CC BY
336
Лекция
Lecture
МЕДИЦИНА
НЕОТЛОЖНЫХ состояний
®
УДК 579.841.-085-615.33
БОНААР М.В., ПИЛИПЕНКО М.М, СВ1НТУКОВСЬКИЙ М.Ю, ХАРЧЕНКО Л.А., ПРЕВИСЛА О.М, ЦВИК1.М. Нацюнальна медична академм п'юлядипломно! освти ¡мен П.Л. Шупика, кафедра анестезюлогн та ¡нтенсивно! терапИ, м. Кив Укра'/на
АНТИБЮТИКОРЕЗИСТЕНТНЮТЬ MiKPOOPrAHi3MiB: мехашзми розвитку й шляхи запоб1гання
Резюме. За остант роки проблема розвитку pe.3UcmeHmmcmi патогенних мiкроорганiзмiв до основних груп антибактерiальних препаратiв переросла з медично'1 у вагому соцiально-економiчну. Можливкть набуття патогенними мiкроорганiзмами резистентностi до основних груп антибактерiальних препа-ратiв пов'язана зi здатшстю бактерШ набувати ново'1 генетично'1 шформаци. Ключовим фактором по-ширення резистентностi е здатнсть бактерш передавати цю шформацт не тыьки спадково, а й тд час безпосереднього контакту одте'1 бактери з шшою за допомогою плазмiд. Провiдними бюхШчними мехатзмамирезистентностi е посилення експреси гешв i синтез блшв (на як дie антиботик) зiзмною i'x структури, синтез бета-лактамаз, як нактивують антиботик, активне виведення (ефлюкс) антиботика з мкробно'1 клтини, зниження проникностi для антиботика клтинно'1 мембрани бактери, формування метаболiчного «шунта» та н.
Основними шляхами запобкання антибiотикорезистентностi та ii подолання вважають запобкання поширенню антиботикорезистентних збуднишв та рацональне застосування антибштишв. У нашш роботi висвтлен сучаст уявлення про мехатзми розвиткурезистентностi патогенних мiкроорганiзмiв до основних груп антибактерiальних препаратiв i шляхи подолання ще'1 актуально'1 проблеми. Ключовi слова: антиботики, резистенттсть, плазмiди, бета-лактамази, пенiцилiнзв'язуючi бики, горизонтальна передача гетв, мiнiмальна пригшчуюча концентращя антиботика.
Вступ. Визначення термов
Основою терапевтично! дп антибактерiальних препарапв (АБП) е пригшчення життeдiяльностi збудника шфекцп за рахунок порушення визна-чального для життя мжрооргашзму метаболiчного процесу. Пригшчення вщбуваеться в результат зв'язування антибютика з певною ферментною системою або структурною молекулою мжроор-гашзму, тсля чого вщбуваеться iнактивацiя цього ферментного комплексу або розщеплення структурно! молекули.
Проблема антибютикорезистентносп виникла практично одночасно з синтезом перших антибю-тиюв, однак за останш декшька десятилиъ вона набула загрозливих соцiально-економiчних масш-табiв. Так, за даними масштабного багатоцентро-вого дослщження EPIC II, серед пащенпв В1Т, у яких була тдтверджена iнфекцiя, 36 % штамiв були антибiотикорезистентними [16]. Наявшсть у пацiента антибiотикорезистентних збудниюв у декiлька разiв пiдвищуе частоту неадекватност початково! антибютикотерапп й суттево тдвищуе летальнiсть у В1Т [4]. За ощнками експертiв ВООЗ та лорда Джима О'Нша, лiдера Асощацп з шфор-мування щодо антибютикорезистентносп, до 2050 р. смертнiсть вщ антибiотикорезистентних
нозокомiальних iнфекцiй збiльшиться в декшька разiв (щорiчне число померлих у свт може досяг-нути 100 млн), а щорiчнi витрати на !х лiкування можуть сягати 8 трильйошв доларiв (Ы1р://ашг-review.org/home, опублжовано в лютому 2016).
Антибютикорезистентшсть — це феномен стiйкостi штаму збудникiв шфекцп до дГх одного або декшькох антибактерiальних препаратiв. Ре-зистентнiсть мiкроорганiзмiв до АБП може бути природною та набутою. Природна резистентшсть характеризуеться вiдсутнiстю в мiкроорганiзмiв ферменту або структурноi молекули, на яю дiе антибiотик, або недоступшстю для антибiотика ферментноi системи або структурноi молекули мiкроорганiзмiв у результат первинно низь^ проникностi для антибютика клiтинноi стiнки мiкроорганiзму або шактивацп антибiотика спе-цифiчними ферментами мжрооргашзму. Пiд набутою резистентнiстю розумшть властивiсть окре-мих штамiв бактерш зберпати життездатнiсть при таких концентрацiях антибiотикiв, що пригшчу-
© Бондар М.В., Пилипенко М.М., Свiнтуковський М.Ю.,
Харченко Л.А., Превисла О.М., Цвик 1.М., 2016 © «Медицина невщкладних сташв», 2016 © Заславський О.Ю., 2016
ють основну частину мжробно! популяцп. Осно-вними факторами ризику виникнення набуто! ре-зистентностi у BIT е [5]:
— попередне застосування антибютиюв;
— тривалють перебування у BIT та госпiталiза-цп в цiлому;
— тривале перебування катетерiв, зондiв та ш-ших iнвазивних медичних засобiв;
— локальнi фактори (ефективнiсть заходiв асептики/антисептики та антибютикотерапй).
Мехашзми
антибютикорезистентносл
Формування резистентностi у всiх випадках зумовлене генетично: набуттям ново! генетично! шформацп або змiною рiвня експресй власних ге-нiв. Мiкроорганiзми здатш передавати генетичну iнформацiю стiйкостi до антибютиюв шляхом горизонтально! передачi генiв (пiд час безпосеред-нього контакту одше! бактерй з шшою). Передача ще! генетично! шформацп може здшснюватися за допомогою плазмiд.
Плазмщи — це невеликi дволанцюговi кшь-цеподiбнi молекули ДНК, що юнують у бактерь альнiй клiтинi фiзично окремо вiд геномних хромосом i здатнi до реплжацп. У природi плазмiди зазвичай включають гени, що вщповщають за стiйкiсть бактерш до несприятливих зовнiшнiх факторiв (в тому чи^ й за стшюсть до антибю-тикiв). Розмiри плазмщ можуть коливатися вiд 2 до 600 тисяч пар основ. Велию плазмвди — це сво-го роду маленью хромосоми. Плазмiди зазвичай успадковуються пiд час подiлу бактерiально! кль тини. Крiм цього, плазмщи можуть захоплюватись бактерiями iз зовшшнього середовища. Плазмiди в бактерiальнiй клггиш виконують багато захисних для бактерп функцiй. Вони передають генетичний матерiал, вiдповiдають за синтез бiлкiв, летальних для шших бактерiй (бактерiоцидогеннiсть), забез-печують синтез ентеротоксинiв, антигенiв, що за-безпечують адгезiю бактерiй до клггин органiзму людини; забезпечують стшюсть бактерй до важких металiв, ультрафюлетового опромiнення, анти-бiотикiв; вiдповiдають за розщеплення камфори, ксилiту, салiцилатiв (останне знайдене в деяких штамiв Pseudomonas). Стшюсть до конкретного антибютика визначають так званi R-плазмiди (ввд англ. resistance). Механiзм шактивацп анти-бiотикiв, що передаеться плазмiдою, пов'язаний з дiею на них специфiчних ферментiв бактерiаль-но! клiтини (наприклад, бета-лактамаз), якi коду-ються R-плазмщами. RР1-плазмiда бактерiй роду Pseudomonas ввдповщае за стiйкiсть цiе'l бактерп до ампщилшу, тетрациклiну, гентамiцину i може пе-редаватись кишковiй паличцi.
Основш бюхштт мехатзми pe3ucmeHmHocmi бактерiй до антибютиюв вiдомi вже досить давно [1, 2], проте щороку з'являеться новi данi, що до-повнюють розумшня цих украй складних процеав [15] Провiдними вважають такi мехашзми резис-тентностi [1, 2, 15]:
1. Змiна хiмiчно! структури ферментного комплексу, на який дie антибютик.
2. Iнактивацiя антибютика ферментами (най-частiше бета-лактамазами).
3. Активне виведення антибiотика iз мжробно! клiтини (ефлюкс).
4. Зниження проникност для антибiотика кль тинно! мембрани бактерп.
5. Формування метаболiчного «шунта».
Пешцилшзв'язуючi быки. До бета-лактамних
АБП (молекули яких мютять у сво!й структурi бета-лактамне кiльце) вщносять пенiцилiни, цефало-спорини та карбапенеми. Мехашзм бактерицидно! дй цих АБП пов'язаний з пригшченням фермент-них систем внутршньо! поверхнi мембрани бак-терiально! клiтини — пенiцилiнзв'язуючих бшюв (ПЗБ), що отримали свою назву за тропшсть до пе-нщилшу. На сьогоднi iдентифiковано 6 основних рiзновидiв ПЗБ, що вiдповiдають за формування й нормальне функцюнування клгганно! мембрани грампозитивних i грамнегативних бактерш. Для життeдiяльностi бактерiально! клггини вкрай необхiдними е ПЗБ-1, ПЗБ-2, ПЗБ-3. ПЗБ-1 мае а- та Ъ-шдтипи й забезпечуе пiдтримку стабшьнос-тi клгганно! мембрани бактерiй. 1нпбування цього бiлка бета-лактамними АБП призводить до швид-ко! деструкцп кл™нно! стiнки бактерй та !! заги-белi. ПЗБ-2 вiдповiдае за тдтримку стабiльного дiаметра бактерiально! клiтини. Типова зовшшня форма рiзних бактерiй зумовлена дiею цього бiлка. Iнгiбування ПЗБ-2 бактерш призводить до утво-рення клггин сферично! форми, вiдомих як сферо-пласти, якi е нежиттездатними. ПЗБ-3 вiдповiдае за утворення перегородок у кл^инах пiд час подшу клiтини на двi дочiрнi клггани. У разi iнгiбування ПЗБ-З бактерiальна клiтина продовжуе зростати без подшу з утворенням довгих фшаменлв.
Взаeмодiя АБП з ПЗП. Пенiцилiни первинно зв'язуються з ПЗБ-1Ь та ПЗБ-З. 1нпбування ПЗБ-1Ь спричинюе швидку загибель бактерiальних клiтин. Цефалоспорини первинно зв'язуються з ПЗБ-З, результатом чого е подовження клггани без подшу з утворенням довгих фшаменпв. 1мшенем зв'язуеться з ПЗБ-2 та ПЗБ-1Ь, що призводить до утворення сферичних клгган та швидко! деструкцп бактерiй. Прикладом АБП, що селективно ш-гiбують ПЗБ-1, е цефалоридин та цефзулоцин. Азтреонам, пшерацилш, цефотаксим, цефуроксим первинно селективно шпбують ПЗБ-З, а у високих концентрацiях i ПЗБ-1а. Зв'язування АБП з ПЗБ-1 спричинюе лiзис бактерiальних клiтин, що супро-воджуеться вивiльненням ендотоксину грамнега-тивними бактерiями, кiлькiсть якого залежить вщ клгганно! маси. Iнгiбування ПЗБ-2 супроводжу-еться вивiльненням невелико! юлькосп ендотоксину. Меропенем у високих концентрацiях iнгiбуе переважно ПЗБ-2 з низьким вившьненням ендотоксину. Низью концентрацп меропенему шпбу-ють ПЗБ-З, що призводить до фшаментоутворення бактерш з потенцшно високим вивiльненням токсину. Хшолони (iнгiбiтори ДНК-гiрази бактерiаль-
них клггин) е вщносно потужними шдукторами ви-вiльнення ендотоксину грамнегативних бактерш. Прототипом ендотоксин-зв'язуючого антибiотика е полiмiксин В, який специфiчно зв'язуеться з лш-дом А, що призводить до фрагментацп бактерiаль-них лшополюахарвддв. Амiноглiкозиди iнгiбують синтез та вившьнення лiпополiсахариду з грамнегативних бактерш. 1мшенем, що е специфiчним до ПЗБ-2, зумовлюе значно менше вившьнення ендотоксину, нж це бувае в разi застосування цеф-тазидиму, який шпбуе в основному ПЗБ-З. Процес фшаментоутворення, що вiдбуваеться в разi iнгiбу-вання цефтазидимом ПЗБ-З, спричинюе значне вивiльнення ендотоксину з грамнегативних бактерш, навиъ за вщсутносп лiзису клiтини. ПЗБ-4, ПЗБ-5, ПЗБ-6 бактерiальноI стiнки сприяють пщ-тримщ цiлiсностi клггинно! стiнки бактерп, але по-рушення !х функцiй не е критичним для життеза-безпечення бактерiй.
Бета-лактамази. Найбiльш поширеним меха-нiзмом резистентностi мiкроорганiзмiв до АБП групи бета-лактамiв е !х ферментативна шакти-вацiя в результатi гiдролiзу одного iз зв'язкiв бе-та-лактамного кшьця !х молекули ферментами бета-лактамазами. На сьогодш описанi понад 200 ферменлв, що вiдрiзняються за такими практично важливими властивостями:
— за здатшстю до переважного гiдролiзу тих чи шших бета-лактамних антибiотикiв, наприклад пенiцилiнiв або цефалоспоришв, або перших i других рiвною мiрою;
— плазмiдною або хромосомною локалiзацi-ею генiв, що кодують антибютикорезистентшсть (у разi плазмщно! локалiзацп генiв вiдбуваеться швидка внутршньовидова i мiжвидова пошире-нiсть резистентности а у випадках хромосомно! локалiзацri спостерiгаеться клонова поширенiсть резистентностi);
— за чутливютю до iнгiбiторiв бета-лактамаз — клавуланово! кислоти, сульбактаму, тазобактаму та нових iнгiбiторiв — релобактаму та авiбактаму [15].
Бета-лактамази продукуються переважною бшьшютю клiнiчно значимих патогенних оргашз-мiв. Важливим винятком е мжрооргашзми роду Streptococcus.
Усi вiдомi на сьогоднi бета-лактамази подшя-ють на 4 молекулярних класи — А, В, С, D. До най-бшьш поширених бета-лактамаз вщносять:
— плазмiднi бета-лактамази класу А стафшоко-кiв — гiдролiзують природш i напiвсинтетичнi пе-нiцилiни ^м метицилiну i оксацилiну, чутливi до iнгiбiторiв;
— плазмiднi бета-лактамази широкого спектра класу А грамнегативних бактерш — гiдролiзують природш й нашвсинтетичш пенщилши, цефало-спорини I поколшня, чутливi до iнгiбiторiв;
— плазмщш бета-лактамази розширеного спектру (БЛРС) класу А грамнегативних бактерш — гiдролiзують природш й нашвсинтетичш пенщилши, цефалоспорини I—IV поколшь, чутливi до iнгiбiторiв;
— хромосомш бета-лактамази класу С грамнегативних бактерш — гiдролiзують природнi й нашвсинтетичш пенщилши, цефалоспорини I—III поколшь, нечутливi до iнгiбiторiв;
— хромосомш бета-лактамази класу А грамнегативних бактерш — гiдролiзують природш й нашвсинтетичш пенщилши, цефалоспорини I—II поколшь, чутливi до iнгiбiторiв;
— хромосомш бета-лактамази класу В грамнегативних бактерш — ефективно гiдролiзують практично вс бета-лактамш антибютики, включаючи карбапенеми, нечутливi до iнгiбiторiв;
— плазмiднi бета-лактамази класу D грамнегативних бактерш (переважно P.aeruginosa) — пдро-лiзують природш й нашвсинтетичш пенщилши, цефалоспорини I—III поколшь, у бшьшосп випад-юв нечутливi до iнгiбiторiв.
На сьогоднi найбiльше значення для клшчно! практики мають плазмiднi БЛРС грамнегативних бактерш, оскшьки вони здатш руйнувати цефалоспорини III i меншою мiрою IV поколiння. Най-частiше БЛРС продукують мiкроорганiзми роду Klebsiella, E.coli, Proteus spp. У разi тяжких нозоко-мiальних шфекцш, викликаних Enterobacter spp., Citrobacter spp. i деякими iншими мiкроорганiз-мами, у процеи лiкування цефалоспоринами III поколшня приблизно в 20 % випадюв формуеться резистентшсть до цих антибютиюв, яка зумовле-на гшерпродукщею хромосомних бета-лактамаз класу С. В таких випадках ефектившсть зберiгають цефалоспорини IV поколшня (цефетм) i карбапенеми [6, 7, 11].
Зниження проникносп стiнки бактерiй. Наступ-ним мехашзмом резистентностi грамнегативних бактерiй до бета-лактамних АБП е зниження про-никносп клiтинноI мембрани бактерiй для цих антибютиюв. Транспорт антибiотикiв в середину мжробно! клiтини здiйснюеться через так зваш пориновi канали. У результат мутацiй можлива повна або часткова втрата поришв, що призводить до суттевого зниження чутливосп мiкроорганiзмiв до бета-лактамiв [11, 12].
Ще одним механiзмом резистентностi мi-кроорганiзмiв до бета-лактамних АБП е актив-не виведення антибiотикiв iз мжробно! клiтини. P.aeruginosa мае транспортнi системи, що здш-снюють активне виведення бета-лактамiв, i перш за все карбапенемiв [6].
Змiни структури ПЗБ. Останшм серед найбiльш важливих механiзмiв резистентностi мiкроорга-нiзмiв до бета-лактамних АБП е змша структури ПЗБ, у результат чого зменшуеться спорщнешсть ПЗБ до бета-лактамiв. Це проявляеться в шд-вищеннi мiнiмальноI пригшчуючо! концентра-цП (МПК) цих препарапв i зниженнi !х клiнiчноI ефективность Реальне клiнiчне значення мае резистентшсть до бета-лактамiв серед стафшоко-кiв i пневмококiв. Стiйкiсть золотистого й коагу-лазонегативного стафiлококiв до бета-лактамiв зумовлена появою в мiкроорганiзмiв додаткового пенiцилiнзв'язуючого бiлка — ПЗБ-2а. Маркером
наявност в MiKpoopraHi3MiB ПЗБ-2а е стiйкiсть до метицилшу або оксацилiну. Незалежно вщ резуль-тапв 6aK3aciBiB у pa3i iнфекцiй, зумовлених мети-цилiнрезистентним золотистим стафшококом, усi бетa-лaктaмнi АБП слщ вважати клiнiчно неефек-тивними й не використовувати в практищ [17].
Слйюсть пневмококiв до бетa-лaктaмiв зумов-лена появою в ix генах, що кодують ПЗБ, сторон-ньо'1 ДНК, походження яко^ пов'язують iз зеле-нячими стрептококами. У той же час перехресна стшюсть м1ж окремими бета-лактамами неповна. Значна частина штaмiв пневмококiв, стiйкиx до пенщилшу, зберiгaе чутливiсть до цефaлоспоринiв III поколшня й кaрбaпенемiв [9].
Серед грамнегативних бактерш антибютикоре-зистентнiсть, пов'язана зi змiною структури ПЗБ, зустрiчaеться рiдко. Певне значення цей мехашзм резистентностi мае в H.influenzae i N.gonorrhoeae. Цi мiкрооргaнiзми проявляють стшюсть не тiльки до природних i нaпiвсинтетичниx пенiцилiнiв, а й до шпбггорзахищених препaрaтiв.
Резистентнiсть до ам1ногл1козид1в. Основним меxaнiзмом резистентностi мiкрооргaнiзмiв до aмiноглiкозидниx АБП е ЗСх ферментативна шакти-вaцiя за рахунок приеднання до ix молекул оцтово^, фосфорное кислот i нуклеотиду aденiну, шсля чого aмiноглiкозиди втрачають здaтнiсть зв'язуватись з рибосомами бaктерiaльноi клiтини й пригшчувати бiосинтез бiлкa. Гени ферментативное шактивацп aмiноглiкозидiв мiстяться на плазмщах бaктерiй, тому дуже швидко поширюеться внутршньовидо-ва й м1жвидова (iнодi перехресна) резистентнiсть до aмiноглiкозидниx АБП. Саме цим пояснювала-ся висока частота резистентност до гентaмiцину й тобрамщину на початку 2000-х роюв, що було пов'язано з необГрунтовано широким застосуван-ням гентaмiцину в 1990-х роках. Частота стшкосп до нетилмщину та aмiкaцину в той же перюд була меншою, i цi aнтибiотики застосовувались часть ше. На сьогоднi частота резистентностi до гента-мiцину вже суттево знизилася, а до нетилмщину та амжацину, навпаки, зросла. У E.coli й P.aeruginosa проввдним мехашзмом резистентност до амшо-глiкозидниx АБП е недостатня проникшсть для цих антибютиюв клiтинноi мембрани бaктерiй. Природна стшюсть до aмiноглiкозидниx АБП ана-еробних бактерш пояснюеться тим, що транспорт цих антибютиюв через цитоплазматичну мембрану бактерш пов'язаний iз системами переносу елек-тронiв, якi в aнaеробiв вiдсутнi. Практично важ-ливим фактом е природна стшюсть до амшогль козидiв стрептококiв i ентерококiв, що пов'язано з переважно анаеробним метaболiзмом цих бактерш. У рaзi OT^roi дй на мiкробну клггину амшо-глiкозидниx i бета-лактамних АБП останш пошко-джують структуру цитоплaзмaтичноi мембрани бaктерiй i таким чином полегшують транспорт aмiноглiкозидiв всередину бaктерiaльноi клiтини. У результaтi цього проявляеться потужний синер-гiзм бетa-лaктaмiв й амшоглжозвддв. Основною точкою aнтибaктерiaльноi дп aмiноглiкозидiв е
30Б-субодиниця бактерiальноi рибосоми. У деяких випадках антибютикорезистентшсть може бути зумовлена змiною структури ще'i субодиницi або пiдвищеним виведенням амiноглiкозидних анти-бiотикiв з мiкробноi клiтини [3, 13].
Резистентнiсть до хшолШв/фторхшолошв. Про-вiдним механiзмом резистентност до хiнолiнiв/ фторхiнолонiв е змша структури двох бактерь альних ферменпв, на якi дiють цi антибютики, — ДНК-гiрази i топоiзомерази IV, яю вiдповiдають в бактерiальнiй клггиш за конфiрмацiйнi змiни ДНК, необхщш для и нормальноi реплiкацii. Гени обох цих ферменпв локалiзованi на бактерiальнiй хромосомi. У грамнегативних бактерш найбшь-шу спорiдненiсть хiнолони проявляють до ДНК-гiрази. У грампозитивних бактерш для бшьшосп хiнолiнiв точкою дп е топоiзомераза IV, але для спарфлоксацину й гатифлоксацину — ДНК-праза. Моксифлоксацин i гемiфлоксацин мають при-близно однакову спорiдненiсть до обох ферменпв. Вважають, що фторхшолони, якi мають приблиз-но однакову спорщнешсть до обох вищевказаних ферменпв, найменшою мiрою сприяють селекцii стшких штамiв. При вихiдних величинах МПК левофлоксацину i моксифлоксацину щодо штаму пневмокока — 1,0 i 0,12 мг/л вщповвдно — знижен-ня спорщненосп хiнолонiв до топоiзомерази IV у 8 разiв призведе до збшьшення МПК левофлоксацину до 8,0 мг/л i моксифлоксацину до 1,0 мг/л. За фармакодинамiчно обГрунтованими критерiя-ми мутантний штам пневмокока виявиться стш-ким до левофлоксацину, але збереже чутливють до моксифлоксацину. Скорше за все, цим може бути пояснена досить висока клжчна ефектившсть моксифлоксацину. Ще одним мехашзмом стш-костi мiкроорганiзмiв до фторхшолошв е активне виведення фторхiнолонiв iз бактерiально'i клiтини [13, 14].
Резистентшсть до макролщв. Основною точкою антибактерiально'i дii макролiдiв (еритромь цину, ровамщину, рокситромiцину, азитромщи-ну тощо) i лiнкозамiдiв (лiнкомiцин, лiнкоцин, клшдамщин) е 50Б-субодиниця бактерiально'i рибосоми. Процес метилювання цiе'i субодиницi бактерiально'i рибосоми зумовлюе високий рiвень стiйкостi до макролщних антибiотикiв i лшкоза-мшв з пiдвищенням МПК > 32—64 мг/л. 1ншими механiзмами резистентностi мiкроорганiзмiв до макролiдних антибiотикiв i лшкозамщв е активне виведення вказаних антибютиюв iз бактерiально'i клiтини за допомогою декшькох транспортних систем, ферментативна iнактивацiя антибiотикiв макролiдфосфотрансферазами, еритромщинесте-разами, лшкомщинацетилтрансферазами. Остан-нiми роками в бврош спостерiгаеться тенденцiя до зростання резистентност до макролiдiв серед Б.руо^епеа, 8.рпвишотав, що пов'язують iз широким застосуванням сучасних макролiдiв (азитро-мщину, кларитромiцину, рокситромiцину) як пре-парапв вибору для лiкування iнфекцiй дихальних шляхiв.
Резистентшсть до глжопептищв. Механiзм ан-тибактерiальноI дп антибiотикiв-глiкопептидiв (ванкомiцину, тейкопланiну, лшезолщу) полягае в блокуваннi кшцево! стадп синтезу пептидогль кану шляхом зв'язування молекули антибютика з кiнцевими амшокислотами в боковому пептидному ланцюгу. Механiзм стiйкостi до глжопеп-твддв найбiльш детально вивчений в ентерокоюв. Вiн пов'язаний з синтезом бактерiями модифжо-ваного бокового полiпептидного ланцюга. Стш-кiсть ентерококiв до глжопептвддв е серйозною проблемою вщщлень штенсивно! терапп в США i ЗахвднШ бврош. Найчастiше резистентнiсть до глжопептвддв спостерiгаеться у штамiв E.faecium, у яких частота резистентних штамiв може досягати 15—20 %. Звютки про видшення одиничних штамiв метицилiнрезистентних i метицилiнчутливих зо-лотистих стафiлококiв зi зниженою чутливiстю до ванкомiцину почали з'являтися в рiзних крашах з 1997 року. Для штамiв зi зниженою чутливiстю до ванкомiцину характерне потовщення кл™нно1 стiнки бактерп, зменшення автолггачно! актив-ностi та надлишкова продукцiя субстрату дп глжо-пептвддв. Зниження чутливостi до глiкопептидiв рашше було описане серед коагулазонегативних стафшокоюв. На практицi в разi видшення ван-комiцинрезистентних ентерококiв i стафшокоюв необхiдно проявляти настороженiсть, ретельно перевiряти чистоту дослвдно! культури й точшсть и щентифжацп [8].
Резистентнiсть до сульфаншамщв. Механiзм антибактерiальноI дп сульфаншамщв i тримето-приму полягае в блокуванш рiзних етапiв одного метаболiчного шляху бактерiй, а саме синтезу фо-лiевоI кислоти, завдяки чому м1ж ними вiдмiчаеть-ся виражений синерпзм. Сульфанiламiди е конку-рентними шпбиорами дигiдроптероатсинтетази. Триметоприм пригнiчуе актившсть дипдрофолат-редуктази. Резистентнiсть до сульфаншамщв i триметоприму може бути результатом набуття бак-терiями генiв дипдрофолатредуктази i дипдропте-роатсинтетази, стiйких до шпбщп. Гени фермен-тiв, нечутливих до шпбщп, часто перебувають в складi рухомих генетичних елементiв (транспозо-нiв) в асощацп з генами, що детермiнують резис-тентнiсть до шших антибiотикiв.
Резистентнiсть до шших АМП. Ферментативна iнактивацiя (ацетилювання) е основним мехашз-мом резистентностi до хлорамфешколу.
Полiмiксини дiють бактерицидно на грамнега-тивнi бактерп, порушуючи цЫсшсть цитоплаз-матично! мембрани бактерiй, дшчи подiбно до поверхнево-активних речовин. Набута резистент-нiсть до цих АБП зустрiчаеться рiдко.
Механiзм дп ттрофуратв вивчений недостат-ньо. Вважаеться, що набута стшюсть до цих пре-паратiв зустрiчаеться вкрай рвдко. Механiзми роз-витку резистентностi неввдомь
Нiтроiмiдазоли активуються в мiкробнiй клгга-нi ферментом нiтроредуктазою з продукщею вшь-них радикалiв, що пошкоджують ДНК бактерiй.
Резистентнiсть у переважно! бшьшосп анаеробних бактерiй зустрiчаeться вкрай рщко й не мае практичного значення.
Резистентшсть до декыькох груп антибiотикiв. Зниження проникностi зовнiшнiх структур бак-терiальноI клiтини е найменш специфiчним ме-ханiзмом резистентностi й зазвичай призводить до формування стшкосп бактерш одночасно до декiлькох груп антибютиюв. Найчастiше причиною цього явища е повна або часткова втрата по-ринових бiлкiв клггинно! мембрани бактерiй. Крiм цього, юнуе система множинно! стiйкостi до анти-бiотикiв. Наприклад, на фонi застосування тетра-циклiнiв або хлорамфенiколу формуеться стшюсть бактерiй не тiльки до цих антибютиюв, але й до бе-та-лактамiв i хiнолiнiв. Це пов'язане з одночасним зниженням кшькосп одного iз поринових бiлкiв мембран бактерш i пiдвищенням активностi одше! iз систем активного виведення антибютиюв. Зниження проникностi клггинно! мембрани бактерш за рахунок втрати або зниження кшькосп поринових бшюв зустрiчаеться в асощацп з продукщею бета-лактамаз розширеного спектра. Втрата одного з поринових бшюв (D2) P.aeruginosa призводить до виб!ркового зниження чутливосп мжрооргашз-му до !мшенему [12].
Резистентнiсть до антифунгальних препарата. Зростання значення гри61в в етюлогп гостталь-них i деяких позалжарняних iнфекцiй призвело до впровадження в клжчну практику значно! кшь-кост нових препаратiв, що, у свою чергу, призвело до формування резистентност до протигрибкових препарапв.
Механiзм протигрибково!" дп азолiв (мiконазолу, кетоконазолу, флуконазолу, гграконазолу та 1н.) полягае в шпбщп бюсинтезу ергостеролу — ре-човини, що бере участь у шдтриманш структурно! ц1л1сност1 мембрани клггини гриба. Точкою дп азол!в е ферменти (14-альфа-деметилази), що здшснюють деметилювання попередникiв ергостеролу. Резистентшсть до азол!в гри61в роду Candida може бути пов'язана з мутац!ями, що призводять до амiнокислотних замш. У результат! таких замш зв'язування ферменпв з азолами р1з-ко знижуеться. кр1м цього, у гри61в роду Candida в1дом1 декiлька транспортних систем активного виведення азолiв, що також призводить до формування стшкосп цих гри61в до азолiв. Активацiя систем виведення часто асоцшеться з1 змiнами в структур! мембрани гри61в, як1 призводять до зниження надходження азолiв у середину грибково! кл1тини.
Механiзм протигрибково!" активносп полieнiв
(нiстатину, леворину, амфотерицину В тощо) полягае у ф1зико-х1м1чнш взаемодп цих препаратiв з1 стеролами цитоплазматично! мембрани гри61в. У результат тако! взаемодп в мембранi утворю-ються пори, через як1 вщбуваеться втрата цито-плазматичного вм1сту, що призводить до загибелi гриба. Оскшьки точкою дп полiенiв е структур-н1 елементи грибково! кл1тини, a не ферменти,
то формування стШкосп може бути результатом складних генетичних процеав, що призводять до змши бiосинтезу компонентiв мембрани гриба. Ймовiрнiсть таких змiн вiдносно невелика, з чим i пов'язана низька частота стшкосп до полiенiв.
Шляхи подолання антибютикорезистентносп
Основними шляхами запобпання антибюти-корезистентностi та ii подолання вважають запо-бiгання перенесенню антибютикорезистентних збудникiв м1ж пацiентами та ращональну антибю-тикотерапiю.
Запоб1гання поширенню антибютикорезистентних збудниюв передусiм досягають за рахунок упровадження щло! низки заходiв (bundles):
— лiкування одного тяжкого хворого у В1Т од-шею медсестрою (у нашiй кра!ш це практично недоступно);
— ретельне застосування заходiв асептики/ антисептики (регулярна змша рукавичок, якiсне миття рук, застосування спиртових антисептиюв тощо);
— обмеження застосування дiагностичних за-собiв (манжетки тонометрiв, датчики пульсокси-метрiв, фонендоскопи, манометри для визначення тиску в манжетцi ендотрахеально! трубки тощо) у рiзних хворих без !х належно! обробки та стериль зацщ
— обмеження застосування у рiзних хворих медичних матерiалiв та приладiв без !х належно! обробки та стерилiзацii, до яких найчастiше належать: засоби для туалету та бриття, лицьовi та ларингеальш маски, фжсатори для масок та засоби для фжсацп рук хворих, електровiдсмоктувачi тощо);
— ретельне проведення хворим деконтамшацп ротоглотки розчином хлоргексидину, туалету ро-тово! порожнини та шших гiгiенiчних процедур — миття хворих iз застосуванням антисептикiв, таких як хлоргексидин;
— iзоляцiя хворих з тдтвердженими антибюти-корезистентними iнфекцiями.
Найбiльш вагомим засобом устшного проведення всiх перерахованих процедур е запро-вадження так званих стандартних операцшних процедур, де детально розписаш функщональ-нi обов'язки персоналу, i налагодження системи контролю якост за !х виконанням. Ключовим еле-ментом контролю е проведення клжчного аудиту.
Рацiональне застосування антибiотикiв. Необ-хiдною умовою устшно! антибактерiальноi тера-пп е повна ерадикацiя збудника. В умовах, коли л^вання не закшчуеться повною лiквiдацiею па-тогенних мiкроорганiзмiв, вiдбуваеться селекцiя стiйких штамiв до препарату, що застосовуеться, i розвиваеться антибiотикорезистентнiсть [11]. Обов'язковими умовами ращонального застосування антибiотикiв е такк
— суттеве обмеження проведення антибютико-профiлактики — !! застосування лише за показан-
нями, обГрунтованими на пiдставi якiсних клшч-них дослiджень;
— спектр активност АБП, що застосовуеться, повинен ввдповщати ймовiрному збуднику або збудникам; цього досягають за рахунок широкого застосування бактерюскотчних бактерюлопч-них та серологiчних методiв дiагностики; вагомим засобом успiшного прогнозування збудника е мо-нiторинг мжробюлопчного пейзажу ввддшення;
— антибiотик, що призначаеться, повинен до-лати мехашзми набуто! резистентностi, якi е у збудника;
— обраний режим дозування повинен створю-вати у вогнищi шфекцп такий рiвень концентрацГ! АБП, що сприяе швидкiй загибелi та ерадикацГ! збудника; вибiр доз препаратiв повинен здшснюва-тися на основi визначенням МПК; одним з дiевих засобiв тдвищення концентрацГ! АБП е постiйна iнфузiя бета-лактамних антибiотикiв, ванкомiци-ну тощо.
Ключовим заходом полшшення ефективностi застосування антибiотикiв е запровадження комплексно! програми контролю/нагляду за застосу-ванням антибiотикiв (Antibiotic stewardship) [18].
Висновки
Антибютикорезистентшсть невпинно зростае, i знання механiзмiв цього феномену е запорукою його устшного подолання. Ращональний вибiр антибiотика передбачае урахування резистентнос-тi збудника, а також фармакодинамiчних й фар-макокшетичних характеристик препарату. Метою клiнiциста мае бути не тгльки ефективне i безпечне лiкування кожного конкретного пащента, а й за-побiгання розвитку та поширенню антибютикоре-зистентностi.
Список л1тератури
1. Сидоренко С.В. Механизмы резистентности микроорганизмов. Практическое руководство по антиинфекционной химиотерапии / Под редакцией Л.С. Страчунского, Ю.Б. Бело-усова, С.Н. Козлова. — М., 2002. — 290 с.
2. Яковлев В.П., Яковлев С.В. Рациональная антимикробная фармакотерапия: Руководство для практикующих врачей. — М.: Литтерра, 2003. — 1008с.
3. Azucena E., Mobashery S. Aminoglycoside-modifying enzyme: mechanism of catalytic processes and inhibition // Drug Res. Updates. — 2001. — 4. — 106-117.
4. Barbier F, Lisboa T., Nseir S. Understanding why resistant bacteria are associated with higher mortality in ICUpatients//Intensive Care Med. — 2016; Epub ahead of print PMID: 26564210.
5. Bassetti M, De Waele J.J, Eggimann P. et al. Preventive and therapeutic strategies in critically ill patients with highly resistant bacteria //Intensive Care Med. — 2015. — 41. — 776-795.
6. Bush K., Jacoby G.A., Medeiros A.A. A junctional classification of beta-lactamases and its correlation with molecular structure // Agents Chemother. — 1995. — 39. — 1211-1233.
7. Carton R., Coque T.M. The CTX-M beta-lactamase pandemic //Curr. Opin. Microbiol. — 2006. — 9. — 466-475.
8. Courvalin P. New plasmid mediated resistance to antimicrobials //Arch. Microbiol. — 2008. — 189. — 289-291.
9. Doern G.V. Antimicrobial resistance among clinical isolates of Streptococcus pneumoniae in the United States during 1999—2000, including a comparison of resistance rates since 1994—1995// Antimicrobial Agents and Chemotherapy. — 2001. — 45(6). — 1721-1729.
10. Jayaraman R. Antibiotic resistance: an overview of mechanisms and paradigm shift // Current Science. — 2009. — 96(11). — 1475-1484.
11. Laxminarayan R, Duse A., Wattal C. et al. Antibiotic resistance — the need for global solutions // Lancet Infect. Dis. — 2013. — № 13(12). — P. 1057-1098.
12. Li X., Nicaido H. Efflux-mediated drug resistance in bacteria // Drug. — 2004. — 64. — 159-204.
13. Robiscek A. Fluoroquinolone-modifying enzyme: a new adaptation of a common aminoglycoside acetyl transferase // Nature Res. Updates. — 2001. — 4. — 106-117.
14. Ruiz, J. Mechanism of resistance to quinolones: Target alteration, decrease accumulation and gyrase protection // J. Antimicrob. Chemother. — 2003. — 51. — 1109-1117.
15. Ruppe E., Woerther P.L., Barbier F. Mechanisms of antimicrobial resistance in Gram-negative bacilli//Ann. Intensive Care. — 2015. — 5-21.
16. Vincent J.-L., Rello J., Marshall J. et al. International study of the prevalence and outcomes of infection in intensive care units // JAMA. — 2009. — 302. — 2323-2329.
17. Zapun A., Conters-Martel C., Vernet T. Penicillin-binding proteins and lactam resistance // FEMS Microbiol. Rev. — 2008. — 32. — 361-385.
18. Zhang Yu-Zhi, Singh S. Antibiotic stewardship programmes in intensive care units: Why, how, and where are they leading us // World J. Crit. Care Med. — 2015. — 4(1). —13-28.
OTpuMaHO 18.01.16 ■
Бондарь М.В., Пилипенко М.Н., Свинтуковский М.Ю., Харченко A.A., Перевислая Е.Н., ЦвыкИ.Н. Национальная медицинская академия последипломного образования имени П.А. Шупика, кафедра анестезиологии и интенсивной терапии, г. Киев, Украина
АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ: механизмы развития и пути предупреждения
Резюме. За последние годы проблема развития резистентности патогенных микроорганизмов к основным группам антибактериальных препаратов переросла из медицинской в весомую социально-экономическую. Возможность приобретения патогенными микроорганизмами резистентности к основным группам антибактериальных препаратов связана со способностью бактерий приобретать новую генетическую информацию. Ключевым фактором распространения резистентности является возможность бактерий передавать эту информацию не только по наследству, но и во время непосредственного контакта одной бактерии с другой с помощью плазмид. Ведущими биохимическими механизмами резистентности являются усиление экспрессии генов и синтез белков (на которые действует антибиотик) с изменением их структуры, синтез бета-лактамаз, которые инактивируют антибиотик, активное выведение (эффлюкс) антибиотика из микробной клетки, снижение проницаемости для антибиотика клеточной мембраны бактерии, формирования метаболического «шунта» и др.
Основными путями предотвращения и преодоления ан-тибиотикорезистентности считают предупреждение распространения антибиотикорезистентных возбудителей и рациональное применение антибиотиков. В нашей работе изложены современные представления о механизмах развития резистентности патогенных микроорганизмов к основным группам антибактериальных препаратов и пути преодоления этой актуальной проблемы.
Ключевые слова: антибиотики, резистентность, плазми-ды, бета-лактамазы, пенициллинсвязывающие белки, горизонтальная передача генов, минимальная подавляющая концентрация антибиотика.
BondarM.V., Pylypenko M.M., SvintukovskyiM.Yu., Kharchenko L.A., Prevysla O.M., Tsvyk I.M. National Medical Academy of Postgraduate Education named after P.L. Shupyk, Department of Anesthesiology and Intensive Care, Kyiv, Ukraine
ANTIBIOTIC RESISTANCE: Mechanisms of Development and Ways to Prevent
Summary. In recent years, the problem of resistance of pathogens to the main groups of antibacterial drugs has grown from a medical to a weighty socio-economic one. The possibility of acquiring by pathogens of resistance to the main groups of antibacterial drugs is associated with the ability of bacteria to acquire new genetic information. A key factor in the spread of resistance is the ability of bacteria to pass this information not only hereditarily, but also during direct contact of one bacterium to another through the plasmids. Major biological mechanisms of resistance is an increase of gene expression and synthesis of proteins (on which antibiotic acts) with changes in their structure, synthesis of beta-lactamases, which inactivate an antibiotic, active excretion (efflux) of antibiotic from microbial cells, reduction of bacterial cell membrane permeability for antibiotic, formation of metabolic «shunt» and others.
The main ways of preventing and overcoming antibiotic resistance are prevention of antibiotic-resistant pathogens spread and rational use of antibiotics. The modern views on the mechanisms of developing resistance of pathogens to the main groups of antibacterial drugs and ways to address this urgent problem are shown in this paper.
Key words: antibiotics, resistance, plasmids, beta-lactamases, penicillin-binding proteins, horizontal gene transfer, minimum inhibitory concentration of antibiotic.
