Авторы: Ржешевский Алексей, Петрова М.А.

Врачи и ученые бьют тревогу

Насколько важен вопрос, о котором ниже будет идти речь, можно судить уже по одному факту: к этой проблеме четыре года назад привлёк внимание научного сообщества первооткрыватель структуры ДНК, нобелевский лауреат Джеймс Уотсон. В 2011 году он и ещё 30 учёных-биологов из Канады, Франции, Финляндии, Бельгии, Германии, Великобритании и США собрались в Нью-Йорке на конференцию, посвящённую проблеме устойчивости бактерий к антибиотикам. По ее итогам участники конференции опубликовали совместное заявление, в котором с нескрываемой тревогой говорилось: «Развитие и распространение устойчивости к антибиотикам у бактерий представляет всеобщую угрозу для человека и животных, которую, как правило, сложно предотвратить, но тем не менее можно держать под контролем, и эту задачу нужно решать наиболее эффективными способами. До широкой общественности должны быть доведены факты, касающиеся важнейшей роли бактерий в жизни и благополучии людей, природы антибиотиков и важности их разумного использования».

Следующее громкое заявление прозвучало в 2012 году. Генеральный директор ВОЗ Маргарет Чен выступила в Копенгагене на конференции «Борьба с устойчивостью к противомикробным препаратам — время действовать». Отбросив всякую дипломатичность, М. Чен прямо и откровенно заявила, что современный мир вступает в новый, неизвестный ранее этап развития, в котором, по её словам, нас может ожидать «конец современной медицины в том виде, как мы ее знаем». Гендиректор ВОЗ предрекла наступление постантибиотической эпохи, когда «даже стрептококковое воспаление горла или царапина на коленке ребенка смогут снова приводить к смерти».

Конечно, чтобы мир мог услышать из уст руководителя ВОЗ о скором конце современной медицины, должны были сложиться исключительные обстоятельства. К огромному сожалению, об этих обстоятельствах большинство людей не имеет ни малейшего представления.

Что же это за обстоятельства? Сегодня процесс возникновения и распространения устойчивых клинических штаммов бактерий происходит с огромной скоростью, буквально на глазах врачей и исследователей. За последние 10–15 лет в результате продолжающегося интенсивного применения антибактериальных средств (АБ) бактериальные «монстры», устойчивые к различным антибиотикам, практически полностью вытеснили штаммы, устойчивые только к одному виду АБ. В последние годы отмечено появление так называемых панрезистентных супербактерий, устойчивых абсолютно ко всем используемым ныне АБ.

Такая ситуация не только усложняет борьбу с типичными инфекционными заболеваниями, но и ставит под угрозу применение многих жизненно важных медицинских процедур: трансплантации органов, имплантации протезов, передовой хирургии и химиотерапии раковых заболеваний. Ведь при всех этих процедурах повышается риск развития инфекционных заболеваний.

Как возникает и распространяется устойчивость к антибиотикам

Почему же некогда всемогущие АБ вдруг перестали эффективно действовать на бактерии? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться с основными способами возникновения устойчивости к антибиотикам и путями ее распространения.

Устойчивость бактерий к АБ может быть врожденной и приобретенной. Врожденная устойчивость обусловлена особенностями строения структур клетки, на которые направлено действие антибиотика. Такая устойчивость может быть связана, например, с отсутствием у микроорганизмов мишени действия АБ или недоступностью мишени вследствие низкой проницаемости оболочки клетки. Приобретенная устойчивость возникает в результате контакта микроорганизма с антимикробным средством за счет возникновения мутаций либо благодаря горизонтальному переносу генов (ГПГ) устойчивости. В настоящее время именно горизонтальный перенос различных генов резистентности признан главной причиной быстрого возникновения множественной лекарственной устойчивости у бактерий.

ГПГ — процесс, в котором организм передаёт генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Такая переданная ДНК встраивается в геном и затем стабильно наследуется. Центральную роль в этом процессе играют различные мобильные генетические элементы — плазмиды, транспозоны, IS-элементы, интегроны. За последние годы сформировано четкое понимание того, что ГПГ является одним из ведущих механизмов эволюции бактерий.

Рис. 1. Структура генома плазмиды R.

В боковых кольцевых участках — мобильные гены устойчивости к антибиотикам (транспозоны). Amp – ампициллин, tet — тетрациклин, kan — канамицин. Плазмида R посредством мобильных генов может передавать устойчивость к антибиотикам другим патогенным штаммам.

Эволюционные корни проблемы устойчивости

Гипотеза о том, что актиномицеты-продуценты антибиотиков, живущие в почвах, являются источником генов устойчивости к антибиотикам, была сформулирована еще в 1973 году американскими учеными Бенвенисте и Дэвисом (Benveniste, Davies). Однако впоследствии выяснилось, что гены продуцентов АБ имеют очень мало общего с генами патогенных бактерий. Поэтому было сделано предположение о том, что любые природные бактерии, а не только сами продуценты, являются источником генов устойчивости к АБ. Первые свидетельства в пользу этого предположения были получены французскими учеными при изучении происхождения генов бета-лактамазы и генов устойчивости к хинолонам. В обоих случаях удалось обнаружить природные бактерии, несущие гены, почти идентичные клиническим. Однако это были лишь единичные примеры; к тому же нельзя было исключить возможность переноса генов в обратном направлении — от клинических штаммов бактерий к бактериям природным.

Для убедительного подтверждения данной гипотезы требовалось выделить гены, идентичные или практически идентичные клиническим, из природных экосистем, не подвергавшихся антропогенному воздействию. Впервые такие гены устойчивости к АБ из абсолютно нетронутых экосистем удалось обнаружить в 2008 году российским генетикам из Института молекулярной генетики РАН, М.А. Петровой и её коллегам. Для этих исследований были использованы образцы «вечной мерзлоты» возрастом от 20 тысяч до 3 млн. лет. В 2011 году канадские исследователи также обнаружили гены устойчивости в ДНК, выделенной из образца мерзлоты с Клондайка возрастом 30 тысяч лет. В настоящее время в лабораториях ряда стран активно ведутся геномные исследования в этом направлении. Благодаря всем этим исследованиям уже никто не сомневается в том, что резистентность к АБ имеет глубокие эволюционные корни и существовала задолго до начала применения АБ во врачебной практике.

Хозяйственная деятельность человека — главная причина распространения устойчивости к АБ

Хотя гены устойчивости к АБ у бактерий возникли еще в древности, широкое распространение таких генов среди микроорганизмов началось только с использованием антибактериальных средств в медицине. Активное и повсеместное применение антибактериальных средств послужило мощнейшим эволюционным инструментом, который способствовал селекции и распространению бактерий с изменённым геномом. Более 100 000 тонн АБ, производимых ежегодно, заставляют микроорганизмы проявлять чудеса приспособляемости.

По сути, начав активно использовать антибиотики, человек неожиданно для себя дал старт широкомасштабному и планомерному эксперименту по отбору устойчивых бактерий. Следует особо подчеркнуть, что в результате этого в клинике произошел отбор не только генов устойчивости, но и особых систем, значительно ускоряющих приобретение новых генов устойчивости за счет горизонтального переноса. Это привело к тому, что АБ, которые еще недавно успешно использовались для борьбы с самыми различными возбудителями инфекций, теперь в подавляющем большинстве случаев оказываются неэффективными. Результатом данного эксперимента явилось понимание того, что в процессе эволюции у бактерий выработалось множество механизмов, позволяющих им быстро меняться и благодаря этому выживать в условиях самого жесткого отбора, будь он естественным или искусственным.

Нынешняя опасная ситуация, сложившаяся в борьбе с инфекциями, напрямую связана с огромным количеством АБ, которые производят в мире. Большинство из них плохо усваиваются организмами человека и животных. В результате этого от 25 % до 75 % потребляемых антибактериальных средств без изменений выводятся из организма с калом и мочой, попадая затем вместе с водой в естественные водоёмы. По всему миру учёные регулярно фиксируют в городских сточных водах высокую концентрацию АБ после их использования в медицине и животноводстве. И никакие очистные сооружения не в силах этому противостоять. Такая ситуация прямо способствует распространению устойчивости к АБ: бактерии, живущие в естественной среде, после контакта с малыми дозами АБ из очистных сооружений приобретают устойчивость к ним.

Подтверждает этот факт то, что в местах слива сточных вод биологи постоянно обнаруживают бактерии с генами устойчивости к АБ и бактериофаги, передающие эти гены бактериям. Кроме того, использование для удобрения полей навоза животных, получавших антибиотики, также приводит к заметному увеличению в почве количества бактерий, содержащих гены устойчивости. Эти гены потом могут передаваться бактериям, живущим на растениях, а затем с растительной пищей попадать в кишечник человека и захватываться кишечной микрофлорой.

В немалой степени способствует распространению устойчивости к АБ заведённая в животноводстве практика создания крупных комплексов с многотысячными поголовьями. Плазмиды с генами устойчивости, R-плазмиды, очень быстро распространяются на ограниченном пространстве с большим количеством животных. И здесь уже можно увидеть социальные причины увеличения резистентности к АБ. Постепенная миграция сельских жителей в города приводит к исчезновению небольших животноводческих хозяйств и замене их гигантскими комплексами, которые являются прекрасным резервуаром для накопления факторов резистентности. Причём в таких комплексах гены устойчивости к АБ приобретают не только животные, но и люди из обслуживающего персонала.

Ещё одним важным фактором распространения устойчивости к АБ является принятое сегодня за правило применение субтерапевтических доз АБ в животноводстве в качестве факторов роста. Директор ВОЗ М. Чен привела поразительные данные о том, что более половины всех производимых сегодня антибиотиков скармливают животным для их быстрого роста: «Количество антибиотиков, используемых среди здоровых животных, превышает количество антибиотиков, используемых среди нездоровых людей». По данным академика РАСХН Е.С. Воронина и его коллег, широчайшее и бесконтрольное применение в животноводстве тетрациклиновых антибиотиков в качестве кормовой добавки привело к тому, что большинство штаммов сальмонелл и эшерихий у животных перестали реагировать на препараты этой группы.

Рис. 2. Основные источники поступления АБ в биосферу и глобальная сеть путей горизонтального переноса генов устойчивости к ним. Красными стрелками показано поступление антибиотиков, оранжевыми — перемещение АБ и генов устойчивости к ним, голубыми — передача только генов устойчивости.

Одной из ключевых причин распространения устойчивости к АБ также признано необоснованное назначение врачами и самолечение антибиотиками. Как это ни удивительно, но любые контакты со сферой здравоохранения несут в себе повышенный риск заразиться бактериями, устойчивыми к целому спектру АБ. И любой поход в поликлинику или лечение в больнице вместо укрепления здоровья может дать совершенно обратный эффект. Так, основным резервуаром для размножения и накопления устойчивого к АБ золотистого стафилококка являются больницы, отделения реанимации и работники медицинской сферы.

Кроме того, в больницах и отделениях реанимации широко распространены самые опасные на сегодня бактерии — бактерии с бета-лактамазами расширенного спектра (БЛРС). Бета-лактамазы — это специальный фермент, с помощью которого бактерии расцепляют АБ из самой распространённой в настоящее время группы — бета-лактамов. Первые БЛРС были обнаружены в РФ в 1996 году специалистами из Государственного научного центра по антибиотикам в сточных водах сельхозфермы. В 2000-х годах эти бета-лактамазы уже обнаруживались в угрожающих количествах почти повсеместно в отделениях реанимации и в стационарах.

БЛРС дают бактериям практически полную неуязвимость перед многими АБ и быстро распространяются в медучреждениях среди персонала и пациентов. Нужна по-настоящему стерильная чистота, аккуратность и ответственность, чтобы этого не произошло. Но часто этого нет, и поэтому сегодня сложилась удивительная ситуация — любой контакт со сферой здравоохранения потенциально опасен (!) для здоровья человека.

Выход есть!

Но даже из такой сложной ситуации есть выход. Приведем всего два примера. Дания в конце 1990-х первой в Европе ввела запрет на использование антибиотиков в качестве стимуляторов роста у животных. Результаты такого шага не заставили себя долго ждать. Международная группа экспертов подтвердила, что отказ Дании от АБ в животноводстве не только не нанёс большого ущерба доходам фермеров, но и способствовал значительному снижению факторов устойчивости к АБ на фермах и в мясе животных. В выигрыше оказались все, кроме производителей АБ. Германия, запретив использование АБ авопарцина на птицефермах, тоже добилась внушительных результатов: количество энтерококков, устойчивых к ванкомицину (аналогу авопарцина), за 4 года после запрета снизилось в три раза.

Сегодня сложилась действительно непростая ситуация. Человечество стоит перед очень сложной и многогранной проблемой. Научные исследования показали, насколько сложно устроены биологические процессы у живых организмов и как осторожно нужно вмешиваться в их естественный ход. Появление в последние десятилетия устойчивых к лекарствам супербактерий и множества новых инфекций — лучшее тому подтверждение. Бездумное применение антибиотиков создало реальную угрозу для человечества. И чтобы устранить или хотя бы уменьшить эту угрозу, потребуются весьма ощутимые усилия всего мира, в первую очередь правительств развитых государств и научно-медицинского сообщества.

Вот как прокомментировали данный материал врач-педиатр, к. м. н. Е. О. Комаровский, д. б. н. Т. С. Ильина, Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи, и д. м. н., профессор кафедры эпидемиологии 1-го МГМУ им. И. М. Сеченова А. В. Тутельян.

Е. О. Комаровский: «Представленный обзор — бесценная информация к размышлению для практических врачей. Постоянные попытки убедить докторов в неправильности определенных действий (профилактическая антибиотикотерапия при ОРВИ, нерациональный выбор и дозирование антибиотиков, местная антибиотикотерапия системными препаратами и т. д.) неизменно наталкиваются на вопрос: «А почему это неправильно, если пациенты выздоравливают?».

Данный обзор представляет исчерпывающий перечень аргументов, обосновывающих важнейший стратегический принцип антибактериальной терапии: ее максимально возможное ограничение.

Подлинная беда практической медицины состоит в том, что тактические моменты антибактериальной терапии (разнообразные псевдонаучные заблуждения, боязнь ответственности врачом, требования пациентов, позиция медицинских проверяльщиков и т.п.) выходят на передний план и, как следствие, наносят непоправимый стратегический ущерб, превращая эффективные антибактериальные средства в бесполезные пустышки, ставя под угрозу саму возможность антибактериальной терапии. Еще раз подчеркну: данный обзор важен и нужен, обязателен к прочтению каждым клиницистом, который готов просчитывать будущее своих пациентов хотя бы в краткосрочной перспективе».

Т. С. Ильина: «Несмотря на то, что о множественной устойчивости бактерий к антибиотикам и механизмах ее возникновения и распространения научной общественности известно довольно давно, продолжается бесконтрольное применение антибиотиков, часто с широким спектром действия, самими больными или назначение их врачами без предварительного определения чувствительности бактерий, вызвавших заболевание. Очень важная проблема затронута в данной статье, и она нуждается в широком обсуждении и постоянном возобновлении таких обсуждений среди медицинского персонала. Следует также добавить, что бактерии обладают способностью существовать в организме больного в виде биопленок, образуемых одним или несколькими видами разных бактерий. Благодаря своей организации биопленки отличаются повышенной устойчивостью к антибиотикам даже в тех случаях, если они образованы чувствительными бактериями. Именно они ответственны за возникновение хронических заболеваний, не поддающихся лечению антибиотиками. Поэтому в настоящее время широко ведутся поиски новых путей борьбы с такими инфекциями, и одним из них является фотодинамическая инактивация бактерий».

А. В. Тутельян: «Одной из самых приоритетных задач медицинской науки на современном этапе является снижение частоты возникновения микроорганизмов, устойчивых к антимикробным препаратам (АМП) и скорости их распространения на территории отдельных стран и в мире в целом. Предлагаемая статья раскрывает основные причины сложившейся достаточно тяжелой ситуации с антибиотикоустойчивостью, а также содержит принципиальные положения, на которых должна базироваться научно обоснованная система борьбы с устойчивостью микроорганизмов к АМП. Представленные в статье рекомендации являются результатом обобщения мировой практики, изложенных в Глобальном докладе ВОЗ об устойчивости к противомикробным препаратам (Antimicrobial resistance: global report on surveillance, April 2014) данных и имплементации положений Глобальной стратегии ВОЗ по сдерживанию устойчивости к противомикробным препаратам (WHO Global Strategy for Containment of Antimicrobial Resistance, 2001). Сейчас как никогда важны обучение медицинских работников и специалистов ветеринарного профиля основным принципам рационального использования антимикробных препаратов, пропаганда среди населения осознанного отказа от использования антибиотиков без врачебного контроля как важнейшего компонента ведения здорового образа жизни. В связи с этим данный научный обзор представляется чрезвычайно важным и актуальным.

Источник: Троицкий вариант – Наука

опубликовано 12/06/2015 16:02
обновлено 18/07/2015
Лекарства, Лекарственные средства

Комментарии 3

Для того чтобы оставить комментарий, пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Лучший комментарий
Julllia
15/06/2015 13:07

Julllia Украина, Севастополь

О какой сознательности может идти речь, врач (стоит заметить: платной, дорогой клиники) грудничку при диагнозе ОРВИ на второй день болезни назначает антибиотики, на вопрос мамы " может подождем пару дней?", отвечая, " а что ждать будем, что в бронхит перейдет", ну и как быть? У меня теперь при входе врача один вопрос: " вы по Комаровскому?"
2
Stein
15/06/2015 15:30 #

Stein Россия, Санкт-Петербург

Меня поражает вот что: врач может быть неправ, мамы это подозревают, но не спорят! Максимум спросят "зачем эти таблетки?". По закону врач обязан отвечать на ваши вопросы до тех пор, пока вам не станет понятно. Так что спрашивайте. Донимайте. Вне зависимости от того, платный ли врач.
1
KLI
15/06/2015 14:26 #

KLI Украина, Мерефа

Как по мне, это катастрофа! При всей моей оптимистической жизненной позиции, я боюсь, что бактерии победят человечество, и никаких катаклизмы ненадо...
1

Скачивайте наши приложения