Вирусы приспосабливаются к антибиотикам

Почему вирусы приспосабливаются к антибиотикам

Вирусы приспосабливаются к антибиотикам

Главный спонсор конкурса — дальновидная компания Генотек.
Конкурс поддержан ОАО «РВК».

Эта работа представлена на конкурс научно-популярных статей «био/мол/текст»-2014 в номинации «Лучший обзор».

Спонсором номинации «Биоинформатика» является Институт биоинформатики. Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма Helicon. Свой приз также вручает Фонд поддержки передовых биотехнологий.

Благодаря естественному отбору мы развили в себе способность к сопротивлению; мы не уступаем ни одной бактерии без упорной борьбы.
Герберт Уэллс. Война миров.

«Порой находишь то, чего вовсе не ищешь»

Слава и мировое признание в науке — штука капризная и непредсказуемая.

Многие слышали историю об открытии Александром Флемингом* первого из антибиотиков — пенициллина, — в которой, казалось бы, пустяковая случайность сыграла ключевую роль.

В 1928 году в чашку для культивации бактерий, забытую на столе в его лаборатории, случайно попал плесневый гриб рода Penicillium, и Флеминг обратил внимание, что колонии микроба гибнут (лизируются) рядом с бляшкой плесени.

* — Кстати, достаточно много Нобелевских лауреатов, к числу которых относится и Флеминг, работали в научных подразделениях фармацевтических компаний: «Кузница нобелевских кадров» [1]. — Ред.

Однако далеко не все знают, что до Флеминга пенициллин открывали ещё несколько раз, правда, с меньшим успехом.

За 60 лет до описываемых событий английский физиолог и по совместительству офицер медицинской службы баронет сэр Джон Бардон Сандерсон в своем докладе Кабинету Министров Великобритании упоминал о грибковой плесени, подавлявшей распространение «микрозимов» (так он называл бактерии) в тканях и жидкостях живых организмов. Но доклад — это совсем не то, что публикация в научном журнале. Поэтому полученные им данные так и не стали достоянием широкой общественности.

Рисунок 1. Фото чашки Петри из знаменитой статьи Александра Флеминга [2]. Хорошо видна «мертвая зона» между бляшкой плесневого грибка и колониями бактерий.

Спустя год, вдохновленный успехами своего коллеги, Джозеф Листер — профессор клинической хирургии Эдинбургского университета — посчитал, что Penicillium glaucum (та самая голубая плесень, хорошо знакомая любителям сыров) может неплохо послужить ему в качестве антисептика при проведении операций. И даже испробовал его на пациентке; тогда на вопросы этичности подобных вещей смотрели несколько проще. Пациентка выжила, однако Листер по какой-то причине тоже не потрудился опубликовать результаты своего эксперимента, и научный мир ничего не узнал о нём.

С тех пор пенициллиум ещё не раз попадал в поле зрения учёных, систематически наблюдавших и описывавших его способность угнетать рост бактерий. Тем не менее именно Флемингу с его настойчивостью удалось довести дело до конца [2].

На следующем этапе необходимо было выделить из культуры грибка активное вещество в чистом виде и научиться правильно им пользоваться.

Первые попытки применить его на практике напоминали игру в рулетку, поскольку было неясно, кого первым убьет лекарство — возбудителя болезни или самого пациента. Позднее эту проблему удалось решить Говарду Флори и Эрнсту Чейну из Оксфордского университета.

Определение безопасной дозы и расшифровка химической структуры позволили наладить массовое производство пенициллина уже к середине второй мировой войны, что оказалось как нельзя более вовремя [3].

Начиная с середины ХХ века, новые антибиотики начали появляться один за другим, и сперва на них возлагали большие надежды. Однако спустя некоторое время стало понятно, что быстрой и окончательной победы над инфекционными заболеваниями с их помощью, скорее всего, ждать не следует.

Что такое «антибиотик»?

Во-первых, сам термин «антибиотик» обозначает совершенно не то, что под ним часто подразумевают. При буквальном переводе слова можно подумать, что это нечто вроде ДДТ — «уничтожающее все живое».

На самом же деле в фармакологии антибиотиками называют препараты природного или полусинтетического происхождения, воздействующие на бактерии, и только на них. Не говоря уже о том, что в природе антибиотики чаще всего используются вообще не для убийства.

Микроорганизмы вроде плесневого грибка продуцируют их, чтобы отпугивать конкурентов за экологическую нишу, то есть функция у антибиотиков примерно такая же, как у репеллента от комаров.

Подобная же путаница, кстати, получилась и со словом «микроб», которому часто придают негативный оттенок, считая синонимом «болезнетворной бактерии». Хотя вообще-то микроб — это просто микроскопический (условно: невидимый невооруженным глазом) организм, необязательно конфликтующий с человеком.

«В пятидесяти случаях из ста даже лучшие из них не знают, как вас лечить»

Фокус в том, что инфекция может быть действительно вызвана злыми бактериями, а может и чем-то другим — например, археями, грибами или даже протистами. И против всего этого великолепия антибиотики едва ли будут эффективны. С вирусами — ещё хуже.

Вылечить антибиотиком какой-нибудь грипп или ОРВИ у вас не будет вообще ни единого шанса. В отличие от бактерии — клеточной структуры, обладающей собственным геномом, белоксинтезирующим аппаратом, ферментами метаболизма и проч., — вирус из всего вышеперечисленного имеет только геном.

Фактически это всего лишь молекула ДНК или РНК, упакованная в белковый капсид, которая реплицируется внутри зараженной клетки хозяина, используя ее же ресурс. Этакий саботажник, проникший на чужую фабрику со своими чертежами и штампующий на фабричном станке копии самого себя.

Ну не ломать же, в самом деле, ради того, чтобы остановить нарушителя, собственное оборудование!

Согласно данным статьи, недавно вышедшей в журнале Американской медицинской ассоциации [4], в США из десяти пациентов, обратившихся к врачу с жалобами на боль в горле, шестерым прописывают антибиотики.

Препаратом выбора по-прежнему остается пенициллин из-за невысокой цены и хорошей переносимости. Между тем эффективен он, только когда инфекция вызвана стрептококком группы А, а это всего лишь один случай из десяти [5].

Выходит, что врач, прописывающий вам антибиотик при болях в горле, чаще всего либо не уверен в диагнозе, либо банально перестраховывается.

https://www.youtube.com/watch?v=IRRWIBFvUVE

Более того, даже если причина инфекции в бактерии, это вовсе не гарантия, что конкретный антибиотик на нее подействует. Все зависит от того, с каким видом или даже штаммом приходится иметь дело.

С одной стороны, это и хорошо, ведь в здоровом организме всегда присутствует своя микрофлора, которая живет с ним в благополучном симбиозе и которую лучше не трогать. С другой стороны, именно по этой же причине не существует универсальных препаратов, которые одинаково хорошо помогали бы от всего сразу.

Чтобы не действовать наугад, перед тем как назначить лечение, обычно делают посев культуры из образца, взятого у больного, и поочередно проверяют ее на устойчивость к целому пулу антибиотиков, после чего выбирают наиболее подходящий.

К несчастью, процедура эта требует как минимум нескольких дней и наличия микробиологической лаборатории под рукой, а инфекционный процесс часто протекает куда стремительней. И может статься так, что когда придут результаты анализов. лечить будет уже поздно.

Конечно же, исследователи ищут и другие способы диагностики инфекций на ранних стадиях, например, Алан Джармуш из Универистета Пурду предложил использовать для этих целей масс-спектральный анализ [6]. Большие надежды возлагают и на ДНК-диагностику возбудителей, хотя до широкого применения этих методов на практике пока ещё далеко.

Как это всё работает?

Механизмы воздействия современных антибиотиков на клетку-мишень могут быть самыми разными [7]. Представители бета-лактамной группы (куда входит и пенициллин) ингибируют синтез пептидогликана, составляющего основу клеточной стенки бактерий. Без него осмотическое давление внутри клетки разрушает плазматическую мембрану, и клетка лопается, как воздушный шарик.

К сожалению, такие антибиотики лишь подавляют рост новых цепей пептидогликана, но не разрушают уже сформированные. Поэтому ими можно остановить деление клеток и их активный рост, однако ничего нельзя поделать с бактериями, находящимися в стадии покоя, или с так называемыми у которых клеточная стенка вообще отсутствует, но которые сохранили способность к развитию.

Сульфаниламиды предпочитают бить по внутриклеточному метаболизму жертвы, например, блокируя химические реакции, необходимые для синтеза фолиевой кислоты. Бактерия не умеет поглощать витамины извне, поэтому невозможность синтезировать их самостоятельно для нее смертельна.

Некоторые антибиотики (аминокумарины и фторхиноловые соединения) выводят из строя бактериальную ДНК-гиразу — фермент, расплетающий суперскрученную хромосому для ее репликации. Тем самым клетка лишается возможности копировать свою ДНК и размножаться. Еще один способ убить бактерию — это нарушить синтез ее белков.

По этой схеме работают тетрациклиновые антибиотики: они присоединяются к малой субъединице бактериальной рибосомы — органеллы, отвечающей за построение белков на матрице РНК [8].

Этот список не полон, существуют и другие группы антибиотиков. Так или иначе, почти всегда их мишень — это белок, будь то бактериальный фермент, метаболит, элемент цитоскелета, протонный насос или что-то еще [9].

Даже чтобы просто попасть внутрь клетки, антибиотику сперва необходимо пройти сквозь ее клеточную стенку и мембрану по каналам, которые тоже состоят из белков (поринов) [10, 11]. И тут есть два немаловажных момента. Во-первых, белков чудовищно много, и они очень разнообразны, отсюда и разнообразие антибиотиков.

Каждый из них поражает «свой» белок — и безвреден для всех микроорганизмов, у которых такого белка нет. Но куда страшнее то, что белки легче и быстрее, чем другие соединения (углеводы, фосфолипиды и т. д.), подвержены адаптивным изменениям.

Именно это лежит в основе масштабной проблемы, которая пока не проявляет себя в полную силу, но уже маячит на горизонте и в скорой перспективе грозит обернуться нешуточной катастрофой. Речь идет об умении бактерий достаточно быстро — за считанные месяцы — вырабатывать устойчивость (резистентность) к любому антибиотику [12].

Источник: https://mostech-group.ru/nelzya/pochemu-virusy-prisposablivayutsya-k-antibiotikam/

Вирусы вместо антибиотиков. Как бороться с суперинфекциями

Вирусы приспосабливаются к антибиотикам

https://ria.ru/20200411/1569880170.html

Вирусы вместо антибиотиков. Как бороться с суперинфекциями

С некоторых пор болезнетворные бактерии стали вырабатывать устойчивость к антибиотику последнего резерва — колистину. Его применяют в тех случаях, когда… РИА Новости, 11.04.2020

2020-04-11T08:00

2020-04-11T08:00

2020-04-11T08:08

риа наука

бактерии

биология

здоровье

арктика

открытия – риа наука

московский физико-технический институт

российская академия наук

воз

/html/head/meta[@name='og:title']/@content

/html/head/meta[@name='og:description']/@content

https://cdn22.img.ria.ru/images/07e4/04/0a/1569869506_0:117:3072:1845_1400x0_80_0_0_c6b3c93844fa9876b828dd3d7ae92476.jpg

МОСКВА, 11 апр — РИА Новости, Альфия Еникеева. С некоторых пор болезнетворные бактерии стали вырабатывать устойчивость к антибиотику последнего резерва — колистину.

Его применяют в тех случаях, когда остальные лекарства бессильны перед возбудителями инфекций.

Неубиваемые микроорганизмы появились даже в Арктике, а Всемирная организация здравоохранения составила список из 12 наиболее опасных супербактерий, средство против которых необходимо найти уже сейчас.

Глобальная угрозаПо данным британских исследователей, к 2050 году число смертей от антибиотикорезистентных супербактерий с сегодняшних семисот тысяч увеличится до десяти миллионов в год. Чаще всего люди, как считают специалисты ВОЗ, будут умирать от устойчивых к карбапенему энтеробактерий, синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa) и ацинетобактера (Acinetobacter baumannii).

Все эти возбудители связаны с так называемыми внутрибольничными инфекциями, которые пациенты цепляют в госпиталях и поликлиниках, где лечатся от других заболеваний.

Также среди наиболее опасных супербактерий, по данным ВОЗ, оказались энтерококки (Enterococcus faecium), золотистый стафилококк (MRSA), гонококк и устойчивый к кларитромицину хеликобактер — патогены, вызывающие менингит, заражение крови, пневмонию, гонорею и инфекции мочевыводящих путей.

Судя по эксперименту гарвардских ученых, невосприимчивость к лекарствам развивается у этих микроорганизмов стремительно. Обычная кишечная палочка Escherichia coli всего за 11 дней приспособилась к тысячекратной дозе антибиотиков и фактически превратилась в супермикроб, практически неуязвимый для любых существующих препаратов.

Найти новый антибиотикТеоретически ученые способны создать лекарство против бактерий, нечувствительных к нынешним антибиотикам, однако его разработка и испытания могут занять долгие годы. А это, в свою очередь, может быть финансово невыгодно фармацевтическим компаниям.

Выход из сложившейся ситуации предложили исследователи из МФТИ, МГУ и Института биохимии и генетики РАН, придумавшие полуавтоматический метод поиска антибиотиков нового класса. Он основан на анализе того, как те или иные вещества действуют на патогенные микроорганизмы и уничтожают их.

Ученые проверили действие почти 125 тысяч соединений на штамме кишечной палочки Escherichia coli и выявили 688 веществ, обладающих выраженной антибактериальной активностью. Некоторые из них обладали одинаковой подструктурной 2-пиразол-1-ил-тиазол группой. А значит, соединения, относящиеся к этому классу, могут быть эффективны в борьбе с лекарственно устойчивыми бактериями.

Затем исследователи проанализировали принадлежащие к этой группе восемь молекул, которые уничтожали микроорганизмы, блокируя им синтез белка. Среди изученных веществ только одно не проявляло цитотоксического эффекта и гипотетически не представляло опасности для человека. Однако его еще следует тщательно исследовать и испытывать на модельных животных, отмечают авторы работы.

Вирусы против бактерийАмериканские ученые предлагают бороться с микроорганизмами, устойчивыми к антибиотикам, с помощью бактериофагов — вирусов, избирательно поражающих бактериальные клетки. Правда, при такой терапии следует использовать частицы, созданные специально под определенный штамм возбудителя.

Специалисты уже помогли подобным образом пациентке, страдающей муковисцидозом и хронически инфицированной антибиотикорезистентным штаммом Mycobacterium abscessus. В начале 2018 года девушке провели двустороннюю трансплантацию легких, а потом обнаружили в анализах опасную микобактерию, спровоцировавшую загноение послеоперационной раны.

Противомикробная терапия в течение семи месяцев не давала никаких результатов.Тогда ученые подобрали три фага, наиболее агрессивных по отношению к патогенному микроорганизму, смешали их и проверили действие созданного препарата на культуре штамма GD01 Mycobacterium abscessus, который был выделен у пациентки через месяц после операции.

Полученная смесь не оставляла в живых ни одной бактерии, даже при высоких концентрациях.Затем комбинацию из трех бактериофагов в течение 32 недель внутривенно вводили пациентке каждые 12 часов. В результате ее состояние значительно улучшилось: послеоперационная рана стала заживать, а опасная бактерия больше не проявлялась в мокроте и крови.

Впрочем, авторы статьи предупреждают: говорить об эффективности лечения бактериофагами пока рано, ведь это единичный клинический случай. Тем не менее в медицинской литературе уже описана успешная терапия инфекций, вызванных супербактериями, с помощью антибиотиков и бактериофага.

Искусственные и эффективныеКитайские, американские и сингапурские ученые синтезировали вещество, способное разрушить сразу несколько бактерий, устойчивых к антибиотикам, — в том числе синегнойную палочку и золотистый стафилококк (MRSA).

Речь идет о биоразлагаемом поликарбонатном полимере с гуанидиновыми функциональными группами, чьи молекулы могут связываться с бактериальной мембраной и, не разрушая ее, проникать внутрь клетки. Там гуанидин нарушает структуру белков цитоплазмы, и они выпадают в осадок, убивая бактерию.

Исследователи протестировали новое лекарство на крысиных эритроцитах и клетках эмбриональных человеческих почек. Полимер оказался абсолютно нетоксичен для первых и менее ядовит для вторых, чем антибиотик полимиксин В, используемый сегодня в лечении бактериальных инфекций.

Кроме того, новое соединение полностью разлагалось за трое суток, а продукты его распада были безвредны.Кроме того, выяснилось, что созданный учеными полимер не вызывает привыкания у опасных микроорганизмов. Специалисты обрабатывали культуру Acinetobacter baumannii — возбудителя пневмонии — этим соединением в концентрациях, позволявших некоторым бактериям выживать. Затем из них выращивали новую культуру и снова обрабатывали ее поликарбонатом. И так тридцать раз подряд. Однако даже после этого микробы не выработали устойчивости к полимеру.

Для сравнения: резистентность к антибиотику, который обычно применяют против Acinetobacter baumannii, бактерии выработали за восемь циклов.Авторы работы намерены в будущем протестировать созданный ими полимер на людях.

https://ria.ru/20200408/1569747118.html

https://ria.ru/20190621/1555750534.html

https://ria.ru/20171121/1509250548.html

арктика

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn22.img.ria.ru/images/07e4/04/0a/1569869506_212:0:2943:2048_1400x0_80_0_0_b0cddd1488f2d69599a8a5d177b38de1.jpg

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

Россия, Москва, Зубовский бульвар, 4

7 495 645-6601


https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

бактерии, биология, здоровье, арктика, открытия – риа наука, московский физико-технический институт, российская академия наук, воз

МОСКВА, 11 апр — РИА Новости, Альфия Еникеева. С некоторых пор болезнетворные бактерии стали вырабатывать устойчивость к антибиотику последнего резерва — колистину.

Его применяют в тех случаях, когда остальные лекарства бессильны перед возбудителями инфекций.

Неубиваемые микроорганизмы появились даже в Арктике, а Всемирная организация здравоохранения составила список из 12 наиболее опасных супербактерий, средство против которых необходимо найти уже сейчас.

Глобальная угроза

По данным британских исследователей, к 2050 году число смертей от антибиотикорезистентных супербактерий с сегодняшних семисот тысяч увеличится до десяти миллионов в год.

Чаще всего люди, как считают специалисты ВОЗ, будут умирать от устойчивых к карбапенему энтеробактерий, синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginosa) и ацинетобактера (Acinetobacter baumannii).

Все эти возбудители связаны с так называемыми внутрибольничными инфекциями, которые пациенты цепляют в госпиталях и поликлиниках, где лечатся от других заболеваний.

Также среди наиболее опасных супербактерий, по данным ВОЗ, оказались энтерококки (Enterococcus faecium), золотистый стафилококк (MRSA), гонококк и устойчивый к кларитромицину хеликобактер — патогены, вызывающие менингит, заражение крови, пневмонию, гонорею и инфекции мочевыводящих путей.

Судя по эксперименту гарвардских ученых, невосприимчивость к лекарствам развивается у этих микроорганизмов стремительно. Обычная кишечная палочка Escherichia coli всего за 11 дней приспособилась к тысячекратной дозе антибиотиков и фактически превратилась в супермикроб, практически неуязвимый для любых существующих препаратов.

Найти новый антибиотик

Теоретически ученые способны создать лекарство против бактерий, нечувствительных к нынешним антибиотикам, однако его разработка и испытания могут занять долгие годы. А это, в свою очередь, может быть финансово невыгодно фармацевтическим компаниям.

Выход из сложившейся ситуации предложили исследователи из МФТИ, МГУ и Института биохимии и генетики РАН, придумавшие полуавтоматический метод поиска антибиотиков нового класса. Он основан на анализе того, как те или иные вещества действуют на патогенные микроорганизмы и уничтожают их.

Ученые проверили действие почти 125 тысяч соединений на штамме кишечной палочки Escherichia coli и выявили 688 веществ, обладающих выраженной антибактериальной активностью. Некоторые из них обладали одинаковой подструктурной 2-пиразол-1-ил-тиазол группой.

А значит, соединения, относящиеся к этому классу, могут быть эффективны в борьбе с лекарственно устойчивыми бактериями.

Затем исследователи проанализировали принадлежащие к этой группе восемь молекул, которые уничтожали микроорганизмы, блокируя им синтез белка. Среди изученных веществ только одно не проявляло цитотоксического эффекта и гипотетически не представляло опасности для человека. Однако его еще следует тщательно исследовать и испытывать на модельных животных, отмечают авторы работы.

Вирусы против бактерий

Американские ученые предлагают бороться с микроорганизмами, устойчивыми к антибиотикам, с помощью бактериофагов — вирусов, избирательно поражающих бактериальные клетки. Правда, при такой терапии следует использовать частицы, созданные специально под определенный штамм возбудителя.

Специалисты уже помогли подобным образом пациентке, страдающей муковисцидозом и хронически инфицированной антибиотикорезистентным штаммом Mycobacterium abscessus. В начале 2018 года девушке провели двустороннюю трансплантацию легких, а потом обнаружили в анализах опасную микобактерию, спровоцировавшую загноение послеоперационной раны.

Противомикробная терапия в течение семи месяцев не давала никаких результатов.

Тогда ученые подобрали три фага, наиболее агрессивных по отношению к патогенному микроорганизму, смешали их и проверили действие созданного препарата на культуре штамма GD01 Mycobacterium abscessus, который был выделен у пациентки через месяц после операции. Полученная смесь не оставляла в живых ни одной бактерии, даже при высоких концентрациях.

Затем комбинацию из трех бактериофагов в течение 32 недель внутривенно вводили пациентке каждые 12 часов. В результате ее состояние значительно улучшилось: послеоперационная рана стала заживать, а опасная бактерия больше не проявлялась в мокроте и крови.

Впрочем, авторы статьи предупреждают: говорить об эффективности лечения бактериофагами пока рано, ведь это единичный клинический случай. Тем не менее в медицинской литературе уже описана успешная терапия инфекций, вызванных супербактериями, с помощью антибиотиков и бактериофага.

Искусственные и эффективные

Китайские, американские и сингапурские ученые синтезировали вещество, способное разрушить сразу несколько бактерий, устойчивых к антибиотикам, — в том числе синегнойную палочку и золотистый стафилококк (MRSA).

Речь идет о биоразлагаемом поликарбонатном полимере с гуанидиновыми функциональными группами, чьи молекулы могут связываться с бактериальной мембраной и, не разрушая ее, проникать внутрь клетки. Там гуанидин нарушает структуру белков цитоплазмы, и они выпадают в осадок, убивая бактерию.

Исследователи протестировали новое лекарство на крысиных эритроцитах и клетках эмбриональных человеческих почек. Полимер оказался абсолютно нетоксичен для первых и менее ядовит для вторых, чем антибиотик полимиксин В, используемый сегодня в лечении бактериальных инфекций.

Кроме того, новое соединение полностью разлагалось за трое суток, а продукты его распада были безвредны.

Кроме того, выяснилось, что созданный учеными полимер не вызывает привыкания у опасных микроорганизмов. Специалисты обрабатывали культуру Acinetobacter baumannii — возбудителя пневмонии — этим соединением в концентрациях, позволявших некоторым бактериям выживать.

Затем из них выращивали новую культуру и снова обрабатывали ее поликарбонатом. И так тридцать раз подряд. Однако даже после этого микробы не выработали устойчивости к полимеру.

Для сравнения: резистентность к антибиотику, который обычно применяют против Acinetobacter baumannii, бактерии выработали за восемь циклов.

Авторы работы намерены в будущем протестировать созданный ими полимер на людях.

Источник: https://ria.ru/20200411/1569880170.html

Бактерии устойчивы к антибиотикам. Что делать? Не принимать антибиотики

Вирусы приспосабливаются к антибиотикам
Правообладатель иллюстрации Getty Images

Ученые разрабатывают новый вид антибиотиков, который уже показал обнадеживающие результаты в первых испытаниях. Необходимость в новых лекарствах остра как никогда, если учесть, что укрепляющаяся резистентность бактерий к антибиотикам представляет серьезную угрозу.

Когда в 1940-х годах начали использовать антибиотики, их называли чудо-лекарством. Но сейчас существуют опасения, что из-за их слишком частого применения бактерии выработали устойчивость к препаратам.

Главный врач Великобритании Салли Дэвис заявила, что если антибиотики перестанут работать, медицина по сути дела скатится в средневековье. Но в чем первопричина проблемы?

Шотландский химик Александр Флемминг изобрел первый настоящий антибиотик в 1928 году. Произошло это практически случайно – в ходе опытов он выяснил, что плесень препятствует росту бактерий. Так появился пенициллин.

Его открытие стало революционным в лечении определенных видов инфекционных заболеваний и помогло спасти бессчетное число людей.

Антибиотики воздействуют на бактерии по-разному: в одних случаях они их уничтожают, в других не дают им распространяться.

Но есть у этих препаратов и слабая сторона.

Резистентность

Антибиотики эффективно нейтрализуют многие виды бактерий, но не все. Некоторые виды бактерий вырабатывают гены, которые защищают их от воздействия лекарств.

Они выживают при лечении и размножаются, передавая потомству свои гены, из-за чего в дальнейшем эффективность медицинских препаратов снижается.

Если человек заражается такими бактериями, устойчивыми к антибиотикам, лечить его лекарствами становится сложнее.

В настоящий момент могут прийти на помощь другие существующие виды антибиотиков, но вариантов становится все меньше, поскольку бактерии приспосабливаются и вырабатывают сопротивляемость к все большему количеству препаратов.

За последние четыре года в Англии количество случаев заражения передающимися через кровь инфекциями с устойчивостью к антибиотикам увеличилось на 35%. Это стало известно во многом благодаря тому, что медики начали активнее выявлять случаи сепсиса.

Но, несмотря на увеличение случаев таких инфекций, соотношение между передающимися через кровь инфекциями с устойчивостью к антибиотикам и инфекциями, поддающимися лечению, осталась на прежнем уровне.

Специалисты в области здравоохранения считают, что нужно приложить все усилия, чтобы не позволять бактериям с устойчивостью к антибиотикам превалировать над другими.

В ходе недавнего исследования ученые выяснили, что без эффективных антибиотиков случаев заражения опасными для жизни инфекциями во время клинических операций может стать больше.

Служба общественного здравоохранения Англии с 2013 года активно призывает сократить объемы антибиотиков, прописываемых пациентам.

Врачи утверждают, что слишком частое употребление антибиотиков является главной причиной появления устойчивости к ним у микроорганизмов. Чем чаще люди прибегают к антибиотикам, тем ниже становится их эффективность.

Нередко врачи прописывают антибиотики пациентам, которые не заражены бактериальными инфекциями, хотя это абсолютно бесполезно.

В целом уровень потребления антибиотиков по Британии с 2013 года снизился примерно на 5%, но данные отличаются в зависимости от региона.

Чем активнее врачи выписывают для лечения антибиотики, тем более высокая устойчивость к ним бактерий.

Правообладатель иллюстрации Getty Images Image caption Зачастую врачи прописывают антибиотики пациентам, которые на заражены бактериальными инфекциями, хотя это абсолютно бесполезно.

В 2016 году британские власти призвали за пять лет на 50% снизить употребление антибиотиков.

Когда пациенты приходят в свои поликлиники с жалобой на кашель или простуду, примерно половине прописывают лечение антибиотиками.

Есть опасения, что проблема усугубляется из-за ожиданий пациентов.

По последним данным, 38% пациентов, обращаясь за медицинской помощью, предполагают, что их будут лечить антибиотиками.

Поэтому сейчас в Британии не только пытаются в целом сократить объем выписываемых антибиотиков, но и создать условия, при которых клиники не будут пытаться лечить ими пациентов с заболеваниями, которые проходят естественным образом через несколько дней.

Как обстоят дела в других странах?

Излишнее использование антибиотиков присуще не только Британии.

Европейская сеть по контролю за потреблением антимикробных средств назвала распространение устойчивых к антибиотикам бактерий угрозой здоровью населения.

По приблизительной оценке, каждый год в Европе от связанных с ними инфекций умирают около 25 тыс. человек.

На сегодняшний день потребление антибиотиков в Британии ниже среднего по сравнению с другими странами ЕС.

Многие страны с высоким потреблением антибиотиков обращаются за опытом к другим странам, особенно на севере Европы, где их потребление ниже.

Особо серьезные опасения вызывает лекарственно устойчивый туберкулез.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), туберкулез остается самым смертельным инфекционным заболеванием в мире.

Лечение приносит свои плоды – с 2000 по 2017 год удалось спасти жизни 54 млн человек благодаря правильному диагнозу и успешному лечению.

Но даже с учетом снижения коэффициента заболеваемости в мире на 2% в год инфекция остается в первой десятке основных причин смерти в мире.

В 2017 году 10 млн человек заболели туберкулезом, 1,6 млн из них в итоге скончались. Большинство – в развивающихся странах.

По информации ВОЗ, у 490 тыс. больных туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью. В этом случае бактерии не реагируют на лечение двумя мощными препаратами – изониазидом и рифампицином – которыми в первую очередь лечат эту инфекцию.

Туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью вылечить можно с помощью противотуберкулезных препаратов второго ряда. Но этот вариант лечения может быть долгим и дорогостоящим.

Что ждет в будущем

В последний раз новый класс антибиотиков был разработан 30 лет назад.

Бактерии развили резистентность ко всем существующим видам.

Производство антибиотиков – дело затратное, и от разработки до внедрения проходит немалый срок.

В 2017 году служба общественного здравоохранения Англии выступила с предупреждением о том, что необходимо срочно решать проблему устойчивости к антибиотикам, иначе к 2050 году от тз-за этой проблемы ежегодно в мире будут умирать по 10 млн человек.

В результате общемировое снижение производительности труда обойдется глобальной экономике в 100 трлн долларов.

Поэтому организации здравоохранения в разных странах призывают врачей и больных перестать злоупотреблять антибиотиками.

Источник: https://www.bbc.com/russian/features-46065466

Антибиотикорезистентность бактерий – проблема, механизмы

Вирусы приспосабливаются к антибиотикам

Люди были бессильны перед инфекциями — выживали те, кому повезло. Успех таких мер как вакцинация (поначалу встречавшая отпор и непонимание) и введение противодифтерийной сыворотки резко подняли авторитет врача и медицины в целом. А с изобретением антибиотиков смертность от инфекций упала в десятки и сотни раз.

Многие опасные заболевания (такие как чёрная оспа) были побеждены полностью, другие (чума, проказа) — стали редкостью. Даже нового грозного врага — ВИЧ — удалось взять под контроль антиретровирусной терапией. Казалось, что борьба с инфекциями отныне будет встречаться с трудностями скорее социальными, чем медицинскими.

Но появилась новая опасность — нарастание резистентности к антибиотикам.

Бактерии могут развить устойчивость к воздействию препарата. Это может происходить за счет случайных мутаций, а также при непосредственном обмене генетической информацией. То есть, бактерия, у которой нет гена резистентности, может получить его от «подруг» и мгновенно научиться бороться с новым неблагоприятным фактором (антибиотиком).

Использование большего количества антибиотиков также может повысить шанс появления устойчивых микроорганизмов. Это часто происходит в больницах, где разные штаммы одного микроорганизма могут быстро и легко обмениваться между собой генетической информацией.

Кроме того, во многих странах, в том числе и в России, антибиотики широко используются в растениеводстве, животноводстве, в пищевой и консервной промышленности.

В результате антибиотики попадают в человеческий организм и оказывают негативное влияние на его микрофлору.

Быстрое развитие устойчивых к антибиотикам бактерий приводит к росту числа инфекций, которые трудно поддаются лечению. В 2018 году в США и Европе от устойчивых инфекций умерло около 50000 человек, а к 2050 году смертность может составить 10 млн человек в год по всему миру. Устойчивый к лекарственной терапии туберкулез уже сейчас уносит жизни многих россиян.

Неужели нас снова ждёт мир, где любая операция или открытый перелом грозят гибелью, а от пневмонии гибнет 30% заболевших? Затруднительным станет и лечение, снижающее иммунитет, например, химиотерапия рака. Одним словом, крах антибиотиков может привести к весьма неприятным последствиям для человечества. Что же делать?

Замедлить распространение резистентности

США и Европа осознали масштаб проблемы и действуют. Принимаются меры, позволяющие замедлить распространение резистентности к антибиотикам: в корм запрещают добавлять препараты, которые используют для лечения человека; а во многих европейских странах не разрешено использование антибиотиков для стимуляции роста животных и птиц.

Ведётся борьба с необоснованными назначениями антибиотиков при вирусных или грибковых инфекциях, самодеятельностью пациентов в антибиотикотерапии, более того запрещается продажа антибиотиков без рецептов.

Вместо использования препаратов широкого спектра действия, по возможности, применяются препараты узкого спектра: при сфокусированном ударе по конкретному виду бактерий резистентность развивается медленнее.

И, разумеется, каждый человек может внести свой вклад в борьбу с резистентностью, принимая антибактериальные препараты строго по назначению врача, пропив курс антибиотика полностью, а не пять дней вместо десяти. Увы, пока развивающиеся страны (включая Россию) не включены в эту борьбу в полной мере.

Разрабатывать вакцины

Одним из решений проблемы устойчивости к антибиотикам является предупреждение развития инфекции, т.е. заражения. Для этого широко применяется вакцинация. В отличие от антибиотиков, к ним резистентность не вырабатывается: вакцина не борется с конкретными штаммами, а создает специфический иммунитет против них заранее. 

Разумеется, необходима разработка новых вакцин, в том числе и для предупреждения таких инфекций, как стафилококк и других агрессивных и «подхвативших устойчивость» микробов.

 Конечно, никто не мешает микроорганизмам эволюционировать, как это делает вирус гриппа, против которого приходится каждый год составлять новую вакцину. Тем не менее, состав вакцины почти всегда удаётся сделать достаточно эффективным.

Однако пока вакцины против стафилококка показывают лишь ограниченную и непродолжительную эффективность, так что разработки продолжаются.

«Испортить» бактерию на клеточном уровне

Многие антибиотики работают именно так. Антибиотики могут нарушать синтез клеточной мембраны микроорганизма, клеточной стенки, синтез нуклеиновых кислот, аминокислот, белков.

 Однако мишенями прежних лекарств были ферменты или пептиды, связанные со стадиями сборки белка.

В свою очередь бактерии могут мутировать и менять структуру своих ферментов, делая их недоступными для препаратов или делать антибиотик неактивным, или снижать проницаемость для антибиотика и даже как бы «выталкивать» из себя антибиотик.

В последнее время идет активная разработка новых антибиотиков, которые взаимодействуют с такими базовыми структурами внутри бактерии, что тем не удается с ходу изменить их и приспособиться.

Так, в 2016 году в человеческом носу было обнаружено вещество, действующее против особо опасных бактерий вида Staphylococcus aureus (MRSA) (эта бактерия также относится к стафилококкам, но не вредит организму). Это вещество получило название «Лугдунин» в честь бактерии, которая его синтезирует. Лугдунин имеет необычную химическую структуру и может быть прототипом для нового класса антибиотиков — «Фибупептид».

Еще одно вещество, синтезируемое бактерией Eleftheria terrae, получило название «Теиксобактин». Оно преодолевает многие виды лекарственной устойчивости (в том числе и мультирезистентный туберкулёз).

Это вещество целится в молекулярные комплексы, которые бактерия никак не может изменить путем мутаций, поэтому готовых генов против теиксобактина в природе нет, и он не может «подхватить устойчивость» от другой бактерии.

Правда, не исключено, что с годами бактерии все-таки найдут способ и приспособятся даже к теиксобактину. Но выиграть время тоже важно.

Возможны и другие подходы к воздействию на бактерии — например, комбинация антибиотика с молекулами класса алкилрезорцинов. Это молекулы, которые выделяют растения и бактерии в окружающую среду для защиты от внешних факторов и паразитов.

Алкилрезорцины портят бактерию изнутри, воздействуя сразу и на мембраны клеток, и на белки, и на геном, что дает возможность антибиотику все-таки воздействовать на неё.

Биологи назвали комбинацию антибиотика с алкилрезорцинами «суперпулей»: эффективность лечения повышается в 1000 раз, а развитие устойчивости замедляется в 10-30 раз.

Менахем Шоам из Кливлендского университета заражал мышей устойчивым к антибиотикам стафилококком (смертельной бактерией MRSA, против которой сейчас не существует никакого лечения), дожидался сепсиса и вводил им молекулы, которые не дают бактериям вырабатывать токсины. Все мыши выжили, в то время как без лечения умерло две трети зараженных животных.

Еще один способ усилить эффект антибиотика был предложен учеными из Бостонского университета. Они добавляли к антибиотику ионы серебра. Зная антисептические свойства серебра, исследователи предположили, что современный антибиотик при добавлении небольшого количества этого вещества может убить в 1000 раз больше бактерий.

Взять в союзники врагов наших врагов

Ещё одно перспективное и пока не очень хорошо изученное направление борьбы — разработка бактериофагов, вирусов, поражающих бактерии. Эти вирусы так же изменчивы, как и сами бактерии и могут приспособиться к их резистентности. Но для этого требуется все время собирать и обновлять «коллекции» бактериофагов.

Так, в 2018 году Грэм Хэтфул из университета Питтсбурга спас пятнадцатилетнюю девушку, больную муковисцидозом.

После пересадки легких ее организм атаковали бактерии, устойчивые к антибиотикам, и она умерла бы, если бы не экспериментальное лечение: врачи ввели ей генетически модифицированные вирусы, убивающие этот вид бактерий. Девушка выздоровела, а бактерии не показали никаких признаков формирования устойчивости к вирусам.

Отучить бактерии вырабатывать резистентность

Это, конечно, самый надёжный способ. Поэтому механизм резистентности сейчас досконально изучается, чтобы возможно было отредактировать геном бактерии и отучить её мутировать. При помощи метода редактирования генома CRISPR нарушаются несколько ключевых биохимических процессов в клетках.

Метод получил название CHAOS (Controlled Hindrance of Adaptation of OrganismS — «контролируемое подавление адаптаций организмов»). После этого старые добрые антибиотики снова заработают, и мы сможем жить с бактериями в состоянии контролируемой войны. Но и этот метод пока только разрабатывается.

Кто быстрее эволюционирует — бактерии или мы? Ответ на этот животрепещущий вопрос мы узнаем через несколько десятилетий.

Источник: https://Euromed.ru/news/antibiotikorezistentnost/

Советы доктора
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: