CC BY
268
BIOFILM FORMATION BY STREPTOCOCCUS PNEUMONIAE
Mayanskiy A. N, Chebotar I. V.2, Lazareva A. V.2, Mayanskiy N. A.2
1 Nizhny Novgorod State Medical Academy, Ministry of Health of the Russian Federation, Nizhny Novgorod, Russian; 2 Scientific Center of Children Health, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow, Russia
The biofilm process in Streptococcus pneumoniae (pneumococcus) is described. Virtually all wild-type pneumococci are capable of
the biofilm formation. The pneumococcal capsule may reduce the biofilm production, and the propensity to form biofilms has a reverse correlation with the amount of the capsule material. Invasive pneumococcal isolates and noninvasive strains that persist in the nasopharynx have different biofilm potential. A number of issues related to effector and regulatory factors in the pneumococcal biofilms are discussed in this review. In the summary, a biofilm may be essential only for the persistent pneumococcal infection.
Key words: Streptococcus pneumoniae; biofilms; pneumococcal infection.
© БОДОЕВ И.Н., ИЛЬИНА Е.Н., 2015 УДК 579.861.1:579.252.55]:577.21
Бодоев И.Н., Ильина Е.Н.
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИзМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ NEISSERIA GonoRRHoEAE: ИСТОРИЯ И ВзГЛЯД В БУДУЩЕЕ
ФГБУН НИИ физико-химической медицины Федерального медико-биологического агентства, лаборатория молекулярной
генетики микроорганизмов, 119435, Москва, Российская Федерация
Neisseria gonorrhoeae, или гонококк, является строгим патогеном человека и вызывает гонорею - инфекционное заболевание, известное более 2000 лет. Благодаря уникальной пластичности генетического материала эти бактерии приобрели способности адаптироваться к иммунной системе хозяина, вызывать повторные инфекции, а также противостоять воздействию антимикробных препаратов. Начиная с 30-х годов XX века на фоне внедрения химио- и антибиотикотерапии гонококк сформировал устойчивость почти ко всем препаратам, применяемым в лечении гонореи. Важно отметить, что известные детерминанты резистентности N. gonorrhoeae локализованы на плазмидах и на хромосоме и приобретены вследствие горизонтального переноса генов, мутационного и рекомбинационного процессов. К сожалению, после введения каждого нового антибиотика в схему терапии гонореи, гонококку требовалось около двух десятков лет для вырабатывания устойчивости и вытеснения чувствительной популяции бактерий. На данный момент цефтриаксон является последним антибиотиком первой линии, используемым в терапии гонореи. Однако несколько лет назад в Японии был выделен штамм гонококка, проявляющий высокий уровень устойчивости к этому препарату. Другими словами, в ближайшее время гонорея может стать неизлечима. В обзоре рассматриваются и обсуждаются хронология замещения антибиотиков, применяемых для лечения гонореи, эволюция механизмов формирования устойчивости гонококка и перспективы на будущее.
Ключевые слова: Neisseria gonorrhoeae, гонорея, генетические детерминанты, резистентность, антибиотикотерапия, антимикробные препараты.
Актуальной проблемой практического здравоохранения является гонорея - второе по распространенности на сегодняшний день заболевание, передающееся половым путем. Вызывает гонорею грамотрицательный диплококк Neisseria gonorrhoeae, способный колонизировать эпителии уретры, шейки матки, глотки, прямой кишки, конъюнктивы и т.д. При этом развиваются воспалительные процессы в нижних отделах мочеполового тракта, органах малого таза, а также конъюнктивиты, фарингиты, и может возникать диссеминированная гонококковая инфекция.
С начала антимикробной эры (1930-е годы) у гонококка выявлены экстраординарные способности к развитию устойчивости к антимикробным препаратам, используемым при терапии гонореи [1]. Одной из особенностей гонококка является пластичность его генома и как следствие - выраженная изменчивость. Для возбудителя гонореи характерно высокое
содержание в его геноме повторяющихся нуклеотидных последовательностей, включая IS-элементы и транспозоны. Эти особенности геномов являются причиной существования ги-пермутабельных и мозаичных генов, что обеспечивает значительную вариабельность структуры пилей и белков наружной мембраны (PorB1, Opa) [2, 3]. Выраженная генетическая изменчивость N. gonorrhoeae способствует формированию устойчивости к лекарственным препаратам за счет вовлечения разных молекулярных механизмов. К числу таких механизмов относят: инактивацию препарата, изменение мишени действия антимикробных препаратов, снижение проникновения и активное выведение (эффлюкс) препарата [1, 4].
Особого внимания заслуживают неспецифические механизмы устойчивости, например изменение проницаемости мембраны бактериальной клетки, которые могут повлиять на эффективность широкого спектра различных по воздействию противоми-кробных препаратов, таких как пенициллины, цефалоспорины, тетрациклин и макролиды [1, 4].
Устойчивость к антибиотикам может возникать в результате как точечных мутаций, так и горизонтального переноса генетического материала преимущественно от нейссерий других видов или штаммов. Поскольку N. gonorrhoeae является микробом с естественной компетентностью в течение всего жизненного цикла, то поглощение хромосомных генов лекарственной устойчивости может быть эффективным и широко распространенным процессом [5]. Постоянное воздействие антимикробных препаратов на Neisseria spp (во время лечения гонореи или других заболеваний) может привести к селекции устойчивых штаммов, возникших за счет спонтанных мутаций генов и/или приобретения генов (частей генов) устойчивости [6].
Приобретение устойчивости бактерий способствует их сохранению и распространению на фоне массированного и повсеместного применения антимикробных препаратов (в том числе антибиотиков). Однако возникшие детерминанты устойчивости могут в различной степени влиять на жизнеспособность бактерий в естественной среде (фитнес):
- не влиять на фитнес бактерии;
- ухудшать фитнес бактерии, что может компенсироваться наличием стабилизирующей мутации (й);
- улучшать фитнес. Последнее делает клоны более устойчивыми и успешными в распространении и вирулентности [7].
Данный обзор посвящен эволюции устойчивости гонококка к противомикробным препаратам (рис. 1), поскольку в настоящее время наблюдается быстрое и повсеместное распространение резистентных к антибиотикам штаммов Neisseria gonorrhoeae [8].
До появления антибиотиков лечение гонореи в основном заключалось в использовании бальзамов и уретральных про-
Для корреспонденции. Бодоев Иван Николаевич, ivan-bodoev@ yandex.ru.
мывок и в воздержании от алкоголя и сексуальной активности. В русской армии солдат лечили промывками уретры горячим скипидаром. В XIX веке широко использовался нитрат серебра. В дальнейшем его вытеснил протаргол, препарат для местного применения, обладающий антисептическими, дезинфицирующими и противовоспалительными свойствами. Этот препарат коллоидного серебра, изобретенный немецким химиком Артуром Айхенгруном, был представлен на рынке в 1897 г. компанией Bayer. Протаргол использовали для лечения гонореи вплоть до появления первых антибиотиков [9].
Сульфаниламиды
Открытие сульфаниламидов Герхардом Домагком в 1935 г. было крупным прорывом в терапии гонореи [10]. Последующие исследования в Германии, Великобритании и США показали, что сульфаниламиды могут вылечить гонорею в 80-90% случаев. Но уже к 1944 г. многие клинические штаммы гонококка приобрели устойчивость, а к концу десятилетия более 90% штаммов гонококка являлись резистентными к сульфаниламидам [11]. В 1970-х годах успешно использовался комбинированный противомикробный препарат, состоящий из сульфаметоксазола и триметоприма (TMP-SMX) [12]. Сульфаметоксазол, сходный по строению с пара-аминобензойной кислотой, нарушает синтез дигидрофолиевой кислоты в бактериальных клетках, препятствуя включению пара-аминобензойной кислоты в ее молекулу. Триметоприм усиливает действие сульфаметоксазола, нарушая восстановление дигидрофолиевой кислоты в тетрагидрофолие-вую - активную форму фолиевой кислоты, которая в свою очередь необходима для синтеза пуриновых оснований, таким образом, прекращаются рост и размножение бактерий.
Устойчивость к этим препаратам достигается либо избыточным синтезом пара-аминобензойной кислоты, которая эффективно "разбавляет" антимикробный агент, либо мутациями в генах дигидроптероатсинтетазы, которые приводят к синтезу мутант-ного фермента с пониженной аффинностью к сульфаниламидам [13]. Другими словами, данная комбинация антимикробных препаратов вскоре стала неэффективной в связи со сниженной природной аффиностью дигидрофолатредуктазы гонококка к триметоприму, которая также дополнительно снижается при наличии мутаций в соответствующих генах.
Пенициллин
Сесил Пэйн - микробиолог, работавший в Королевском лазарете в городе Шеффилд, впервые использовал неочищенный экстракт Penicillium notatum для лечения бактериальных заболеваний. Изначально он применил пенициллин для лечения больных с сикозом бороды, хроническим рецидивирующим воспалением волосяных фолликулов, возникающим при проникновении в них стафилококков. Однако попытка оказалась неудачной, вероятно, препарат не проникал достаточно глубоко в кожу человека. Первое успешное лечение произошло 25 ноября 1930 г., когда он вылечил гонобленнорею у новорожденного [14].
В середине 40-х годов устойчивость гонококка к сульфаниламидам приобрела повсеместный характер. К счастью, в то время «новый чудо препарат» пенициллин был высокоэффективен против гонококов и стал препаратом выбора с 1943 г. [15, 16]. В первое время пенициллин излечивал более 95% случаев при таких низких дозах, как 45 мг, которые назначались ввиду дороговизны и дефицита препарата [15]. Стоит отметить, что для подавляющего большинства штаммов N. gonorrhoeae минимальная подавляющая концентрация (МПК) пенициллина на то время была <0,05 мг/л. В дальнейшем гонококки стали менее чувствительны и МПК постепенно увеличивалась, требовались большие дозы для эффективного лечения [17-19].
В конце 1940-х годов озабоченность врачей вызвало появление штаммов Staphylococcus aureus, способных синтезировать ферменты ф-лактамазы), разрушающие пенициллин. Как известно, пенициллин, как и остальные Р-лактамные антибиотики, ингибирует синтез клеточной стенки бактерии путем связывания с ферментами транспептидазами, получившими второе название пенициллинсвязывающие белки (ПСБ). Между ПСБ и антибиотиком образуется комплекс ацилфермент, сопровождающийся разрывом связи C-N в четырехчленном цикле, входящем в структурное ядро всех Р-лактамов.
Поскольку пенициллин является продуктом жизнедеятельности плесневых грибов на протяжении тысячелетий, то многие бактерии уже давно выработали механизм устойчивости к этому антибиотику. За счет накопления множественных точечных мутаций некоторые белки приобрели способность гидролизовать ß-лактамное кольцо пенициллина; так появились ß-лактамазы [20].
Вскоре началось быстрое распространение ß-лактамаз продуцирующих штаммов посредством коньюгативных плазмид. Несмотря на это, пенициллин оставался высокоэффективным препаратом против гонококка следующие 40 лет. Однако эпидемия гонореи, связанная с американской «сексуальной революцией» 60-х годов, изменила ситуацию и к 1972 г. привела к увеличению МПК пенициллина в 7 раз.
В 1976 г. впервые появились штаммы N. gonorrhoeae с высоким уровнем устойчивости к пенициллинам (МПК >8 мг/л). Это было обусловлено приобретением соответствующих плазмид, несущих ген blaTEMl ß-лактамазы. Позже было идентифицировано несколько типов плазмид, в состав которых входит ген blaTEMl, которые отличаются размерами и получили свои названия по месту, где впервые были обнаружены: Asia (4,4-4,7 МД), Africa (3,2-3,4 МД), Toronto (3,05 МД), Rio (2,9 МД), Nimes (4 МД), New Zealand (6 МД) типы и тип, выделенный в единичном случае на Филиппинах (3,9 МД) [21]. Следует отметить, что в популяции гонококка встречаются только TEMl-лактамазы и случаев обнаружения других типов TEM-лактамаз, а также других классов этих ферментов (SHV, CTX и др.) на данный момент описано не было.
Окончательное прекращение использования пенициллина произошло после 1983 г. из-за вспышки гонореи в городе Дур-хам (Северная Каролина, США). Результаты тестов показали, что бактериальные изоляты, выделенные у 189 больных, принадлежат к одному серотипу, ауксотипу, имеют высокий уровень устойчивости к пенициллину и не продуцируют ß-лактамаз
[22]. Другими словами, за 40 лет, с 1943 по 1983 г., гонококк приобрел хромосомную устойчивость к пенициллину.
В дальнейшем было установлено, что фенотипическая устойчивость гонококка к пенициллинам обусловливается мутациями в 5 локусах хромосомной ДНК. В первую очередь к ним относятся мутации в генах, кодирующих ПСБ, которые приводят к снижению аффинности последних к пенициллину. Описано 4 вида ПСБ гонококка, 2 из которых - ПСБ1 и ПСБ2 - являются основными мишенями действия ß-лактамных антибиотиков
[23].
Первым указанием на приобретение клеткой устойчивости является увеличение МПК пенициллина до 0,12-0,25 мг/л. Причиной возникновения такой устойчивости является вставка кодона аспарагиновой кислоты Asp-345а в гене penA, кодирующем ПСБ2, которая уменьшает степень ацилирования белка пенициллином [24]. Эта мутация получила обозначение «PenA-детерминанта» устойчивости к пенициллину. Вероятным результатом этой вставки является изменение в активном центре сети водородных связей между Asp-346 и мотива SXN, состоящего из Ser-362, Ser-363 и Asn-364. Кроме того, для ПСБ2 были описаны мутации вблизи С-конца, которые уменьшали степень ацилиро-вания белка пенициллином в 5 раз по отношению к дикому типу [25].
Последним этапом в формировании устойчивости к пеницил-линам является точечная мутация в гене ponA, кодирующем белок ПСБ1, которая приводит к аминокислотной замене Leu421^Pro, что уменьшает сродство белка к пенициллину, приводя к увеличению МПК до 4 мг/л [26].
Дополнительно, устойчивость к антимикробным препаратам, в том числе и к пенициллину, возникает за счет неспецифических механизмов, связанных с изменением проницаемости клеточных мембран и/или эффлюкса (активного выведения антибиотика из клетки).
Ярким примером можно назвать модификацию белков наружной мембраны - поринов, приводящих к уменьшению диффузии антибиотиков в периплазматическое пространство. Одним из таких белков является PorB1, кодируемый геном porB. Белок PorB1 у гонококка представлен в двух аллельных формах, называемых PorB1a и PorB1b. PorB1b-продуцирующие гонококки зачастую менее восприимчивы к пенициллину, чем штаммы PorB1a, а му-
тации в гене porB могут еще больше повысить резистентность. Устойчивость N. gonorrhoeae к пенициллинам может быть вызвана мутациями в гене porB, который кодирует аминокислоты петли 3 белка PorB1b [27]. Наиболее значащие из них: Gly120^Lys и двойная замена - Gly120^Asp, Ala121^Asp; мутации, дающие меньший эффект: Gly120^Asp, Ala121^Asp или Ala121^Asn. Часто эти мутации обозначают как "PenB-детерминанту" резистентности к пенициллину. Другие варианты встречаются редко и на устойчивость практически не влияют [28].
Аналогичный эффект на проницаемость пенициллина оказывают модификации белков наружной мембраны, формирующих характерные для гонококка выросты - пили. Недавно представлены экспериментальные данные, демонстрирующие вклад аминокислотной замены Glu666^Lys белка PilQ (РепС-детерминанта) в развитие устойчивости N. gonorrhoeae к пенициллину [29].
Также свой вклад в развитие устойчивости гонококка к пе-нициллинам вносит активация эффлюксных систем клетки, в первую очередь MtrCDE-системы [30]. Показано, что мутации в гене mtrR, кодирующем транскрипционный репрессор этой системы, и его промоторе вызывают возрастание МПК пенициллина до 0,25-0,5 мг/л [31, 32].
Тетрациклины
Тетрациклины были открыты в конце 1940-х годов и первоначально использовались для лечения гонореи у больных с аллергией на пенициллин. Тетрациклины были эффективны при постгонококковом уретрите, и сегодня их часто рекомендуют для лечения хламидийной ко-инфекции.
Тетрациклин является антибиотиком широкого спектра действия и подавляет синтез белка, связываясь с 30S-субъединицей бактериальной рибосомы и блокируя присоединение аминоацил-тРНК к аминоацильному участку комплекса рибосома-мРНК. Через наружную мембрану грамотрицательных бактерий эти препараты проникают путем диффузии сквозь поры, образованные белками-поринами, а через цитоплазматическую мембрану -с помощью специальной системы активного транспорта.
Основной механизм устойчивости к тетрациклинам (МПК до 1-2 мг/л) заключается в защите сайта связывания рибосомы с антибиотиком благодаря аминокислотной замене Val-57-Met (V57M) в белке S10 малой 30$-субъединицы рибосомы, кодируемом геном rpsJ [33].
Сочетание РепВ-, РепС-детерминант с мутациями в mtr-локусах могут еще больше уменьшить восприимчивость N. gonorrhoeae к тетрациклину за счет уменьшения проникновения антибиотика и его активного выведения [34]. Обладая кумулятивным эффектом, в сумме все перечисленные хромосомные механизмы могут обусловливать клинически значимый уровень устойчивости гонококка к тетрациклинам с МПК до 8 мг/л [35].
Высокий уровень устойчивости N. gonorrhoeae к тетраци-клинам (МПК>16 мг/л) зачастую связан с приобретением соответствующих плазмид, несущих Те^М)-детерминанту [36]. Благодаря высокой гомологичности с факторами элонгации EF-G и EF-Tu белок, кодируемый геном fef(M), связывается с 30S-субъединицей рибосомы, предотвращая связывание с ней (вытесняя) тетрациклина, но при этом не мешает взаимодействию аминоацил-тРНК с А-сайтом рибосомы [37].
Известны 2 типа плазмид, несущих Tet(M) детерминанту, -American и Dutch, вероятными районами происхождения которых являются соответственно Африка и Дальний Восток [38]. Находясь в составе конъюгативного транспозона, гены tet(M) широко распространены среди микрофлоры урогенитального тракта.
Фторхинолоны
В середине 1980-х годов препаратами выбора для терапии гонореи стали фторхинолоны, такие как ципрофлоксацин и офлоксацин (www.cdc.gov). Несмотря на то что это препараты не подходят для беременных женщин и детей, ципрофлоксацин имеет ряд преимуществ:
- минимальные побочные эффекты;
- однократный прием;
- высокая эффективность во всех анатомических областях, в том числе в полости рта и глотки.
Однако уже в начале 90-х годов появилась информация о снижении чувствительности гонококка к фторхинолонам, особенно
в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Вскоре устойчивые штаммы распространились по всему миру и уже в конце 1990-х годов фторхинолоны перестали использовать в терапии гонореи [39].
Действие фторхинолонов основано на ингибировании двух бактериальных топоизомераз - ДНК-гиразы (топоизомеразы II) и топоизомеразы IV. ДНК-гираза состоит из двух субъединиц типа А и двух типа В (соответствующие гены §угА и §угЕ), которые катализируют расплетение (отрицательную суперспирализацию) молекул ДНК [40]; а топоизомераза IV состоит из двух субъединиц типа С и двух типа Е (соответствующие гены рагС и рагЕ) и участвует в разъединении (декатенации) ковалентно-замкнутых кольцевых молекул ДНК [41]. Образование тройного комплекса ДНК-фермент-хинолон приводит к нарушению процесса репликации бактериальной ДНК и к гибели клетки. Участок полипептидной цепи этих ферментов, в котором происходит связывание хинолонов, получил название хинолонового кармана.
Устойчивость гонококка к фторхинолонам формируется за счет постепенного накопления аминокислотных замен в области хинолонового кармана. Мутации в гене §угА, приводящие к заменам Ser91 на Phe или Туг, служат первой ступенью в процессе приобретения устойчивости гонококка к фторхинолонам, обеспечивая МПК ципрофлоксацина 0,12-0,25 мг/л. Дополнительная замена Аэр95^Азп обеспечивает уже выраженную устойчивость к фторхинолонам с МПК >1 мг/л. Дальнейший процесс накопления мутаций в РагС-субъединице топоизомеразы IV ^1у85^Суэ, Азр86^Азп, Зег87^Пе, Зег87^Аэп, Зег87^А^, 8ег88^Рго, G1u91^Lys, G1u91^G1y, А^Ш^Геи) делает невозможным взаимодействие антимикробного препарата с мишенью и приводит к формированию клинической устойчивости гонококка к фторхинолонам [42-44].
Другой возможный механизм резистентности связан с мутациями в гене погМ, который кодирует мембранные белки, участвующие в эффлюксе фторхинолонов из клетки [45]. Показано, что мутации в промоторе гена погМ в районе нуклеотида-35 (сайт связывания рибосомы) приводят к незначительному повышению устойчивости гонококка к норфлоксацину и ципрофлоксацину [46].
Рассматривают также участие неспецифических защитных механизмов в реализации гонококками устойчивости к фторхинолонам: снижение проницаемости клеточной стенки и активный выброс препаратов, включая неспецифический эффлюкс (система белков MtrRCDЕ), увеличение которого связывают с мутациями в гене т^ или его промоторе [47].
Макролиды
Сегодня монотерапию азитромицина и других макролидов применяют только в случае лечения гонореи, осложненной хла-мидийной инфекцией. Механизм антибактериального действия заключается в блокировании синтеза белка в бактериальной клетке посредством связывания с 50S-субъединицей бактериальных рибосом. Устойчивость бактерий к этим антимикробным агентам может быть реализована за счет модификации мишени действия антибиотика либо метилазо-ассоциированной модификации 23S рРНК, либо генетических мутаций в 23S-рРНК и в меньшей степени активного выведения антибиотика.
Модификация рибосомной мишени может быть вызвана мутациями С2599Т и A2143G в гене гг1, в локусе, кодирующем пептидилтрансферазную петлю домена V 23S-рРНК [48, 49]. Дополнительная модификация достигается наличием специальных ферментов, метилаз, кодируемых генами егтЕ или егтК Модификации мишени способствуют уменьшению сродства антибиотика и рибосомы и приводят к увеличению МПК эритромицина и азитромицина до 16 и 4 мг/л соответственно [50].
Эффлюксная система гонококка M1:rCDЕ регулируется ре-прессором М1гЯ, следовательно, при наличии мутаций (инсерций или делеций) как в гене репрессора тМ, так и в его промоторе наблюдается увеличение оттока антибиотика из клеток. Дополнительно в некоторых клинических изолятах были найдены гены те/, кодирующие специфические для макролидов эффлюксные помпы [51].
Спектиномицин и аминогликозиды
Спектиномицин был разработан и использовался специально для лечения гонореи в начале 1960-х годов. Это аминоциклитоло-вый антибиотик, близкий по строению к аминогликозидам. Спек-
тиномицин, несмотря на его неэффективность в лечении гонореи глотки, использовали для терапии гонореи у больных с аллергией на пенициллин или в случае резистентности гонококка к пенициллину [52]. Механизм действия заключается в том, что спектино-мицин, как и аминогликозиды, связывается с 30S-субъединицей бактериальной рибосомы и нарушает синтез белка в клетке.
Первые сообщения о снижении чувствительности к этим препаратам у пенициллиночувствительных изолятов появились в 1967 г. в Голландии, а для штаммов с выраженной устойчивостью к пенициллинам - лишь в 1981 г. на Филиппинах [53]. Спектиномицин также применяли для лечения американских военнослужащих на территории Республики Корея в 1981 г. Однако уже через 4 года его заменили на цефтриаксон ввиду малой эффективности (8,2% случаев гонореи были устойчивы к действию спектиномицина) [54].
Канамицин ввиду своей дешевизны применяют в Индонезии [55]. Гентамицин является препаратом выбора в Малайзии и, согласно докладу ВОЗ, за 14 лет случаев выявления устойчивых изолятов не было [56], а также он некоторое время применялся в Монголии (данных по устойчивости нет) [57].
Молекулярный механизм формирования устойчивости к спектиномицину заключается в модификации мишени действия антибиотика и обусловлен наличием мутации C1192T в гене rrs ^S-рРНК [58]. Аналогичный эффект на устойчивость к спекти-номицину оказывают мутации в гене, кодирующем рибосомный белок 5S. Единичная мутация в Thr-24^Pro увеличивает МПК спектиномицина до 64 мг/л [59], а при удалении 27-го кодона (валин) и замене Lys-28^Glu МПК достигает 1024 мг/л [60]. Важно отметить, что в обеих работах исследовались штаммы с диким типом традиционного гена устойчивости (^S^PHX).
Цефалоспорины
Впервые цефалоспорины были выделены из Acremonium strictum (ранее известный как Cephalosporium acremonium) в 1948 г. итальянским ученым Джузеппе Бротзу, который заметил, что культуры продуцировали вещества, эффективно уничтожавшие Salmonella typhi - возбудитель тифа [61]. Позже исследователи из университета Оксфорда выделили цефалоспорин C.
Современные цефалоспорины являются производными прототипической молекулы, синтезируемой Acremonium strictum. Эти вариации достигаются за счет замен боковых цепей цефалоспоринового кольца. Цефалоспорины делятся на «поколения» на основе их спектра деятельности. Первоначально цефалоспорины III поколения, такие как цефтриаксон и цефиксим, появились как высокоэффективные лекарственные средства против грамотрицательных бактерий. Цефтриаксон как внутримышечный антибиотик имеет ряд положительных свойств - длительный период полувыведения и биодоступности. В связи с этим его стали применять в 1980 г. для лечения широкого спектра бактериальных инфекций, в том числе и гонореи. Цефалоспорин для приема перорально - цефиксим появился в 1983 г. и вскоре стал популярным ввиду легкости использования без потери эффективности. Однако эти препараты применялись одновременно с существующими и еще эффективными на тот момент антибиотиками: тетрациклином, спектиномицином и фторхинолонами.
Цефалоспорины относятся к ß-лактамным антибиотикам, мишенью действия которых являются ПСБ и как следствие - нарушение синтеза клеточной стенки. В отличие от пенициллина ß-лактамное кольцо цефалоспоринов III поколения устойчиво к действию ТЕМ1 ß-лактамаз и подвергается гидролизу только ß-лактамазами расширенного спектра действия (БЛРС), например ТЕМ3 - ТЕМ26, SHV2 - SHV6 [62], ни одна из которых до настоящего времени не была обнаружена в популяции N. gonorrhoeae.
Несмотря на то что цефалоспорины III поколения долгие годы применялись в терапии гонореи, эти препараты остались все также эффективны при низких дозах, и в 2010 г. цефтриаксон и цефиксим были рекомендованы CDC как лекарственное средство первой линии. Связано это с тем, что к 2007 г. количество случаев устойчивых штаммов гонококка к ципрофлоксацину возросло настолько, что фторхинолоны были полностью удалены из терапии гонореи, а Центр по контролю заболеваний признал Neisseria gonorrhoeae «супербактерией» (superbug).
Однако повсеместное распространение оральных препаратов, таких как цефиксим, и их бесконтрольное применение привели к постепенному снижению чувствительности гонококка к этим антибиотикам, особенно в Юго-Восточной Азии, в частности в Японии. Эти штаммы также обладали устойчивостью к пенициллинам, тетрациклинам и фторхинолонам. После многочисленных сообщений о проблемах в терапии гонококка препаратом выбора для лечения всех видов гонореи стал внутривенно вводимый цефтриаксон. Несмотря на это, штаммы со сниженной чувствительностью ко всем видам оральных цефалоспоринов и цефтриаксону стали распространятся внутри Азиатско-Тихоокеанского региона. Согласно данным эпидемиологических служб США и Великобритании, сейчас МПК цефтриаксона в популяции гонококков неуклонно растет, тем самым напоминая ситуацию, сложившуюся с пенициллином в 40-50-х годах прошлого века.
Эволюция устойчивости гонококка к цефалоспоринам повторяет процесс развития хромосомной устойчивости к пени-циллинам. Первоначальной ступенью в снижении чувствительности являются изменения в ПСБ2, то есть приобретение мозаичного аллеля гена penA или мутаций, приводящих к замене Ala501 аминокислотного остатка [4, 6, 24, 63-67].
Мутации в промоторной области гена-репрессора mtrR дополнительно снижают чувствительность к цефалоспоринам, активируя эффлюкс антибиотика. Более того, замены аминокислотных остатков Gly101 и Ala102 в PorBlb (PenB детерминанта устойчивости) также приводят к дальнейшему снижению чувствительности [4, 63-68].
В 2011 г. В Японии (г Киото) был выделен первый штамм гонококка с высоким уровнем устойчивости к цефтриаксону (МПК = 2-4 мг/л) и цефиксиму (МПК = 8 мг/л). Вскоре удалось идентифицировать мутации в гене penA, ответственные за резистентность. Эта новая аллельная форма ПСБ2 содержит 12 аминокислотных замен относительно известной аллельной формы Х мозаичного гена ПСБ2 и лишь 4 уникальные замены, которые не были описаны ранее - A311V, T316P, A328T, и T484S. Считается, что именно A311V и T316P аминокислотные замены влияют на формирование устойчивости к цефтриаксону и остальным цефалоспоринам расширенного спектра действия, благодаря близкому сродству с активным центром бета-лактамов.
Однако на данный момент нет точных доказательств влияния мутаций в генах ponAl и pilQ на возникновение резистентности к цефалоспоринам III поколения [63, 64, 69].
Профилактика гонореи сегодня и будущие разработки
Для борьбы с распространением штаммов гонококка с широкой лекарственной устойчивостью в 1990-х годах была запущена международная программа Global Gonococcal Antimicrobial Surveillance Programme (WHO Global GASP) под контролем Всемирной организации здравоохранения, которая в 2009 г. была пересмотрена и адаптирована [70].
В настоящее время для лечения гонореи по всему миру врачи используют различные процедуры. В Китае и Японии увеличили дозу вводимого цефтриаксона в два раза, что является безопасным, поскольку такую дозу этого антибиотика используют в терапии внебольничной пневмонии [71]. С 2011 г. в Великобритании практикуют двойную терапию: 500 мг цефтриаксона внутримышечно и 1 г азитромицина перорально [72]. В США рекомендованы цефтриаксон 250 мг х 1 (внутримышечно) плюс азитромицин 1 г х 1 или доксициклин 100 мг (перорально) два раза в сутки в течение 7 дней [73].
Дополнительно в настоящее время ведутся опыты по поиску новых антимикробных препаратов, ранее не использованных в терапии гонореи. Например, новый макролид солитромицин и новый карбопенем эртапенем показали высокую in vitro активность против штаммов гонококка, в том числе с широкой лекарственной устойчивостью [74]. В то же время тигоциклин, производный тетрациклина, воздействует на штаммы гонококка, устойчивые к тетрациклину [75].
Рассматриваются также и абсолютно инновационные подходы к лечению гонореи, такие как:
- плевромутилины, ингибирующие синтез белка в бактериях [76];
- новые ингибиторы топоизомераз (фторохинолоны) [77];
- ингибиторы FabI, нацеленные на угнетение синтеза жирных кислот;
- ингибиторы синтеза белков, формирующих эффлюксные помпы, которые повышают чувствительность к существующим антимикробным препаратам и разрушают защиту клетки от токсичных метаболитов [78];
- LpxC-ингибиторы, нарушающие синтез внешней мембраны бактериальных клеток [79].
Для предупреждения наступления эпохи неизлечимой гонореи, представляющей серьезную проблему для общественного здравоохранения, необходимы разработка и реализация программ по мониторингу и анализу циркулирующих штаммов на глобальном и национальном уровне. Должны разрабатываться новые эффективные стратегии лечения, в том числе создаваться противогонококко-вые вакцины и новые антимикробные препараты, а также пропагандироваться здоровые отношения и запрет проституции.
Сведения об авторах:
Бодоев Иван Николаевич - мл. научн. сотр. лаборатории молекулярной генетики микроорганизмов, e-mail: [email protected];
Ильина Елена Николаевна - д-р биол. наук, доц., зав. лабораторией молекулярной генетики микроорганизмов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Unemo M., Shafer W.M. Antibiotic resistance in Neisseria gonorrhoeae: origin evolution and lessons learned for the future. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2011; 1230: 19-28.
2. Stern A., Brown M., Nickel P., Meyer T.F. Opacity genes in Neisseria gonorrhoeae: control of phase and antigenic variation. Cell. 1986; 47: 61-71.
3. Cahoon L.A., Seifert H.S. Focusing homologous recombination: pilin antigenic variation in the pathogenic Neisseria. Mol. Microbiol. 2011; 81: 1136-43.
4. Lewis D. The Gonococcus fights back: is this time a knock out? Sex. Transm. Infect. 2010; 86: 415-21.
5. Furuya R., Onoye Y., Kanayama A., Saika Т., Iyoda Т., Tatewaki M. et al. Antimicrobial resistance in clinical isolates of Neisseria subflava from the oral cavities of a Japanese population. J. Infect. Chemother. 2007; 13: 302-4.
6. Tanaka M., Nakayama H., Huruya K., Konomi I., Irie S., Kanayama A. et al. Analysis of mutations within multiple genes associated with resistance in a clinical isolate of Neisseria gonorrhoeae with reduced ceftriaxone susceptibility that shows a multidrug-resistant phenotype. Int. J. Antimi-crob. Agents. 2006; 27: 20-6.
7. Dillon J.-A.R., Parti R.P. Fluoroquinolone resistance in Neisseria gonorrhoeae: fitness cost or benefit? J. Infect. Dis. 2012; 205: 1775-7.
8. Ильина Е.Н., Малахова М.В., Верещагин В.А., Говорун В.М., При-путневич Т.В., Кубанова А.А. Прямая оценка параметров лекарственной устойчивости гонококка. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007; 144(8): 194-7.
9. Council On Drugs. A Handbook of Useful Drugs. A Selected List of Important Drugs Suggested. 1913.
10. Otten H. Domagk and the development of the sulphonamides. J. Antimi-crob. Chemother. 1986; 1: 903-7.
11. Kampmeier R. Introduction of sulfonamide therapy for gonorrhea. Sex. Transm. Dis. 1983; 10:8 1-4.
12. Lawrence A., Phillips I., Nicol C. Various regimens of trimethoprim-sulfamethoxazole used in the treatment of gonorrhea. J. Infect. Dis. 1973; 128 (Suppl.): 673-8.
13. Johnson S., Morse S. Antibiotic resistance in Neisseria gonorrhoeae: genetics and mechanisms of resistance. Sex. Transm. Dis. 1988; 15: 217-24.
14. Wainwright M., Swan H. CG Paine and the earliest surviving clinical records of penicillin therapy. Med. Hist. 1986; 2: 42-56.
15. Van Slyke C.J., Arnold R.C., Buchholtz M. Penicillin therapy in sulfonamide-resistant gonorrhea in men. Am. J. Publ. Health 1943; 33(12): 1392-4.
16. Mahoney J.F., Arnold R.C., Harris A.D. Penicillin treatment of early syphilis. Am. J. Med. 1948; 33(12): 1387-91.
17. Martin J.E., Lester A., Price E.V., Schmale J.D. Comparative study of gonococcal susceptibility to penicillin in the United States 1955-1969. J. Infect. Dis. 1970; 122: 459-61.
18. Reyn A., Korner В., Bentzon M.W. Effects of penicillin streptomycin and tetracycline on N. gonorrhoeae isolated in 1944 and in 1957. Br. J. Vener. Dis. 1958; 34: 227-39.
19. Jaffe H.W., Biddle J.W., Thornsberry C., Johnson R.E., Kaufman R.E., Reynolds G.H., Wiesner P.J. National gonorrhea therapy monitoring study: in vitro antibiotic susceptibility and its correlation with treatment results. N. Engl. J. Med. 1976; 294: 5-9.
20. Сидоренко С.В., Тишков В.И. Молекулярные основы резистентности к антибиотикам. Успехи биологической химии. 2004; 44: 263-306.
21. Palmer H.M., Leeming J.P., Turner A. A multiplex polymerase chain reaction to differentiate beta-lactamase plasmids of neisseria gonorrhoeae. J. Antimicrob. Chemother. 2000; 45: 777-82.
22. Faruki H., Kohmescher R.N., McKinney W.P., Sparling P.F. A community-based outbreak of infection with penicillin-resistant Neisseria gonor-rhoeae not producing penicillinase (chromosomally mediated resistance). N. Engl. J. Med. 1985; 313: 607-11.
23. Малахова M.B., Верещагин В.А., Ильина Е.Н., Говорун В.М., Зубков М.М., Припутневич Т.В. и др. Анализ генетических маркеров резистентности N.gonorrhoeae к beta-лактамным антибиотикам. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2006; 141 (5): 549-4.
24. Ameyama S., Onodera S., Takahata M., Minami S., Maki N., Endo K. et al. Mosaic-like structure of penicillin-binding protein 2 Gene (penA) in clinical isolates of Neisseria gonorrhoeae with reduced susceptibility to cefixime. Antimicrob. Agents Chemother. 2002; l46: 3744-9.
25. Dowson C.G., Jephcott A.E., Gough K.R., Spratt B.G. Penicillin-binding protein 2 genes of non-beta-lactamase-producing penicillin-resistant strains of Neisseria gonorrhoeae. Mol. Microbiol. 1989; 3: 35-41.
26. Powell A.J., Tomberg J., Deacon A.M., Nicholas R.A., Davies C. Crystal structures of penicillin-binding protein 2 from penicillin-susceptible and -resistant strains of Neisseria gonorrhoeae reveal an unexpectedly subtle mechanism for antibiotic resistance. J. Biol. Chem. 2009; 284: 1202-12.
27. Shigemura K., Shirakawa T., Massi N., Tanaka K., Arakawa S., Gotoh A. et al. Presence of a mutation in ponA1 of Neisseria gonorrhoeae in numerous clinical samples resistant to various beta-lactams and other structurally unrelated antimicrobials. J. Infect. Chemother. 2005; 11:226-30.
28. Gill M.J., Simjee S., Al-Hattawi K., Robertson B.D., Easmon C.S., Ison C.A. Gonococcal resistance to beta-lactams and tetracycline involves mutation in loop 3 of the porin encoded at the penB locus. Antimicrob. Agents Chemother. 1998; 42: 2799-803.
29. Zhao S., Tobiason D.M., Hu M., Seifert H.S., Nicholas R.A. The penC mutation conferring antibiotic resistance in Neisseria gonorrhoeae arises from a mutation in the PilQ secretin that interferes with multimer stability. Mol. Microbiol. 2005; 57: 1238-51.
30. Nikaido H. Multiple antibiotic resistance and efflux. Curr. Opin. Microbiol. 1998; 1: 516-23.
31. Hagman K.E., Pan W., Spratt B.G., Balthazar J.T., Judd R.C., Shafer W.M. Resistance of Neisseria gonorrhoeae to antimicrobial hydrophobic agents is modulated by the mtrRCDE efflux system. Microbiology 1995; 141(3): 611-22.
32. Veal W.L., Nicholas R.A., Shafer W.M. Overexpression of the MtrC-MtrD-MtrE efflux pump due to an mtrR mutation is required for chro-mosomally mediated penicillin resistance in Neisseria gonorrhoeae. J. Bacteriol. 2002; 184: 5619-24.
33. Hu M., Nandi S., Davies C., Nicholas R.A. High-level chromosomally mediated tetracycline resistance in Neisseria gonorrhoeae results from a point mutation in the rpsj gene encoding ribosomal protein s10 in combination with the mtrR and penB ^sistance beterminants. 2005; 49: 4327-34.
34. Warner P.F., Zubrzycki L.J., Chila M. Polygenes and modifier genes for tetracycline and penicillin resistance in Neisseria gonorrhoeae. J. Gen. Microbiol. 1980; 117: 103-10.
35. Боровская А.Д., Малахова М.В., Верещагин В.А., Ильина Е.Н., Говорун
B.М., Припутневич Т.В. и др. Анализ вклада молекулярных механизмов в формирование устойчивости гонококка к тетрациклину. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007; 144(3): 432-7.
36. Roberts M.C., Wagenvoort J.H., Van Klingeren B., Knapp J.S. tetM- and I1-Lactamase-Containing Neisseria gonorrhoeae (Tetracycline Resistant and Penicillinase Producing) in The Netherlands. Antimicrob Agents Chemother 1985; 32(1): 158.
37. Chopra I., Roberts M. Tetracycline antibiotics: mode of action applications molecular biology and epidemiology of bacterial resistance. Micro-biol. Mol. Biol. Rev. 2001; 65: 232-60.
38. Turner A., Gough K.R., Leeming J.P. Molecular epidemiology of tetM genes in Neisseria gonorrhoeae. Sex. Transm. Infect. 1999; 75:60-6.
39. Верещагин В.А., Ильина Е.Н., Малахова М.В., Зубков М.М., Сидоренко
C.В., Кубанова А.А., Говорун В.М. Устойчивость к фторхинолонам среди российских изолятов Neisseria gonorrhoeae. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2005; 1: 23-7.
40. Roca J. The mechanisms of DNA topoisomerases. Trends Biochem. Sci. 1995; 20: 156-60.
41. Marians K.J. The interaction of Escherichia coli Topoisomerase IV with DNA. J. Biol. Chem. 1995; 270: 25286-90.
42. Belland R.J., Morrison S.G., Ison C., Huang W.M. Neisseria gonor-rhoeae acquires mutations in analogous regions of gyrA and parC in fluoroquinolone-resistant isolates. Mol. Microbiol. 1994; 14: 371-80.
43. Deguchi T., Yasuda M., Nakano M., Ozeki S., Ezaki T., Saito I. et al. Qui-nolone-resistant Neisseria gonorrhoeae: correlation of alterations in the GyrA subunit of DNA gyrase and the ParC subunit of topoisomerase IV with antimicrobial susceptibility profiles. Antimicrob. Agents Chemother. 1996; 40: 1020-3.
44. Trees D.L., Sandul A.L., Whittington W.L., Knapp J.S. Identification of novel mutation patterns in the parC gene of ciprofloxacin-resistant isolates of Neisseria gonorrhoeae. Antimicrob. Agents Chemother. 1998; 42: 2103-5.
45. Hooper D.C. Mechanisms of fluoroquinolone resistance. Drug Resist. Updat. 1999; 2: 38-55.
46. Rouquette-Loughlin C., Dunham S.A., Kuhn M., Balthazar J.T., Shafer W.M. The NorM efflux pump of Neisseria gonorrhoeae and Neisseria meningitidis recognizes antimicrobial cationic compounds. J. Bacteriol. 2003; 185: 1101-6.
47. Corkill J.E., Percival A., Lind M. Reduced uptake of dprofloxadn in a resistant strain of Neisseria gomorrkoeae and transformation of resistance to other strains. JAntimicrob Chemother. 1988; 28(4): 601-4.
48. Ng L.-K., Martin I., Liu G., Bryden L. Mutation in 23S rRNA associated with macrolide resistance in Neisseria gonorrhoeae. Antimicrob. Agents Chemother. 2002; 46: 3020-5.
49. Galarza P.G., Abad R., Canigia L.F., Buscemi L., Pagano I., Oviedo C. et al. New mutation in 23s rRNA gene associated with high level of azithromycin resistance in Neisseria gonorrhoeae. Antimicrob. Agents Chemother. 2010; 54: 1652-3.
50. Roberts M.C., Chung W.O., Roe D., Xia M., Marquez C., Borthagaray G. et al. Erythromycin-resistant Neisseria gonorrhoeae and oral commensal Neisseria spp. carry known rRNA methylase genes. Antimicrob. Agents Chemother. 1999; 43: 1367-72.
51. Luna V.A., Cousin S., Whittington W.L., Roberts M.C. Identification of the conjugative mef gene in clinical Acinetobacter junii and Neisseria gonorrhoeae isolates. Antimicrob. Agents Chemother. 2000; 44: 2503-6.
52. Easmon C.S., Forster G.E., Walker G.D., Ison C.A., Harris J.R., Munday P.E. Spectinomycin as initial treatment for gonorrhoea. Br. Med. J. (Clin. Res. Ed). 1984; 289: 1032-4.
53. Stolz E., Zwartt H.G.F., Michelt M.F. Activity of eight antimicrobial agents in vitro against N. gonorrhoeae. Br. J. Vener. Dis 1975; 51(4): 257-64.
54. Berg S., Harrison W. Spectinomycin as primary treatment of gonorrhea in areas of high prevalence of penicillinase-producing Neisseria gonorrhoeae. Sex. Transm. Dis. 1981; 8(1): 38-9.
55. Ieven M., Van Looveren M., Sudigdoadi S., Rosana Y., Goossens W., Lammens C. et al. Antimicrobial susceptibilities of Neisseria gonorrhoeae strains isolated in Java Indonesia. Sex. Transm. Dis. 2003; 30: 25-9.
56. Brown L.B., Krysiak R., Kamanga G., Mapanje C., Kanyamula H., Banda B. et al. Neisseria gonorrhoeae antimicrobial susceptibility in Lilongwe Malawi 2007. Sex. Transm. Dis. 2010; 37: 169-72.
57. Lkhamsuren E., Shultz T. The antibiotic susceptibility of Neisseria gonorrhoeae isolated in Ulaanbaatar Mongolia. Sex. Transm. Infect. 2001; 77: 218-9.
58. Galimand M., Gerbaud G., Courvalin P. Spectinomycin resistance in Neisseria spp. due to mutations in 16S rRNA. Antimicrob. Agents Chemother. 2000; 44: 1365-6.
59. Ilina E.N., Malakhova M.V., Bodoev I.N., Oparina N.Y., Filimonova A.V., Govorun V.M. Mutation in ribosomal protein S5 leads to spectinomycin resistance in Neisseria gonorrhoeae. Front. Microbiol. 2013; 4: 186.
60. Unemo M., Golparian D., Skogen V., Olsen A.O., Moi H., Syversen G. et al. Neisseria gonorrhoeae strain with high-level resistance to spec-tinomycin due to a novel resistance mechanism (mutated ribosomal protein S5) verified in Norway. Antimicrob. Agents Chemother. 2013; 57: 1057-61.
61. Andes D.R., Craig W.A. Cephalosporins. In: Mandell G.L., Bennett J.E., Dolin R., eds. Mandell, Douglas, and Bennett's Principles and Practice of Infectious Diseases. 7th ed. Philadelphia, PA: Elsevier Churchill Livingston; 2009; vol 1. 323-36.
62. Сидоренко С.В. Бета-лактамазы расширенного спектра: клиническое значение и методы детекции. Инфекции и антимикробная терапия. 2002; 4: 23-9.
63. Golparian D., Hellmark B., Fredlund H., Unemo M. Emergence spread and characteristics of Neisseria gonorrhoeae isolates with in vitro decreased susceptibility and resistance to extended-spectrum cepha-losporins in Sweden. Sex. Transm. Infect. 2010; 86: 454-60.
64. Ohnishi M., Golparian D., Shimuta K., Saika T., Hoshina S., Iwasaku K. et al. Is neisseria gonorrhoeae initiating a future era of untreatable gonorrhea?: detailed characterization of the first strain with high-level resistance to ceftriaxone. Antimicrob. Agents Chemother. 2011; 55: 3538-45.
65. Tapsall J.W., Ndowa F., Lewis D.A., Unemo M. Meeting the public health challenge of multidrug- and extensively drug-resistant Neisseria gonorrhoeae. Expert Rev. Anti-Infect. Ther. 2009; 7: 821-34.
66. Tomberg J., Unemo M., Davies C., Nicholas R.A. Molecular and structural analysis of mosaic variants of penicillin-binding protein 2 conferring decreased susceptibility to expanded-spectrum cephalosporins in Neisseria gonorrhoeae: role of epistatic mutations. Biochemistry. 2010; 49: 8062-70.
67. Zhao S., Duncan M., Tomberg J., Davies C., Unemo M., Nicholas R.A. Genetics of chromosomally mediated intermediate resistance to ceftriaxone and cefixime in Neisseria gonorrhoeae. Antimicrob. Agents Chemother. 2009; 53: 3744-51.
68. Lee S.-G., Lee H., Jeong S.H., Yong D., Chung G.T., Lee Y.S. et al. Various penA mutations together with mtrR porB and ponA mutations in Neisseria gonorrhoeae isolates with reduced susceptibility to cefixime
or ceftriaxone. J. Antimicrob. Chemother. 2010; 65: 669-75.
69. Whiley D.M., Jacobsson S., Tapsall J.W., Nissen M.D., Sloots T.P., Unemo M. Alterations of the pilQ gene in Neisseria gonorrhoeae are unlikely contributors to decreased susceptibility to ceftriaxone and cefixime in clinical gonococcal strains. J. Antimicrob. Chemother. 2010; 65: 2543-7.
70. Ndowa F., Lusti-Narasimhan M., Unemo M. The serious threat of multidrug-resistant and untreatable gonorrhoea: the pressing need for global action to control the spread of antimicrobial resistance and mitigate the impact on sexual and reproductive health. Sex. Transm. Infect. 2012; 67: 1858-60.
71. Unemo M., Shipitsyna E., Domeika M. Recommended antimicrobial treatment of uncomplicated gonorrhoea in 2009 in 11 East European countries: implementation of a Neisseria gonorrhoeae antimicrobial susceptibility programme in this region is crucial. Sex. Transm. Infect. 2010; 86: 442-4.
72. Bignell C., FitzGerald M. UK national guideline for the management of gonorrhoea in adults 2011. Int. J. STDAIDS. 2011; 22: 541-7.
73. Workowski K.A., Berman S. Sexually transmitted diseases treatment guidelines 2010. Morbid. Mortal. Wkly Rep. Recomm. Rep. 2010; 59: 1-110.
74. Golparian D., Fernandes P., Ohnishi M., Jensen J.S., Unemo M. In vitro activity of the new fluoroketolide solithromycin (CEM-101) against a large collection of clinical Neisseria gonorrhoeae isolates and international reference strains including those with high-level antimicrobial resistance: potential treatment op. Antimicrob. Agents Chemother. 2012; 56: 2739-42.
75. Deshpande L.M., Gales A.C., Jones R.N. GAR-936 (9-t-butylglycylami-do-minocycline) susceptibility test development for streptococci Haemo-philus influenzae and Neisseria gonorrhoeae: preliminary guidelines and interpretive criteria. Int. J. Antimicrob. Agents. 2001; 18: 29-35.
76. Novak R. Are pleuromutilin antibiotics finally fit for human use? Ann. N. Y. Acad. Sci. 2011; 1241: 71-81.
77. Bradbury B.J., Pucci M.J. Recent advances in bacterial topoisomerase inhibitors. Curr. Opin. Pharmacol. 2008; 8: 574-81.
78. Then R.L., Sahl H.-G. Anti-infective strategies of the future: is there room for species-specific antibacterial agents? Curr. Pharm. Des. 2010; 16: 555-66.
79. Barb A.W., Zhou P. Mechanism and inhibition of LpxC: an essential zinc-dependent deacetylase of bacterial lipid A synthesis. Curr. Pharm. Biotechnol. 2008; 9: 9-15.
Поступила 01.07.14 Reseived 01.07.14
MOLECULAR MECHANISMS OF DRUG RESISTANCE NEISSERIA GONORRHOEAE: HISTORY AND PROSPECTS
Bodoev I. N, Il'ina E. N.
Scientific-Research Institute of Physical Chemical Medicine, Federal Medical-Biological Agency of Russia, Moscow, Russia
Neisseria gonorrhoeae (gonococcus) is a strict human pathogen, which causes gonorrhea - an infectious disease, whose origin dates back to more than two thousand years. Due to the unique plasticity of the genetic material, these bacteria have acquired the capacity to adapt to the host immune system, cause repeated infections, as well as withstand antimicrobials. Since the introduction of antibiotics in 1930s, gonococcus has displayed its propensity to develop resistance to all clinically useful antibiotics. It is important to note that the known resistance determinants of N. gonorrhoeae were acquired through horizontal gene transfer, recombination and spontaneous mutagenesis, and may be located both in the chromosome and on the plasmid. After introduction of a new antimicrobial drug, gonococcus becomes resistant within two decades and replaces sensitive bacterial population. Currently Ceftriaxone is the last remaining antibiotic for first-line treatment of gonorrhea. However, the first gonococcus displaying high-level resistance to Ceftriaxone was isolated in Japan a few years ago. Therefore, in the near future, gonorrhea may become untreatable. In the present review, we discuss the chronology of the anti-gonorrhea drugs (antibiotics) replacement, the evolution of resistance mechanisms emergence and future perspectives of N. gonorrhoeae treatment.
Key words: Neisseria gonorrhoeae; gonorrhea; genetic determinants; resistance; antibiotic therapy; antimicrobial preparations.
