ИСТОРИЯ МЕДИЦИНЫ

Прирожденные убийцы: почему бактерии выигрывают в борьбе с антибиотиками

Супербактерии, устойчивые к антибиотикам, — одна из главных проблем современной медицины. Возбудители гонореи, стафилококка, пневмококка мутировали, и теперь непонятно, как с ними бороться. Согласно прогнозам, особо стойкие инфекции угрожают миллионам жизней, поэтому перед наукой поставлена задача — разработать более мощные средства борьбы, а также альтернативу антибиотикам.

Обычная бактерия кишечной палочки Escherichia coli всего за 11 дней приспособилась к тысячекратной дозе антибиотиков. Видео, снятое в ходе экспериментаучеными Гарвардской медицинской школы, показывает, как постепенное увеличение концентрации препарата превращает ее в супермикроб, неуязвимый для любых лекарств.

Вырабатывать антибиотики и уметь им сопротивляться — естественная стратегия выживания в мире бактерий. Но в природе стойкие к антибиотикам штаммы оказывались в проигрыше, поскольку размножались медленнее "диких" бактерий.

В начале XX века Александр Флеминг открыл антибактериальные свойства пенициллина, и с 1950-х годов антибиотики производятся в промышленных масштабах для медицины и животноводства. Так люди неожиданно помогли мутировавшим штаммам микробов победить в эволюционной борьбе и подставили себя под удар. В 2017 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) объявила о наступлении "постантибиотиковой эры" и обнародовала список особо стойких инфекций.

Откуда берутся супербактерии

Антибиотики действуют на наименее устойчивые бактерии, а вот мутировавшие держатся до последнего. И если с ними не бороться, они передают ген устойчивости при размножении. Кроме того, бактерии обмениваются мутациями.

Такой супермикроб вырабатывает ферменты, разлагающие антибиотик. Его клеточная мембрана, по которой раньше лекарства наносили сокрушительный удар, теперь неуязвима. Некоторые супербактерии умеют обманывать антибиотики, выстраивая вокруг себя слой белков, мимикрирующих под рибосомы — внутриклеточные белковые фабрики. Препарат их уничтожает, настоящие же рибосомы продолжают функционировать, а бактерия — жить.

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, Depositphotos / edesignua
Схема супербактерии. Одна из стратегий борьбы с антибиотиками: мутация гена, которая приводит к утолщению клеточной мембраны. Именно она принимает на себя основной удар препаратов РИА Новости https://ria.ru/science/20180507/1519966267.html

Три смертельно опасных мутанта

Из-за быстрой приспособляемости к антибиотикам супербактерии опаснее для человечества, чем климатические изменения или загрязнение окружающей среды. Уже сегодня, по данным ВОЗ, в мире от заболеваний, вызванных этими микробами, умирает примерно 800 тысяч человек в год. А к 2050-му, по прогнозам специалистов, суперинфекции ежегодно будут уносить до десяти миллионов жизней.

Три супербактерии признаны ВОЗ критически опасными для человека — они показали резистентность практически ко всем антибиотикам, даже к так называемым препаратам последнего резерва, колистину и бета-лактамным антибиотикам широкого спектра. Это акинетобактерия Баумана, приводящая к пневмонии и инфекциям крови, синегнойная палочка, вызывающая кожную сыпь, ушные инфекции у здоровых людей, серьезные кровяные инфекции, пневмонии у пациентов в больницах, а также энтеробактерии, населяющие кишечник человека, в частности сальмонелла и кишечная палочка.

Сильно опасными ВОЗ считает более распространенные золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), пневмококк (Klebsiella pneumoniae) и гонококк (Neisseria gonorrhoeae), вызывающий гонорею. Кстати, первый случай супергонореи, от которой не помогают антибиотики, недавно зафиксировали в Великобритании. Пациент, чье имя не раскрывают, заразился инфекцией после полового контакта с жительницей Юго-Восточной Азии.

Ученые также опасаются супербактерии туберкулеза, поскольку почти половина штаммов этого патогена устойчива к изониазиду и другим средствам противотуберкулезной терапии. Шестнадцать процентов штаммов не поддаются воздействию ни одного из имеющихся антибиотиков. Такие суперустойчивые туберкулезные палочки выявлены в Индии и Ираке.

© Фото : Janice Haney Carr, Centers for Disease Control and Prevention
Золотистый стафилококк РИА Новости https://ria.ru/science/20180507/1519966267.html

Суперантибиотики против супербактерий

Для борьбы с супербактериями ученые создают новые антибиотики либо модифицируют существующие под генетические изменения в конкретных микроорганизмах. Именно этот путь выбрали исследователи МГУ, разработавшие принципиально новый гибридный антибиотик — митохондриально направленный антиоксидант, воздействующий на мембранный потенциал, который обеспечивает бактериальные клетки энергией.

Другой перспективный препарат создан на основе теиксобактина — антибиотика, открытого в 2015 году в образцах почвы. Совсем недавно ученые успешно применили его синтетическую форму для лечения бактериальной инфекции у лабораторных мышей. Предполагается, что это лекарство поможет в борьбе с метициллин-резистентным стафилококком и энтерококком, устойчивым к ванкомицину.

Помимо антибиотиков, ученые разрабатывают и совершенно новые классы препаратов. Так, исследователи из российско-американской лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН создали аналоги нуклеиновых кислот — фосфорилгуанидины, умеющие проникать в клетку и вступать во взаимодействие с ДНК и РНК, уничтожая бактерию. Ученые отмечают, что в будущем такие вещества можно будет создавать под каждый конкретный патоген на основе анализа его генома.

Еще один точечный метод — бактериофаги, то есть вирусы, поражающие бактериальные клетки. Совсем недавно команда ученых из ИБХ РАН, ИТЭБ РАН и ИБФМ имени Г. К. Скрябина РАН научила фермент бактериофага Т5 разрушать клеточные стенки бактерии кишечной палочки даже с утолщенной из-за мутаций мембраной. Кроме того, исследователи выяснили, что фермент эффективнее уничтожает бактерии, когда ему помогает агент (например, хлоргексидин в очень низких концентрациях).

Эксперты все же считают, что с супербактериями лучше бороться с помощью антибиотиков. Но необходимо ограничивать их свободную продажу в аптеках и применение в сельском хозяйстве — иначе даже новые высокоэффективные препараты не помогут.

РИА Новости https://ria.ru/science/20180507/1519966267.html