Конец эры антибиотиков: почему супербактерии побеждают


Женщина в результате открытого перелома получила инфекцию бедренной кости и после безуспешной антибиотикотерапии умерла от септического шока. Патогеном оказался представитель обычной флоры человека - клебсиелла, устойчивая сразу ко всем 26 антибиотикам зарегистрированным в США.

Ежегодно 23 000 человек в США, 25 000 в Европе и около 700 000 в мире погибает от бактериальных инфекций устойчивых к существующим антибиотикам. Прогнозируется, что через 30 лет смертность от супербактерий достигнет 10 млн. человек в год. На этом фоне сокращаются инвестиции в разработку новых антибиотиков.

Сегодня расскажу о том, почему безобидные бактерии превращаются в агрессивные и устойчивые к препаратам супербактерии, а разработка новых антибиотиков становится невыгодной.

Случайное открытие антибиотиков

Александр Флеминг знаменит непозволительной для бактериолога неряшливостью. В 1922 году уронив слизь из своего простуженного носа на культуру бактерий он наблюдал лизис колоний и так открыл фермент лизоцим. А в 1928 году случайно занес споры плесени в культуру стафилококка и обнаружил, что вокруг выросшего гриба все бактерии погибли:

Флеминг догадался, что плесень синтезирует бактерицидное вещество с целью вытеснить конкурирующих за питательный субстрат бактерии. Выделенный из плесени пенициллин оказался эффективнее широко применяемых тогда хирургами наружных антисептиков. В отличие от антисептиков пенициллин можно вводить внутрь организма для борьбы с инфекцией в любых тканях и органах, а антибактериальная активность сохранялась даже после разведения препарата в 800 раз. Высокая активность мизерных доз позже была объяснена механизмом действия пенициллина. В отличие от антисептиков, которые лишь при высоких концентрациях разрушают клеточную стенку бактерии, пенициллин проникает внутрь клетки и прицельно блокирует синтез биополимера, необходимого для сборки клеточной стенки бактерии.

Антибиотики - биологическое оружие в войне грибов и бактерий

Однако вскоре Флеминг обнаружил, что если применить слишком низкую концентрацию пенициллина или вводить его короткое время, то выжившие колонии бактерий приобретают устойчивость к ранее эффективным дозам препарата. Позднее было установлено, что стафилококки имеют врожденную способность к синтезу фермента разрушающего пенициллин. Это своего рода антидот или противоракетная оборона, где вместо ракет противника - бактерицидное оружие грибов, а вместо противоракет - фермент расщепляющий бактерицид.

Сегодня хорошо известно, что подобные противостояния происходят в природных условиях не только между грибами и бактериями, но даже между близкородственными видами одного рода бактерий. Ведь чем ближе родство, тем более одинакова ниша и субстрат, за которые нужно конкурировать. Например, прямо сейчас разные виды стафилококков ведут непрерывную борьбу за нишу на слизистых вашего рта, одновременно вырабатывая бактерицидные вещества и антидоты. Так что, если вам кажется, что только люди убивают друг друга в борьбе за территорию и ресурсы, посмотрите на этот снимок посева из полости рта здорового человека и представьте, какая резня идет сейчас у вас во рту:

Однако в этой войне нет победителей и проигравших - миллионы лет эволюционного противостояния сотен видов микроорганизмов нашей микрофлоры обернулись балансом, который оказался бесценным приобретением для макроорганизма. Все ниши плотно заселены разношерстной флорой, где поголовье каждого вида строго ограничено бактерицидной активностью соседей, а также размерами ниши и иммунитетом макроорганизма. Например, вызывающий гнойные инфекции Золотистый стафилококк может без вреда для нашего организма иметь популяцию до 10 000 бактерий в мл. среды, а Клебсиелла пневмония, убившая пациентку в США, безобидно присутствует на коже или в кишечнике здорового человека, но не более 10 000 бактерий в грамме фекалий.

Развитие резистентности к антибиотикам

А теперь представьте, что будет, если одной из сторон гражданской войны в маленьком африканском государстве передать оружие массового уничтожения. В случае с бактериями таким оружием будет антибиотик, но не природный, а современный синтетический аналог, применяемый в больших дозах и не локально, а аналогично ковровой бомбардировке - санирующий весь организм целиком.

В результате применения антибиотика видовое разнообразие быстро сократится за счет наиболее чувствительных к препарату видов бактерий. Освободившиеся ниши быстро заселятся видами способными активно синтезировать антидоты. Генетическое разнообразие представителей внутри одного вида тоже уменьшится - эволюционное преимущество получат колонии наиболее устойчивые к антибиотикам. Если антибиотик химически аналогичен бактерицидам каких-нибудь бактерий микрофлоры, то выжившие виды продолжат доминировать даже после отмены антибиотикотерапии. Таким образом применяя антибиотик мы неосознанно создаем положительный отбор наиболее резистентных штаммов. Поэтому бессистемное применение антибиотиков часто заканчивается хроническими инфекциями, обусловленными разрастанием условно-патогенной микрофлоры.

Носитель таких бактерий будет распространять их среди членов семьи, родственников и знакомых, которые рано или поздно применят другие антибиотики, тем самым продолжив положительный естественный отбор, и монорезистентный штамм постепенно приобретет полирезистентность. Такие патогены медики называют супербактериями.

Кроме того разные виды бактерий способны обмениваться между собой генами резистентности к антибиотикам с помощью горизонтального переноса внехромосомных генетических элементов (плазмиды):

Опасно, если полирезистентными к антибиотикам становятся бактерии-анаэробы - способные к бескислородному метаболизму. В случае травмы они могут попасть в кровь и вызвать тяжелый сепсис, как это произошло в описанном выше клиническом случае, когда патоген глубоко проник в костную ткань. Пытаясь спасти женщину, врачи безуспешно применили 14 антибиотиков и еще 12 препаратов протестировали in vitro на культуре выделенной из очага инфекции, но и они оказались не эффективными.

Еще более опасно, когда резистентность приобретают патогенные бактерии, например, возбудители дизентерии, сальмонеллезов и сибирской язвы. Несмотря на низкой распространенность данных инфекций, их возбудители могут легко приобрести резистентность к препаратам от представителей нормальной микрофлоры путем горизонтального переноса генов в составе плазмид. Кроме того часто источником опасных инфекций являются сельскохозяйственные животные, среди которых носительство антибиотикорезистентных бактерий распространено больше, чем среди людей. Это обусловлено тем фактом, что в животноводстве антибиотики пожизненно добавляются в корм с целью профилактики инфекций. Субтерапевтические дозировки не уничтожают бактерии, а лишь сдерживают их размножение. С другой стороны, еще Флеминг предупреждал, что применение низких концентраций антибиотиков ведут к снижению чувствительности бактерий к препарату.

Группа ученых Гарварда поставила интересный эксперимент, наглядно демонстрирующий эволюцию резистентных штаммов под воздействием постепенно возрастающей концентрации антибиотика. Очень советую посмотреть короткое видео эксперимента тем, кто самостоятельно принимает антибиотики:

Таким образом важно принимать антибиотик в терапевтических дозах и полным курсом в соответствии с рекомендациями врача.

Метод оценки резистентности к антибиотикам в клинической практике

Однако, если вызвавшая заболевание бактерия уже имеет резистентность к препарату, то даже длительный прием антибиотика в высоких дозах может оказаться бесполезным. В таких случаях требуется определение чувствительности патогена к препарату в лаборатории. Для этого на питательную среду одновременно с посевом бактерий укладываются бумажные диски, пропитанные различными антибиотиками. На фото слева - контрольная лабораторная культура (светло-желтая исчерченность на среде), а справа - культура той же бактерии, полученная у пациента из очага инфекции. Прозрачные кольца вокруг дисков означают отсутствие роста культуры и, следовательно, ее чувствительность к данному антибиотику. Если же прозрачное кольцо отсутствует, значит к данному антибиотику есть резистентность.

Результаты такого обследования позволят назначить антибиотик узкого спектра действия и прицельно подавить патоген минимизировав ущерб для остальной микрофлоры. Однако выполнение данных анализов - дорогостоящая практика и требует нескольких дней для инкубации. Поэтому, чтобы не терять драгоценное время, врач зачастую назначает антибиотики, не дожидаясь результатов анализа на чувствительность возбудителя к препарату. В подавляющем большинстве случаев данный анализ вовсе не выполняется, а антибиотик назначается даже без выявления вида возбудителя. Такая тактика предполагает применение антибиотиков широкого спектра действия по принципу стрельбы пушкой по воробьям. В частном случае это может быть эффективно как с клинической, так и экономической точек зрения, но в долгосрочной перспективе и в масштабах человеческой популяции данная практика только усугубляет проблему антибиотикорезистентности.

Разработка новых антибиотиков теряет рентабельность

Разработка и испытания новых антибиотиков очень наукоемко и требует около $1 млрд. инвестиций на 10-12 лет до появления препарата в аптеках. При этом антибиотики применяются относительно короткими курсами, часто один или несколько раз за всю жизнь человека. Например, такие группы препаратов, как обезболивающие, жаропонижающие, гормональные - применяются гораздо шире и регулярнее, что делает их более привлекательными для инвесторов. В том числе эти факторы формируют нисходящий тренд внедрения в практику новых антибиотиков:

Дополнительные опасения у инвесторов вызваны распространением бактерий с резистентностью к антибиотикам последних поколений. Современные стандарты терапии вынуждают клиницистов воздержаться от широкого применения новых препаратов и использовать их в крайнем случае в качестве препаратов-резерва, что неизбежно снижает спрос и еще больше замедляет возврат инвестиций. Получается замкнутый круг, когда спровоцированная антибиотиками резистентность бактерий тормозит дальнейшее развитие отрасли в целом.

Заключение

Мой дед Степанов Донат умер от воспаления легких в 26 лет в сибирском поселке Яшкино. Ему не хватило несколько дней, чтобы дождаться отца, который вез из Москвы тогда еще дефицитный пенициллин. Спустя 30 лет в той же больнице и от той же болезни пенициллин спас мою недавно начавшуюся жизнь.

Безусловно, открытие и внедрение в терапию антибиотиков совершило переворот в медицине. За 80 лет антибиотикотерапия позволила спасти миллионы жизней и наверняка увеличила среднюю продолжительность жизни человечества. Однако уже сегодня очевидна необходимость поиска новых решений снижающих зависимость медицины от антибиотиков. Я уже писал о пробиотиках, которые можно без вреда для здоровья самостоятельно принимать для профилактики рецидивирующих фарингитов, отитов, тонзиллитов, кариеса и галитоза. Также можно прочитать мой пост о бактериофагах, которые рассматриваются как альтернатива антибиотикам в борьбе с полирезистентными патогенами.

Несмотря на какие-либо альтернативы не отказывайтесь от приема антибиотиков, назначенных врачом. Если терапия не приносит результатов, требуйте выполнения анализов на выявление возбудителя и определения чувствительности к антибиотику. Кроме того, следует помнить, что подавляющее большинство случаев ОРЗ вызвано вирусами, против которых антибиотики не действуют.

Анонс: в следующий раз расскажу о том, как бороться с акне без антибиотиков и гормональных препаратов. Чтобы не пропустить, подписывайтесь на самый популярный блог о медицине! А если у вас нет аккаунта на golos.io, подписывайтесь на обновления в Фэйсбук, Вконтакте, Телеграм и Твиттер.


Comments 29


Спасибо, очень интересно.

25.10.2017 06:21
0

в следующий раз расскажу о том, как бороться с акне без антибиотиков и гормональных препаратов

Весьма интересная и актуальная даже для многих взрослых тема.
Я методом проб нашла для себя эффективную комбинацию: левомицетин + аспирин + настойка календулы. Но ответа, почему известные препараты против акне (например, Зинерит) проиграли самодельной болтушке, у меня все еще нет. Может, подскажете?

25.10.2017 06:44
0

В анонсе я имел ввиду применение антибиотиков внутрь с целью борьбы с акне. Это еще один пример стрельбы пушкой по воробьям (сравнивая акне с воробьями я не преуменьшаю данную проблему).

Да, пост будет посвящен случаям, когда акне сохраняется после полового созревания у взрослых людей. Данная проблема имеет сочетанную причину: избыточное образование кожного сала и особенности строения сальных желез и кожи. Микрофлора кожи и сальных желез, а также воспалительный процесс - вторичны. Необходимо наладить беспрепятственную и самостоятельную эвакуацию сала из сальных желез. Это позволит избежать регулярного применения антибактериальных и противовоспалительных препаратов, в том числе наружно.

25.10.2017 06:58
0

Пробовал лечение изотретиноином. Пропить годовой курс не удалось из-за цены, но результат все равно был на лицо. Интересно есть ли другие реальные эффективные способы с борьбой против акне. Буду ждать поста)))

25.10.2017 17:50
0

Хорошо, когда сам врач об этом говорит! И ваши бы слова да всем современным медикам в уши!
п.с. ждём новых интересных материалов!

25.10.2017 07:02
0

И не только медикам.
"Мне лучше стало, не буду допивать".
"А зачем новую упаковку покупать, мне из курса только две таблетки осталось".
"Врач написал 500мг, а мы будем пить по 200мг - меньше травить себя"
И ещё тысяча и один аргумент от тех, кому с антибиотиками страшно, а без антибиотиков ссыкливо :)

25.10.2017 07:23
0

ха... и всё таки, главное в лечении - сделать анализ на чувствительность к антибиотикам! иначе - смысла нет. Ну или жрать натуральные - куркуму, лук-чеснок-имбирь... Перец там разный... уж не знаю что ещё.. От этих то - точно худа не будет.
А ещё, самое главное - в баню! уж там то бактерии и разная хрень гибнет - только в путь!!!! Или врач не согласен???

25.10.2017 09:46
0

Жаль что многие люди не понимают что антибиотики не действуют при инфекциях, только губят свое здоровье ими. А пост про бактериофаги заставил меня задуматься о приобретении и использовании (хочу заказать), спасибо вам за интересные посты о медицине. Еще взбодрило упоминание Яшкино))) поселок в моей родной области))))

25.10.2017 07:44
0

Я сам родился и вырос в Юрге, а родители и сестра - в Яшкино.
Я думал, что Яшкино знаменито лишь своими сладостями)) "Без Яшкино не сладко"

25.10.2017 07:49
0

В последнее время да, но зато на всю страну и ближнее зарубежье

25.10.2017 07:51
0

Ну, наконец-то новая публикация !!!!...

25.10.2017 08:00
0

Сейчас новые посты будут выходить не чаще одного раза в неделю. Конец года - период отчетности на работе)) А хороший пост требует подготовки и много свободного от работы времени.

25.10.2017 08:23
0

...если работа мешает блогингу, брось работу!...)))))))))...шучу, шучу...удивляюсь, что Вы на эти публикации находите время, но жду всегда их с нетерпением!...

25.10.2017 08:31
0

Спасибо, прочитал и почти все понял (хотя сам не врач и не биолог, и не физиолог) -)

Но вот вопрос:
Получается, что допустим при венерологических заболеваниях или даже при ОРЗ
Наши, российские (а не из Гарварда) участковые терапевты назначают же вообще, получается, «от балды» антибиотики?

А «пипл хавает», соответсвенно.
Ну и как быть? Не лечиться, что ли?

Допустим, у мужчины «капает с конца» (так принято говорить, когда заболел чем-то венерическим)…
И что делать? Все-таки идти в кожвен?

Кстати, драматургия вашего поста меня просто восхитила.
Сначала идет вступление (цепляющее) про тетку в США, которой не смогли помочь

А под конец про вашего деда и вас новорожденного. Отлично, отлично!
Беру себе такую структуру на вооружение, с вашего позволения…

25.10.2017 08:56
0

В кожвене или при инфекционной больнице/отделении обязаны определять патоген, для чего в данных учреждениях или в городе должна работать бактериологическая/ПЦР лаборатория. Сильно повезет, если есть возможность для определения чувствительности к антибиотику. Но в конкретном клиническом случае решение о начале терапии или ожидании результатов анализа должен принимать врач. При бактериальных осложнениях гриппа или ОРЗ также врач может принять решение о немедленном начале антибиотикотерапии. Иногда в острых случаях и при тяжелых инфекциях эта тактика целесообразнее.

Другое дело, если врач при первичном обращении с ОРЗ выписывает антибиотик. Тогда нужно искать другого врача.

Результаты анализа чувствительности к антибиотикам необходимы в тех случаях, когда применяемые препараты оказались не эффективны.

25.10.2017 09:48
0

Всегда с удовольствием читаю вас

25.10.2017 11:31
0

Как то на встрече пчеловодов и представителя российской компании производящей препараты для лечения пчел высказано было мнение по поводу китайских аналогов. Дескать те лучше лечат. На что представитель ответил, что специально не делают максимальную концентрацию действующего вещества, чтобы не возникало устойчивых форм возбудителя.
Вроде: наш препарат убивает 70% (цифры примерные) возбудителя, а оставшихся додавит естественный иммунитет. А если концентрация будет больше - убъется 99%- но оставшийся 1% станет устойчивым и придется разрабатывать новый препарат уже на следующий год. Так как иммунитет тоже не тренированный будет.

25.10.2017 19:13
0

Очень интересный пост! Подписка +
Буду ждать ваших новых творений))

26.10.2017 13:38
0

Давно интересует - а почему не теряется устойчивость к антибиотикам, которые давно не используют, или стали редко использовать?

26.10.2017 14:39
0

Не знал о данном феномене.

Если антибиотик идентичен природным бактерицидам, то у бактерий скорее всего и до внедрения препарата в клинику имелись плазмиды с генами антидота.

Другое дело, если речь идет о синтетических антибиотиках, которые перестали применяться, а резистентность сохраняется. Здесь остается только пофантазировать))

26.10.2017 15:01
0

Резистентность почти всегда энергетически не выгодна, так что когда перестают активно использовать антибиотик, выгодно потерять резистентность. Потерять плазму очень легко :) пусть не всё потеряют, но многие - антибиотик снова должен заработать. Кажется, так частично и бывает - пенициллин сейчас немного вернулся в практику в больницах. Но меня удивляет как упорно держится резистентность - не ясен механизм.

26.10.2017 15:28
0

Да, если учесть, что экспрессия генов ферментов плазмид не регулируется, то при длительном отсутствии контакта бактериальной линии с антибиотиком нет смысла тратить энергию и субстраты на биосинтез. Проще будет тем бактериям, которые потеряют данную плазмиду. По идеи данный процесс должен происходить быстро.

27.10.2017 06:47
0

Как страшно жить=( Доктор, мы все умрем?
ПС: 793 просмотра! Круто!

26.10.2017 19:41
0

Мы что-нибудь придумаем к 2050 году))
Высокая посещаемость во многом благодаря репостам в соцсетях.

27.10.2017 06:42
0

@stepanov, Поздравляю!
Ваш пост был упомянут в моем хит-параде в следующей категории:

  • Выплаты - 1 позицию - 2215,2740 GBG
27.10.2017 06:09
0

Чем человек дальше от природы, тем хуже для здоровья. Вопрос как совместить, науку и божий замысел?

31.10.2017 16:58
0

Побольше таких информативных постов!

01.11.2017 18:05
0

кажется эти бактерии как криптовалюты в мире экономики)))
Снимок экрана 2017-09-14 в 9.08.08.png

06.11.2017 04:33
0