2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Общая медицинская микробиология

Формирование систем активного выведения антибиотиков и сложных внешних структур — эволюционно обусловленные механизмы защиты микроорганизмов от широкого круга экзогенных веществ.

Естественная резистентность — постоянный видовой признак микроорганизмов, она легко прогнозируется. Данные о спектре естественной резистентности микроорганизмов составляют основу для выбора эмпирической терапии инфекционных заболеваний. При наличии у бактерий естественной резистентности антибиотики клинически неэффективны.

2. Приобретенная резистентность — свойство отдельных штаммов бак-

терий сохранять жизнеспособность при тех концентрациях антибиотиков, которые подавляют основную часть микробной популяции. Прогнозировать наличие приобретенной резистентности к антибиотикам у конкретного штамма бактерий невозможно. Приобретенная резистентность по механизму может быть фенотипической и генетической.

Фенотипическая резистентность носит временный характер и возникает под влиянием внешней среды:

1.Метаболически неактивные микроорганизмы могут быть фенотипически резистентны.

2.Бактерии могут терять специфические рецепторы для антибиотика и становиться резистентными к нему. Например, микроорганизмы, чувствительные к пенициллину, могут переходить в L-формы, не имеющие КС, во время курса пенициллинотерапии. При реверсии к родительским бактериальным формам, синтезирующим КС, они вновь становятся чувствительными к пенициллину.

Генетическая резистентность связана с изменением генетического аппарата микробной клетки. Она носит стойкий, наследственный характер.

Пути возникновения генетической резистентности:

1.Повышение уровня экспрессии генов, детерминирующих резистентность, в результате спонтанных мутаций в локусе, контролирующем чувстви-

тельность к антибиотику.

Частота спонтанных мутаций низкая (107–1012), однако при огромном числе клеток в бактериальной популяции вероятность возникновения изменения, приводящего к превращению чувствительных к антибиотику клеток в резистентные, достаточно велика. Присутствие антибиотика является селективным фактором, обеспечивающим отбор резистентных мутантов, у которых наблюдается увеличение активности систем выведения антибиотика, утрата или снижение экспрессии пориновых каналов.

2.Перенос резистентности между различными видами бактерий с помощью генетических рекомбинаций и распространение резистентных клонов бактерий.

а) приобретение новой генетической информации — R-плазмид, определяющих множественную резистентность к антибиотикам. R-плазмиды, распространяясь среди бактерий путем конъюгации, формируют своеобразный генофонд лекарственной резистености микроорганизмов. Например, резистентность современных стафилококков к пенициллину доходит до 100 %;

255

б) передача резистентности от донора к реципиенту при трансформации или трансдукции. Например, микроорганизмы, не продуцирующие антибиотики, могут получить гены инактивирующих ферментов от бактерий-продуцентов.

Биохимические механизмы резистентности бактерий к антибиотикам:

1. Энзиматическая инактивация в результате действия ферментов,

синтезируемых бактериями. Ферменты взаимодействуют со строго определенными препаратами в пределах отдельных групп:

а) ацетилтрансферазы, продуцируемые энтеробактериями, псевдомонадами и энтерококками, разрушают левомицетин;

б) фосфорилазы, продуцируемые энтеробактерями и энтерококками, разрушают аминогликозиды;

в) -лактамазы разрушают -лактамные антибиотики.

Описано свыше 200 -лактамаз, которые различаются по следующим свойствам:

– субстратному профилю (способностью к преимущественному гидролизу тех или иных -лактамов);

–локализации кодирующих генов (плазмидной или хромосомной). Это свойство определяет эпидемиологию резистентности. При плазмидной локализации генов происходит быстрое внутри- и межвидовое распространение резистентности, при хромосомной — наблюдается распространение резистентного клона;

–чувствительности к ингибиторам -лактамаз (клавулановой кислоте, сульбактаму и тазобактаму).

-Лактамазы встречаются у подавляющего большинства клинически значимых микроорганизмов. У Грам+ микроорганизмов -лактамазы распространены преимущественно среди стафилококков (70–90 % штаммов), что связано с плазмидной локализацией генов. Крайне редко -лактамазы обнаруживаются у энтерококков и стрептококков.

У Грам– возбудителей нозокомиальных инфекций продукция -лактамаз является одной из наиболее частых причин резистентности. -Лактамазы Грам– микроорганизмов делятся на плазмидные и хромосомные. Наибольшее значение имеют плазмидные -лактамазы расширенного спектра Грам– бактерий, способные разрушать все -лактамы, за исключением карбапенемов. Развитие плазмидной резистентности нередко связано с использованием ампициллина, антипсевдомонадных пенициллинов и цефалоспоринов III поколения.

Хромосомные -лактамазы вырабатываются в небольших количествах. Однако под воздействием некоторых -лактамов их синтез резко возрастает. С этим связан механизм резистентности к аминопенициллинам и цефалоспоринам I по-

коления у Serratia spp., Citrobacter spp., Proteus, P. aeruginosa.

3. Модификация мишени действия антибиотика. Мишень — специфич-

ная точка приложения антибиотика. Структура мишеней действия антибиотиков подвержена изменчивости. В результате спонтанных мутаций в генах, кодирующих мишень действия антибиотиков, последняя модифицируется и антибиотик ее не узнает (табл. 50).

Маркером наличия пенициллинсвязывающих белков (ПСБ) является резистентность стафилококков к метициллину или оксациллину. Такие стафилококки обозначаются как метициллинрезистентные стафилококки (MRSA). При инфекциях, вызываемых MRSA, все -лактамы следует считать клинически неэффективны-

256

ми и не использовать в терапии. В настоящее время распространенность MRSA в отделениях реанимации, онкологии и гематологии превышает 50 %.

Таблица 50

Антибиотикорезистентность, ассоциированная с модификацией мишени

Резистентность пневмококков к -лактамам обусловлена появлением чужеродной ДНК в генах, кодирующих ПСБ. При этом перекрестная резистентность между отдельными -лактамами неполная. Значительная часть штаммов, резистентных к пенициллину, сохраняет чувствительность к цефалоспоринам III поколения и карбапенемам. К настоящему времени накоплены данные, свидетельствующие о сохранении клинической эффективности -лактамов при инфекциях дыхательных путей, вызываемых штаммами пневмококков с промежуточным уровнем резистентности, однако при пневмококковых менингитах эффективность антибиотиков данной группы заметно снижается.

Среди Грам– бактерий резистентность, связанная с модификацией ПСБ, встречается редко. Определенное значение этот механизм имеет у H. influenzae и N. gonorrhoeae. Данные микроорганизмы проявляют резистентность не только к природным и полусинтетическим пенициллинам, но и к ингибиторзащищенным препаратам.

Модификация мишени действия макролидов и линкозамидов (50S-субъеди- ницы бактериальной рибосомы) происходит путем метилирования участка связывания антибиотика с рибосомой.

4. Снижение проницаемости КС для антибиотика. Транспорт гидро-

фильных антибиотиков внутрь микробной клетки осуществляется через пориновые каналы. Эффективность данного процесса определяет уровень естественной чувствительности бактерий к антибиотикам. При нарушении структуры пориновых каналов или их утрате в результате мутаций эффективность транспорта антибиотиков снижается и формируется резистентность. Этот механизм широко распространен среди Грам– бактерий и является наименее специфичным в отношении антибиотиков разных групп.

Снижение проницаемости внешних структур как один из механизмов резистентности к -лактамам встречается практически среди всех Грам– бактерий. Резистентность к -лактамам, связанная со снижением проницаемости, характеризуется внезапным или постепенным развитием перекрестной резистентности микроорганизмов к другим антибиотикам.

5. Блокада механизмов транспортировки антибиотика внутрь бакте-

риальной клетки. Например, при нарушении функции пермеаз, доставляющих антибиотик внутрь клетки, возникает резистентность к аминогликозидам и тетрациклинам.

257

6. Снижение физиологической роли мишени и формирование метаболи-

ческого «шунта». Роль мишени снижается, но ее поражение не ведет к гибели микробной клетки, поскольку другие структуры берут на себя функцию мишени, т. е. микроорганизм находит обходной путь осуществления функции. Если мишенью действия антибиотика является ключевой фермент какого-либо метаболического пути, резистентность может сформироваться в результате продукции микроорганизмом нового фермента, который не связывается с антибиотиком и сохраняет активность в его присутствии. Это явление называется метаболиче-

ский «шунт».

7.Активное выведение антибиотика из микробной клетки (эффлюкс).

Известны четыре семейства транспортных систем белковой природы, переносящих антибиотики из внутренней среды бактерий. Некоторые из них осуществляют выведение определенных препаратов, другие активны в отношении целых групп антибиотиков.

Гены, кодирующие систему активного выведения антибиотиков, локализуются на плазмидах.

8.Модификация структуры молекулы антибиотика, приводящая к утрате биологической активности.

Наиболее частые механизмы резистентности бактерий к антибиотикам при-

ведены в табл. 51.

258

ПОБОЧНОЕ ДЕЙСТВИЕ

Помимо основного антибактериального эффекта, антибиотики обладают рядом побочных эффектов (табл. 52). Поэтому при проведении антибиотикотерапии обязательным является мониторинг побочных действий и осложнений.

* Аллергические реакции и дисбактериоз могут наблюдаться при приеме препаратов любой группы.

В основе 80 % побочных эффектов лежит фармакологический механизм. Токсическое действие связано с органотропным действием антибиотика. Степень поражения зависит от дозы препарата, пути его введения, продолжительности лечения, взаимодействия с другими лекарствами, состояния больного.

Наиболее вероятно проявление токсического действия антибиотиков у новорожденных, детей младшего возраста и пожилых людей (вследствие возрастных нарушений процессов метаболизма, водного и электролитного обмена). Оно характеризуется четкой органной симптоматикой.

Нейротоксические явления связаны с возможностью поражения некоторыми антибиотиками слуховых нервов (неврит слухового нерва), влиянием на вестибулярный аппарат (вестибулярные расстройства), поражением зрительного нерва, полиневритами, головной болью, нейромышечной блокадой. Из-за возможности прямого нейротоксического эффекта следует осторожно вводить антибиотики интралюмбально.

Токсическое действие антибиотиков на ЖКТ связано с местнораздражаю-

щим действием на слизистые оболочки и проявляется тошнотой, поносом, рвотой, анорексией, болью в области живота и т. д.

259

Нефротоксическое действие характерно для антибиотиков, выводящихся с мочой, в неизменной форме. Особо подвержены нефротоксическим осложнениям больные с нарушением выделительной функции почек. Для предупреждения подобных осложнений необходимо выбирать антибиотик, дозы и схемы его применения в соответствии с функцией почек под контролем концентрации препарата в моче и крови.

Гепатотоксическим действием обладают антибиотики, выводящиеся с желчью или метаболизирующиеся в печени. Для предупреждения подобных осложнений эти антибиотики необходимо назначать под контролем протромбина и аминотрансфераз в крови.

Гематотоксическое действие наблюдается иногда вплоть до агранулоцитоза, гипо- и апластической анемии. Для предупреждения подобных осложнений необходим контроль гемограммы.

Применение потенциально токсичных антибиотиков относительно противопоказано беременным из-за возможного эмбриотоксического действия.

В основе 20 % побочных эффектов лежит иммунологический механизм. Аллергические реакции, чаще ГНТ, наблюдаются при применении практически всех антибиотиков, но наиболее часто они возникают при применении пенициллинов, левомицетина, тетрациклина. Возникновение аллергической реакции не зависит от дозы введенного антибиотика. Она может возникнуть при первом введении антибиотика, но обычно наблюдается при повторном применении как результат предшествующей сенсибилизации. Отсутствие указаний в анамнезе на использование в прошлом препарата еще не свидетельствует об истинном отсутствии контакта с ним у больного. Например, пенициллин или тетрациклин могли находиться в молочных продуктах, т. к. ими лечат животных. В связи с этим к антибиотику могут быть сенсибилизированы люди, ранее не лечившиеся ими.

Аллергические реакции усиливаются при повторном курсе антибиотикотерапии и увеличении доз. Особого внимания требует назначение длительно действующих антибиотиков. Аллергические явления особенно часто встречаются у больных с повышенной чувствительностью к другим лекарственным препаратам.

Опасные для жизни аллергические реакции — анафилактический шок, отек Квинке, синдром Лайелла, синдром Стивенса–Джонсона. Неопасные для жизни аллергические реакции — дерматиты (кожный зуд, крапивница), экзема, конъюнктивит, ринит.

Реакция обострения (реакция Яриша–Герксгеймера, инфекционно-токси- ческий шок (ИТШ)) — результат побочного химиотерапевтического эффекта. Она обусловлена массивным бактериолизом Грам– бактерий и одномоментным поступлением в кровь больших количеств эндотоксина.

ИТШ чаще развивается при инфекциях с выраженной бактериемией (менингококцемия, брюшной тиф, лептоспироз), особенно в случаях позднего применения антибиотиков бактерицидного действия. ИТШ проявляется быстрым ухудшением состояния больного на фоне начатого лечения.

Развитию ИТШ препятствуют одновременное назначение глюкокортикостероидов, проведение инфузионно-дезинтоксикационной терапии. Из-за высокой вероятности развития ИТШ лечение больных менингококцемией рекомен-

260

дуется начинать с применения бактериостатического препарата (например, левомицетина).

Дисбиозы, вызываемые длительным применением антибиотиков, особенно широкого спектра действия, также являются результатом побочного химиотерапевтического эффекта.

Антибиотикотерапия неизбежно сопровождается изменениями в составе микрофлоры кишечника, иногда — влагалища и полости рта. Наиболее частые варианты дисбиозов на фоне длительной антибиотикотерапии: кандидоз, стафилококковый энтероколит, псевдомембранозный колит, вызванный C. difficile. Вследствие подавления нормальной микрофлоры кишечника при длительной антибиотикотерапии может также развиться гиповитаминоз.

Влияние на иммунный ответ. Выраженным иммуносупрессивным действием обладают пенициллин, ампициллин, цефазолин. Их длительное применение может способствовать переходу заболевания в хроническую форму или развитию суперинфекции.

Напротив, цефодизим, макролиды, фторхинолоны и линкозамиды усиливают адгезию и хемотаксис фагоцитов, благодаря чему последние проникают в очаг воспаления. Кроме того, эти антибиотики усиливают антибактериальное действие нейтрофилов. Возможно, именно с этим свойством связан положительный эффект макролидов при инфекциях, вызванных внутриклеточными инфекционными агентами. Макролиды и фторхинолоны также снижают продукцию макрофагами цитокинов.

Кроме этого, возможно возникновение антибиотикорезистентных форм

микроорганизмов:

–при суперинфекции, вызванной микроорганизмами, которые приобрели резистентность к антибиотику;

–при вторичной инфекции, вызванной естественно резистентными к препарату видами микроорганизмов;

–селекция в больничных стационарах множественно резистентных вариантов возбудителей, вызывающих внутрибольничные инфекции.

Формирование покоящихся форм бактерий (L-формы, цисты) может наблюдаться при неправильном подборе дозы антибиотика.

РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

В целях уменьшения числа серьезных побочных реакций, вызываемых антибиотиками, необходимо строго соблюдать принципы рационального применения антибиотиков.

Микробиологический принцип предполагает:

1.Точную этиологическую диагностику.

2.Проведение этиотропной терапии: установление спектра чувствительности возбудителя к антибиотикам. Только таким образом можно сделать правильный выбор наиболее эффективного препарата среди многих близких по спектру действия. Это особенно важно в связи с широким распространением антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов. Важно, чтобы антибиотикотерапия была направлена против чувствительного возбудителя, а не была лечением конкретной

261

нозологической формы. Терапевтическая доза антибиотика в 2–4 раза должна превышать МИК антибиотика.

Некоторые микроорганизмы со времени открытия антибиотиков мало изменили характер первоначальной чувствительности к ним (стрептококки серогруппы А, пневмококки, менингококки, бруцеллы, некоторые сальмонеллы). Вместе с тем большинство патогенных микроорганизмов постепенно приобрело резистентность к широко, подчас неконтролируемо и необоснованно применяемым антибиотикам. Наибольшее значение проблема резистентности имеет у стафилококков, шигелл, эшерихий, протея, среди которых чаще всего выделяются антибиотикорезистентные штаммы. Чувствительность возбудителей может варьировать в широких пределах в различных регионах, в зависимости от используемых в течение длительного времени антибиотиков.

Иногда имеются положительные результаты лечения даже при резистентности выделенного возбудителя к данному препарату. Это объясняется применением антибиотиков в высших дозах, намного превышающих МИК.

3.Своевременное назначение антибиотика.

4.Учет особенностей локализации возбудителя: при его внутриклеточной локализации назначают антибиотики, проникающие в клетку (например, азалиды при хламидиозах).

5.Контроль чувствительности возбудителя к антибиотикам в процессе лечения, т. к. возможно формирование приобретенной резистентности (например, переход возбудителя в покоящуюся форму — L-форму или цисту).

6.Учет возможной смены возбудителя, развития микст-инфекции, присоединения вторичной инфекции и чувствительности ее возбудителя к антибиотикам. С целью профилактики грибкового дисбиоза при длительном лечении антибиотиками широкого спектра действия параллельно назначают противогрибковые препараты (нистатин, леворин или дифлюкан). При возникновении диспепсических явлений пациента необходимо обследовать на дисбактериоз, при необходимости провести корригирующую терапию пробиотиками (бактисубтил, бифидумбактерин, лактобактерин).

7.Контроль за полнотой излечения, желательно его микробиологическое подтверждение после окончания химиотерапии для исключения ремиссии.

8.Приоритетной является моноантибиотикотерапия, при этом предпочтительнее назначать препарат узкого спектра действия, особенно в случаях продолжительного лечения. При тяжелом течении инфекции в начальной стадии заболевания лучше использовать бактерицидные антибиотики. Бактериостатические антибиотики нужно применять лишь в стадии долечивания или при среднетяжелом течении заболевания.

Для расширения спектра действия препаратов и (или) усиления противомикробного эффекта в клинической практике нередко используется комбиниро-

ванная антибиотикотерапия. Она показана:

– при смешанных инфекциях (например, абдоминальных гнойно-воспали- тельных процессах);

– для усиления антибактериального эффекта при лечении тяжелых инфекций;

262

–при недостаточной чувствительности возбудителей к антибиотику для предупреждения развития резистентности микроорганизмов к нему;

–для элиминации персистирующих микроорганизмов (изониазид + рифампицин + этамбутол при туберкулезе).

Варианты взаимодействия антибиотиков при их комбинированном применении:

–нейтральное — изменения эффекта каждого из противомикробных средств не отмечается;

–аддитивное (суммарное) — антибактериальный эффект применяемых препаратов равен сумме действия комбинируемых препаратов;

–синергидное — эффект совместного применения двух антибиотиков потенцируется, т. е. превышает сумму активностей отдельных препаратов;

–антагонистическое — эффект комбинации антибиотиков слабее максимального из эффектов отдельных составляющих этой комбинации при монотерапии.

При сочетании различных антибиотиков бактерицидного типа ( -лактамы, аминогликозиды, рифампицины) наблюдается синергизм.

При комбинации бактериостатических антибиотиков (левомицетин, тетрациклины, макролиды) наблюдается нейтрализм либо синергизм.

Комбинация бактерицидного и бактериостатического антибиотиков обычно приводит к антагонизму их действия.

Профилактическое назначение антибиотиков (табл. 53).

Показания для использования антибиотиков с профилактической целью:

–cанация микробоносителей с целью прекращения носительства и выделения микроорганизма (стафилококков, менингококков, коринебактерий дифтерии);

–предупреждение инфицирования в период эпидемий (рифампицин элиминирует носительство менингококка);

–повышенная чувствительность к инфекции у пациентов групп высокого риска: с пониженным питанием или с ожирением, у пожилых, у пациентов с иммунодефицитом, аутоиммунной патологией;

–перед плановыми хирургическими операциями и манипуляциями.

Таблица 53

Операции и манипуляции, при которых целесообразна антибиотикопрофилактика

263

Операциями с риском микробного загрязнения считаются те, которые проводятся со вскрытием просвета или контактом с полыми органами дыхательных, мочевыводящих путей или ЖКТ. Шок и (или) плохое кровоснабжение тканей в зоне оперативного вмешательства увеличивают риск инфекционных осложнений.

Манипуляциями с риском микробного загрязнения считаются:

–стоматологические, носоглоточные и пищеводные лечебные и диагностические процедуры (при отсутствии аллергии к пенициллинам за 1 час до процедуры назначается 2 г амоксициллина перорально или внутривенно или 2 табл. амоксиклава 0,625 перорально);

–процедуры на мочеполовом тракте и ЖКТ (при отсутствии аллергии к пенициллинам за 0,5–1 час до процедуры назначается внутривенно один за другим 2 г амоксициллина + 1,5 мг/кг гентамицина; через 6 часов — 1 г амоксициллина перорально).

Применение антибиотиков для профилактики должно начинаться достаточно рано, чтобы обеспечить терапевтическую концентрацию препарата в тканях и

ворганизме во время операции. Повторное интраоперационное введение антибиотика необходимо для поддержания его адекватной концентрации в тканях. Продолжительность оперативного вмешательства и период полураспада антибиотиков должны учитываться при профилактике. В послеоперационном периоде антибиотики назначаются в течение 48 часов, чтобы уменьшить риск развития послеоперационных инфекционных осложнений и развитие антибиотикорезистентности у вызывающих их микроорганизмов.

Операциями с риском микробного загрязнения считаются те, которые проводятся со вскрытием просвета или контактом с полыми органами дыхательных, мочевыводящих путей или ЖКТ. Шок и (или) плохое кровоснабжение тканей в зоне оперативного вмешательства увеличивают риск инфекционных осложнений.

Применение антибиотиков для профилактики должно начинаться достаточно рано, чтобы обеспечить терапевтическую концентрацию препарата в тканях и

ворганизме во время операции. Повторное интраоперационное введение антибиотика необходимо для поддержания его адекватной концентрации в тканях. Продолжительность оперативного вмешательства и период полураспада антибиотиков должны учитываться при профилактике. После операции антибиотики назначаются в течение 48 ч, чтобы уменьшить риск развития послеоперационных инфекционных осложнений и развитие антибиотикорезистентности у вызывающих их микроорганизмов.

Эмпирическое назначение антибиотиков. При выборе антибиотика все-

гда необходимо стремиться к бактериологическому подтверждению диагноза до начала лечения. Предварительные результаты бактериологического исследования обычно появляются через 12 ч. Однако на практике нередко возникают ситуации, когда необходимо назначить антибактериальную терапию до уточнения этиологии заболевания и определения чувствительности к антибиотикам.

В таких случаях используется принцип эмпирической, или стартовой антимикробной терапии. При эмпирической антибиотикотерапии назначаются препараты широкого спектра действия. При этом следует исключить варианты естественной резистентности возбудителя к антибиотикам:

264