., а в настоящее время являющийся мультирезистентным. Штаммы этого пневмококка в настоящее время распространены во всем мире, особенно часто они встречаются в Испании, Южной Африке и Болгарии.

В Великобритании масштабы бедствия не столь велики: резистентность к пенициллину здесь повысилась с 1,5% в 1990 до 4% в 1995 г. Следует особо отметить появление резистентности пневмококков к эритромицину (до 9 % в 1995 г.), что делает бессмысленным использование этого препарата у пациентов с аллергической реакцией на пенициллин.

Рисунок 2. Антибиотики используются для ускорения роста домашних животных и в терапевтических целях

Механизм, формирующий устойчивость к эритромицину, вызывает перекрестную резистентность к азитромицину и кларитромицину, что означает способность данного патогенного микроорганизма противостоять двум наиболее часто используемым антибиотикам первейшей необходимости.

Сегодняшний уровень резистентности пневмококков пока не может повлиять на основные направления лечения инфекционных заболеваний. Но при непрерывном повышении устойчивости к антибиотикам ситуация в будущем может измениться. Пневмонию, вызванную пневмококком, резистентным к пенициллину, сейчас можно лечить с помощью больших доз пенициллина (порядка 18 мегаединиц), но в случае менингита, вызванного тем же микроорганизмом, целесообразно использовать цефалоспорины.

В 70-х годах с Haemophilus influensae успешно боролись с помощью ампициллина. Однако приобретение данным патогенным микроорганизмом бета-лактамазы, способной ферментативно расщеплять бета-лактамное кольцо пенициллина, привело к тому, что 23% H. Influenzae стало ампициллин-резистентным.

С резистентностью можно справиться, если использовать бета-лактамазные ингибиторы, такие как клавулановая кислота. Однако наблюдается повышение устойчивости к ко-амоксиклаву благодаря измененным пенициллин-связывающим белкам, что привело к появлению 14% резистентных H. Influenzae. При столь распространенной резистентности к бета-лактамазе новые макролиды могут стать главным средством для лечения заболеваний, вызванных H. Influenzae.

Недавно в Великобритании и во всем остальном мире были зарегистрированы вспышки туберкулеза. Туберкулез — «капитан смерти» — стал теперь резистентным ко многим противотуберкулезным препаратам, поэтому в настоящее время рекомендуется множественная терапия.

Согласно исследованиям британских ученых, примерно в 10% случаев туберкулезная палочка резистентна хотя бы к одному противотуберкулезному препарату, хотя в США ситуация еще хуже, там нормой становится резистентность, равная 30%. Эти мультирезистентные штаммы не менее вирулентны и плохо поддаются лечению — иногда требуется длительная (в некоторых случаях многолетняя) терапия нового типа.

Работники больниц, где на патогенные микроорганизмы оказывается мощное селективное воздействие при помощи антибиотиков, много сил отдают борьбе с метициллин-резистентным Staphylococcus aureus, ванкомицин-резистентным enterococcus, мультирезистентными Escherichia coli и мультирезистентными Pseudomonas.

В 60-х годах главный хирург США объявил победу над инфекционными заболеваниями. Конечно, он был не прав, но действительно ли мы стоим на пороге эры постантибиотиков?

Терапевтические возможности для лечения ряда заболеваний сейчас сильно ограничены.

Таблица 3. Схема приобретения резистентности организмов к антибиотикам

  • Хинолоны: мутации в ДНК-гиразе, механизмы оттока, изменения проницаемости;
  • Ванкомицин и телькопланин: подвижные гены, которые определяют производство предшественников клеточных стенок , резистентных к связыванию ванкомицина;
  • Ингибиторы бета-лактамазы: гиперпродукция бета-лактамаз, выработка новых резистентных бета-лактамаз;
  • Цефалоспирины: расширенный спектр бета-лактамаз;
  • Аминогликозиды: сниженная проницаемость клеточной стенки бактерий, механизмы вывода вещества, аминогликозид-модифицирующие ферменты, инактивирующие антибиотик;
  • Противотуберкулезные препараты: одиночные мутации в генах определенных белков вызывают снижение связывающей активности антибиотика.

Энтерококки стали серьезным источником внутрибольничной инфекции, главным образом из-за того, что пациенты в больницах представляют из себя наиболее ослабленную часть населения, требующую серьезной защиты от инфекций. Энтерококки являются резистентными ко многим антибиотикам, таким как цефалоспорины, хинолоны, аминогликозиды и некоторые пенициллины. К тому же недавно они обрели способность вырабатывать бета-лактамазу, стали устойчивыми к повышенным дозам аминогликозидов и, самое главное, у них появилась резистентность к ванкомицину и тейкопланину.

  • Микроорганизм «Cудного Дня»

В настоящее время микробиологи заняты исследованием гипотетической ситуации, при которой ванкомицин-резистентные гены от мультирезистентных энтерококков могут перейти в популяцию метициллин-резистентных стафилококков, что станет причиной появления нового микроорганизма «Судного Дня» — S. аuraeus, устойчивого ко всем известным антибиотикам и вызывающего неизлечимые заболевания.

Возможен ли такой сценарий? Уже известно, что гены, ответственные за резистентность к ванкомицину, способны в лабораторных условиях передаваться к S. aureus, хотя полученная резистентность нестабильна.

Также известно, что резистентность энтерококков к гентамицину была приобретена от стафилококка. Если это так, то генетические элементы у них совместимы и генетический барьер может быть легко перейден.

Как снизить вероятность формирования резистентности к антибиотикам? Главное — устранение селективного воздействия антибиотиков на бактерии путем. Для этого необходимо соблюдение следующих условий.

  • Назначение антибиотиков только при четких клинических показаниях
  • Более эффективное использование простейших антибиотиков (пенициллин V при инфекции верхних дыхательных путей, вызванных S. pyоgenes, наиболее эффективен)
  • Использование только кратких курсов лечения, скажем, по возможности однократную дозу или трехдневный курс для лечения инфекций мочевого тракта без осложнений

Привлечение к работе местной микробиологической лаборатории, которая располагает информацией о чувствительности к антибиотикам в данном регионе. Строгий контроль за применением антибактериальных препаратов в каждом конкретном регионе.

Время бездумного использования антибиотиков прошло. Сейчас особенно важен ответственный подход к назначению антибиотиков, позволяющий контролировать резистентность микроорганизмов в лечебных учреждениях и в обществе в целом.

Литература

1. Service R. F. Antibiotics that resist resistance. Science 1995; 270:724-727.

2. Davey P. G., Bax R. P., Reeves D., Rutherford D., Slack, et al. Growth in the use of antibiotics in the community in England and Scotland in 1980-93. Br Med J 1996; 312:613

3. Holmberg SSSSD, Solomon S. L, Blake P. A. Health and economic aspect of antimicrobial resistance. Rev Inf Dis 1987; 9:1065-1078.

4. Hughes V. M., Datta N. Conjugative plasmids in bacteria of the ‘pre-antibiotic’ era. Nature 1983; 302:725-726.

5. Shanahan P. M. A., Thomson C. J., Amyes S. G. B. The global inpact of antibiotic-resistant bacteria: their sources and reservoirs. Rev Med Micro 1994; 5:1740-1782.

6. Frost J. A, Threfall E. J., Rowe B. Antibiotic resistance in salmonellas from humans in England and Waales: the situation in 1994. PHLS Microbiologi Digest 1996; 12: 131-133.

7. Johson A. P., Speller D. C. E., George R. C., Warner M., Domingue G., Efstratiou A. Prevalence of antibiotic resistance and serotypes in pneumococci in England and Wales:: results of observational surveys in 1990 and 1995. Br Med JJ 1996; 312:: 1454-1456.

8. James P. A., Lewis D. A., Cribb J., Dawson S. J., Murray S. A. The incidence and epidemiology of Beta-lactam resistance in Haemophilus influenzae. J Antimicrobial Chemo 1996; 37: 737-746.

9. Warburton A. R. E., Jenkins P. A., Waight P. A., Watson J. M. Drug resistance in initial isolates of Mycobacterium tuberculosis in England and Wales 1982-1991. CDR Rev 1993; 13:175-179.

10. Young L. Mycobacterial disease in the 1990’s. J Antimicrobial Chemo 1993; 32:179-174.

11. Report of the Expert Group on animal feeding stuffs. HMSO 1992.

12. Noble W. C., Virani Z., Cree R. G. A. Co-transfer of vancomycin and other resistance genes from E faecalis NCCTTC 12201 to S aureus. FEMS Microbiol Lett 1992; 93:195-198.


Природа резистентности

Как удалось бактериям всего за 60 лет научиться противостоять всем известным антибактериальным препаратам? Антибиотики являются естественными субстанциями (или химически модифицированными), вырабатываемыми рядом микроорганизмов.

Эти микроорганизмы экскретируют антибиотикоподобные вещества в окружающую среду, чтобы получить преимущество в условиях естественного отбора. Однако сам микроорганизм должен обладать защитными механизмами против собственного токсина. Таким образом, механизмы, позволяющие ликвидировать воздействие антибиотиков, появились в природе задолго до того, как они стали широко использоваться человеком. Поэтому можно утверждать, что резистентность к антибиотикам является предвестником эры постантибиотиков.

Механизмы резистентности (см. табл. 3) получают все более широкое распространение и укрепляют прежде восприимчивые популяции микроорганизмов.

Распространение резистентности обусловлено не только способностью микроорганизмов развивать устойчивость и существовать в определенной экологической нише (клональная экспансия), но и возможностью независимого переноса механизмов резистентности между различными видами бактерий с помощью мобильных генетических элементов.

В качестве примера можно привести следующий факт: пенициллин-резистентные пневмококки развивались клонально, и рассеивание плазмидов (мобильных генетических элементов) обусловило появление способности вырабатывать бета-лактамазу у таких разных организмов, как E. coli и H. influenzae.


Мероприятия против бактериальной инфекции

Возможно ли контролировать резистентность? Главным условием сдерживания резистентности является улучшение качества питьевой воды и санитарных условий. Антибиотики, используемые для лечения людей, не должны применяться в ветеринарной практике, что и было рекомендовано 5 лет назад экспертной группой по питанию животных.

В ряде стран следует ввести жесткий контроль за безрецептурной продажей антибиотиков. Селективное воздействие антибактериальных препаратов, связанное с неправильным назначением, можно и следует свести до минимума.

Фармацевтическая промышленность ищет принципиально новые химические структуры, нуклеотиды, способные ингибировать клеточные функции микроорганизмов, а также стремится разработать препараты, основное назначение которых — ликвидация механизмов резистентности путем блокирования ферментов и создание условий, исключающих удаление антибиотиков при помощи клеточных насосов.

Многие актуальные на сегодня методы лечения потеряют свою эффективность в будущем. Таким образом, крайне необходим постоянный контроль на международном, национальном и региональном уровнях за использованием антибиотиков и формированием к ним бактериальной резистентности.


Если свести воедино все перечисленные факторы, то складывается следующая объективная картина:

  • С повышением количества назначаемых пациентам антибиотиков возрастает селективное воздействие, оказываемое на бактерии
  • Резистентность большинства основных патогенных микроорганизмов к антибиотикам возрастает благодаря их успешной экспансии и независимому приобретению резистентных генов
  • Основными источниками резистентности являются животноводческие фермы, человеческая сапрофитная и условно-патогенная флора и клинические изоляты
  • Резистентность к антибиотикам вызывает увеличение сроков госпитализации, дополнительные расходы на лечение и повышение уровня заболеваемости и смертности
  • В целом резистентность следует контролировать путем улучшения качества питьевой воды, санитарных условий, прекращения использования антибиотиков в ветеринарной практике, ограничения их назначений в повседневной врачебной практике и разработки принципиально новых антибиотиков