Tec_V_V_Mikroorganizmue_i_antibiotiki_Zaboleva_BookFi_org

ный характер изменения выживаемости в присутствии разных препаратов, оче видно, определяется их способностью преодолевать дополнительные барьеры, особенно внеклеточную мембрану и матрикс, и проникать внутрь сообщества. Результатом образования сообществ и биопленок является выживание бактерий и грибов в присутствии антибиотиков в количествах в 500–1000 раз больших, чем подавляющая концентрация. При патологическом развитии патогенных мик роорганизмов также происходит формирование различных биопленок. Бакте рии из этой пленки периодически освобождаются и мигрируют, способствуя распространению инфекции, вызывая ухудшение состояния больного. Микро организмы в сообществах практически недоступны для факторов иммунной за щиты, как клеток, так и антител. Использование антибиотиков в обычных и даже повышенных дозах, оказывается мало или неэффективным, поскольку в биопленку препараты не проникают в концентрации способной справиться с на ходящимися в ней микроорганизмами.

Выживаемость бактерий в составе биопленок значительно влияет на эффек тивность терапии. Практическая микробиология и клиническая фармакология, к сожалению, только начинают подбираться к разрешению этой проблемы. Вмес те с тем, можно отметить, что в бактериологических лабораториях различных стран уже начинают оценивать антибиотики не только по эффективности их дей ствия на изолированные микроорганизмы, но и находящиеся в составе биопле нок.

Внутриклеточный паразитизм.

Многие микроорганизмы – возбудители ИМП являются облигатными или факультативными внутриклеточными паразитами. К облигатным внутриклеточ ным паразитам относятся, прежде всего, хламидии (Chlamydia spp), способные размножаться только внутри клеток хозяев. Эти микроорганизмы дефектны в энергетическом метаболизме и вне клеток могут только сохраняться в виде эле ментарных тел. Внутри клетки они трансформируются в ретикулярные тельца, которые и проходят цикл размножения и сохраняются как персистентные фор мы. Факультативные внутриклеточные паразиты представлены большой груп пой микроорганизмов эффективно проникающих в клетки эукариот и проводя щих внутри них большую часть времени контакта с организмом хозяина. К та ким микроорганизмам в первую очередь относятся нейсерии, микоплазмы и уре аплазмы (M. hominis U. urealyticun), стрептококки и ряд других бактерий. Все облигатные внутриклеточные паразиты проходят стадию колонизации и обра зуют биопленки внутри клеток. Так же поступают и многие факультативные внут риклеточные паразиты. Склонные к внуриклеточному расположению бактерии, как правило, могут выживать внутри профессиональных фагоцитов (незавер шенный фагоцитоз). Эта способность не только резко снижает защитный по тенциал нашего организма, но и способствует распространению инфекции, по скольку позволяет бактериям перемещаться в организме хозяина внутри под вижных фагоцитирующих клеток. Правильные представления о возможном внут риклеточном располо жении бактерий являются важным фактором в ходе вы

31

бора эффективного лекарственного средства. На сегодня известно, какие анти биотики могут, а какие нет, проникать в наши клетки и, таким образом, есть возможность сделать правильный выбор лекарственного средства.

ВИРУЛЕНТНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ И ОСОБЕННОСТИ ПАТОГЕНЕЗА ЗАБОЛЕВАНИЯ.

Развитие современной медицины невозможно без понимания механизмов и процессов, приводящих к возникновению и поддержанию патологиче ского про цесса. Именно эти проблемы стали объектом интенсивных исследований после дних лет. Работа по изучению особенностей взаимодействия паразита и хозяина пока далека от завершения, однако уже полученные данные заставляют пере смотреть многие устоявшиеся мнения, теперь безусловно, относящиеся к катего рии заблуждений. Одним из важнейших открытий в этой области следует счи тать обнаружение отрицательной роли, которую может играть иммунная систе ма организма. Выяснилось, что при действии микробов нарушения различных функций возникают как результат активности собственной иммунной системы, которую было принято всегда считать только “положительным” защитником. Участие ряда факторов и компонентов иммунной системы в возникновении па тологических нарушений заставляет в частности задуматься и о безопасности многочисленных препаратов, стимулирующих и “улучшающих” ее работу, и счи тающихся безвредными. Надеюсь, что читатель, который познакомится с этим разделом, будет с большей осторожностью использовать ряд иммуностимулято ров и тем спасет здоровье многих своих пациентов.

Бактерии, грибы и вирусы нарушают нормальные процессы в организме хо зяина, приводя к заболеваниям двумя основными путями, которые мы будем называть “прямым” и “опосредованным”. При прямом пути, повреждения воз никают за счет непосредственного действия микроба или его токсинов и фермен тов на мишень в организме хозяина. При этом нарушается работа “мишени”, что и есть основной результат. Например, вирусы, размножаясь в клетках, вызыва ют их гибель, что нарушает работу тканей. Токсины бактерий блокируют пере дачу сигналов в синапсах или синтез белка в клетках и их действие приводит к той клинической картине, которая имеет соответствующее название. Прямое действие исторически было открыто раньше, является более изученным и поэто му кажется понятным.

Опосредованное, открыто сравнительно недавно, но как оказалось, в той или иной мере присуще всем инфекциям и, при некоторых, является ведущим в формировании клинической картины. Опосредованное действие подразумевает, что микробные продукты заставляют “извращенно” работать собственные клетки или органы в организме человека. В ответ на воздействие микробных продуктов наши клетки выделяют биологически активные вещества, которые атакуют соб ственные системы и органы и, по сути, являются основными повреждающими агентами.

32

Прямое воздействие микробов на организм.

Прямое воздействие связано с активностью различных экзо и эндотокси нов грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также их ферментов, выделяемых в окружающую среду. Факторы вирулентности грамположитель ных и грамотрицательных бактерий часто имеют схожие механизмы действия и результаты действия (табл. 2.2, 2.3). Представленные данные отражают состав

33

основных факторов вирулентности возбудителей ИМП. Их индивидуальный набор для отдельных бактерий варьирует в пределах свойств вида и данного штамма.

Обращает на себя внимание широкое распространение мембранотоксинов, способных разрушать различные клетки и ферментов, разобщающих клетки между собой. Совокупная активность таких токсинов создает идеальные усло вия для распространения микробов в организме и генерализации инфекции.

Опосредованное воздействие микробов на организм.

Большое число различных микробных продуктов установлены как актива торы опосредованного пути. В литературе последних лет различным компонен там бактерий и грибов, вызывающим в организме выработку веществ, становя щихся поражающими факторами, присвоено имя – модулины.

Основные модулины бактерий.

·ЛПС

·Белки, связанные с поверхностью клетки

·Белки наружной мембраны клеточной стенки (порины, липид А, ассоциированные белки)

·Белки теплового шока

·Белки ресничек

·Тейхоевые кислоты

34

Моноцит/

макрофаг

CD-14

ËÏÑ

связывающий белок

Белокусилитель

МОНОКИНЫ (ИЛ1, ФНО)

Рис. 2.1. Схема действия ЛПС на моноциты/макрофаги

·Липо и гликопротеины

·Липиды

·Пептидогликан и его компоненты

·Липоарабиноманнаны

Основными мишенями атаки модулинов, а в результате продуцентами фак торов повреждения, являются клетки иммунной системы и, прежде всего, моно циты макрофаги и лимфоциты. Вырабатываемые ими продукты относятся к цитокинам, изменяющим работу различных клеток в организме. Цитокины зас тавляют другие клетки генерировать соответствующие сигналы и в сумме фор мируют нарушение нормального баланса этих модуляторов. Важно, что некото рые из них преодолевают гематоэнцефалический барьер и могут напрямую регу лировать активность определенных центров, например, регуляции температуры в гипоталамусе, что, собственно, и определяет возникновение лихорадки при за болеваниях, вызванных различными микроорганизмами.

Принципиальная схема работы бактериальных модулинов представлена на рис 2.1. Как видно, активированные клетки не только изменяют работу других мишеней, но и регулируют собственную активность. Последнее указывает, что

35

даже после исчезновения микробных модулинов, клетки не смогут сразу вер нуться к нормальной работе.

Опосредованные факторы играют принципиальную роль при возникнове нии и развитии ИМП и без оценки их действия невозможно разобраться в фор мирования патологических изменений в зависимости от природы возбудителя, а, следовательно, правильно выбрать метод диагностики и терапии. В крови микроорганизмы или их модулины, вызывают системное воспаление, которое характеризуется следующими проявлениями: массивной активацией макрофа гов в ретикулоэндотелиальной системе и циркулирующих лейкоцитов; выделе нием цитокинов, освобождением и активацией таких факторов как комплемент, гистамин, серотонин, селектины, экозаноиды, оксид азота (NO) и, конечно, ней трофилов; экспрессией адгезионных молекул на эндотелиальных клетках и сни жением артериального давления. Подобные патологические изменения в орга низме человека в той или иной степени возникают при заболеваниях, вызванных как грамположительными, так и грамотрицательными бактериями. Основным фактором вызывающим опосредованные реакции у грамотрицательных бактерий является эндотоксин липополисахарид клеточной стенки. У грамположительных бактерий в качестве индуктора выступают, как эндо так и экзотоксины.

Индукция эндогенных регуляторов грамотрицательными бактериями.

Принципиальная схема действия эндотоксина грамотрицательных бактерий – липополисахарида клеточной стенки (ЛПС) (рис. 2.2) включает как прямой, так и опосредованные пути.

Липополисахрид состоит из четырех основных частей: липид А, внутреннее ядро полисахарида, наружное ядро полисахарида и периферическая разветвлен ная часть полисахарида. Главным индуктором воспаления служит липид А. В сыворотке крови ЛПС частично связывается с белками, вырабатываемыми для их инактивации и предотвращения накопления в крови. Установлено, что свободные и протеин связанные молекулы ЛПС активируют моноциты и те син тезируют и выделяют в кровь различные цитокины воспаления и, прежде всего, интерлейкины 1 го, 6 го и 8 го типов (ИЛ 1, 6, 8) а также фактор некроза опухоли α (ФНО α). С моноцитами взаимодействуют как свободные моле кулы ЛПС, так и их комплексы с ЛПС связывающими белками (рис. 2.1). Именно последние являются наиболее эффективными индукторами синтеза и секреции цитокинов. Установлено, что сигнал в клетку через мембрану передает ся через толл лайк 4 рецепторы после чего и начинается считывание информа ции с генов, кодирующих цитокины.

Цитокины 1, 6 и 8 могут проходить через гематоэнцефалический барьер и действовать на центр регуляции температуры в гипоталамусе. Проницаемость барьеров за счет действия ФНО при этом также увеличивается. Важную роль в патогенезе септического шока играет оксид азота, который после индукции вы рабатывается эндотелием сосудов. По сути, эндотелий является эндокринным органом, способным регулировать микроциркуляцию. Установлено, что NO слу

36

Рис. 2.2. Принципиальная схема действия эндотоксина грамотрицательных бакте рий — липополисахарида клеточной стенки

жит эндогенным вазодилататором (механизм, с помощью которого свой эффект реализуют нитратные лекарственные препараты) и угнетает агрегацию тромбо цитов. Оксид азота образуется из аргинина под контролем особого фермента, ответственного за синтез оксида азота, работа которого регулируется ГМФ. Существует две формы этого фермента — конститутивная, являющаяся частью нормальных регуляторных механизмов, и индуцибельная форма, чья продукция связана с патологическим процессом. Индуцибельная продукция оксида азота возникает под воздействием ряда факторов и, прежде всего, цитокинов воспале ния и ФНО и приводит к распространенному расширению сосудов и пониже нию артериального давления, имеющего низкую чувствительность к адренерги ческим агентам. Следует отметить, что в расширении сосудов принимают учас тие не идентифицированные регуляторы АТФ зависимых калиевых каналов кле ток гладкой мускулатуры. При действии ЛПС может происходить и нарушение свертываемости крови. Особую опасность это представляет при хирургических вмешательствах и чаще встречается при уроинфекциях. Вместе с тем, незначи тельные внутренние кровотечения могут иметь место во всех случаях развития септического шока.

Индукция эндогенных регуляторов грамположительными бактериями.

В развитии токсического шока, вызванного грамположительными бактери ями, важную роль играют и эндо , и экзотоксины. К числу эндотоксинов отно сятся компоненты пептидогликана (ПГ), тейхоевые (ТХ) и липотейхоевые кис лоты (ЛТХ). Эти органические молекулы могут синтезироваться в избытке и секретироваться во внешнюю среду или освобождаться после разрушения клет

37

ки. Бактерии содержат большое количество тейхоевых и липотейхоевых кислотдо 50% сухого веса бактерий. Показано, что они, особенно липотейхоевая кис лота, способны вызывать токсический шок. Пептидогликан грамположитель ных бактерий активирует выработку цитокинов в результате взаимодействия с СD14 рецептором моноцитов. В качестве активаторов токсического шока выс тупает ряд экзотоксинов, имеющих белковую природу.

В механизмах развития токсического и септического шоков есть много схо жего (рис. 2.3 ). Токсины грамположительных бактерий взаимодействуют с мо ноцитами, Т лимфоцитами и вызывают появление значительного количества цитокинов – интерлейкинов 1, 6, 10 и 12 типов, продукцию ФНО и освобожде ние NO эндотелиальными клетками. На определенном этапе действие токсинов грамположительных бактерий может привести к вовлечению в патологический процесс и продуктов грамотрицательных микроорганизмов, которые постоянно попадают в кровь (компоненты нормальной микрофлоры) для стимуляции им мунной системы и поддержания надлежащего уровня ее активности.

Важным результатом действия токсинов грамположительных бактерий яв ляется активация коагуляции, являющаяся существенным компонентом в разви тии поражений различных органов. Установлено, что воспалительный ответ вы зывает интенсивное нарушение коллатералей, участвующих в микроциркуляции. Повреждения эндотелия приводят к проявлению прокоагулянтного фактора из вестного как “тканевой фактор”. Последний, в норме, располагается в субэндо телиальном пространстве и участвует в реакциях восстановления тканей после повреждения. В отличие от обычного состояния при ряде инфекций тканевой фактор появляется в огромном количестве. Связываясь с фактором VII, он ак тивирует факторы IX и X. Фактор X превращает протромбин в тромбин, кото рый в свою очередь, трансформирует фибриноген в фибрин и кровь свертывает ся. Одновременно угнетается фибринолитическая активность. Цитокины и тром бин стимулируют освобождение тромбоцитами и клетками эндотелия ингибито ра плазминоген активатора 1 (PAI 1). Это приводит к критическому падению количества плазмина (плазмин активируется тканевым плазминоген активато ром (TPA), который и угнетается ингибитором плазминоген активатора 1). Следует отметить, что тромбин сам по себе выступает как активатор воспаления и ингибитор фибринолиза. Последнее достигается активацией тромбин активи руемого ингибитора фибринолиза (TAFI). Другой модулятор фибринолиза тромбомодулин может повреждаться за счет воспаления и нарушения функций эндотелия. (Функция тромбомодулина связана с активацией “C” белка, кото рый влияет на воспаление и коагуляционную активность на различных уровнях).

Как видно из приведенных выше данных, взаимодействие паразита с хозяи ном является сложным многофакторным процессом. Очевидно, что не все типы воздействия на организм человека со стороны бактерий известны. Вместе с тем известно и необходимо помнить о самых важных моментах в развитии инфекций мочевыводящих путей. Среди них первым является способность возбудителей прикрепляться к эпителиальным клеткам мочеполового траките. Так, кишечные палочки, чаще всего встречающиеся как возбудитель циститов, имеют на своей

38

Рис. 2.3. Токсический шок при инфекциях, вызванных грамположительными бактериями

поверхности специальные адгезины реснички, которые отсутствуют у других биоваров данных бактерий. Возбудители циститов, как правило, синтезируют и выделяют в окружающую среду фермент уреазу, которая за счет образования аммиака из мочевины резко защелачивает среду и вызывает гибель клеток, что приводит к возникновению эррозий и повреждению капилляров.

В ходе ведения больных с пиелонефритами следует помнить, что возбудите ли данной патологии входят в число микробов, вызывающих такое тяжелое со стояние как септический шок.

Смешанные инфекции.

Особую проблему в числе заболеваний, мочепроводящих путей составляют смешанные инфекции. Совместное патологическое воздействие на организм че ловека могут оказывать микробные ассоциации, как переданные в ходе зараже ния, так и сформированные из полученных и резидентных микроорганизмов. В состав таких ассоциаций могут входить различные бактерии, грибы, вирусы и простейшие. К числу часто встречающихся ассоциаций входят хламидии, ми коплазмы, уреаплазмы, трихомонады и вирусы герпеса. Одним из распростра ненных членов ассоциаций являются простейшие – трихомонады, которые бла годаря подвижности способны разносить различные прилипшие к ним бакте рии. Предполагают также, что они способны поглощать часть бактерий и виру сов, которые при этом сохраняют свою жизнеспособность и оказываются защи щенными от различных внешних воздействий, в том числе, факторов иммунной системы. Клиническая и лабораторная диагностика смешанных инфекций пред ставляет особую проблемы и часто не дает всей полноты информации о природе возбудителей, что резко снижает вероятность эффективной терапии. Последнее в свою очередь способствует хронизации инфекции и переходу микробов к дли тельной персистенции. В последнем случае обострения могут восприниматься как реинфекция и еще больше маскировать истинное положение дел. В целом, на фоне распространения смешанных инфекций, особую актуальность имеет пол

39

ноценная одновременная диагностика различных инфекций даже в том случае, когда можно обнаружить явные проявления того или иного конкретного заболе вания.

РОЛЬ АНТИБИОТИКОВ В ИЗМЕНЕНИИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МИКРОБНЫХ ПРОДУКТОВ.

Выбор оптимальных подходов к лечению сепсиса коснулся и возможного участия антибиотиков в процессах освобождения и связывания микробных ток синов.

Выяснение тонких механизмов влияния антибиотиков на развитие токсичес ких шоков находится в начале пути, однако накопленные уже данные позволяют сделать некоторые предварительные выводы, имеющие практическое значение.

При токсических состояниях, вызванных бактериями, антибиотикотерапия может привести к многократному увеличению уровня эндотоксина в крови. Сек реция эндотоксина грамотрицательными бактериями во время лечения антибио тиками зависит от препарата и доз. Обычно при высоких концентрациях препа рата эндотоксин секретируются в меньших количествах, нежели в случае, когда концентрации препарата близки к минимальной подавляющей (MПК). Бакте рицидные антибиотики, блокируя синтез РНК, белка или репликацию ДНК (рифамицины, макролиды, клиндамицин, кетолиды и хинолоны), задерживают или даже предотвращают лизис бактерий. Эти препараты выглядят привлека тельно для лечения, поскольку, обладая бактерицидной активностью против грам положительных и грамотрицательных бактерий, вызывающих сепсис и менин гит, они уменьшают содержание в крови токсических и провоспалительных бак териальных продуктов.

Противомикробные препараты, мишенью которых служит клеточная стен ка, могут на время вызывать противоположный эффект и увеличивать выход токсических или провоспалительных бактериальных продуктов. Так некоторые бета лактамные антибиотики могут приводить к значительному увеличению ко личества свободного эндотоксина. Наблюдается три главных реакции грамотри цательных бактерий на воздействие β лактамных антибиотиков: 1)быстрыйлизис клеток из за подавления пенициллин связывающего белка 1А (РВР 1А) и РВР 1В пенициллины; 2) продукция осмотически чувствительных круглых клеток с несовершенной клеточной стенкой, вызванная подавлением РВР 2 имипенем; и 3) образование нитевидных форм, вызванное подавлением РВР 3 цефалос порины. В последнем случае наблюдается значительное увеличение количества эндотоксина (клеточная стека), а в последствии его выхода во время лизиса. Количество эндотоксина, выбрасываемого из бактерии, зависит от морфологии клеточной стенки и формы микроба до лизиса. Антимикробные препараты, по давляющие РВР 3 при низких концентрациях (цефтазидим), при высоких кон центрациях также подавляют и РВР 2, что приводит к появлению круглых кле ток, не содержащих больших количеств эндотоксина.

40