Фармакологія й фармація

Ключові слова: антибіотики, генетична трансдукція, інфекційні захворювання, мутація, резистентність до ліків

Короткий зміст

Розвиток резистентності до антимікробних препаратів у багатьох бактеріальних патогенов робить традиційну терапію неефективної, а це, у свою чергу, приводить до того, що лікування інфекцій стає більше складним і найчастіше більше дорогим. У розвитку й поширенні резистентності відіграють роль три фактори: мутації у звичайних генах, що приводять до розширення спектра резистентності, передача резистентності генів від одних мікроорганізмів до інших і посилення селективного тиску умов середовища в лікарнях і за їхніми межами, що приводить до активізації процесу розвитку резистентних організмів. Деякі нові механізми резистентності із працею піддаються виявленню лабораторними методами. Таким чином, резистентні мікроорганізми можуть залишатися невиявленими доти, поки не поширяться в лікарні досить широко. Проблема для фармацевтів, мікробіологів і терапевтів складається не тільки в тім, щоб стримувати поширення вже існуючих резистентних організмів, але й у тім, щоб запобігати поява нових, а це вимагає раціонального, обережного використання антимікробних препаратів.

Введення

Більше 50 років тому Е. Abraham і Е. Chain [ 1 ] повідомили про наявність пенициллазы в Bacterium coli, мікроорганізму, відомого в цей час як Escherichia coli, a W. Kirby [2] - про присутність ферменту подібного типу в Staphylococcus aureus. Ці два повідомлення поклали початок вивченню безлічі варіантів прояву резистентності мікроорганізмів до антимікробних препаратів. В 70-х роках з’явилося багато публікацій про мультирезистентных мікроорганізми, як грамположительных, так і грамотрицательных [З]. Але тільки в останні роки з’явилася група мікроорганізмів, резистентних до всіх відомих антимікробних препаратів [4, 5]. Зараз ми зустрічаємося з інфекціями, викликаними деякими штамами энтерококков, акинетобактерией і Pseudomonas aeruginosa, які не піддаються лікуванню. Як виникла така ситуація?

Фактори, що обумовлюють розвиток і поширення резистентності

Можна виділити три фактори, що беруть участь у розвитку й поширенні резистентності до антимікробних препаратів. По-перше, тільки-но помітні мутації у звичайних резистентних генах розширюють спектр активності кодируемых ними білків. По-друге, відбувається обмін генетичного матеріалу між мікроорганізмами, у результаті чого звичайні гени переміщаються зі свого джерела в нові клітки. Нарешті, що підсилився селективний тиск у лікарнях і за їхніми межами активізує утворення нових резистентних організмів.

Мутації у звичайних генах

ТИМ b-лактамаза (получившая свою назву по ініціалам першого пацієнта, у якого була документована інфекція ампициллинрезистентным штамом Е. coli) опосредует резистентність до ампициллину й цефалоспоринам першого покоління більш ніж в 70% ампициллинрезистентных Е. coli і менш часто зустрічається в інших представників Enterobacteriaceae [6].
Цей энзим у нормі не здатний опосредовать резистентність до цефалоспоринам широкого спектра дії, таким як цефтазидим (цефадим, фортум, тазицеф), цефотаксим (клафоран, клафотаксим) і цефтриаксон (лендацин, офрамакс, роцепин), або монобактамам, таким як азтреонам (азактам) [7].
Однак заміна однієї, двох або трьох амінокислот у білковій послідовності ТИМ b-лактамазы в активних ділянках або біля них змінює структуру энзима таким чином, що інші антимікробні препарати можуть тепер бути захоплені активними ділянками й піддані гідролізу [7 - 9]. Подібна ситуація виникає при змінах в SHV-1 [3-лактамазе (так званий сульфгідрильний варіант |3лактамазы), наявної в Klebsiella pneumoniae: ледь уловимі зміни в послідовності амінокислот також можуть приводити до розширення спектра резистентності, опосередковуваної энзимом, через посилення гідролізу цефалоспорина [8]. К. pneumoniae, що несуть ( b-лактамазу розширеного спектра дії, викликають як ендемічні, так і епідемічні захворювання [10, 11].

Обмін генетичного матеріалу

Хоча здатність мікроорганізмів обмінюватися ДНК за допомогою трансформації, трансдукції й кон’югації відома вже протягом декількох десятиліть, масштаби цього процесу ми починаємо усвідомлювати тільки зараз [12]. Установлено, що обмін відбувається навіть між грамположительными й грамотрицательными мікроорганізмами [13, 14]. Особливий інтерес представляє механізм обміну між стафілококами й энтерококками. Уже відомо, що гени, що кодують продукцію ( b-лактамазы [15] і зумовлюючу резистентність до гентамицину (гарамицин) [16], перейшли від стафілококів в энтерококки.
Дуже важливо, чи буде відбуватися передача генів, що обумовлюють резистентність до ванкомицину (ванкоцин) ( van-генів по генетичній номенклатурі), від энтерококков стафілококам, особливо S. aureus, in vivo, як це вже було показано in vitro [17]. Це привело б до образованю декількох метициллинрезистентных штамів S. aureus, знищення яких було б практично неможливим. Більшу тривогу викликає також ізоляція штамів Shigella dysenteriae [18] і Vibrio cholerae [19], резистентних до всіх антимікробних препаратів першої лінії, і у випадку S. dysenterae - до всіх антибіотиків, крім ципрофлоксацина. Такі штами всі частіше виявляються в африканських країнах, особливо в Бурунді. Оскільки обидва мікроорганізми можуть викликати широкомасштабні спалахи захворювань, резистентність стає явною погрозою для суспільного здоров’я.

Селективний тиск

Мутації, що підвищують резистентність мікроорганізму до антимікробних препаратів, властиві бактеріям. Ці мутації можуть являти собою зміни проникності мембрани або альтерацію ділянок-мішеней для антибіотиків [4, 5]. Виживе й чи розмножиться штам, подвергшийся мутації, у значній мірі залежить від селективного тиску, що діє на нього. Це справедливо й відносно організмів, що одержали нову ДНК у процесі генетичного обміну. При використанні більших кількостей антимікробних препаратів або якщо для знищення інфекції, наприклад Mycobacterium tuberculosis [20], призначають неадекватні дози ліків, штами, що приобретли мутації або экстрахромосомальную ДНК, що обумовлюють резистентність, будуть розмножуватися. Лікарні прийнято вважати свого роду “розплідниками” і основними резервуарами резистентних мікроорганізмів [21]; однак в останнє десятиліття ситуація початку мінятися.
Застосування антимікробних препаратів у кормах для тварин [22], у рибному господарстві й у денних центрах по наданню допомоги привело до появи нових джерел резистентних мікроорганізмів. Ми починаємо краще розуміти взаємини між мікроорганізмами, що викликають захворювання тварин і людини [22]. Так, коли квинолоны почали використовувати у ветеринарії, штами Campylobacter jejuni, резистентні до квинолонам, з’явилися не тільки у тварин, але й у людини [24]. Подібні проблеми з підвищенням резистентності до флуороквинолонам виникли в Іспанії [25] і Фінляндії [26]. Таким чином, заклик до обережного використання антимікробних препаратів поширюється не тільки на охорону здоров’я, але й на ветеринарію, сільськогосподарське виробництво й тваринництво.

Розвиток резистентності в пневмококів: комбінація факторів Одним із кращих прикладів того, як можуть метушні кать резистентні мікроорганізми, є те, що відбулося з Streptococcus pneumoniae [27]. Тільки в США цей мікроорганізм викликає більше 6 млн випадків середнього отиту, 0,5 млн випадків пневмонії й 6000 випадків менінгіту щорічно [23]. У недавніх дослідженнях, проведених Центром по контролі й попередженню захворювань, 61% пневмококів, виділених від дітей з одноденного центра медичної допомоги в Кентуккі й 29% - у Тенесси, були резистентними до пеніциліну [28]. Успіх мультирезистентного штаму серотипа 23F, що став відомий за назвою іспанського клону [29, 30], що понакоштує тривожить. Цей клон спочатку проявляв високу резистентність до пеніциліну, тетрацикліну, хлорамфениколу (берлицитин) і триметопримсульфаметоксазолу (бактрим, бисептол), у цей час резистентен також до эритромицину [31] і цефотаксиму [32]. Резистентність пневмококів до цефалоспоринам широкого спектра дії, таким як цефотаксим і цефтриаксон, стає найважливішою проблемою для педіатрів [33]. На жаль, ми не маємо у своєму розпорядженні результати досліджень, які дозволили б визначити масштаб або значення цієї проблеми в усьому світі. Однак високий рівень резистентності до пеніциліну в багатьох регіонах миру [27] дозволяє припускати, що це, імовірно, стане значною проблемою в майбутньому.

Виявлення резистентності лабораторними методами

Дані, що накопичуються останнім часом, свідчить про те, що багато нових механізмів резистентності важко виявити в клінічній лабораторії. Низький рівень резистентності до ванкомицину, наприклад опосередкованого van, часто важко виявити, особливо при використанні автоматизованих методів [34]. Також викликає труднощів виявлення розширеного спектра активності b-лактамазы в ДО. pneumoniae [35]. Клінічні лабораторії обов’язково повинні враховувати виникаючі проблеми, пов’язані з антимікробною резистентністю, і мати у своєму розпорядженні адекватні методи тестування, що дозволяють виявляти нові механізми резистентності.

Успіх і поразка антибіотиків

Число нових антибактеріальних препаратів, розроблювальних або минаючих клінічних випробувань, у США невелико [36]. Тому ми не можемо очікувати, що вони займуть місце тих засобів, від яких довелося відмовитися через резистентність. Навпроти, ми повинні зробити максимально ефективним використання тих препаратів, якими ми розташовуємо. Історія флуороквинолов являє собою наочний приклад неправильного використання. В 80-х роках уважалося, що нові антимікробні препарати флуороквинолоны допоможуть вирішити багато роблем, пов’язані з лікуванням інфекційних захворювань [37]. Проте швидко виявилася втрата ефективності проти S.aureus [38]. Мало місце неправомірне призначення ципрофлоксацина (ципробай, ципринол, ципран) при ряді захворювань, серед яких минулого й неінфекційні [39]. Флуороквинолоны залишаються єдиними препаратами, ефективними проти мультирезистентной Shigella, виявленої в Бурунді [18], хоча мінімальні концентрації, необхідні для придушення мікроорганізму, ростуть. Ці препарати зберігають активність проти більшості мультирезистентных штамів Salmonella [40]. Як би те не було, використання флуороквинолонов у тваринництві, що робить найсильніший селективний тиск відносно резистентності, може привести до того, що ці препарати стануть неефективними, як уже вказували Н. Endtz і соавт.
[24]. Обережне використання в лікарнях антимікробних препаратів, включаючи ванкомицин, є вкрай необхідним для збереження ефективності цих і інших ліків. Мультирезистентность, спостережувана в бактерій, свідчить про те, що при відборі в напрямку резистентності до одного препарату відбувається відбір по резистентності до багатьом лікам. Резистентність продовжує поширюватися не тільки серед внутрілікарняних патогенов, але й серед деяких видів мікроорганізмів, зараження якими відбувається при звичайних соціальних контактах. Контролювати використання антибіотиків у лікарнях важко, але все-таки цього домогтися легше, ніж контролю в інших суспільних сферах. І те, і інше зовсім необхідно, якщо нам все-таки прийде зштовхнутися із проблемою резистентності й переборювати її.