Механизмы устойчивости к нефторированным и фторированным хинолонам

Клиническое значение и микробиологическая активность фторхинолонов подробно рассмотрены в недавней публикации [8]. Ведущим механизмом устойчивости к хинолонам (как нефторированным, так и фторированным) является модификация мишени – двух бактериальных ферментов ДНК-гиразы и топоизомеразы IV. Указанные ферменты опосредуют конформационные изменения в молекуле бактериальной ДНК, необходимые для ее нормальной репликации; каждый из ферментов состоит из четырех субъединиц. ДНК-гираза состоит из двух gyrА и двух gyrB субъединиц (соответствующие гены – gyrА и gyrB) [9]. Топоизомераза IV – из субъединиц parC и parE (соответствующие гены – parC и parE) [10]. Гены обоих ферментов локализованы на бактериальной хромосоме. Для действия хинолонов необходимо образование тройного комплекса ДНК-фермент-хинолон. Образование такого комплекса в результате ряда достаточно сложных событий приводит к гибели микробной клетки. Участок полипептидной цепи ДНК-гиразы или топоизомеразы IV, в котором происходит связывание хинолона и фермента, получил название "хинолонового кармана" В механизме действия хинолонов в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов имеются некоторые особенности. Основной мишенью действия хинолонов у грамотрицательных микроорганизмов является ДНК-гираза (топоизомераза IV имеет меньшее значение), у грамположительных – наоборот [11]. Большинство нефторированных и фторированных хинолонов обладают большим сродством к ДНК-гиразе, с чем и связана их преимущественная активность в отношении грамотрицательных микроорганизмов. Однако ряд новых фторхинолонов (спарфлоксацин, грепафлоксацин, тровафлоксацин, моксифлоксацин) обладают высокой активностью в отношении грамположительных микроорганизмов, что, вероятно, объясняется их повышенным сродством к топоизомеразе IV. Основой формирования резистентности к хинолонам являются мутации (аминокислотные замены) на участке между 67 и 106 аминокислотными остатками в области "хинолонового кармана" чувствительных ферментов, приводящие к снижению их аффинности к хинолонам [12, 13]. В зависимости от того, в какой точке "хинолонового кармана" произошла аминокислотная замена, наблюдают выраженное в той или иной степени повышение МПК. При некоторых из описанных мутаций МПК повышается в 2 – 4 раза, при других – более чем в 100 раз. Основное практическое значение имеют мутации в генах gyrA и parC. Принципиально важнейшим моментом как для теории, так и для практики является то, что у одного и того же микроорганизма мутации в одном или двух генах могут накапливаться, сопровождаясь ступенчатым снижением аффинности ферментов к хинолонам и повышением МПК. Если единичные мутации сопровождает незначительное повышение МПК (в 2 – 4 раза), то такой уровень резистентности может не иметь клинического значения (микроорганизм будет оставаться в категории чувствительных). Так, например, МПК ципрофлоксацина в отношении Escherichia coliпри аминокислотной замене в 81 позиции ДНК-гиразы возрастает в 8 раз (от 0,03 – 0,06 до 0,24 – 0,48 мкг/мл) [12]. Поскольку принятая пограничная концентрация между чувствительными и умеренно устойчивыми штаммами равна 1,0 мкг/мл, то несмотря на наличие механизма устойчивости данный изолят можно рассматривать как чувствительный. В случае аминокислотной замены в положении 84 топоизомеразы IV МПК ципрофлоксацина в отношенииStreptococcus pneumoniaeвозрастает также в 8 раз [14]. Однако поскольку МПК "диких" штаммов пневмококков колеблется в пределах 0,5 – 1,0 мкг/мл, то МПК для мутантного штамма составит 4 – 8 мкг/мл, что с клинической точки зрения следует трактовать как резистентность. Высокий уровень устойчивости грамотрицательных микроорганизмов к фторхинолонам (МПК < 64,0 мкг/мл) обычно связан с двумя мутациями и более в одном или обоих чувствительных ферментах. Закономерности перекрестной резистентности микроорганизмов к отдельным хинолонам представляются достаточно простыми в сравнении с антибиотиками других классов. Поскольку повышение уровня и спектра активности каждой новой генерации хинолонов связано с повышением их сродства к чувствительным ферментам, то и развитие резистентности также носит ступенчатый характер (закономерности перекрестной резистентности охарактеризованы втабл. 2). Единичные мутации приводят к клинически значимой резистентности либо только к налидиксовой кислоте, либо к налидиксовой кислоте и норфлоксацину. Накопление мутаций обусловливает распространение устойчивости на пефлоксацин и далее на группу ципрофлоксацина, офлоксацина и ломефлоксацина (диссоциация чувствительности между этими препаратами крайне редка). Среди грамположительных микроорганизмов возможно сохранение чувствительности к новым препаратам (спарфлоксацин и другие) при устойчивости к остальным хинолонам. Следует подчеркнуть, что до сих пор не известны достоверные случаи устойчивости к ципрофлоксацину при чувствительности к более ранним хинолонам. Наибольшее практическое значение на сегодняшний день имеет устойчивость к фторхинолонам среди возбудителей госпитальных инфекций, чаще всего средиP. aeruginosa, Acinetobacter spp., Serratia spp., Citrobacter spp.Причем поскольку детерминанты резистентности локализованы на бактериальной хромосоме, то ее распространение идет по клональному типу, а частота в отдельных учреждениях или отделениях, неблагополучных по госпитальным инфекциям, может превышать 30 – 40%. В таких условиях хинолоны утрачивают свое значение как препараты эмпирической терапии. К неблагоприятной тенденции следует отнести появление устойчивости к хинолонам среди возбудителей внебольничных инфекций (E. coli, N. gonorrhoeae) [15]. Из ряда стран появляются сообщения об устойчивости к фторхинолонам среди сальмонелл, резистентных и другим клинически значимым для лечения соответствующих инфекций антибиотикам (лактамам, хлорамфениколу) [16, 17]. Непосредственно после внедрения в клиническую практику фторхинолоны рассматривали как средства лечения инфекций, вызванных метициллинрезистентными стафилококками. Однако после начала их применения нарастание резистентности к хинолонам среди метициллинрезистентных стафилококков происходит достаточно быстро (например, в ряде учреждений Москвы резистентность достигает 36%) [18]. Из других механизмов резистентности к хинолонам значение имеют снижение проницаемости внешних структур и активное выведение, об их частоте и соответственно клиническом значении судить трудно. Проблема борьбы с устойчивостью к хинолонам – это проблема борьбы с госпитальными инфекциями. Для раннего выявления тенденций к распространению резистентности необходима количественная оценка чувствительности возбудителей госпитальных инфекций. При выявлении штаммов с величинами МПК, превышающими таковые, характерные для "дикой" популяции, необходимо, не дожидаясь распространения клинически значимой устойчивости, проводить мероприятия по ограничению применения хинолонов.