Рациональная антибиотикотерапия

Для того, чтобы проследить некоторые  очевидные и частые механизмы  устойчивости, вспомним основные структурные  элементы микробной клетки. Каждый из них имеет прямое отношение  и к чувствительности, и к резистентности микроорганизма, поскольку одни являются мишенью для антибиотика, а другие защищают клетку от антимикробного средства.

Прежде всего микроб имеет наружную оболочку. У грамположительных бактерий она попроще, у грамотрицательных  представляет собой достаточно сложную структуру. Для обсуждаемой проблемы главное заключается в том, что наружная оболочка это не только каркас микробной клетки, но и барьер с высокой степенью избирательности. Одни структуры он пропускает (без этого клетка не могла бы существовать), а другие нет. К антибиотикам это имеет самое прямое отношение.

Вслед за оболочкой расположена  цитоплазматическая мембрана. Она не просто внутренняя оболочка. Это многофункциональный  орган, играющий ключевую роль в обмене веществ между внутренней и внешней средой. Цитоплазматическая мембрана участвует в синтетических процессах. Именно она ключевой элемент формирования микробной стенки.

Между клеточной стенкой и цитоплазматической мембраной расположено периплазматическое пространство. Запомним его, к устойчивости грамотрицательных бактерий этот структурный элемент имеет прямое отношение.

Кнутри от цитоплазматической мембраны, в цитоплазме, имеются и функционируют  две группы важнейших структур. Это  рибосомы, которые даже в научной  литературе красиво называют фабриками белка, и это рассеянный по цитоплазме генетический аппарат микробной клетки, ДНК и РНК.

Повторим еще раз. Именно эти  перечисленные компоненты: микробная  стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы (ее субъединицы), РНК и  ДНК являются мишенью для антибиотиков и именно они, меняя свою структуру или функцию, формируют невосприимчивость микроба к действию антибиотика.

Как же микроб защищается, каковы механизмы  устойчивости? Выделим основные и  наиболее изученные.

1. Непроницаемость клеточной стенки.

Достаточно частый вариант природной устойчивости, реже вторичной. Например, ванкомицин не проникает через стенку грамотрицательных бактерий, как следствие –– все они к этому антибиотику устойчивы. Иногда микроб меняет структуры одного из компонентов клеточной оболочки, и это дает такой же эффект. Например, устойчивость к ампициллину сальмонелл может быть связана с изменениями полисахаридной составляющей клеточной оболочки. Резистентность к тетрациклинам может возникнуть из-за подавления транспорта антибиотиков, который осуществляется с помощью специальных механизмов: клетка меняет те структуры стенки, те «проводники», которые реализует транспорт через нее химических соединений, в т.ч. тетрациклинов.

2. Изменение строения или функции микробных структур, являющихся мишенью для антимикробных препаратов.

Также достаточно частый и очевидный  механизм резистентности микроорганизмов. Собственно речь идет не об одном, а  о нескольких разновидностях тех  изменений, с помощью которых  микроб сохраняет жизнеспособность при действии на него антибиотика. Было бы большим преувеличением сказать, что мы хорошо их знаем, но многое известно. Как уже упоминалось, каждый антимикробный препарат имеет в микробной клетке свою мишень. Подавляя ее функцию, он тем самым прекращает рост и размножение микроорганизма. Для каждого антибиотика (или их группы) мишень своя. Это могут быть жизненноважные ферменты, элементы микробных мембран, субъединицы рибосом, ДНК или РНК.

Резистентность может возникать  следующим образом.

2.1. Благодаря изменению структуры мишени, тех химических групп, на которые действует антибиотик или, что правильнее, с которым он связывается.

2.2. Из-за изменения стереохимии, пространственного расположения мишени; антибиотик «не узнает» ее и не образует с ней комплекса.

2.3. Путем передачи функции мишени другой структуре. Мишень становится как бы не нужной. Летальное действие на нее антибиотика не влияет на функцию самой микробной клетки, потому что теперь она не нужна микробу.

2.4. Исключением из жизненного цикла клетки той функции, которая определялась мишенью. Микроб начинает жить, используя иные метаболические процессы, в которых мишень не задействована.

3. Ферментативная трансформация (инактивация) антибиотиков (образование микробами ферментов, которые модифицируют структуры антимикробного лекарства или разрушают его, лишая способности воздействовать на микроорганизм).

Пожалуй, это самый распространенный и драматичный для клиники  способ защиты возбудителей инфекций от антимикробных агентов. Исторически, проблема устойчивости микроорганизмов к антибиотикам берет свое начало от деструкции пенициллина стафилококковой пенциллиназой. А с этим феноменом столкнулся еще Александр Флеминг вскоре после внедрения антибиотика, будущего бензилпенициллина (пенициллина G).

Поскольку бета-лактамные антибиотики сегодня доминируют в противомикробной терапии (напомним, что к ним относятся пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы) их чувствительность к разрушающему действию бета-лактамаз (пенициллиназ, цефалоспориназ) вот уже полвека остается одной из самых актуальных проблем поиска новых антибиотиков и противомикробной терапии в целом. Однако существует не только общая группа бета-лактамаз. Микробные ферменты являются основным фактором устойчивости к аминогликозидам (т.е. стрептомицину, канамицину, гентамицину и др.) Это тоже очень разные ферменты, объединенные общим термином аминогликозидтрансферазы. В отличие от бета-лактамаз, которые (какими бы разными они не были) катализируют разрушение (разрыв) одной и той же –С–N– связи в бета-лактамном кольце, аминогликозидтрансферазы имеют различные мишени в молекуле антибиотиков аминогликозидной группы. Но, что бы они не делали с этой молекулой, итог один и тот же, потеря антибиотиком его активности.

Ферментативную природу имеет  устойчивость бактерий к левомицетину (хлорамфениколу). Ферментов тоже несколько и объединяет их не очень строгое в научном отношении общее название хлорамфениколтрансферазы.

Откуда берутся эти ферменты? Как они образуются? Дискуссия (равно  как и исследования) на этот счет ведется перманентно, но до точки, видимо, еще далеко. Несомненно, что бета-лактамазы существовали и до антибиотиков. Изучение культур, никогда не имевших контакта с антимикробными соединениями, это подтверждает. Однако, какова же была их функция, на этот вопрос внятного ответа до сих пор нет. Самое простое было бы предположить, что они представляют собой способ защиты микроба от микробов-конкурентов во внешней среде. Ведь именно микроорганизмы являются продуцентами некоторых бета-лактамов. Все это выглядело бы логично, если бы было установлено, что продукция антибиотиков это фактор агрессии, оружие в борьбе за существование. Но таких фактов, пока, не нашли. Впрочем, их не очень-то искали. А вот, что несомненно, так это роль антибиотикотерапии, роль контакта антимикробных соединений с микробной клеткой. Вот они то резко увеличивают, «индуцируют», продукцию бета-лактамаз. Более того, подобные контакты как бы раскрывают способность клетки продуцировать новые бета-лактамазы, новые и по структуре, и по способности разрушать вновь получаемые бета-лактамные соединения, в том числе и те, на которые «старые» бета-лактамазы не действуют.

Устойчивость микроорганизмов  к антимикробным препаратам, как  уже подчеркивалось, имеет огромное социальное значение, радикально влияет на эффективность терапии многих и многих заболеваний. Ее необходимо отслеживать в каждом стационаре, каждом регионе, каждой стране, на земном шаре в целом. Без этого, без стратегии борьбы с резистентностью человечество, страна, регион, отдельное лечебное учреждение могут быть отброшены на 60 лет назад.

Литература:

1. Основы антибиотикотерапии. –– Санкт-Петербург, НИЦФ, 2003 г. –– с.
2. Введение в клиническую микробиологию АГ Бойцов, ВП Иванов, ОН Ластовка, АА Порин - СПб., 2009г.-152с
3. Дж. Сэнфорд, Д. Гилберт, Дж. Гербердинг, М. Сэнде Антимикробная    терапия. Карманный справочник. Пер. с англ.- М.: Практика,1996 – 224 с.
4. Антимикробные и противогрибковые лекарственные средства. Под ред. проф. Ю.В. Немытина. М.: Ремедиум, 2008 г. – 324 с.
5. Л.В. Деримедведь, И.М. Перцев, Е.В. Шуванова, И.А. Зупанец, В.Н.  Хоменко        «Взаимодействие         лекарств      и     эффективность    фармакотерапии»/Под ред. проф. И.М. Перцева. Х.:Изд-во «Мегаполис»,     2001.- 784 с.