Литусов Н.В. Общая микробиология

В случае, когда используются антибиотики, не указанные в таблице 13.5, используют универсальную оценочную шкалу (таблица 13.6).

Таблица 13.6 – Ориентировочная (универсальная) шкала оценки чувствительности микроорганизмов к антибиотикам при использовании диско-

диффузионного метода

Таким образом, если зона задержки роста составляет 15-25 мм, то микробы считают чувствительными к антибиотикам, до 15 мм - малочувствительными, а отсутствие зоны указывает на резистентность бактериальной культуры к данному антибиотику. Этот метод используется только для “быстрорастущих” микроорганизмов, образующих сплошной рост на плотной питательной среде (в виде “газона”) через 18-20 часов экспозиции.

Е-тест представляет собой модификацию метода дисков. В этом тесте вместо дисков используется полоска, содержащая разные концентрации антибиотика на разных участках. Каждая зона полоски имеет соответствующую маркировку. Полоска помещается на поверхность агара с бактериальной культурой. Зона задержки роста культуры в этом тесте также имеет эллипсовидную форму.

403

Зона

Зона

МПК 2

-умеренно-устойчивый микроб;

-устойчивый микроб.

Микроорганизм считается чувствительным, если у него нет устойчивости к данному лекарственному средству, и при лечении стандартными дозами этого препарата отмечается хорошая терапевтическая эффективность.

Устойчивым к антимикробному средству считают микроорганизм, если он

404

имеет механизмы резистентности к данному препарату и при лечении инфекций, вызванных этим микроорганизмом, нет клинического эффекта даже при использовании максимальных терапевтических доз этого препарата.

Микроорганизмы относятся к умеренно-устойчивым, если по своей чувствительности они занимают промежуточное значение между чувствительными и устойчивыми штаммами и при лечении инфекций, вызванных данными возбудителями, клинический эффект наблюдается только при использовании высоких терапевтических доз препарата.

13.7. Антибиотикорезистентность микроорганизмов

Антибиотикорезистентность – это устойчивость микробов к антимикробным препаратам. Микробы считаются резистентными в том случае, когда они не обезвреживаются такими концентрациями антибиотиков, которые создаются в организме при введении принятых доз. Таким образом, бактерии являются резистентными к препарату, если он в терапевтической концентрации не подавляет размножения этого микроорганизма. В этом случае минимальная подавляющая концентрация in vitro выше, чем в тканях или в сыворотке крови. Целый ряд микробов под влиянием антибиотиков, особенно при неправильном их применении, утрачивает чувствительность к ним и образует антибиотикорезистентные формы. В настоящее время число лекарственно-устойчивых форм бактерий повсеместно возрастает. Так, частота обнаружения пенициллиноустойчивых стафилококков доходит до 90-98%, стрептомициноустойчивых – до 60-70% и выше, резистентность шигелл к ампициллину достигает 90% и более. Устойчивость к антибиотикам чаще возникает у бактерий, реже – у спирохет, риккетсий, хламидий, микоплазм, дрожжеподобных грибов. Устойчивость к антибиотикам возникает в результате изменения различных структур бактериальной клетки (цитоплазматической мембраны, клеточной стенки и др.).

Основные механизмы резистентности микробов к антибиотикам:

-способность к синтезу ферментов, инактивирующих антибактериальный препарат;

-модификация бактериальных структур, с которыми взаимодействует антибиотик.

Различают следующие виды резистентности микроорганизмов:

1.Естественная резистентность (первичная резистентность, природная устойчивость) - генетически обусловленная резистентность данного вида бактерий в отношении какого-либо химиотерапевтического препарата (отсутствие мишени для воздействия антибиотика). Например, микоплазмы не имеют пептидогликана в составе клеточной стенки, поэтому не чувствительны к бета-лактамным антибиотикам.

2.Приобретенная резистентность:

-первично приобретенная резистентность - резистентность бактериального штамма к химиотерапевтическому препарату без предварительного контакта с антибиотиком;

-вторично приобретенная резистентность – резистентность микроба,

405

развивающаяся после контакта с химиотерапевтическим препаратом.

Генетические основы приобретенной резистентности:

1.Мутации в бактериальной хромосоме с последующей селекцией мутантов. Такой путь приобретения устойчивости наблюдается в присутствии антибиотиков, так как в этом случае мутанты приобретают селективные преимущества.

2.Перенос хромосомных генов антибиотикорезистентности от устойчивых клеток к чувствительным.

3.Перенос R-плазмид (плазмид резистентности). При этом плазмиды могут кодировать устойчивость сразу к нескольким антибиотикам (множественная устойчивость).

4.Перенос транспозонов (мигрирующих генетических последовательностей), несущих гены резистентности к антибиотикам (r-гены). Транспозоны способны мигрировать с хромосомы на плазмиду и обратно, что увеличивает вероятность возникновения антибиотикорезистентных бактерий.

Резистентность, обусловленная мутациями, связана с изменением в структуре гена, кодирующего чувствительность к антибиотику. При этом возникают

как спонтанные, так и индуцированные мутации. Спонтанные мутации, наблюдаемые с частотой от 10-7 до 10-12, играют очень незначительную роль в формировании резистентности. На фоне применения антибактериального средства часто возникают индуцированные мутации. В этом случае имеет место естественная селекция антибиотикоустойчивых штаммов. Подобным путем у штаммов Staphylococcus aureus выработалась устойчивость к метициллину.

Мутации могут быть единичными, при которых возникают бактерии, устойчивые к одному какому-нибудь антибиотику, а также множественными, при которых возникает потомство, обладающее устойчивостью к нескольким антибиотикам.

Наиболее часто резистентность к антибиотикам обусловлена переносом плазмид. Плазмиды резистентности (R-плазмиды) - внехромосомные молекулы ДНК. Они способны к автономной репродукции и кодируют антибиотикоустойчивость у различных бактерий. Плазмиды могут включать один и более генов, кодирующих синтез ферментов, обусловливающих инактивацию или модификацию лекарственных препаратов (например, β-лактамазы, инактивирующие пенициллины и цефалоспорины, или ацетилтрансферазы, нарушающие структуру хлорамфеникола), а также опосредующих быструю элиминацию препаратов (например, тетрациклинов) из клетки. Гены множественной устойчивости могут кодировать транспозоны, которые у одних бактерий интегрируются в плазмиды, а у других микробов встраиваются в бактериальную хромосому. R-плазмиды способны

кширокому распространению в популяциях бактерий в результате генетического переноса (конъюгации, трансдукции, трансформации).

Механизмы формирования резистентности микроорганизмов к антибиотикам (рисунок 13.24):

1.Превращение активной формы антибиотика в неактивную форму путем ферментативной инактивации (разрушения). Например, многие бактерии

продуцируют фермент -лактамазу, разрушающую -лактамные антибиотики (пенициллины и цефалоспорины).

406

Нарушение

проницаемости

Активный выброс

Инактивация бета-лактамазой

Изменение мишени

Обходной путь

Рисунок 13.24 – Основные механизмы резистентности микроорганизмов к антимикробным препаратам.

2.Изменение проницаемости клеточной стенки бактерий для определенного антибиотика. Транспорт антимикробных препаратов в клетку происходит через пориновые каналы клеточной стенки. Нарушение их проницаемости препятствует поступлению антибиотиков внутрь клетки. Например, клеточная стенка грамотрицательных бактерий слабо проницаема для пенициллина.

3.Нарушения в системе специфического транспорта антимикробного препарата в бактериальную клетку, то есть активное выведение антибиотика из микробной клетки (эффлюкс). Этот механизм характерен для тетрациклиновых антибиотиков (рисунок 13.25).

Насос выброса

Рисунок 13.25 – Механизм эффлюкса антибиотиков.

4. Модификация мишени действия антибиотиков. Например, у микоплазм и L-форм бактерий отсутствует клеточная стенка, поэтому они не чувствительны к пенициллинам.

5. Возникновение у микроорганизма альтернативного пути образования жизненно важного метаболита, заменяющего основной путь, блокированный препаратом, то есть формирование метаболического “шунта” (“обходного” пути

407

метаболизма). Например, такой механизм резистентности характерен для сульфаниламидных препаратов.

Пути борьбы с антибиотикоустойчивыми бактериями:

-систематическое получение новых антимикробных препаратов (обновление рынка антибиотиков);

-химическая модификация известных антибиотиков с защищенными активными группами, устойчивыми к бактериальным ферментам;

-изыскание ингибиторов, подавляющих активность бактериальных ферментов, а также препаратов, препятствующих адгезии бактерий на клетках макроорганизма;

-систематическое изучение типов лекарственной устойчивости патогенных и условно-патогенных бактерий, циркулирующих в пределах отдельных регионов;

-своевременная информация врачей о циркулирующих в регионе лекарственно-устойчивых бактериях;

-определение чувствительности выделенных бактерий к антибиотикам.

С целью предотвращения возникновения резистентных микроорганизмов при лечении необходимо комбинировать антибиотики или использовать их в сочетании с другими химиотерапевтическими средствами (сульфаниламидами, нитрофуранами, производными оксихинолина) и применять препараты, повышающие иммунологическую реактивность организма.

13.8. Характеристика антимикробных препаратов

В настоящее время все антимикробные препараты с учетом комплекса характеристик подразделяются на следующие группы:

А. Антибактериальные препараты: 1. Пенициллины:

1.1.Природные пенициллины (пенициллин).

1.2.Полусинтетические пенициллины:

-устойчивые к пенициллиназам - клоксациллин, оксациллин, метициллин;

-карбоксипенициллины - карбенициллин, тикарциллин;

-уреидопенициллины (антисинегнойные препараты) – мезлоциллин, азлоциллин, пиперациллин;

-аминопенициллины - ампициллин, амоксициллин;

-амидопенициллины – мециллам;

-комбинированные препараты, содержащие ингибиторы бета-лактамаз – амоксициллин + клавулановая кислота, ампициллин + сульбактам, пиперациллин + тазобактам, тикарциллин + клавулановая кислота.

Общая структура и готовая лекарственная форма одного из пенициллинов представлены на рисунке 13.26.

408

Рисунок 13.26 - Общая структура пенициллинов и готовая лекарственная форма ампициллина.

Пенициллин – это продукт жизнедеятельности грибов P. notatum, P. crustosum, P. chrysogenum и др. Пенициллин - кристаллический порошок белого цвета. Применяется в виде солей (калиевой, натриевой). Пенициллин эффективно действует на грамположительные микроорганизмы. Хорошо растворяется в воде, изотоническом растворе хлорида натрия, растворах глюкозы и новокаина. В растворах антибиотик нестоек. Антибиотик практически нетоксичен. Человеку можно вводить до 100 млн. ед. пенициллина ежедневно. Применяется внутримышечно и реже внутривенно (при тяжелых септических заболеваниях). Недостаток пенициллина - быстрое выведение его из организма через почки. Слабо всасывается из желудочно-кишечного тракта, разрушается желудочным соком, поэтому применять его перорально нецелесообразно. Однако имеются кислотоустойчивые препараты (феноксиметилпенициллин), которые назначают внутрь. При внутримышечном введении антибиотик задерживается в организме до 4 часов. Для более длительной циркуляции активно действующего вещества в организме разработаны специальные препараты пролонгированного действия. К

ним относятся новоциллин, экмоновоциллин, бициллины 1, 2, 3, 4, 5 и др.

Среди пенициллинов выделяют препараты I, II, III и IV поколений, препараты узкого и широкого спектра действия. К I поколению относятся препараты, устойчивые к действию пенициллиназы (метициллин, оксациллин), а также аминопенициллины широкого спектра действия (ампициллин). Препаратами II и III поколений являются карбоксипенициллины (в частности, карбенициллин). К пенициллинам IV поколения относятся уреидопенициллины и амидопенициллины.

Препараты узкого спектра действия (метициллин, оксациллин) активны в отношении грамположительных микроорганизмов, включая штаммы, продуцирующие пенициллиназу (β-лактамазу). Препараты широкого спектра действия - аминопенициллины - активны в отношении грамположительных кокков, грамотрицательных аэробов (кокков, бактерий), но неактивны в отношении пенициллиназообразующих штаммов. Карбоксипенициллины (карбенициллины), уреидопенициллины действуют на грамположительных и грамотрицательных аэробов и анаэробов, особенно родов Pseudomonas и Proteus.

2. Цефалоспорины.

Цефалоспорины продуцируются плесневым грибом Cephalosporium acremonium. Цефалоспорины не инактивируются пенициллиназой, поэтому они эффективны против грамположительных микробов, устойчивых к пенициллину. Эти

409

антибиотики применяются для лечения пневмонии, сепсиса, менингита и других инфекций. Цефалоспорины подразделяются на 5 групп, отличающихся между собой по спектру антимикробного действия:

-цефалоспорины первого поколения: цефалотин, цефазолин, цефалексин,

цефаклор, цефадроксил;

-цефалоспорины второго поколения: цефуроксим, цефаклор, цефметазол,

цефотиам, цефамандол, цефокситин;

-цефалоспорины третьего поколения: цефотаксим, цефтриаксон,

цефтазидим, цефтизоксим, цефиксим;

-цефалоспорины четвертого поколения: цефпиром, цефепим;

-цефалоспорины пятого поколения – цефтобипрол, цефтаролин.

Общая структура и один из цефалоспоринов представлены на рисунке 13.27.

Рисунок 13.27 - Общая структура цефалоспоринов и готовая лекарственная форма цефотаксима.

Цефалоспорины I поколения проявляют активность преимущественно в отношении грамположительных микроорганизмов: Streptococcus spp. и метициллиночувствительных Staphylococcus spp. Обладают невысокой активностью в отношении грамотрицательных бактерий. К цефалоспоринам I поколения чувствительны большинство анаэробов, за исключением B. fragilis. Эти антибиотики применяют преимущественно для лечения инфекций кожи и мягких тканей легкой и средней степени тяжести.

Цефалоспорины II поколения несколько уступают препаратам I поколения по активности в отношении грамположительных кокков, но превосходят в отношении грамотрицательных микроорганизмов. К препаратам II поколения чувствительны Е. coli, Salmonella spp., Proteus mirabilis, Klebsiella spp., Proteus vulgaris, Citrobacter diversus.

Цефалоспорины III поколения проявляют высокую устойчивость к β- лактамазам грамотрицательных микроорганизмов. Они активны в отношении менингококков, гонококков, Н. influenzae и М. catarrhalis, а также всех представителей семейства Enterobacteriaceae. Цефотаксим, цефтриаксон и цефтазидим хорошо проникают через гематоэнцефалический барьер, обеспечивая терапевтические концентрации в ликворе.

Цефалоспорины IV поколения близки к цефалоспоринам III поколения. Однако они лучше проникают через цитоплазматическую мембрану грамотрицательных бактерий и обладают высокой устойчивостью к гидролизу

410

хромосомными β-лактамазами. В результате этого они могут проявлять активность в отношении P. aeruginosa и неферментирующих грамотрицательных бактерий, резистентных к цефтазидиму. Цефепим также активен в отношении

Enterobacter spp., Citrobacterfreundii, Serratia spp., Morganella morganii и др.

Препарат показан для лечения тяжелых заболеваний разной локализации, вызванных полирезистентной микрофлорой, а также инфекций на фоне иммунодефицитных состояний.

3. Монобактамы (азтреонам). Из-за узкого спектра антибактериальной активности его используют в качестве препарата резерва для лечения поражений, вызванных аэробной грамотрицательной флорой, в том числе микроорганизмами семейства Enterobacteriaceae и P. aeruginosa, включая штаммы, устойчивые к аминогликозидам, уреидопенициллинам и цефалоспоринам (рисунок 13.28).

Рисунок 13.28 – Препарат азтреабол, содержащий азтреонам.

4. Карбапенемы (меропенем или меронем, имипинем) обладают широким спектром антибактериальной активности и высокой устойчивостью к бактериальным β-лактамазам. Они высокоэффективны при полимикробных, в том числе аэробно-анаэробных инфекциях. Карбапенемы применяются при тяжелых поражениях различной локализации преимущественно в качестве препаратов резерва. Общая структура и примеры карбапенемов представлены на рисунке 13.29.

Рисунок 13.29 - Общая структура и готовые лекарственные формы карбапенемов.

5. Гликопептиды (ванкомицин, тейкопланин) обладают относительно узким спектром действия на грамположительные аэробные и анаэробные микроорганизмы: стафилококки (в том числе метициллинрезистентные), стрептококки, пневмококки, энтерококки, пептострептококки, коринебактерии, клостридии. В отношении большинства микроорганизмов они оказывают бактерицидный эффект, связанный с нарушением синтеза клеточной стенки. На энтерококки, некоторые стрептококки и коагулазонегативные стафилококки действуют бактериостатически. Гликопептиды -