Устойчивость к антибиотикам энтеробактерий (стр. 2 )

– Ауксотрофия (формирование метаболического шунта) [Сидоренко, Тишков, 2004].

Самым распространенным механизмом антибиотикорезистентности — около 80% всех случаев — является ферментативное расщепление антибиотика. Ферменты, разрушающие бета-лактамные антибиотики, получили название бета-лактамаз. Некоторые микроорганизмы выделяют бета-лактамазы во внеклеточное пространство, другие - только в периплазматическое пространство между клеточной стенкой и внутренней мембраной. Следует подчеркнуть, что в настоящее время штаммы, продуцирующие бета-лактамазы, обнаружены как среди грамположительных, так и среди грамотрицательных микроорганизмов, в том числе и анаэробных [Вильямс, 1997]. Эти ферменты разрушают амидную связь в в-лактамном кольце в-лактамных антибиотиков, что в клинике проявляется как отсутствие результата действия антибиотиков, т. е. результата лечения. в-лактамазы переносятся на хромосомах и плазмидах, они могут значительно различаться между собой и классифицируются в зависимости от своего влияния на специфические пенициллины или цефалоспорины [Ключарева, Голобородько, Оскирко, 2003].

4 Природа и идентификация плазмид резистентности

Подобно бактериальной хромосоме плазмиды резистентности состоят из кольцевых молекул ДНК, размер которых составляет около 1-5% размера хромосомной ДНК. Передаваемые плазмиды резистентности (R - факторы) состоят их двух различных частей, одна из которых кодирует лекарственную устойчивость, а другая – ее передачу. Эти части могут быть связаны, образуя единую молекулу, которая передается интактной бактерии-реципиенту. Передача устойчивости среди грамотрицательных бактерий осуществляется путем конъюгации.

Энтеробактерии обладают многочисленными плазмидами передачи устойчивости, которые могут быть классифицированы в соответствии с их способностью стабильно существовать в бактериальной клетке. Плазмиды резистентности были обнаружены у всех родов энтеробактерий: Escherichia, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, Serratia, Proteus, Providencia, Yersinia. Передача устойчивости происходит in vivo в кишечнике, а также вне организма человека животного, вероятно в сточных и других сильно загрязненных поверхностных водах [Эпидемиологический надзор…, 1980].

Бактериальные плазмиды, связанные с переносом маркеров лекарственной устойчивости в процессе конъюгации клеток, получили название R-факторов. Плазмиды резистентности R (конъюгирующие) состоят из двух компонентов — фактора переноса устойчивости RTF, обеспечивающего передачу генетической информации, и r-фактора, отвечающего за резистентность к антибиотикам. В отдельных случаях r-факторы (неконъюгирующие плазмиды) существуют в бактериальных клетках самостоятельно. Межбактериальный перенос таких r-факторов может осуществляться посредством их мобилизации и коинтеграции с конъюгирующими плазмидами. R-фактор одновременно может содержать 1-10 и более детерминант устойчивости к различным антибактериальным соединениям [Сидоренко, 2003].

5 Способы передачи антибиотикорезистентности

В основе формирования и передачи антибиотикорезистентности лежат сложные механизмы. Антибиотикорезистентность может передаваться плазмидами (дополнительные молекулы ДНК микроорганизма), хромосомами тремя путями:

– Трансформация: ДНК погибшей антибиотикорезистентной бактерии захватывается из окружающей среды антибиотикочувствительной клеткой.

– Трансдукция: случайный захват бактериальной ДНК частичкой бактериофага, при этом ДНК может быть как хромосомной, так и плазмидной. Далее частичка фага переносит бактериальную ДНК в следующую клетку, которую она инфицирует.

– Конъюгация, представляющая собой физический контакт двух бактерий, во время которого происходит передача ДНК от клетки-донора к клетке-реципиенту [Голубовская, 2011].

Резистентными к антибиотикам могут стать также непатогенные микроорганизмы, контактирующие с ними, которые далее, попадая из организма человека в окружающую среду, могут становиться переносчиками генов резистентности. Так, грамотрицательные неферментирующие бактерии Acinetobacter spp., Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia cepacia (ранее благодаря ряду общих свойств входящие в род Pseudomonas spp.) долгое время являлись комменсалами или патогенами растений (Burkholderia cepacia) и могли существовать в любой экологической нише — в почве, воде, организме животных и растений. Однако в настоящее время они являются одними из ведущих возбудителей нозокомиальных инфекций, оказывающих влияние на летальность и потребление ресурсов [Скибина, Конь, 2012].

6 Бета-лактамазы

Бета-лактамные антибиотики (в-лактамные антибиотики, в-лактамы) - группа антибиотиков, которые объединяет наличие в структуре в-лактамного кольца.

К бета-лактамам относятся подгруппы пенициллинов, цефалоспоринов, карбапенемов и монобактамов. Сходство химической структуры предопределяет одинаковый механизм действия всех в-лактамов (нарушение синтеза клеточной стенки бактерий), а также перекрёстную аллергию к ним у некоторых пациентов. Пенициллины, цефалоспорины и монобактамы чувствительны к гидролизующему действию особых ферментов - в-лактамаз, вырабатываемых рядом бактерий. Карбапенемы характеризуются значительно более высокой устойчивостью к в-лактамазам. С учётом высокой клинической эффективности и низкой токсичности в-лактамные антибиотики составляют основу антимикробной химиотерапии на современном этапе, занимая ведущее место при лечении большинства инфекций [Егоров, 1986].

Вырабатывать бета-лактамазы способны многие виды микроорганизмов, но клинически это наиболее актуально для стафилококков и ряда грамотрицательных бактерий, в частности, Escherichia coli и Klebsiella spp., которые продуцируют БЛРС, способные инактивировать цефалоспорины всех поколений и легко передающиеся другим штаммам [Ингибиторозащищенные бета-лактамы…, 2005].

Бета-лактамные антибиотики (БЛА) являются основой современной химиотерапии, так как занимают ведущее или важное место в лечении большинства инфекционных болезней. По количеству применяемых в клинике препаратов - это наиболее многочисленная группа среди всех антибактериальных средств. Их многообразие объясняется стремлением получить новые соединения с более широким спектром антибактериальной активности, улучшенными фармакокинетическими характеристиками и устойчивостью к постоянно возникающим новым механизмам резистентности микроорганизмов [Гаузе, 1975].

6.1 Особенности бета-лактамаз

Тема бета-лактамаз, продуцируемых многими часто встречающимися возбудителями распространенных инфекций, заслуживает особого внимания по ряду причин.

–  Эти ферменты являются основным фактором устойчивости ко многим, а в некоторых случаях ко всем бета-лактамным антибиотикам, т. е. к пенициллинам, цефалоспоринам, монобактамам, карбапенемам, большинства грамотрицательных бактерий.

– Продуцентами бета-лактамаз, способных инактивировать бета-лактамные антибиотики, являются эшерихии, протеи, клебсиеллы и другие представители семейства Enterobacteriaceae.

–  Образование бактериями бета-лактамаз значительно ограничивает или, что более правильно и более часто, исключает возможность использования этих антибиотиков для лечения инфекций. При этом круг перспективных лечебных препаратов, эффективных и безопасных, резко, порой катастрофически сужается.

– Способность грамотрицательных бактерий «приспосабливаться» к селективному давлению антибиотиков оказалась значительной, в том числе путем синтеза ими бета-лактамаз новой структуры и иного спектра действия.

–  Синтез бета-лактамаз грамотрицательными бактериями и возникшая в этой связи их устойчивость к бета-лактамным антибиотикам очень часто не может быть определена традиционными, привычными для лабораторной службы клинических учреждений т. н. фенотипическими методами, а, попросту говоря, методом дисков и методом серийных разведений. Нужны специальные методы. Они есть, но далеко не все из них достаточно стандартизованы и в большинстве случаев не получили формального признания, не «узаконены».

– Наконец, есть еще одна проблема, которая, казалось бы, не связана напрямую с продукцией бета-лактамаз, но имеющая прямое отношение к логике антибиотикотерапии больных, возбудитель которых является продуцентом этих ферментов. Синтез грамотрицательными бактериями бета - лактамаз достаточно часто, в силу особенностей генетического кодирования ферментообразования, является отражением полирезистентности микроба к широкому кругу антимикробных препаратов, в том числе не бета-лактамной структуры [Поляк, 2012].

6.2 Классификация и происхождение в-лактамаз

Все известные в настоящее время бета-лактамазы делят на 4 молекулярных класса, в пределах которых ферменты характеризуются общностью свойств и определенной аминокислотной гомологией.

Бета-лактамазы классов А, С и D относятся к ферментам «серинового» типа (по аминокислоте, находящейся в активном центре фермента). Ферменты класса В относятся к металлоэнзимам, поскольку в качестве ко-фермента в них присутствует атом цинка. В соответствии с современными представлениями считается, что бета-лактамазы и пенициллинсвязывающие белки (ПСБ),являющиеся мишенями действия беталактамных антибиотиков, имеют общего предшественника. В процессе эволюции ферменты, осуществляющие синтез пептидогликана и разрушающие беталактамные антибиотики, выделились в самостоятельные группы [Характеристика и клиническое значение…, 2003].

Важнейшими свойствами в-лактамаз, определяющими их разнообразие, являются:

-	– субстратная специфичность (способность к преимущественному гидролизу в-лактамов определенных групп – пенициллинов, цефалоспоринов, монобактамов, карбапенемов);
-	– чувствительность к действию ингибиторов;
-	– локализация кодирующих генов (хромосомная или плазмидная) и характер их экспрессии (конститутивный или идуцибельный).

Перечисленные функциональные особенности послужили основой создания различных систем классификации в-лактамаз. Актуальность дифференциации ферментов, предпочтительно гидролизующих пенициллины (пенициллиназ) или цефалоспорины (цефалоспориназ), впервые отметили P. С. Fleming и соавт. в 1963 г. Система классификации, предложенная T. Sawai и соавт. в 1968 г., предусматривала использование иммунных сывороток в качестве дополнительного критерия дифференциации пенициллиназ, цефалоспориназ и ферментов с широким субстратным спектром [Эйдельштейн, 2001].