Антибиотики. Устойчивость к ним микроорганизмов

Антибиотики. Предлагаем вашему вниманию цикл статей, посвященных этой большой и сложной теме, в которых мы расскажем:

•о современных концепциях рационального применения антибиотиков;

•о механизмах устойчивости к ним микроорганизмов;

•о новых возможных подходах к лечению бактериальных инфекций.

Роль антибиотиков в улучшении качества и продолжительности жизни людей трудно переоценить. Их широкое применение, наряду с вакцинами, позволило успешно контролировать и лечить ряд бактериальных инфекций, уменьшить количество послеоперационных осложнений, существенно снизить детскую смертность. В общем, заслуги антибиотиков в медицине перечислять можно долго, и представить нашу жизнь без них просто невозможно. Немного меньше обычному человеку известны другие аспекты применения этих лекарств, а именно, в сельском хозяйстве, что легло в основу прорывных технологий в животноводстве, птицеводстве, пчеловодстве и пищевой промышленности, значительно повысив их рентабельность. 

Антибиотикорезистентность

Последнее время об антибиотикорезистентности (устойчивость микроорганизмов к антибиотикам) болезнетворных бактерий говорится немало в научных кругах, в среде практикующих медиков и специалистов других областей. Может ли она стать возможной проблемой для человечества в уже недалёком будущем, приведет ли к неминуемым вспышкам новых форм инфекционных заболеваний, вызванных полирезистентными микробами (микроорганизмы, устойчивые ко всем классам антибиотикам), против которых не будет эффективных мер борьбы в виде антибиотиков?

К пенициллину, первому антибиотику, случайно открытому англичанином Александром Флемингом в 1928 году и широко используемому во время Второй мировой войны, появилась устойчивость у некоторых бактерий ещё в 1948 году. За 60 лет расцвета антибиотикотерапии в прошлом веке были открыты все имеющиеся сегодня классы антибиотиков.  Последний новый по химическому строению антибиотик вышел на рынок в начале 2000-ых. Внутри классов антибиотиков за годы их использования сменилось 5-6 поколений, отличающихся друг от друга некоторыми химическими модификациями изначального вещества. На сегодняшний момент, к примеру, пенициллин сам по себе достаточно редко назначается для лечения бактериальных заболеваний, чаще выбирают его синтетические производные.

Из жизни бактерий и вирусов

Давайте немного углубимся в микробиологию, изучающую жизнь бактерий и вирусов, где и придётся поискать корни неизбежной устойчивости микробов.

Микроорганизмы в процентном соотношении составляют большую часть биомассы Земли, то есть являются самыми многочисленными её жителями. На каждую клетку тела человека в его организме приходится примерно пять бактерий, и в норме они не патогенны (не опасны) для него.

Антибиотики, если посмотреть немного шире, с учётом последних научных открытий, представляют собой вещества изначально природного происхождения, синтезируемые микроорганизмами для общения друг с другом. Оно заключается в возможности обозначить территорию своего пребывания, чтобы использовать окружающие ресурсы для питания и других процессов жизнедеятельности. Иначе говоря, одни виды микробов могут производить такие вещества, которые будут крайне неприятны для других микробов – их соседей, подавляя их рост и даже убивая. Таким образом, вещества с антибактериальной активностью собственного изготовления использовались микроорганизмами задолго до появления первых многоклеточных организмов. При этом бактерии легко обмениваются генетической информацией между различными своими видами – это так называемый горизонтальный перенос генов. И если одна бактерия в силу какой-то полезной для себя мутации становится устойчивой к антибиотику другой бактерии, то это своё свойство она способна быстро передать не только своим непосредственным потомкам, но и соседям. Иными словами, антибиотикорезистентность – это тоже очень древнее свойство микроорганизмов приспосабливаться к изменениям в окружающей среде и выживать.

К слову об устойчивости

У фармацевтических корпораций от момента получения нового вещества до его применения в клинике после всех испытаний на безопасность и лечебный эффект могут уйти годы, к тому же весь процесс требует огромных финансовых инвестиций. А в плане последующих продаж антибиотики не самые перспективные лекарства, так как обычно ими пользуются по показаниям ограниченный период болезни, а не всю жизнь, как, к примеру, средствами при гипертонии. У бактерий способность приспосабливаться и разлагать вредный для них антибиотик может образоваться за 15 минут – как видим, скорости несопоставимые.

Но если давление "чужого" антибиотика в окружающей среде исчезает, постепенно у бактерий теряется приобретённая к нему устойчивость, связанная с необходимостью постоянно синтезировать уже ненужные вещества, так как отбор бактерий идёт на компактность генома: чем больше геном, тем медленней будет происходить деление вида. Эволюционное преимущество получат более быстро делящиеся варианты. 

Продолжение следует...