Устойчивость бактериальных агентов инфекционных заболеваний к антибиотикам является основной причиной, ограничивающей эффективность антибактериальной терапии. Необходимо отметить, что устойчивость возбудителей к антибиотикам может варьировать в различных регионах. Некоторые возбудители инфекционных заболеваний со времени открытия антибиотиков практически мало изменили характер первоначальной чувствительности к этим препаратам (стрептококки группы А, менингококки, бруцеллы, отдельные сальмонеллы). Особое значение проблема резистентности микроорганизмов имеет по отношению к стафилококкам, шигеллам, эшерихиям, протею, среди которых антибиотикоустойчивые штаммы выделяются с наибольшей частотой [7, 9]. У других, реже встречающихся микроорганизмов, таких как Citrobacter, Providenciae, Moraxella и Acinetobacter, также развивается резистентность к ряду антибиотиков.

В настоящее время антибиотикоустойчивость является проблемой не только при госпитальных, но и при внебольничных инфекциях. При госпитальных инфекциях существует ряд патогенов, в отношении которых антибиотики практически неэффективны. Это метициллинрезистентные стафилококки, множественно-резистентные энтерококки, псевдомонады и некоторые энтеробактерии [1, 7, 25].

Общеизвестно, что резистентность микроорганизмов к антибиотикам может быть природной и приобретенной [7]. Природная резистентность является постоянным видовым признаком микроорганизмов [11]. Истинная природная устойчивость характеризуется отсутствием у микроорганизмов мишени действия антибиотика либо недоступностью мишени вследствие первично низкой проницаемости или ферментативной инактивации [1]. При наличии у бактерий природной устойчивости антибиотики клинически неэффективны. Под приобретенной устойчивостью понимают свойство отдельных штаммов бактерий сохранять жизнеспособность при тех концентрациях антибиотиков, которые подавляют основную часть микробной популяции. Встречаются ситуации, когда большая часть микробной популяции проявляет приобретенную устойчивость. При этом приобретенная резистентность не всегда сопровождается снижением клинической эффективности антибиотика [11]. Формирование резистентности во всех случаях обусловлено генетически, за счет приобретения новой генетической информации или изменения уровня экспрессии собственных генов.

В ранних исследованиях, посвященных генетике лекарственной устойчивости, были получены противоречивые результаты. Одни исследователи полагали, что появление популяций устойчивых клеток обусловлено главным образом их фенотипической адаптацией к ингибирующему действию того или иного соединения и не связано с какой-либо значительной модификацией генотипа. Другая группа ученых отстаивала точку зрения, согласно которой в большой популяции чувствительных к лекарственному веществу клеток содержится небольшое число генетически устойчивых к нему организмов, что обусловливает появление новой популяции устойчивых клеток под воздействием отбора. Результаты исследований подтвердили правильность второй теории. Имеется достаточно примеров фенотипической адаптации бактериальных клеток к подавляющим их рост лекарственным препаратам, но во всех случаях такие клетки генотипически отличаются от чувствительных и обычно не составляют большую часть популяции «дикого» типа, у которой не было предварительного контакта с этим препаратом [7, 10].

Генетически резистентность обусловлена двумя процессами: распространением генов, детерминирующих устойчивость, и распространением резистентных клонов микроорганизмов. Если устранить влияние отбора со стороны антибактериального препарата, то популяция устойчивых микробных клеток часто в конце концов ревертирует к чувствительному фенотипу. В ряде случаев чувствительные к какому-либо веществу клетки обладают селективным преимуществом по сравнению с устойчивыми при выращивании их в среде, не содержащей этого вещества, т.е. они в конечном счете вытесняют устойчивые клетки [7, 22].

Мутации генов принято считать спонтанными, если они возникают не в результате специальной обработки клеток мутагенами. Частота спонтанных мутаций низкая, однако при огромном числе клеток в бактериальной популяции вероятность возникновения в каком-либо гене мутации, приводящей к превращению чувствительных к данному лекарственному препарату клеток в устойчивые, достаточно велика. Спонтанные мутанты, резистентные к тому или иному лекарственному препарату, постоянно появляются в популяции чувствительных клеток в отсутствие того препарата, к которому развивается резистентность [22]. Первоначально считалось, что модификация генома в результате спонтанной мутации, вызывающей лекарственную устойчивость, и последующий отбор устойчивых клеток в присутствии лекарственного препарата удовлетворительно объясняют появление устойчивой к этому препарату популяции клеток. Однако открытие у бактерий способности включать дополнительный генетический материал с помощью процессов трансформации, трансдукции и конъюгации привело к пониманию того, что спонтанные мутации вносят совсем малый вклад в клиническую проблему лекарственной устойчивости [7].

Резистентность бактерий к бета-лактамным антибиотикам

Установлено, что основными механизмами устойчивости к бета-лактамным антибиотикам у различных таксономических групп микроорганизмов являются продукция плазмидных и хромосомных бета-лактамаз, нарушение проницаемости наружной мембраны, модификация мишени (пенициллинсвязывающих белков — ПСБ) [5, 6, 21].

Наиболее значимым из этих механизмов является продукция бета-лактамаз, обусловливающая приблизительно 80% случаев устойчивости к бета-лактамным антибиотикам. Способность к продукции бета-лактамаз выявлена у многих бактерий. К настоящему времени описано свыше 200 ферментов, различающихся по следующим практически важным свойствам:

1. Субстратный профиль (способность к преимущественному гидролизу тех или иных бета-лактамов, например пенициллинов или цефалоспоринов, или тех и других в равной степени) [12, 21].

2. Локализация кодирующих генов (плазмидная или хромосомная). Это свойство определяет эпидемиологию резистентности. При плазмидной локализации генов происходит быстрое внутри- и межвидовое распространение резистентности, при хромосомной наблюдается распространение резистентного клона [21].

3. Чувствительность к применяющимся в медицинской практике ингибиторам: клавулановой кислоте, сульбактаму и тазобактаму [1].

Бета-лактамазы встречаются у подавляющего большинства клинически значимых микроорганизмов, исключение составляют микроорганизмы рода Streptococcus.

Все известные в настоящее время бета-лактамазы делят на четыре молекулярных класса, в пределах которых ферменты характеризуются общностью свойств и выраженной гомологией. Предполагается, что бета-лактамазы классов А, С и D эволюционировали из бактериальных пенициллинсвязывающих белков в почвенных экосистемах в результате селективного прессинга бета-лактамных антибиотиков, продуцируемых некоторыми микроорганизмами. Бета-лактамазы перечисленных классов относятся к ферментам серинового типа (по аминокислоте, находящейся в активном центре фермента). Ферменты класса В принадлежат к металлоэнзимам, поскольку в качестве кофермента в них присутствует атом цинка; их происхождение менее ясно [1].

В ряду грамположительных микроорганизмов бета-лактамазы распространены преимущественно среди стафилококков, при этом частота их встречаемости достигает 70—90%, что связано с плазмидной локализацией генов [13]. Крайне редко бета-лактамазы обнаруживаются у энтерококков. Указанные ферменты эффективно разрушают природные и полусинтетические пенициллины, кроме оксациллина. Функция их подавляется ингибиторами — клавулановой кислотой, сульбактамом и тазобактамом.

У грамотрицательных возбудителей нозокомиальных инфекций продукция бета-лактамаз является одной из наиболее частых причин резистентности. Основные типы клинически значимых бета-лактамаз грамотрицательных бактерий представлены в табл. 1 (см. бумажную версию журнала). Бета-лактамазы грамотрицательных микроорганизмов делятся на две группы: кодируемые плазмидными или хромосомными генами. В настоящее время наибольшее значение для клинической практики имеют плазмидные бета-лактамазы расширенного спектра (БЛРС) грамотрицательных бактерий, поскольку они способны разрушать все бета-лактамные антибиотики, включая цефалоспорины III и в меньшей степени IV поколения; исключением являются только карбапенемы. Развитие плазмидной резистентности нередко связано с использованием ампициллина, антипсевдомонадных пенициллинов (применяемых изолированно) и цефалоспоринов III поколения (все цефалоспорины III поколения создают проблемы резистентности, даже если их назначают в небольших количествах) [1]. Рутинные методы оценки антибиотикочувствительности нередко не выявляют этот механизм устойчивости. Чаще всего БЛРС встречаются у микроорганизмов рода Klebsiella, достаточно часто у E.coli и Proteus spp., реже у других грамотрицательных бактерий.

Хромосомные бета-лактамазы, как правило, вырабатываются в небольших количествах [21]. Однако под воздействием некоторых бета-лактамных антибиотиков их синтез резко возрастает. С этим связан механизм резистентности к аминопенициллинам и цефалоспоринам I поколения у ряда микроорганизмов: Enterobacter cloacae, Serratia spp., Citrobacter spp., Proteus и P.aeruginosa [14, 21]. Необходимо подчеркнуть, что вышеназванные антибиотики являются сильными индукторами ферментов и высокочувствительны к гидролизу [12]. Кроме того, Enterobacter cloacae и P.aeruginosa способны к гиперпродукции хромосомных бета-лактамаз, с чем и связана устойчивость к большинству бета-лактамных антибиотиков, за исключением карбапенемов. Клебсиеллы продуцируют бета-лактамазы расширенного спектра, чем также обусловлена устойчивость к большинству цефалоспоринов (кроме цефамицинов) при сохранении чувствительности к карбапенемам [13]. Однако карбапенемы не являются исключением из общего правила. К ним также возможно формирование резистентности, связанной с продукцией одного из классов бета-лактамаз — карбапенемаз. Хромосомные бета-лактамазы класса В, разрушающие карбапенемы, распространены среди редких видов микроорганизмов, например S.maltophilia [1].

С практической точки зрения крайне важен впервые установленный нами совместно с сотрудниками НИИ антимикробной химиотерапии Смоленской медицинской академии (проф. Л.С. Страчунский, канд. мед. наук М.В. Эйдельштейн) факт продукции бета-лактамаз расширенного спектра госпитальными штаммами S.typhimurium [4]. При определении чувствительности к бета-лактамным антибиотикам нами были обнаружены необычайно высокие для сальмонелл уровни резистентности госпитальных штаммов, выделенных от больных в различных регионах республики, не только к ингибиторзащищенным аминопенициллинам, но и к цефало-споринам III поколения. Для выяснения механизмов резистентности к бета-лактамным препаратам S.typhimurium нами проведены исследования по выявлению конъюгативных R-плазмид, несущих детерминанты устойчивости. При конъюгативной передаче детерминант резистентности E.coli AB1456 были получены два типа трансконъюгатов (TRCS). При этом TRCS типа 1 экспрессировали бета-лактамазу pI 7.6, определяющую резистентность только к пенициллинам и их комбинации с ингибиторами бета-лактамаз, исследование которой в ПЦР с праймерами blasw генов позволило выявить продукт амплификации массой 1017 bp. Трансконъюгаты типа 2 содержали плазмиды с низкой молекулярной массой, которые экспрессировали бета-лактамазы расширенного спектра, принадлежащие к CTX-M типу (pI 8.4) и содержащие blaCTX-M гены, установленные при проведении ПЦР. Результаты исследования позволили сделать заключение, что резистентность к бета-лактамным антибиотикам у внутрибольничных штаммов S.typhimurium обусловлена экспрессией бета-лактамаз двух типов, включая бета-лактамазу расширенного спектра СTX-M и пенициллиназу SHV типа. Последующий рестрикционный анализ (ПЦР-ПДРФ) полученных продуктов амплификации с использованием эндонуклеазы Pst I позволил установить, что экспрессируемые сальмонеллами бета-лактамазы принадлежали к субтипу СТХ-М-2 БЛРС. Способность продукции БЛРС госпитальными штаммами S.typhimurium имеет большое значение, так как появление в многопрофильных стационарах энтеробактерий, несущих факторы резистентности к расширенной группе бета-лактамов, может служить источником дальнейшего распространения полирезистентности среди различных видов грамотрицательных энтеробактерий.

Устойчивость к бета-лактамным антибиотикам, связанная с нарушением проницаемости, характеризуется внезапным или постепенным развитием перекрестной резистентности одного вида микробов к другим антибиотикам. Возникновение этого типа устойчивости связано с использованием аминогликозидов и бета-лактамных антибиотиков для лечения инфекций, вызванных Serratia и P.aeruginosa [7, 12]. Снижение проницаемости внешних структур как один из механизмов устойчивости к бета-лактамным антибиотикам встречается практически среди всех грамотрицательных бактерий, обычно в сочетании с другими механизмами. Внешняя мембрана грамотрицательных микроорганизмов является препятствием для проникновения бета-лактамов внутрь клетки. Транспорт антибиотика через внешнюю мембрану к чувствительным мишеням осуществляется через воронкообразные белковые структуры, получившие название «порины», или «пориновые каналы». В результате мутаций возможна полная или частичная утрата поринов, приводящая к выраженному в различной степени снижению чувствительности к бета-лактамным антибиотикам [1, 11].

Модификация мишени действия — достаточно значимый механизм устойчивости бактерий к бета-лактамным антибиотикам. Мишенями действия бета-лактамов являются ферменты — ПСБ, участвующие в синтезе клеточной стенки бактерий. В результате модификации у некоторых ПСБ уменьшается сродство к бета-лактамным антибиотикам, что проявляется в повышении МПК этих препаратов и снижении их клинической эффективности. Реальное клиническое значение этот механизм устойчивости имеет среди стафилококков и пневмококков. Гены модифицированных ПСБ локализованы на хромосомах. В частности, устойчивость коагулазонегативных стафилококков и S.aureus обусловлена появлением у микроорганизмов дополнительного пенициллинсвязывающего белка (ПСБ 2а) [11]. При этом маркером наличия ПСБ 2а является устойчивость данных бактерий к метициллину или оксациллину. Такие стафилококки обозначаются как метициллинрезистентные стафилококки (MRSA) [11]. Необходимо подчеркнуть, что независимо от результатов оценки in vitro при инфекциях, вызываемых MRSA, все бета-лактамы следует считать клинически неэффективными и не использовать в терапии. В настоящее время распространенность MRSA в отделениях реанимации, онкологии и гематологии превышает 50%, что создает серьезные проблемы в лечении больных [1].

Не менее значимой является и формирующаяся устойчивость пневмококков к бета-лактамным антибиотикам. Проведенные нами исследования показали, что среди воспитанников детских домов Республики Беларусь носительство пневмококка составляет более 70%. Устойчивость к бета-лактамным антибиотикам пневмококков обусловлена появлением в генах, кодирующих ПСБ, чужеродной ДНК, происхождение которой связывают с зеленящими стрептококками. При этом перекрестная устойчивость между отдельными бета-лактамами неполная. Значительная часть штаммов, резистентных к пенициллину, сохраняет чувствительность к цефалоспоринам III поколения и карбапенемам [1]. К настоящему времени накоплены данные, свидетельствующие о сохранении клинической эффективности бета-лактамных антибиотиков при инфекциях дыхательных путей, вызываемых штаммами с промежуточным уровнем устойчивости, однако при инфекциях ЦНС (менингитах) эффективность этих антибиотиков заметно снижается [1].

Среди грамотрицательных бактерий устойчивость, связанная с модификацией ПСБ, встречается редко. Однако определенное значение этот механизм резистентности имеет у H.influenzae и N.gonorrhoeae. Данные микроорганизмы проявляют устойчивость не только к природным и полусинтетическим пенициллинам, но и к ингибиторзащищенным препаратам [22].

Резистентность бактерий к аминогликозидам

Резистентность бактерий к аминогликозидам может развиваться, в частности, за счет продукции ферментов, инактивирующих аминогликозиды, уменьшения транспорта аминогликозидов в бактериальную клетку, модификации мишени действия, активного выведения препаратов из микробной клетки [1, 13]. При этом основным механизмом, определяющим устойчивость микроорганизмов к аминогликозидам, является образование специфических ферментов, инактивирующих эти антибиотики. В настоящее время детально изучены и описаны три механизма ферментативной инактивации аминогликозидов: ацетилирование NH2-группы (присоединение молекулы уксусной кислоты), аденилирование (присоединение молекулы нуклеотида аденина) и фосфорилирование (присоединение молекулы фосфорной кислоты) OH-группы. Модифицированный в результате реализации одного из указанных механизмов антибиотик теряет способность связываться с рибосомами и подавлять биосинтез белка [7, 11].

Гены, ответственные за продукцию ферментов, модифицирующих аминогликозиды, локализуются, как правило, на плазмидах, что обеспечивает быстрое распространение устойчивости как среди бактерий одного вида, так и среди микроорганизмов других видов [7].

Для клинических штаммов микроорганизмов характерна частично перекрестная резистентность к различным препаратам, что связано с возможностью одновременной продукции различных ферментов, инактивирующих аминогликозиды. Резистентность к канамицину, как правило, сочетается с устойчивостью к мономицину. Грамотрицательные микроорганизмы, проявляющие резистентность к стрептомицину, в большинстве случаев чувствительны ко всем другим аминогликозидам. Бактерии, устойчивые к аминогликозидам I поколения (стрептомицин, неомицин, мономицин, канамицин), сохраняют чувствительность к гентамицину и аминогликозидам II—III поколений. В то же время резистентности к гентамицину сопутствует устойчивость ко всем аминогликозидам I поколения [1, 5].

Не менее значимым механизмом формирования резистентности бактерий к аминогликозидам является уменьшение их транспорта в бактериальную клетку. Снижение проницаемости внешней и цитоплазматической мембраны бактерий, вызванное изменением структуры липополисахаридов в результате мутаций, развивается во время курса лечения. Кроме того, существует и низкая природная чувствительность некоторых микроорганизмов (анаэробов, стрептококков, энтерококков) к препаратам этой группы [6, 11, 13]. Природная устойчивость к аминогликозидам связана с особенностями системы транспорта этих препаратов через цитоплазматическую мембрану, которая не может осуществляться из-за отсутствия переноса электронов у указанных бактерий.

В то же время известный синергизм действия аминогликозидов и бета-лактамных препаратов связан с тем, что последние нарушают структуру цитоплазматической мембраны бактерий, тем самым облегчая транспорт аминогликозидов [11].

Устойчивость, связанная с модификацией мишени (30S субъединица бактериальной рибосомы) или обусловленная активным выведением аминогликозидов из микробной клетки, не имеет клинического значения по причине крайне редкой реализации этих механизмов.

Резистентность бактерий к хинолонам (фторхинолонам)

В основе развития резистентности микроорганизмов к фторхинолонам (хинолонам) лежат три основных механизма: изменение структуры ферментов-мишеней (ДНК-гиразы и топоизомеразы IV), нарушение проникновения в клетку, активное выведение из клетки [10].

Изменение структуры ферментов-мишеней является ведущим механизмом устойчивости к фторхинолонам (хинолонам) [24]. При этом происходит модификация двух бактериальных ферментов ДНК-гиразы (топоизомеразы II) и топоизомеразы IV, опосредующих конформационные изменения в молекуле бактериальной ДНК, необходимые для ее нормальной репликации. Мутационные изменения и аминокислотные замены в молекулах ферментов могут происходить в любой из четырех субъединиц ДНК-гиразы. Чаще дефекты возникают в субъединице А, реже — в субъединице В [24]. Аналогичные изменения могут касаться генов, кодирующих топоизомеразу IV (мутации по parC, grlA, parE, grlB). Наиболее высокий уровень резистентности развивается в случаях двух- или трехступенчатых мутаций по той или другой субъединице или одновременно в различных генах [24]. В то же время для нарушения развития бактериальной клетки бывает достаточно подавления активности только одного фермента, что связано с различными функциями двух топоизомераз. При этом имеется сродство хинолонов к ДНК-гиразе грамотрицательных бактерий, а у грамположительных бактерий первичной мишенью действия является топоизомераза IV [13].

Учитывая, что гены обоих ферментов локализованы на бактериальной хромосоме, резистентность к фторхинолонам имеет хромосомную природу, которая носит перекрестный характер в пределах группы хинолонов. Появление резистентности к нефторированным хинолонам, что особенно важно с практической точки зрения, распространяется и на фторхинолоны [1]. Однако уровень резистентности к фторхинолонам значительно ниже, что определяет высокую клиническую активность фторхинолонов по отношению к большинству резистентных к нефторированным хинолонам штаммов бактерий [10, 24].

Формирование резистентности к фторхинолонам происходит ступенеобразно [2]. Вначале возникают мутации в генах одной из топоизомераз, являющейся в данном случае первичной мишенью действия хинолонов. Это сопровождается повышением в 4 — 8 раз МПК препарата, антибактериальное действие при этом сохраняется за счет подавления активности второго фермента. При дальнейшем действии хинолонов на микроорганизм могут произойти мутации в генах, кодирующих второй фермент, что вызовет повышение МПК еще в 4 — 8 раз. В то же время при использовании фторхинолонов, обладающих сходным сродством к обоим ферментам, селекция устойчивых штаммов происходит медленнее из-за более низкой вероятности двойных мутаций [1].

Вторым механизмом, обеспечивающим уменьшение активности хинолонов, является снижение проницаемости внешней мембраны бактерий за счет повреждения проницаемости пориновых каналов или липополисахаридного слоя. В этом случае снижается проницаемость мембраны не только для хинолонов, но и для антибактериальных препаратов других классов (аминогликозиды, бета-лактамы) [11, 24].

В последние годы появились данные, свидетельствующие о распространении резистентности к хинолонам, обусловленной феноменом выброса. Реализация этого механизма, связанная с функцией определенных клеточных ферментов, приводит к резкому снижению внутриклеточной концентрации препарата. В ряде случаев данный механизм сочетается с модификацией мишеней [24].

У различных видов бактерий формирование резистентности к хинолонам значительно различается. Быстрее всего резистентность формируется у штаммов P.aeruginosa, Staphylococcus aureus и некоторых других (табл. 2, см. бумажную версию журнала).

Резистентность бактерий к макролидам и линкосамидам

Резистентность бактерий к макролидам и линкосамидам чаще всего связана с модификацией мишени действия, каковой является 50S субъединица бактериальной рибосомы [1]. Несмотря на различия в структуре, эти антибиотики имеют общий участок связывания с рибосомой. У большинства бактерий устойчивость возникает в результате метилирования 23S субъединицы рРНК. Известно около 20 генов (erm — erythromycin ribosome methylation), кодирующих фермент метилазу, которые ассоциированы с транспозонами и могут локализоваться как на плазмидах, так и на хромосомах. Метилазы широко распространены среди многих аэробных и анаэробных грамположительных и грамотрицательных бактерий. Необходимо отметить, что метилирование мишени действия макролидов обусловливает высокий уровень устойчивости к этим антибиотикам (МПК > 32—64 мг/л).

Известны два варианта синтеза метилазы: конститутивный и индуцибельный. При конститутивном типе синтез фермента не зависит от внешних условий. Соответственно бактерии проявляют устойчивость ко всем макролидам и линкосамидам [1]. При индуцибельном типе для начала синтеза фермента необходима индукция. Например, синтез стафилококковых метилаз способны индуцировать только 14- и 15-членные макролиды, соответственно микроорганизмы проявляют устойчивость к перечисленным антибиотикам, но сохраняют чувствительность к 16-членным макролидам и линкосамидам. Таким образом, в клинической практике могут встречаться стафилококки, устойчивые как ко всем макролидам и линкосамидам, так и только к 14- и 15-членным макролидам.

У ряда микроорганизмов (S.pneumoniae, Mycobacterium spp., Propionibacterium spp., B.pertussis, H.influenzae, H.pylori) известен и другой механизм модификации мишени для макролидов и линкосамидов [1, 11]. В результате мутаций в V домене 23S рРНК снижается сродство к антибиотикам и формируется клинически значимая устойчивость. При этом механизме наблюдается перекрестная резистентность ко всем макролидам и линкосамидам.

В резистентности бактерий к макролидам и линкосамидам определенное значение имеет и такой механизм, как активное выведение, кодируемое mef-генами, распространенными среди S.pneumoniae, S.pyogenes и многих других грамположительных бактерий. Гены mef локализованы на хромосомах в составе конъюгативных элементов, что обеспечивает достаточно эффективное их внутри- и межвидовое распространение. Кроме того, у стафилококков и энтерококков активное выведение макролидов (не линкосамидов) осуществляют транспортные системы другого типа, кодируемые генами msr [1].

Значительно меньшую роль в резистентности бактерий к макролидам и линкосамидам играют ферменты грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, инактивирующие данные препараты.

Необходимо отметить также, что в последние годы в Европе наблюдается тенденция к росту устойчивости к макролидам среди S.pyogenes, S.pneumoniae [5]. Это связывают со значительным увеличением объема применения современных макролидов (азитромицина, кларитромицина, рокситромицина) в качестве препаратов выбора для лечения инфекций дыхательных путей легкой степени.

Резистентность бактерий к тетрациклинам

Частота устойчивости к тетрациклинам среди клинически наиболее значимых микроорганизмов достаточно высока, что не позволяет рассматривать их в качестве средства выбора для лечения большинства инфекций [1].

Среди механизмов устойчивости бактерий к данной группе антибиотиков наибольшее значение имеет активное выведение препарата. Детерминанты резистентности обычно локализованы на плазмидах, что обеспечивает их быстрое внутри- и межвидовое распространение [11].

Кроме указанного механизма имеет место и защита рибосомы. Известно семейство защитных белков, которые позволяют бактерии синтезировать белок, несмотря на связывание с рибосомой молекулы тетрациклина. Механизм подобной защиты окончательно не изучен.

Важным показателем, определяющим развитие устойчивости к антибиотикам, является тип (или типы) антибиотиков [27]. Применение некоторых из них, даже в небольших количествах, приводит к возникновению резистентности [2, 11, 13, 27]. Лечебные учреждения, в которых существует проблема резистентности, должны не только проводить анализ общего количества используемых антибиотиков, но и обратить внимание на то, какие именно антибиотики применяются для лечения больных.

Роль макроорганизма в антибиотикорезистентности

В настоящее время существует понятие «химиотерапевтическая резистентность макроорганизма», когда отсутствие результатов лечения не связано с антибиотиком, а определяется состоянием организма больного, снижением его реактивности. Не вызывает сомнений, что одним из важнейших факторов, определяющих исход инфекции, наряду с этиотропностью антибактериальной терапии является иммунная система человека. Известно, что у больных с приобретенным или врожденным иммунодефицитом инфекции могут развиваться молниеносно, характеризоваться быстропрогрессирующим течением, при этом эффективность антибактериальных препаратов существенно снижена [13]. Для ряда иммунодефицитных состояний характерно развитие определенных инфекций: пневмония, вызванная Pneumocystis carinii, у больных СПИД, пневмококковый сепсис после спленэктомии и др. Несмотря на то что в последние годы активно разрабатываются и внедряются в клиническую практику методы стимуляции и коррекции нарушенного иммунитета, следует отметить, что наших знаний об иммунной системе человека и возможностях ее стимуляции недостаточно для проведения дифференциальной иммунокорригирующей терапии.

Мало изучена проблема взаимодействия антибактериальных средств и иммунной системы человека. Между тем воздействие антибиотиков на специфические и неспецифические защитные реакции макроорганизма — важный компонент противоинфекционной резистентности. В настоящее время выраженные иммуностимулирующие свойства установлены только у одного цефалоспоринового антибиотика III поколения — цефодизима и у ряда представителей группы макролидов [1].

Некоторые макролиды (эритромицин, рокситромицин, спирамицин, азитромицин) в терапевтических дозах имеют основные функции нейтрофилов — адгезию и хемотаксис, благодаря чему проникают в очаг воспаления [1]. Кроме того, они могут усиливать антибактериальное действие нейтрофилов (табл. 3, см. бумажную версию журнала). Возможно, именно с этим свойством связан положительный эффект макролидов при инфекции, вызванной Pseudomonas aeruginosa, у больных с муковисцидозом, а также воздействие на внутриклеточные бактериальные агенты. В последние годы было установлено, что макролидные антибиотики (в частности, рокситромицин, в меньшей степени кларитромицин и азитромицин), а также фторхинолоны снижают продукцию макрофагами цитокинов (интерлейкина-1) и фактора некроза опухоли, что уменьшает нежелательные последствия высвобождения эндотоксина (эндотоксический шок) при взаимодействии антибиотика и бактериальной клетки [1].

Общеизвестно, что макроорганизм небезразличен к введению антибиотиков. Показано, в частности, что бета-лактамные антибиотики способны реагировать с амино- и гидроксильными группами сывороточного альбумина, приобретая свойства полноценного антигена [3]. Как отмечено выше, антибиотикоустойчивость бактерий опосредуется рядом ферментов (прежде всего различными бета-лактамазами). Эти ферменты, а также другие факторы инвазии и агрессии (протеазы, гиалуронидаза, фосфатаза, декарбоксилазы аминокислот, ДНК-азы) при развитии инфекции неизбежно проникают в кровь [17, 21]. Являясь сильными антигенами, они вызывают иммунизацию организма с образованием антител различной специфичности, что, согласно теории иммунологических сетей Ерне, делает возможным формирование каталитических антител [8]. К связывающим сайтам антител первого порядка образуются антитела второго порядка. Ввиду этого связывающий сайт антитела второго порядка будет в некоторой степени структурно подобен исходному антигену [8]. Ерне полагал, что существование антител второго порядка необходимо для поддержания напряженности иммунного ответа. С точки зрения теории иммунологических сетей, антитела второго порядка являются для системы иммунной памяти своего рода «действующими моделями антигенов в натуральную величину». Если антигенной детерминантой для формирования антитела первого порядка послужил активный центр фермента, то связующий центр антитела второго порядка будет до известной степени представлять собой структурный аналог активного центра исходного фермента. Можно ожидать, что антитело второго порядка будет способно проявлять соответствующую ферментативную активность, причем эта активность тем более выражена, чем более точным структурным аналогом активного центра исходного фермента является связующий центр антитела второго порядка [28, 29].

Возможность образования in vivo антител к бета-лактамазам была доказана на примере больных с бронхолегочными поражениями, вызванными пенициллин-резистентной P.aeruginosa. Полученные данные прямо указывают на то, что бактериальные бета-лактамазы способны проникать в кровь, вызывая иммунизацию организма и образование антител первого порядка [21]. Формирующиеся антитела второго порядка в известной мере моделируют свойства первичных антигенов, в данном случае бактериальных пенициллиназ [8]. Вполне вероятно, что эти антитела будут проявлять бета-лактамазную активность. Такие иммуноглобулины, циркулируя в крови, сохраняют свойства исходного антигена, поддерживая напряженность иммунитета, и, кроме того, они могут разрушать антибиотики, введенные в организм, со скоростями, сравнимыми с бета-лактамазами бактерий. Возможность формирования таких антител в организме мышей при иммунизации пенициллиназой показана в ряде работ [14—16, 18]. Обнаружение в крови больных антител с описанными свойствами может прямо указывать на одну из возможных причин низкой клинической эффективности антибиотиков из группы бета-лактамов, поскольку такие антитела будут способствовать разрушению дополнительных количеств введенных антибиотиков. Возможно, именно это явление лежит в основе антибиотикорезистентности in vivo при ее отсутствии или незначительной выраженности in vitro.

Можно предполагать, что при заболеваниях, вызванных бактериями, продуцирующими пенициллиназу [20, 26], а также при иммунизации макроорганизма бета-лактамами (таблетированный ампициллин — один из наиболее популярных антибиотиков в практике амбулаторной сети) [22, 27] в организме человека постепенно образуется система, инактивирующая введенные антибиотики и состоящая из:

1) антител, связывающих антибиотик, но не разрушающих его;

2) антител-абзимов, связывающих и разрушающих антибиотик путем его гидролиза (за счет собственной каталитической активности);

3) антител к бактериальной пенициллиназе.

Данная система должна функционировать параллельно с другими системами инактивации и выведения антибиотиков из организма (прежде всего параллельно с метаболизмом лекарственных препаратов в печени).

С целью обнаружения бета-лактамазной активности иммуноглобулинов нами обследовано 67 пациентов с применением гидроксамовой реакции, которая протекает практически только по бета-лактамной связи (CO-N) антибиотика (рисунок). Эта же связь является мишенью для действия классических бета-лактамаз. Данная реакция фиксирует лишь распад бета-лактамов, который обусловлен действием природных пенициллиназ бактерий.

В результате проведенных экспериментов установлено, что статистически достоверная бета-лактамазная (пенициллиназная) активность иммуноглобулинов класса G, выделенных из сыворотки крови обследованных, наблюдалась в 33,82±5,74% всех проанализированных образцов иммуноглобулинов (n=67). Выраженность каталитической активности на 3 — 196% превышала уровни катализируемого распада выбранного для анализа антибиотика (в данном случае — химически чистого ампициллина тригидрата) в контрольных исследованиях (уровень самораспада ампициллина тригидрата), что соответствует активности 8,4х10^-3 — 8,35х10^-2 ЕД пенициллиназы бактерий при сроке инкубации 18 ч при 37оС. В среднем уровень бета-лактамазной активности в анализируемых пробах иммуноглобулинов на 41,96±8,38% превышал уровень самораспада ампициллина тригидрата в контрольных пробах.

Кроме того, проведено ингибирование бета-лактамазной активности IgG раствором клавулановой кислоты в трех образцах иммуноглобулинов, у которых была установлена наиболее выраженная каталитическая активность. Во всех трех контрольных пробах выявлена отчетливая и статистически достоверная (p<0,01) пенициллиназная активность с превышением уровня самораспада субстрата (ампициллина тригидрата) на 14,2—49,7%. Во всех опытных пробах, содержащих раствор клавулановой кислоты (итоговая концентрация клавуланата в пробе — 100 мкг/мл), наблюдаемый уровень распада ампициллина тригидрата оказался ниже уровня спонтанного самораспада на 8,4—27,4%. Можно, таким образом, заключить, что добавление к пробам каталитических иммуноглобулинов клавулановой кислоты в концентрации 100 мкг/мл подавляет их бета-лактамазную активность. Так же проявляется действие клавулановой кислоты на бактериальные бета-лактамазы.

Выполненные нами исследования показали возможность нахождения в организме человека иммуноглобулинов, способных разрушать бета-лактамные антибиотики. При этом можно предположить, что бета-лактамазная активность поликлональных иммуноглобулинов G обусловлена наличием в их молекулах активного центра, функционирующего наподобие такового у ферментов, так как клавулановая кислота является конкурентным ингибитором пенициллиназной активности (т.е. ее действие основано на способности вытеснять субстрат ферментативной реакции из активного центра фермента благодаря структурному сходству с субстратом).

Полученные результаты указывают на необходимость проведения строгого контроля за назначением бета-лактамных антибиотиков в лечении больных бактериальными инфекциями с целью предупреждения распространения каталитической активности антител в популяции людей и дальнейшего снижения клинической эффективности лекарственных препаратов данной группы.

Таким образом, проблема резистентности бактерий к антибиотикам с каждым годом становится все более актуальной. В ее решении существенную помощь могут оказать хорошее знание врачами антибиотикотерапии и правильная стратегия лечебного учреждения в выборе антибиотиков в соответствии с существующей ситуацией.

Литература 

1.      Антибактериальная терапия / Под ред. Л.С. Страчунского, Ю.Б. Белоусова, С.Н. Козлова. — М.: Полимаг, 2000. — 190 с.

2.      Белобородова Н.В., Падейская Е.Н., Бирюков А.В. // Педиатрия. — 1996.— № 2. — С. 76—84.

3.      Берзофски Д.А., Берковер А.Д. // Иммунология / Под ред. У.Пола. — М.: Мир, 1989. — Т.3. — С.5—88.

4.      Дмитраченко Т.И., Семенов В.М. Сальмонеллезы, клинико-эпидемиологические и микробиологические аспекты терапии.— Витебск: Изд-во ВГМУ, 2001. — 150 с.

5.      Европейское руководство по клинической оценке противоинфекционных лекарственных средств / Пер. с англ. — Смоленск: Амипресс, 1996. — С. 285—320.

6.      Информация о лекарственных средствах для специалистов здравоохранения. Противомикробные и противовирусные средства / Под ред. М.Д. Машковского, С.М. Навашина, Ю.Б. Белобородова. — М.: Фарммединфо, 1998. — С. 1—360.

7.      Навашин С.М., Сазыкин Ю.О. // Антибиотики и химиотерапия. — 1998.— № 6. — С. 3—6.

8.      Нестеренко В.Г. // Клеточные факторы регуляции иммуногенеза. — Новосибирск, 1985. — С.71—78.

9.      Семенов В.М. // Мед. новости. — 2002. — № 1. —С.51—56.

10.     Сидоренко С.В., Резван С.П., Макарова А.Н. и др. // Антибиотики и химиотерапия. — 1996. — № 41(9). — С. 33—38.

11.     Страчунский Л.С., Козлов С.Н. Антибиотики: клиническая фармакология. — Смоленск, 1994. — 208 с.

12.     Франклин Т., Сноу Дж. Биохимия антимикробного действия. — М.: Мир, 1984.— 267 с.

13.     Яковлев С.В. Клиническая химиотерапия бактериальных инфекций. — М.: Ньюдиамед-АО, 1997.— 148 с.

14.     Ahmed A.A., Osman H., Mansour A.M. et al. // Amer. J. Trop. Med. Hyg. — 2000. — N 63(5—6). — P.259—263.

15.     Avalle B., Debat H., Friboulet A., Thomas D. // Appl. Biochem. Biotechnol. — 2000. — N 83(1—3). — P.163—169.

16.     Avalle B., Thomas D. // FASEB J. — 1998. — N 12(11). — P.1055—1060.

17.     Bronshtein I.B., Shuster A.M., Gololobov G.V. et al. // FEBS Lett. — 1992. — V.314, N 3. — P.259.

18.     Debat H., Avalle B., Chose O. et al. // FASEB J. — 2001. — N 15(3). — P.815—822.

19.     Decousser J.W., Pfister P., Xueref X. et al. // Med. Trop. (Mars) — 1999. — N 59(3). — P.259—265.

20.     Fortineau N., Naas T., Gaillot O., Nordmann P.J. // J. Antimicrob. Chemother. — 2001. — N 47(5). — P.685—688.

21.     Giwercman B., Rasmussen J.W., Cioufu O. et al. // Antimicrob. Agents Chemother. — 1994. — N 38(10). — P.2306—2310.

22.     Greenwood D. // J. Med. Microbiol. — 1998. — N 47(9). — P.751—755.

23.     Lefevre S., Debat H., Thomas D. et al. // FEBS Lett. — 2001. — N 26. — P.25—28.

24.     Piddock L.J.V. // Drugs. — 1995.— N 49, Suppl. 2.— р. 29—35.

25.     Prats G., Mirelis B., Llovet T. et al. // Antimicrob. Agents Chemother. — 2000. — N 44(5). — P.1140—1145.

26.     Radice M., Gonzealez C., Power P. et al. // Emerg. Infect. Dis. — 2001. — N 7(3). — P.442—443.

27.     Stratchounski L., Semenov V., Krеmery V. et al. // Intern. J. Antimicrob. Agents. — 2001.— N 18(3). — р. 283—286.

28.     Strosberg A.D. // Springer-Semin. Immunopathol. — 1983. — V.6, N1. — P.67—78.