Что такое приобретенная резистентность
Приобретенная резистентность к антибиотикам
Приобретенная резистентность к антибиотикам
12 апреля 2020
Неужели нас снова ждёт мир, где любая операция или открытый перелом грозят гибелью?
В прошлый раз мы писали про природную резистентность бактерий, теперь рассмотрим, что же такое приобретенная резистентность или устойчивость к антибиотикам.
Это может происходить за счет случайных мутаций бактерий, а также при непосредственном обмене генетической информацией. То есть, бактерия, у которой нет гена резистентности, может получить его от «подруг» и мгновенно научиться бороться с новым неблагоприятным фактором (антибиотиком).
Например, в мире широкое распространение получила устойчивость Escherichia coli (кишечная палочка) к фторхинолонам, антибиотикам, наиболее часто применяемым при лечении инфекций мочевыводящих путей. Теперь во многих странах на разных континентах терапия фторхинолонами неэффективна более чем в половине случаев.
По данным нашей лаборатории Escherichia coli высевается более чем в 25% случаев при изучении материала из урогенитального тракта и занимает третье место по выявляемости после Enterococcus faecalis и Candida albicans.
Для определения чувствительности высеянной патогенной Escherichia coli Институт микробиологических исследований IMD использует 15 антибиотиков разных групп: так вот в 2/3 случаях наши Escherichia coli не чувствительны (устойчивы) по крайней мере к одному из исследуемых антибиотиков.
Нередки случаи, когда бактерия приобрела устойчивость к более чем 3 группам антибиотиков (так называемая полирезистентность).
Особо настораживают критические случаи. Например, когда у девочки 4 лет была высеяна культура Escherichia coli, которая оказалась устойчива ко всем исследуемым группам антибиотиков и лишь к одному антибиотику умеренно устойчивая.
Как вы думаете к какому антибиотику Escherichia coli оказалась нечувствительна в большинстве случаев?
Более подробно нашу статистику резистентности к антибиотикам «нашей» Escherichia coli мы вам расскажем в следующий раз.
Читайте также
Иногда скудные проявления онихомикоза, надежда на самоизлечение и страх перед врачами заставляют пациентов долгие годы игнорировать грибковую инфекцию ногтей. Однако, помимо рисков для здоровья окружа..
Онихомикоз или грибковое поражение ногтей часто становится неприятным сюрпризом для пациента. Очень часто люди не знают где и когда они подхватили этот грибок. Они могут лишь подозревать, что вст..
Клинически отличить псориаз от грибка может быть трудно. Для обоих заболеваний характерно наличие четко обозначенных участков покраснения с шелушением. И в некоторых случаях достоверный ответ может да..
Плодовые тела некоторых диких и культивируемых грибов содержат лекарственные соединения, которые используются в традиционной медицине и космецевтике. Существует множество потенциально полезных продукт..
Весь мир сейчас борется с распространением коронавируса. С 12 марта в Украине был введен карантин, для сдерживания роста числа заболевших. На данный момент известно, что вирус передается от человек..
3 мая, мы провели презентацию «Клиническая микробиология- современный взгляд и практическое применение в лечебном процессе» для педиатров, у наших партнеров, клинике ISIDA. Были пре..
27 февраля в конференц-зале «Владимирский» отеля «Крещатик» специалисты нашей компании провели круглый стол «Микробиологические исследования в гинекологической и урологической практике. Проблемы у..
Витамин D является важным витамином, который помогает организму поглощать кальций и фосфор и способствует нормальному развитию костей. Но это далеко не все. Доказано, что витамин D поможет похудеть, с..
ст.м. Житомирская
пр-т Победы, 119-121, корпус 5
ст.м. Оболонь
пр-т Оболонский, 14
Дарницкая площадь (Ленинградская)
пр-т Соборности, 8/2
Резистентность бактерий: опасность, которая рядом
Врачи и ученые бьют тревогу
Насколько вопрос, о котором пойдет ниже речь, имеет важнейшее значение, можно судить по тому факту, что к нему четыре года назад привлек внимание научного сообщества первооткрыватель структуры ДНК нобелевский лауреат Джеймс Уотсон. В 2011 году он и еще 30 ученых-биологов из Канады, Франции, Финляндии, Бельгии, Германии, Великобритании и США собрались в Нью-Йорке на конференцию, посвященную проблеме устойчивости бактерий к антибиотикам. По ее итогам участники опубликовали совместное заявление, в котором с нескрываемой тревогой говорилось: «Развитие и распространение устойчивости к антибиотикам у бактерий представляет всеобщую угрозу для человека и животных, которую, как правило, сложно предотвратить, но, тем не менее, можно держать под контролем, и эту задачу нужно решать наиболее эффективными способами. До широкой общественности должны быть доведены факты, касающиеся важнейшей роли бактерий в жизни и благополучии людей, природе антибиотиков и важности их разумного использования».
Следующее громкое заявление прозвучало в 2012 году. Генеральный директор ВОЗ Маргарет Чен выступила в Копенгагене на конференции «Борьба с устойчивостью к противомикробным препаратам — время действовать». Отбросив всякую дипломатичность, М. Чен прямо и откровенно заявила, что наступает новый, непредсказуемый этап развития и нас может ожидать «конец современной медицины в том виде, как мы ее знаем». Гендиректор ВОЗ предрекла наступление постантибиотической эпохи, когда «даже стрептококковое воспаление горла или царапина на коленке ребенка могут снова приводить к смерти».
Конечно, для того чтобы услышать из уст руководителя ВОЗ о скором конце современной медицины, должны были сложиться исключительные обстоятельства. К сожалению, об этих обстоятельствах большинство людей не имеет ни малейшего представления. Ныне процесс возникновения и распространения устойчивых клинических штаммов бактерий происходит слишком стремительно, буквально на глазах врачей и исследователей. За последние 10–15 лет в результате продолжающегося интенсивного применения антибактериальных средств (АБ) бактериальные «монстры», устойчивые к различным антибиотикам, практически полностью вытеснили штаммы, устойчивые только к одному виду АБ. Отмечено появление так называемых панрезистентных супербактерий, устойчивых абсолютно ко всем используемым ныне АБ.
Такая ситуация не только усложняет борьбу с типичными инфекционными заболеваниями, но и ставит под угрозу применение многих жизненно важных медицинских процедур вроде трансплантации органов, имплантации протезов, передовой хирургии и химиотерапии раковых заболеваний. При всех этих процедурах повышается риск развития инфекционных заболеваний.
Как возникает и распространяется устойчивость к антибиотикам?
Почему же сложилась такая ситуация, что когда-то всемогущие АБ вдруг перестали эффективно действовать на бактерии? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться с основными способами возникновения устойчивости и путями ее распространения.
Устойчивость бактерий к АБ может быть врожденной и приобретенной. Врожденная устойчивость обусловлена особенностями строения структур клетки, на которые направлено действие антибиотика. Такая устойчивость может быть связана, например, с отсутствием у микроорганизмов мишени действия АБ или недоступностью мишени вследствие низкой проницаемости оболочки клетки. Приобретенная устойчивость возникает в результате контакта микроорганизма с антимикробным средством за счет возникновения мутаций либо благодаря горизонтальному переносу генов (ГПГ) устойчивости. В настоящее время именно горизонтальный перенос различных генов резистентности является главной причиной быстрого возникновения множественной лекарственной устойчивости у бактерий.
ГПГ — процесс, в котором организм передает генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Такая переданная ДНК встраивается в геном и затем стабильно наследуется. Центральную роль в этом процессе играют различные мобильные генетические элементы — плазмиды, транспозоны, IS-элементы, интегроны. За последние годы сформировано четкое понимание того, что ГПГ является одним из ведущих механизмов эволюции бактерий.
Эволюционные корни проблемы устойчивости
Гипотеза о том, что актиномицеты-продуценты антибиотиков, живущие в почвах, становятся источником генов устойчивости к антибиотикам, была сформулирована еще в 1973 году американскими учеными Бенвенистом и Дэвисом (Benveniste, Davies). Однако впоследствии выяснилось, что гены продуцентов АБ имеют очень низкое сходство с генами патогенных бактерий. Поэтому было сделано предположение о том, что любые природные бактерии, а не только сами продуценты, являются источником генов устойчивости к АБ. Первые свидетельства в пользу этого предположения были получены французскими учеными при изучении происхождения генов бета-лактамазы и генов устойчивости к хинолонам. В обоих случаях удалось обнаружить природные бактерии, несущие гены, почти идентичные клиническим. Однако это были лишь единичные примеры; к тому же нельзя было исключить возможность переноса генов в обратном направлении, от клинических штаммов бактерий к бактериям природным.
Для убедительного подтверждения данной гипотезы было необходимо выделить гены, идентичные или практически идентичные клиническим из природных экосистем, не подвергавшихся антропогенному воздействию. Впервые такие гены устойчивости к АБ из абсолютно нетронутых экосистем удалось обнаружить в 2008 году российским генетикам из Института молекулярной генетики РАН. Для этих исследований были использованы образцы «вечной» мерзлоты возрастом от 20 тыс. до 3 млн лет. В 2011 году канадские исследователи также обнаружили гены устойчивости в ДНК, выделенной из образца мерзлоты с Клондайка возрастом 30 тыс. лет. В настоящее время в лабораториях ряда стран активно ведутся геномные исследования в этом направлении. Благодаря всем этим исследованиям уже никто не сомневается в том, что резистентность к АБ имеет глубокие эволюционные корни и существовала задолго до начала применения АБ во врачебной практике.
Хозяйственная деятельность и устойчивость к АБ
Хотя гены устойчивости к АБ у бактерий возникли еще в древности, широкое распространение таких генов среди микроорганизмов началось после начала использования антибактериальных средств в медицине. Активное и повсеместное применение антибактериальных средств послужило мощнейшим эволюционным инструментом, способствуя селекции и распространению бактерий с измененным геномом. Более 100 тыс. тонн АБ, производимых ежегодно, заставляют микроорганизмы проявлять чудеса приспособляемости.
По сути, начав активно использовать антибиотики, человек неожиданно для себя поставил широкомасштабный и планомерный эксперимент по отбору устойчивых бактерий. Следует особо подчеркнуть, что в результате этого в клинике произошел отбор не только генов устойчивости, но и особых систем, значительно ускоряющих приобретение новых генов устойчивости за счет ГПГ. Это привело к тому, что АБ, которые еще недавно успешно использовались для борьбы с самыми различными возбудителями инфекций, теперь в подавляющем большинстве случаев оказываются неэффективными. Ведь в процессе эволюции у бактерий выработаны многочисленные приспособительные механизмы, позволяющие быстро меняться и выживать в условиях самого жесткого отбора, будь он естественным или искусственным.
Нынешняя опасная ситуация, сложившаяся в борьбе с инфекциями, напрямую связана с огромным количеством производимых АБ. Большинство из них плохо усваивается человеком и животными, в результате чего от 25% до 75% потребляемых антибактериальных средств без изменений выводится из организма с калом и мочой, попадая затем вместе с водой в естественные водоемы. По всему миру ученые регулярно находят в городских сточных водах высокую концентрацию АБ после их использования в медицине и животноводстве. И никакие очистные сооружения не в силах этому противостоять. Такая ситуация прямо способствует распространению резистентности к АБ: бактерии, живущие в естественной среде, после контакта с малыми дозами АБ из очистных сооружений приобретают к ним устойчивость. Подтверждением этому служит тот факт, что в местах слива сточных вод постоянно обнаруживаются бактерии с генами устойчивости к АБ, а также бактериофаги, передающие эти гены бактериям. Кроме того, использование для удобрения полей навоза животных, получавших антибиотики, также приводит к заметному увеличению в почве бактерий, содержащих гены устойчивости. Эти гены потом могут передаваться бактериям, живущим на растениях, а затем с растительной пищей попадать в кишечник человека и захватываться кишечной микрофлорой.
В немалой степени способствует распространению устойчивости к АБ заведенная в животноводстве практика создания крупных комплексов с многотысячными поголовьями. Плазмиды с генами устойчивости, R-плазмиды, очень быстро распространяются на ограниченном пространстве с большим количеством животных. И здесь уже можно увидеть социальные причины увеличения резистентности к АБ. Постепенная миграция сельских жителей в города приводит к исчезновению небольших животноводческих хозяйств и замене их гигантскими комплексами, которые являются прекрасным резервуаром для накопления факторов резистентности. В таких комплексах гены устойчивости к АБ приобретают не только животные, но и люди из обслуживающего персонала.
Еще одним важным фактором распространения устойчивости к АБ оказывается принятое сегодня за правило применение субтерапевтических доз АБ в животноводстве в качестве факторов роста. Директор ВОЗ М. Чен привела поразительные данные о том, что более половины всех производимых сегодня антибиотиков скармливают животным для их быстрого роста: «Количество антибиотиков, используемых среди здоровых животных, превышает количество антибиотиков, используемых среди нездоровых людей».
Еще одной ключевой причиной распространения устойчивости к АБ стало необоснованное назначение их врачами (наряду с самолечением). Вообще, как это ни парадоксально, любые контакты со сферой здравоохранения несут в себе повышенный риск заразиться бактериями, устойчивыми к целому спектру АБ. Нужна по-настоящему стерильная чистота, аккуратность и ответственность, чтобы противостоять распространению устойчивых штаммов в таких медицинских учреждениях.
Выход есть!
Но даже из такой сложной ситуации есть выход. И здесь будет уместно привести два примера. Дания в конце 1990-х первой в Европе ввела запрет на использование антибиотиков в качестве стимуляторов роста животных. Результаты такого шага не заставили себя ждать. Международная группа экспертов показала, что отказ Дании от АБ в животноводстве не только не нанес большого ущерба доходам фермеров, но и способствовал значительному снижению факторов устойчивости к АБ на фермах и в мясе животных. В выигрыше оказались все, кроме производителей АБ. Германия, запретив использование АБ авопарцина на птицефермах, тоже добилась внушительных результатов: количество энтерококков, устойчивых к ванкомицину (аналогу авопарцина), за четыре года после запрета снизилось в три раза.
Налицо непростая ситуация. Человечество стоит перед очень сложной многогранной проблемой. Научные исследования показали, насколько сложно устроены биологические процессы у живых организмов и как осторожно нужно вмешиваться в их естественный ход. Появление в последние десятилетия устойчивых к лекарствам супербактерий и множества новых инфекций — лучшее тому подтверждение. Бездумное применение антибиотиков создало реальную угрозу для человечества. И для того, чтобы устранить или хотя бы уменьшить эту угрозу, потребуются большие усилия, и в первую очередь правительств и научно-медицинского сообщества.
Инфографика: резистентность к антибиотикам
Поделиться:
Революция в медицине
Открытию антибиотиков человечество обязано Александру Флемингу, который первым в мире смог выделить пенициллин. «В тот день, когда я проснулся утром 28 сентября 1928 года, я, конечно, не планировал совершать своим открытием первого в мире антибиотика революцию в медицине… Однако, похоже, именно это я и сделал», — говорил сам ученый.
Труды Флеминга были оценены по заслугам. Вместе с Эрнстом Борисом Чейном и Ховардом Уолтером Флори, которые занимались очисткой пенициллина, он был удостоен Нобелевской премии.
Образцы той самой плесени, которую вырастил Флеминг в 1928 году, были отправлены многим знаменитостям — среди них некоторые ученые-современники, а также Папа Римский Пий XII, Уинстон Черчилль и Марлен Дитрих. Не так давно уцелевший и дошедший до нас фрагмент плесени был продан на одном из лондонских аукционов — стоимость образца составила 14 617 долларов США.
Стремительное развитие
Начиная с 1940-х годов, новые антибиотики стали появляться один за другим: за пенициллином последовали тетрациклин, эритромицин, метициллин, ванкомицин и многие другие. Эти препараты в корне изменили медицину: заболевания, в большинстве случаев считавшиеся смертельными, теперь стало возможно вылечивать. Так, например, до открытия антибиотиков почти в трети случаев пневмония оказывалась смертельной, после начала использования пенициллина и других препаратов смертность сократилась до 5 %.
Однако чем больше появлялось антибиотиков и чем шире они применялись, тем чаще встречались бактериальные штаммы, устойчивые к действию этих препаратов. Микроорганизмы эволюционировали, приобретая резистентность к антибиотикам. Устойчивый к пенициллину пневмококк появился в 1965 году, а резистентный к метициллину золотистый стафилококк, который и по сей день остается одним из возбудителей наиболее опасных внутрибольничных инфекций, был обнаружен в 1962 году, всего через 2 года после открытия метициллина.
Появление и широкое использование антибиотиков действительно ускорило процесс формирования мутаций, отвечающих за резистентность, но не инициировало его. Бактериальная устойчивость (точнее, мутации, отвечающие за нее) появилась задолго до того, как люди начали использовать антибиотики. Так, бактериальный штамм, ставший причиной дизентерии у одного из солдат, умерших во время Первой мировой войны, был устойчив и к пенициллину, и к эритромицину. Эритромицин же был открыт лишь в 1953 году.
При этом количество бактерий, приобретающих устойчивость к антибиотикам, ежегодно увеличивается, а антибиотики новых классов, обладающие принципиально новым механизмом действия, практически не появляются.
Последний бастион
Из-за того, что колистин высокотоксичен для почек, его назначали лишь в безнадежных случаях, когда другие препараты оказывались бессильны. После 2008 года и этот бастион пал — в организме заболевших пациентов стали обнаруживать бактерии, устойчивые к колистину. Микроорганизм был найден у пациентов в Китае, странах Европы и Америки. К 2017 году зарегистрировано несколько смертей от инфекции, вызванной супербактериями, — помочь таким пациентам не смог ни один антибиотик.
Причина в пациентах
В 2015 году Всемирная организация здравоохранения провела опрос среди жителей 12 стран. В нем приняли участие почти 10 тысяч человек. Всем участникам нужно было ответить на вопросы о применении антибиотиков и развитии устойчивости к этим препаратам.
Оказалось, что почти две трети опрошенных лечат с помощью антибиотиков грипп, а около 30 % прекращают принимать антибиотики при первых улучшениях. Респонденты продемонстрировали удивительное невежество не только в правилах приема антибиотиков, но и в вопросах, касающихся антибиотикоустойчивости. Так, 76 % участников опроса были уверены, что устойчивость приобретают не бактерии, а организм самого пациента. 66 % считают, что, если принимать антибиотики, то антибиотикоустойчивая инфекция не страшна.
Все это свидетельствует о том, что люди знают об антибиотиках и резистентности к ним микроорганизмов удручающе мало, а угрозу того, что эти лекарственные препараты перестанут работать, не принимают всерьез.
Соблюдайте правила
Между тем, вероятность того, что уже в этом веке человечество останется без антибиотиков, достаточно высока. Эксперты ВОЗ и другие специалисты в области здравоохранения убеждают общество пользоваться антибиотиками с умом.
Читайте также:
Опасные комбинации препаратов
Читайте также: Прежде всего стоит помнить: лекарство должен назначать врач, а сам антибиотик — продаваться по рецепту. Курс антибиотиков нужно проходить целиком, а не прекращать прием лекарства после первых улучшений. В том случае, если после завершения лечения у вас остаются неиспользованные таблетки, не нужно предлагать их своим друзьям и родным. В каждом конкретном случае назначить лекарство должен врач, и, возможно, ваши препараты не подойдут другим людям.
Фармпроизводителей же ВОЗ стимулирует активнее заниматься разработкой новых антибиотиков, подчеркивая, что сейчас в разработке находится около полусотни антибиотиков, лишь 8 (!) из которых относятся к инновационным препаратам. Эксперты подчеркивают, что этого количества явно недостаточно для обеспечения человечества необходимыми лекарствами — ведь по статистике только 14 % лекарств доходят до потребителя после всех этапов клинических испытаний.
Резистентность
Резистентность (от латинского resistento-сопротивляемость) – устойчивость различных организмов к химическим и биологическим препаратам.
Содержание:
Устойчивость и резистентность организмов нередко рассматривают как синонимы. Однако целесообразнее термин устойчивость употреблять в общем смысле этого слова либо в частных случаях в отношении природных стрессовых факторов, болезней и вредителей. Термином резистентность желательно обозначать устойчивость организмов к пестицидам. [3]
Померанцевая щитовка
История обнаружения явления
Первая информация о появлении устойчивых к химическим пестицидам организмов появилась в научной печати в 1915 году в США.
В частности, сообщалось о возникновении в калифорнийских садах колоний померанцевой щитовки, устойчивых к синильной кислоте.
Позднее, проявив внимание к этому вопросу, специалисты обнаружили признаки устойчивости и у других вредных организмов к сере и даже к инсектициду растительного происхождения – пиретруму, получаемому из ромашки далматской и других ее видов. До 1940-х годов резистентности не придавали большого значения, однако с появлением в 1960-х годах целой серии химических препаратов она вновь привлекла внимание. [3]
Различают устойчивость природную, основанную на биологических и биохимических особенностях организмов, и приобретенную, появляющуюся только в результате взаимодействия с ядом. [2]
Природная устойчивость
Природная устойчивость подразделяется на:
Этот вид устойчивости возник и существует вне зависимости от применения химических средств защиты растений.
Видовая устойчивость
Устойчивость организмов сильно колеблется в пределах одного вида, что следует учитывать при использовании пестицидов.
Половая устойчивость
Фазовая устойчивость
Устойчивость вредных организмов к ядам в пределах одной фазы развития изменяется в зависимости от возраста, времени суток и времени года (сезона). Личинки насекомых более чувствительны к инсектицидам в раннем возрасте, а к моменту линьки их устойчивость возрастает.
Возрастная устойчивость
Сезонная устойчивость
Приобретённая устойчивость (собственно резистентность)
В результате систематического применения инсектицидов и акарицидов у насекомых и клещей может появиться устойчивость (резистентность) к ним. Устойчивые к действию инсектицидов насекомые не гибнут от данных ядохимикатов, применяемых в дозах, выбывающих гибель обычной (чувствительной) популяции.
Основной причиной резистентности является селекция устойчивых особей, выживающих после применения препарата в определенной дозе. Каждая популяции насекомых представляет совокупность особей, отличающихся по своим биологическим особенностям, в том числе и по чувствительности к действию ядов. При систематическом применении инсектицидов у быстроразмножающихся видов (дающих за сезон несколько поколений) отбирается и селекционируется часть популяции, содержащая гомозиготные особи (по гену устойчивости), и результате чего на время наследственно закрепляется устойчивость к данному фактору. [1]
В основе преобразования чувствительной популяции в устойчивую лежат количественные изменения её генотипического состава. [4]
Различают несколько разновидностей устойчивости. Кроме прямой (индивидуальной) устойчивости к инсектициду, нередко возникает перекрестная групповая устойчивость (кросс-резистентность) к целой группе химических соединений из данного класса, хотя остальные соединения при этом и не применялись. Чаще всего это происходит в отношении соединений, обладающих аналогичным или родственным механизмом токсического действия. Реже возникает и проявляется менее четко перекрестная межгрупповая устойчивость, проявляющаяся в отношении соединений из других химических классов. [1]
Индивидуальная устойчивость
Это резистентность только к одному пестициду. Встречается довольно редко и обусловливается активностью узкоспециализированных ферментов, разрушающих токсичное вещество. Например, устойчивость насекомых к карбофосу объясняется тем, что этот пестицид быстро разрушается в организме устойчивых насекомых ферментом малатионоксидазой.
Групповая устойчивость
Это устойчивость к двум или нескольким пестицидам, родственным по строению и механизму действия, относящимся к одной группе, возникающая после применения препарата этой группы. Например, после обработок насекомых препаратами ГХЦГ возникала раса вредителей, устойчивая ко всем хлорорганическим инсектицидам. Групповая устойчивость насекомых или клещей обусловлена следующими причинами:
Перекрёстная устойчивость
Это устойчивость к двум или нескольким пестицидам разных групп как по химическому строению, так и по механизму действия, возникающая после использования одного препарата. Такая устойчивость встречается редко и мало изучена. Подобное явление, по-видимому, объясняется тем, что ранее примененный инсектицид усиливает активность неспецифических ферментов эндоплазматической сети жирового тела. Поэтому новый препарат быстро разрушается до нетоксичных продуктов. [2]
Пути преодоления устойчивости
Для борьбы с устойчивыми популяциями вредных организмов и чтобы предотвратить возникновение резистентности к пестицидам необходимо тщaтeльное соблюдение норм расхода препаратов и сроков их применения.
Для предотвращения возникновения популяций с приобретённой устойчивостью применяют:
В случае, если в популяции вредителей обнаруживается множественная резистентность и преодолеть ее можно только отказом от использования пестицидов, заменяя их другими средствами и методами борьбы (устойчивые сорта, трансгенные растения, биологический и другие). [3]