Механизмы устойчивости к антибактериальным препаратам отдельных групп
β-лактамные антибиотики
Ферментативная инактивация. Наиболее распространенным механизмом устойчивости микроорганизмов к β-лактамам является их ферментативная инактивация в результате гидролиза одной из связей β-лактамного кольца ферментами β-лактамазами. К настоящему времени описано более 200 ферментов, различающихся по следующим практически важным свойствам:
Субстратный профиль (способность к преимущественному гидролизу тех или иных β-лактамов, например пенициллинов или цефалоспоринов, или тех и других в равной степени).
Локализация кодирующих генов (плазмидная или хромосомная). Эта характеристика определяет эпидемиологию резистентности. При плазмидной локализации генов происходит быстрое внутри- и межвидовое распространение резистентности, при хромосомной - наблюдают распространение резистентного клона.
Чувствительность к применяющимся в медицинской практике ингибиторам: клавулановой кислоте, сульбактаму и тазобактаму.
β-лактамазы встречаются у подавляющего большинства клинически значимых микроорганизмов, важным исключением являются микроорганизмы рода Streptococcus.
Все известные в настоящее время β-лактамазы делят на 4 молекулярных класса, в пределах которых ферменты характеризуются общностью свойств и выраженной гомологией. Предполагается, что β-лактамазы классов А, С и D эволюционировали из бактериальных пенициллиносвязывающих белков в почвенных экосистемах в результате селективного прессинга β-лактамных антибиотиков, продуцируемых некоторыми микроорганизмами. β- лактамазы перечисленных классов относятся к ферментам "серинового" типа (по аминокислоте, находящейся в активном центре фермента). Ферменты класса В относятся к металлоэнзимам, поскольку в качестве кофермента в них присутствует атом цинка, их происхождение менее ясно.
Наиболее важные ферменты и их свойства приведены в табл. 1.
Таблица 1. Наиболее распространенные β-лактамазы и их свойства
Ферменты
Плазмидные β-лактамазы класса А стафилококков
Плазмидные β-лактамазы широкого спектра класса А грамотрицательных бактерий
Плазмидные β-лактамазы расширенного спектра класса А гра-
Характеристика
Гидролизуют природные и полусинтетические пенициллины кроме метициллина и оксациллина. Чувствительны к ингибиторам.
Гидролизуют природные и полусинтетические пенициллины, цефалоспорины I поколения. Чувствительны к ингибиторам.
Гидролизуют природные и полусинтетические пенициллины, цефалоспорины I-IV поколения. Чувстви-
мотрицательных бактерий |
тельны к ингибиторам. |
||
|
|
|
|
Хромосомные |
β-лактамазы |
Гидролизуют природные и полусинтетические пе- |
|
класса С грамотрицательных бак- |
нициллины, цефалоспорины I-III поколения. Не чувст- |
||
терий |
|
|
вительны к ингибиторам. |
|
|
|
|
Хромосомные |
β-лактамазы |
Гидролизуют природные и полусинтетические пе- |
|
класса А грамотрицательных бак- |
нициллины, цефалоспорины I-II поколения. Чувстви- |
||
терий |
|
|
тельны к ингибиторам. |
|
|
|
|
Хромосомные |
β-лактамазы |
Эффективно гидролизуют практически все β- |
|
класса В грамотрицательных бак- |
лактамы, включая карбапенемы. Не чувствительны к |
||
терий |
|
|
ингибиторам. |
|
|
|
|
Плазмидные |
β-лактамазы |
Гидролизуют природные и полусинтетические пе- |
|
класса D грамотрицательных бак- |
нициллины, цефалоспорины I-II поколения. Многие |
||
терий |
(преимущественно |
способны также гидролизовать цефалоспорины III по- |
|
P.aeruginosa) |
|
|
коления. Большинство не чувствительны к ингибито- |
|
|
|
рам. |
|
|
|
|
К наиболее распространенным ферментам относятся стафилококковые β-лактамазы (встречаются у 60-80% штаммов) и β-лактамазы широкого спектра грамотрицательных бактерий (среди штаммов E.coli встречаются в 30-40% случаев). Несмотря на широкое распространение перечисленных ферментов, они не представляют серьезной проблемы для терапии, поскольку многие современные β-лактамы (цефалоспорины II-IV поколений, ингибиторозащищенные пенициллины, карбапенемы) не чувствительны к гидролизу.
В настоящее время наибольшее значение для клинической практики имеют плазмидные БЛРС грамотрицательных бактерий, поскольку они способны разрушать цефалоспорины III и, в меньшей степени, IV поколения. Рутинные методы оценки антибиотикочувствительности очень часто не выявляют этот механизм устойчивости. Чаще всего БЛРС встречаются у микроорганизмов рода Klebsiella, достаточно часто у E.coli и Proteus spp., реже у других грамотрицательных бактерий. В России в отдельных учреждениях частота распространенности этих ферментов среди клебсиелл достигает 90%.
При тяжелых нозокомиальных инфекциях, вызванных Enterobacter spp., Citrobacter spp. и некоторыми другими микроорганизмами, в процессе лечения цефалоспоринами III поколения примерно в 20% случаев формируется резистентность к этим антибиотикам, обусловленная гиперпродукцией хромосомных β-лактамаз класса С. В таких ситуациях эффективность сохраняют цефалоспорины IV поколения и карбапенемы. К неблагоприятным тенденциям, наблюдаемым в последнее время, следует отнести мобилизацию ферментов класса С на плазмиды, что создает реальные предпосылки для их широкого распространения.
Хромосомные β-лактамазы класса В, разрушающие карбапенемы, распространены среди редких видов микроорганизмов, например, S.maltophilia.
Снижение проницаемости внешних структур грамотрицательных бактерий. Внешняя мембрана грамотрицательных микроорганизмов является препятствием для проникновения β-лактамов внутрь клетки. Транспорт антибиотика через внешнюю мембрану к чувствительным мишеням осуществляется через воронкообразные белковые структуры, получившие название "порины" или "пориновые каналы". В результате мутаций возможна полная или частичная утрата поринов, приводящая к выраженному в различной степени снижению чув-