Механизмы антибиотикорезистентности бактерий — современные проблемы, методы, пути формирования, причины

Полный текст статьи

Современные люди в лечении болезней привыкли полагаться на лекарства, веру в спасительную таблетку старательно укрепляют производители лекарств. Когда легкие лекарства не помогают, в бой вступает «тяжелая артиллерия» в виде антибиотиков. Однако даже антибиотики не панацея для всех, так почему же то, что работает для одних, может быть бесполезным для других?

Например, возьмем маленького ребенка, который родился и вырос в стране с плохими санитарными условиями, например в Индии. Если ребенок внезапно подхватывает бактериальную инфекцию (что вполне допустимо, учитывая условия его жизни), то вероятность того, что антибиотики ему помогут, составляет примерно 50/50. И дело не в качестве лекарств.

Если сравнить условия, в которых живут жители развитых европейских стран и жители бедных и густонаселенных стран, разница видна невооруженным глазом. Плохие санитарно-гигиенические условия приводят к тому, что малыши с рождения постоянно контактируют с различными бактериями, в том числе потенциально неизлечимыми супербактериями. Наиболее сложная ситуация складывается в странах, где люди имеют ограниченный доступ к чистой воде.

Ранее неэффективность антибиотиков в борьбе с болезнями в развивающихся странах объяснялась тем, что они неправильно использовались, транспортировались или хранились, в результате чего лекарства становились неэффективными. Однако теперь исследователи склоняются к мнению, что причина кроется в устойчивости бактерий к антибиотикам.

Кому нужна устойчивость к антибиотикам?

Естественный отбор и эволюция еще не разрешены, а это означает, что по мере того, как люди ищут способы борьбы с бактериями и вирусами, бактерии и вирусы ищут способы борьбы с антибиотиками. Постепенно бактерии мутируют и становятся устойчивыми к антибиотикам. Другие микроорганизмы тоже делают то же самое, ученые знают о патогенных вирусах, грибах и простейших, у которых выработалась устойчивость к противомикробным препаратам.

Это лишнее свидетельство того, что вскоре человек почувствовал свою неуязвимость, прячась за спиной врачей и фармацевтов. Чем выше устойчивость микроорганизмов к антибиотикам, тем сложнее их лечить. Яркий пример — коронавирусы, вызывающие COVID-19. Борьба с COVID-19 высветила проблемы, о которых уже давно говорят на международном уровне. Чтобы не допустить повторения таких общечеловеческих проблем в будущем, необходимо:

• сократить употребление антибиотиков и различных противовирусных и противогрибковых препаратов;
• улучшить гигиену в развивающихся странах;
• решить «водную проблему», чтобы жители всех стран имели доступ к чистой воде.

Эти меры замедлят распространение устойчивых к антибиотикам вирусов и бактерий.

Кто виноват?

В последние годы крупные фармацевтические компании перестали вкладывать средства в исследования новых антибиотиков. В период с 2003 по 2013 год венчурные инвестиции в исследования и разработки антибиотиков составили менее 5%: только 1,8 миллиарда долларов из 38 миллиардов долларов Pfizer закрыла свой центр разработки антибиотиков в Коннектикуте в 2011 году и частично сосредоточилась на исследованиях антибактериальных вакцин. Фармацевтические гиганты, отказывающиеся от таких разработок, — это Johnson & Johnson, Roche, Bristol-Myers Squibb и Eli Lilly. AstraZeneca сдалась одной из последних: британцы первыми сократили свои инвестиции в этот сектор, а в прошлом году они продали свой бизнес по производству низкомолекулярных антибиотиков на более поздних этапах исследований за более чем 1,5 миллиарда долларов, чтобы сосредоточиться на респираторных и сердечно-сосудистых заболеваниях, сосудистые и аутоиммунные заболевания, нарушения обмена веществ и онкология.

GlaxoSmithKline, одна из немногих крупных компаний, оставшихся в отрасли, потратила около 1 миллиарда долларов собственных денег за последние 10 лет на исследования новых антибактериальных препаратов. Однако они тратят больше, чем свои собственные деньги: Агентство по уменьшению угрозы обороны предоставило им более 200 миллионов долларов на финансирование исследований антибиотиков.

Результаты поиска их нового препарата, эпотидацина, выглядят многообещающими, но предстоит еще долгий путь.

Почему в последнее время появилось так мало новых антибиотиков? Как это возможно, что, по словам Аннетт Хайнцельманн из организации «Врачи без границ», нынешняя система исследований и разработок (исследований и разработок) в фармацевтике не всегда позволяет разрабатывать именно те лекарства, которые необходимы? Ответ прост: процесс разработки лекарства и его размещения на рынке слишком затратен и требует много времени, нет никаких гарантий успеха, а прибыль от продаж слишком мала. Не было поддержки со стороны государств, международных организаций здравоохранения и органов, регулирующих процесс утверждения новых лекарств. Длительное игнорирование проблемы властями ряда стран еще больше усугубило ситуацию.

По словам Роя Андерсона из Имперского колледжа Лондона и члена правления GlaxoSmithKline, запуск препарата стоит около 1 миллиарда долларов и может занять десятилетие. Кроме того, расходы могут непредсказуемо возрасти, поскольку необходимы комплексные клинические испытания на пациентах с опасными для жизни инфекциями, и в конечном итоге, согласно Pew Charitable Trusts, после тестирования на людях регулирующие органы одобряют только один из пяти антибиотиков.

От продаж тоже нечего ожидать из-за низких цен на антибиотики. «Обычно все пишут, что в целом лекарства слишком дороги, а в случае с антибиотиками — слишком дешево. Big Pharma решила перенаправить исследования и разработки на так называемую хроническую терапию и ищет лекарства для лечения болезни Альцгеймера, рака, гипертонии или диабета », — говорит Грэм Ламсден, генеральный директор MotifBio, молодой компании, занимающейся разработкой антибиотиков journal DDD Самая успешная разработка MotifBio, антибиотика Иклаприм против резистентных стафилококков, сейчас находится на завершающей стадии клинических испытаний.

Такие объяснения дают руководители крупнейших фармацевтических компаний. «Рыночная ниша для нового антибиотика очень мала, нет прибыли, и поэтому капитал не поступает», — сказал Пол Стоффельс, глава фармацевтической компании Johnson & Johnson. «В случае онкологии люди платят 30 000, 50 000, 80 000 долларов (на пациента) за лекарство, а за антибиотик — всего несколько сотен долларов».

Причины антибиотикорезистентности

Чтобы понять, почему устойчивость бактерий к антибиотикам считается проблемой, необходимо задуматься о ее причинах. Многие заболевания развиваются под воздействием вирусов и бактерий, которые попадают в организм и начинают там активно развиваться. Такое вмешательство в жизнедеятельность организма может иметь серьезные последствия, а иногда даже привести к летальному исходу. Антибиотики — мощное оружие против вирусов и бактерий.

Антибиотики создают условия для бактерий, в которых они не могут существовать. Однако бактерии являются живыми организмами и пытаются защитить себя. Самый эффективный способ защитить себя — нейтрализовать действие антибиотиков. В этой борьбе у бактерий есть преимущество — они способны быстро делиться и мутировать, приобретая защитные гены, через некоторое время сами бактерии начинают вырабатывать белки и молекулы, которые их защищают, блокируя действие антибиотика.

Проблема в том, что чем более мощными и разнообразными становятся антибиотики, тем больше бактериям для выживания нужны сложные и мощные средства защиты. Весь этот «опыт поколений» сохраняется и передается, поэтому каждый последующий тип вируса или бактерии становится все менее и менее уязвимым. Сегодня существуют также так называемые «супербактерии», которые считаются неизлечимыми.

Когда у бактерий появилась антибиотикорезистентность?

На самом деле это замкнутый круг. Некоторая устойчивость к антибиотикам существовала всегда, но люди сами внесли значительный вклад в ее укрепление, используя антибиотики, даже если без них можно было бы легко обойтись. Вы должны понимать, что антибиотик — это оружие массового поражения, то есть он убивает большинство бактерий в месте заражения, что является облегчением, но не все бактерии-мишени погибают. Некоторые бактерии выживают благодаря своей естественной устойчивости, а некоторые получают гены устойчивости от других бактерий. Чаще всего этот «обмен иммунитетом» происходит у бактерий пищеварительного и дыхательного тракта, а также у бактерий на коже. Оказывается, любое применение антибиотика против определенных бактерий может гипотетически усилить их, поскольку среди «убитых» всегда найдутся выжившие, которые получат иммунитет и передадут его дальше.

Изначально это была игра на предвкушение. Для борьбы с вирусами фармацевтические компании разработали лекарства, поэтому вирусы мутировали, и производителям пришлось изобрести еще более сильнодействующие лекарства, которые также быстро потеряли свою эффективность. В результате вирусы стали сильнее, а список побочных эффектов и противопоказаний к антибиотикам становится все длиннее и длиннее. Проблема устойчивости бактерий к антибиотикам стоит особенно остро в странах с плохими санитарными условиями, где еще не существует эффективной системы очистки сточных вод.

Как распространяется антибиотикорезистентность среди бактерий?

Независимо от того, насколько развита страна, в которой вы живете, вы не можете быть уверены, что никогда не столкнетесь с супербактериями. Борьба с COVID-19 также является ярким примером этого. Бактерии могут появляться и развиваться в одном месте, а завтра они окажутся на другом конце света. Дистрибьюторами могут быть сами люди, которые путешествуют и контактируют с другими людьми, животными, которые мигрируют, и вещами, пересекающими континенты в международной почте.

Если не держать под контролем проблему устойчивости к антибиотикам, ситуация с SARS-CoV-2 может повториться, и неизвестно, как быстро будет изобретена следующая вакцина. Даже безобидное заболевание, которое сейчас легко поддается лечению, может превратиться в «современную чуму». Носителями устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий часто являются дикие животные и птицы, которые обитают в разных частях мира и могут переносить микроорганизмы в кишечнике, а затем распространять их естественным путем по пути.

Влияние загрязнений на развитие антибиотикорезистентности

О проблеме устойчивости к антибиотикам заговорили сравнительно недавно, но одновременно начали изучать эту проблему и предлагать способы борьбы с ней. Известно, что самые высокие уровни устойчивых бактерий были обнаружены вблизи источников загрязнения: промышленных и медицинских свалок, фабрик и ферм. Наиболее опасны случаи, когда отходы фабрик и заводов попадают в реки, где практически невозможно проследить путь их прохождения и распространения.

Антибиотикорезистентность и медицина

«Колыбелью» появления микроорганизмов с выраженной антибиотикорезистентностью являются больницы, где все те же антибиотики используются для лечения болезней. Бактерии, устойчивые к ванкомицину Enterococcus и устойчивые к метициллину Staphylococcus aureus, предположительно возникли где-то в стенах медицинских учреждений. Также опасны сточные воды, сбрасываемые из медицинских учреждений. Бактерии, обнаруженные в этих водах, как правило, содержат более устойчивые гены, чем бактерии местного происхождения. Чтобы снизить риск распространения опасных бактерий, которые могут быть штаммами супербактерий, необходимо уделять больше внимания эффективной очистке сточных вод и созданию строгой системы контроля сточных вод.

Антибиотикорезистентность и сельское хозяйство

Похоже, что сельскохозяйственный и садоводческий бизнес — это островки природы в индустриальном мире, их не стоит винить в бактериальных мутациях. Но не все так просто. Животные, живущие на фермах, должны проходить ветеринарные визиты и получать лекарства. Лекарства для животных очень похожи по составу на антибиотики для человека, поэтому в организме животных также могут появляться устойчивые бактерии, которые затем попадают в окружающую среду вместе с фекалиями. Животные производят гораздо больше фекалий, чем люди. Некоторые штаммы бактерий могут передаваться от животных к человеку, поэтому фермеры и работники пищевой промышленности также подвергаются риску.

Фермы, медицинские учреждения и фабрики — далеко не единственные потенциальные источники появления и распространения высокорезистентных бактерий-антибиотиков. Однако даже этих примеров достаточно, чтобы понять, насколько важно заботиться о санитарных условиях, в которых мы живем и работаем. Важен и региональный фактор. В разных регионах источники распространения опасных бактерий могут быть разными, поэтому необходимо разработать и принять меры по улучшению ситуации как в глобальном, так и в региональном масштабе.

Пути преодоления антибиотикорезистентности

Проблема распространения устойчивых к антибиотикам бактерий может быть решена только при комплексном подходе. Местные меры не будут эффективными, хотя о них стоит помнить. Для начала необходимо начать работу по улучшению санитарно-эпидемиологических условий в глобальном масштабе. Одна из основных проблем — обеспечение доступа к чистой воде.

Второй шаг — это развитие сотрудничества между научными, медицинскими, общественными и государственными организациями. Не все международные организации осознают масштаб проблемы и, если осознают, не предпринимают активных действий для ее решения. Дело, в том числе, в отсутствии исследований по теме. До сих пор нет единого мнения о наиболее эффективных способах борьбы с устойчивостью к антибиотикам.

Между тем ситуация с COVID-19 наглядно показала, что проблему устойчивости к антибиотикам уже можно поставить в один ряд с другими глобальными проблемами человечества. Но еще до того, как появится единая стратегия борьбы с устойчивостью бактерий к антибиотикам, могут быть приняты меры по ее сдерживанию, это задача каждого из нас. Следует помнить, что:

• нельзя принимать антибиотики без разрешения, прием должен осуществляться только по назначению врача;
• антибиотики — крайняя мера, поэтому без необходимости спрашивать их рецепт не стоит;
• принимать антибиотики необходимо строго в соответствии с рекомендациями по приему, особенно в отношении кратности и дозировки;
• антибиотики назначаются индивидуально, поэтому передавать их другим нельзя, даже если симптомы болезни кажутся похожими на ваши;
• лучше стараться избегать контакта с больными без крайней необходимости;
• своевременная вакцинация лучше последующего лечения;
• во время полового акта необходимо принимать меры для защиты от инфекций половых органов;
• обязательно соблюдать правила гигиены.