Устойчивость к антибиотикам — что это?

Устойчивость к антибиотикам – это термин, означающий потерю способности антибиотика уничтожать бактерии. Устойчивость к антибиотикам развивается под влиянием постоянных изменений (мутаций), которым подвергаются микроорганизмы.

Приобретенная устойчивость к антибиотикам возникает, когда, несмотря на использование антибиотика, бактерии продолжают размножаться, что требует применения нового антибиотика, более сильного, чем принимаемый ранее.

Откуда возникает устойчивость к антибиотикам?

Некоторые ученые называют изобретение антибиотиков величайшим открытием 20-го века. Они правы в этом, так как использование пенициллина положило конец многим инфекционным заболеваниям, которые являлись причиной высокой смертности в Европе. Сегодня антибиотики широко используются в борьбе с различными видами бактерий. К сожалению, доступность таких препаратов со временем превратилась в недостаток, спровоцировавший феномен, который называется устойчивостью к антибиотикам. 

Антибиотиками злоупотребляют не только в ситуациях, когда нет показаний, например, принимая их при вирусных инфекциях или в легких случаях, не требующих антибиотикотерапии, но и неправильно выбирая препараты. Создание последующих поколений антибиотиков со все более широким спектром активности побуждает штаммы бактерий приобретать устойчивость к новым лекарствам и, таким образом, образуется замкнутый круг.

Классификация антибиотиков

Антибиотики — это группа антибактериальных препаратов, предназначенных для уничтожения или остановки размножения бактерий. Изначально антибиотики получали только естественным путем, сегодня существует огромное количество бактериостатиков, синтезированных в лабораториях (химиотерапевтические препараты). Из-за частой аллергии на пенициллин и устойчивости многочисленных бактериальных штаммов к его воздействию были разработаны различные группы антибиотиков без пенициллина.

Есть несколько категорий, по которым можно классифицировать антибиотики. Первая делит их на натуральные и синтетические. Основным критерием разделения является химическая структура антибиотиков, основанная на их механизме действия против бактерий. 

Существуют:

• бета-лактамные антибиотики (пенициллины, цефалоспорины, карбапенемы, монобактамы);
• пептидные антибиотики;
• аминогликозиды;
• тетрациклин;
• макролиды.

Макролиды, тетрациклины, карбапенемы, цефалоспорины 3-го, 4-го и 5-го поколений и некоторые пенициллины обладают очень широким спектром действия. Они борются с так называемыми грамположительными и грамотрицательными бактериями, а также нетипичными микроорганизмами. 

Разделение бактерий в соответствии с методом Грама основано на структуре бактериальной клеточной стенки и результирующем цвете, в который бактериальная клетка окрашивает при просмотре под микроскопом.

Цефалоспорины второго поколения, монобактамы и аминогликозиды ингибируют (подавляют) пролиферацию главным образом грамотрицательных бактерий, а цефалоспорины первого поколения предотвращают синтез грамположительных клеток.

Что такое устойчивость к антибиотикам?

Представьте себе ситуацию, когда программист борется с хакером. Чем более совершенную антивирусную программу создаст ИТ-специалист, тем более сложные вирусы будет создавать хакер. После каждого нового вируса, который проник в систему и не был обнаружен и удален существующей антивирусной программой, ИТ-специалист должен подготовить улучшенный алгоритм. Когда на рынке появляется последняя антивирусная программа, хакеры уже начинают работать над другим вирусом, устойчивым к этой программе.

Устойчивость к антибиотикам – аналогичное явление, только оно возникает, когда бактерии приобретают устойчивость. Чем лучше и эффективнее антибиотик представлен на рынке, тем больше бактерий сосредоточено на изменении своих свойств, нейтрализующих свойства нового препарата. Так возникает устойчивость к антибиотикам. 

С этой целью бактерии могут изменять свой генетический материал таким образом, что устойчивость к новому антибиотику становится их постоянной характеристикой, передаваемой будущим поколениям. Если с последующей серией лекарств, созданных учеными, бактерии приобретают устойчивость к воздействиям, то мутации в бактериальной ДНК накапливаются и образуют бактериальные штаммы, устойчивые практически к большинству антибиотиков. Этот процесс является основой бактериальной устойчивости к антибиотикам.

Почему антибиотик может быть неэффективным?

Помимо описанного явления устойчивости бактерий к действию антибиотика, существует несколько причин, которые снижают эффективность препарата.

• Антибиотикотерапия неэффективна в борьбе с вирусами. Вирусные инфекции часто дают сходные с бактериальными заболеваниями симптомы. В случае сомнений причины болезни основанием для диагноза должно стать проведение лабораторных анализов, исключающих или подтверждающих бактериальную инфекцию. При вирусной этиологии антибиотики не помогут, так как они не борются с вирусами.
• Антибиотики широкого спектра действия снижают иммунитет. При бактериальном происхождении инфекции следует использовать соответствующий антибиотик. Но чаще всего врачи назначают антибиотики широкого спектра действия, например, амоксициллин, то есть те, которые борются с большинством бактерий. Эти препараты, в дополнение к несомненным преимуществам, имеют огромный недостаток – они также уничтожают здоровую бактериальную флору и, следовательно, ослабляют иммунитет.
• Разные бактерии лечатся разными антибиотиками. Несмотря на широкий спектр антибактериальной активности, вещество, содержащееся в антибиотике, может быть неэффективно в отношении возбудителя, вызвавшего инфекцию. Это частая ситуация при инфекциях, вызванных нетипичными бактериями или устойчивыми к определенной группе антибиотиков.

Чтобы исключить подобные ошибки и получить максимальный эффект от лечения антибиотиками, перед назначением препаратов врач должен направить пациента на анализы. После того как специалист убедится, что имеет дело с бактериями, ему потребуются результаты антибиотикограммы, показывающей, как конкретный возбудитель реагирует на разные препараты.

Только после получения результата чувствительности бактерий к антибиотикам врач должен рекомендовать конкретное лекарство.

Синий свет против суперустойчивых к лекарствам бактериями

Ученые много лет ищут инновационные способы борьбы с бактериями, устойчивыми к антибиотикам. Новое исследование показало, что синий свет ослабляет патогены, делая их более восприимчивыми к лекарствам.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Science.

Синий свет — новое оружие против «супербугов»

В мире существует множество бактерий, вызывающих опасные заболевания. Часть из них неизлечима, так как устойчивость патогенных микроорганизмов к антибиотикам стабильно усиливается. Такие бактерии получили название — superbug.

Так как лекарства, которые когда-то лечили инфекции, больше не дают значимого эффекта, ученые ищут варианты борьбы в самых неожиданных местах. Например, изучаются микроорганизмы, которые живут на насекомых и слизистых оболочках рыб, комбинации существующих антибиотиков и других лекарств. Также рассматриваются альтернативные методы уничтожения смертоносных патогенов.

Ученые из Университета Пердью в Западном Лафайете (Индиана) и Бостонского университета (Массачусетс) исследовали потенциальную силу синего света.

Почему синий свет? Ученые сосредоточили внимание на самом известном штамме устойчивых к антибиотикам бактерий — метициллин-устойчивом золотистом стафилококке (MRSA). Врачи успешно лечат большинство болезней, вызванных стафилококком, но тяжелые инфекции MRSA приводят к ампутации или даже смерти.

Золотистый стафилококк (S. aureus), наряду с другими штаммами бактерий, продуцирует пигменты, защищающие от нападения нейтрофилов. Это тип белых кровяных телец, играющих ключевую роль в борьбе с патогенами. Благодаря надежной защите, мембраны патогенов непроницаемы.

S. aureus конкретно продуцирует золотой пигмент стафилоксантин (STX). Процесс, называемый фотообесцвечиванием, снижает уровень стафилоксантина. Это ослабляет мембрану бактерии, что облегчает ее уничтожение.

Некоторые исследователи уже искали способы разрушения STX с помощью лекарств. Однако подходы, основанные на препаратах, до сих пор не улучшили возможности борьбы с устойчивыми к антибиотикам инфекциями. Поиск безлекарственного способа разрушения пигмента дает новые возможности в борьбе с неподдающимся лечению патогеном.

Ослабление MRSA с помощью синей лампы. Ученые обнаружили, что фотообесцвечивание золотистого стафилококка синим светом, разрушает пигмент STX, делая бактерии беззащитными. После фотообесцвечивания бактерии становятся чувствительны даже к относительно легким антисептикам, таким как перекись водорода.

«Метод синего света был протестирован в ряде сценариев, включая культивированные бактерии, MRSA-инфицированные иммунные клетки, биопленки S. aureus и две модели раневой инфекции у мышей.

Результаты показали, что новый инструмент может лечить любые поверхностные раны, зараженные MRSA, которые обычно очень трудно поддаются лечению», — рассказывает профессор Мохаммед Силим, возглавляющий исследования.

Самая интересная часть открытия — простота технологии. Профессор Силим обозначает излучающее устройство, как «очень маленькое и простое в использовании». По его мнению, в ближайшие несколько лет пациенты смогут запросто носить его с собой в сумочке.

Ученые надеются, что в будущем эта технология будет полезна и против других типов бактерий, поскольку пигментация — отличительная черта множества патогенных микробов. Конечно, прежде чем практикующие врачи смогут использовать новое устройство, исследователям потребуется провести обширные клинические испытания на людях.

Если исследователи найдут способ ослабить лекарственно-устойчивые бактерии таким образом, чтобы не вызывать побочных эффектов у пациентов, это будет существенным шагом в войне с супербугами.

Ученые планируют укротить устойчивых к антибиотикам бактерий слизью и фагами

Лечение устойчивых к антибиотикам инфекций дорогостоящее, длительное и не всегда эффективное. Поэтому ученые во всем мире ищут альтернативные решения. Результаты исследований сразу двух команд исследователей, работающих под патронажем NIBIB, опубликованы в журнале «Nature Microbiology».

Слизь и бактерии: разберем на примере насморка. Когда человек простужается, нос начинает в большом количестве вырабатывать слизь, и у больного начинается насморк. Слизистое вещество выводит вредные бактерии, токсины и помогает быстрее справиться с инфекцией. 

Это вещество играет жизненно важную роль во многих системах организма, потому ученые решили изучить его более пристально. В итоге исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что сахара в слизи могут контролировать и обезвреживать устойчивые микробы.

Муцины в слизи покрыты гликанами или сахарами, подавляющими образование биопленки – формы роста микробов. Ученые считают, что используя свойства гликанов, можно научиться делать патогены менее заразными за счет природных защитных механизмов.

Результаты подтвердили, что гликаны способны самостоятельно обезвреживать патогенные микроорганизмы, делая их менее активными и подавляя генетические пути, ответственные за бактериальную связь и выработку токсинов. Сейчас исследователи проверяют, является ли эта функция универсальной для разных видов микробов. 

Создание бактериофага против кишечной палочки. Вторая команда ученых работает над другим альтернативным подходом к лечению устойчивых к антибиотикам бактериальных инфекций. Ученые пытаются создать особый тип вируса – бактериофаг, который будет уничтожать различные штаммы кишечной палочки.

Антибиотики обычно ингибируют ферменты, отвечающие за контроль роста и распространения бактерий, давая иммунной системе время для борьбы с инфекциями. Фаги убивают бактерии с помощью другого механизма. Они распознают специфический рецептор бактерии, связываются с ним и вводят свой вирус. Вирус размножается и убивает бактерии.

В итоге обе группы ученых надеются создать альтернативные терапевтические подходы, которые не используют антибиотики для уничтожения микробов, а задействуют биологическую инженерию природы и другие доступные способы.