Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Обратите внимание!
 
  Наука >> Медицина | Обзорные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение

Госпитальные инфекции, вызванные Pseudomonas aeruginosa. Распространение и клиническое значение антибиотикорезистентности

Сидоренко С.В., Резван С.П., Стерхова Г.А., Грудинина С.А.

Кафедра микробиологии и клинической химиотерапии Российской медицинской академии последипломного образования, Государственный научный центр по антибиотикам, Москва.

В начало...


(Продолжение)

Одним из важных факторов, определяющих спектр природной чувствительности (устойчивости) Pa к антибиотикам, является строение ее внешней мембраны. Основным компонентом внешней мембраны у Ра, как и у других грамотрицательных микроорганизмов, является липополисахаридный слой, практически непроницаемый для экзогенных гидрофильных веществ (моно- и дисахаридов, аминокислот, коротких пептидов), транспорт которых внутрь бактериальной клетки осуществляется через пориновые каналы. Пориновые каналы представляют собой воронкообразные белковые структуры (пориновые белки), встроенные в липополисахаридный слой.

Из клинически значимых антибиотиков гидрофильными свойствами обладают беталактамы, мишенью действия которых являются пенициллинсвязывающие белки (ПСБ), локализованные в цитоплазматической мембране. Следовательно, для проявления активности беталактамным антибиотикам необходимо, преодолев внешнюю мембрану, попасть в периплазматическое пространство.

Основным пориновым белком, ответственным за транспорт беталактамных антибиотиков через внешнюю мембрану, является OprF. Определенную роль играют также белки OprC, OprE, OprB [25-27]. Тот факт, что проницаемость внешней мембраны Pa в 12-100 раз ниже, чем у E.coli [28], вероятно, связан с особенностями строения их пориновых белков. У Pa описан своеобразный пориновый белок - OprD (ранее именовавшийся D2), который используется только для транспорта карбапенемных антибиотиков. Естественными субстратами для OprD являются дипептиды, с которыми карбапенемы обладают определенным структурным сходством [29, 30].

Различия в уровне антипсевдомонадной активности отдельных беталактамов в значительной степени объясняются различиями в их способности диффундировать через внешнюю мембрану Ра. Наибольшую природную активность проявляют карбапенемные антибиотики (меропенем несколько активнее имипенема), поскольку они обладают сравнительно небольшой молекулярной массой, кроме этого, их транспорт через внешнюю мембрану облегчает наличие в молекуле двух противоположных электрических зарядов. Далее в порядке убывания антипсевдомонадной активности следуют: цефалоспорины IV поколения цефпиром и цефепим (обладающие свойствами цвиттерионов [31]), азтреонам, цефалоспорины III поколения цефтазидим, цефоперазон и цефпирамид, уреидопенициллины (прежде всего пиперациллин), тикарциллин и карбенициллин.

На уровень природной активности беталактамных антибиотиков в отношении Pa оказывает влияние также способность этого микроорганизма к синтезу индуцибельных хромосомных бета-лактамаз. Указанные ферменты относятся к классу С, они разрушают все беталактамы, кроме карбапенемов и некоторых цефалоспоринов IV поколения, их активность не подавляется такими ингибиторами как сульбактам, клавуланат, тазобактам. Синтез ферментов начинается после контакта с аминопенициллинами, цефалоспоринами I-II поколений, карбапенемами. Карбоксипенициллины, уреидопенициллины, цефалоспорины III поколения являются слабыми индукторами, но чувствительны к гидролизу этим ферментом [32].

Таким образом, уровень природной активности беталактама в отношении Pa зависит от баланса трех его свойств: способности проникать через внешнюю мембрану микроорганизма, способности индуцировать синтез хромосомных бета-лактамаз и устойчивости к гидролизу этими ферментами.

Гидрофобные (липофильные) и амфифильные антибиотики, такие как фторхинолоны, тетрациклины и хлорамфеникол, способны проникать через внешнюю мембрану грамотрицательных микроорганизмов (в том числе псевдомонад), минуя пориновые каналы [33]. Липофильные антибиотики достаточно хорошо проникают и через цитоплазматическую мембрану в цитоплазму, где локализуются мишени их действия (рибосомы и ферменты топоизомеразы). Однако, несмотря на хорошую способность проникать через внешнюю мембрану Pa, перечисленные антибиотики обладают лишь незначительной антипсевдомонадной активностью или вовсе лишены ее. Фактором, ограничивающим уровень их природной активности, является наличие у Pa (и других псевдомонад) механизма активного выведения липофильных антибиотиков из цитоплазмы - выброса (efflux pump) [34]. Система, осуществляющая выброс, состоит из трех белков. Белки МехА и МехВ связаны с цитоплазматической мембраной и осуществляют транспорт из цитоплазмы в периплазму, белок OprM локализован во внешней мембране и осуществляет выведение из периплазмы во внешнюю среду. Гены белков МехА, МехВ, OprM организованы в единый оперон, уровень их экспрессии регулируется геном mexR. Кроме описанной, у Pa существуют и другие системы выброса.

Из группы гидрофильных антибиотиков наибольшее клиническое значение имеют фторированные хинолоны, а среди них ципрофлоксацин, обладающий максимальной антипсевдомонадной активностью, однако следует иметь в виду, что МПК препарата в отношении Pa приблизительно в 10 раз выше, чем в отношении E.coli. Новые фторхинолоны, в частности клинафлоксацин, проявляют более высокую антипсевдомонадную активность [35].

Определенный вклад системы выброса вносят и в природную устойчивость Pa к беталактамным антибиотикам. Так, накапливаются данные о том, что в выведении беталактамных антибиотиков из периплазматического пространства участвует белок OprM [36].

На уровне природной активности аминогликозидных антибиотиков особенности строения внешней мембраны и системы выброса Pa сказываются лишь в незначительной степени. Величины МПК аминогликозидов в отношении Pa близки к таковым для других грамотрицательных бактерий (например, E.coli). Транспорт этих препаратов через внешнюю мембрану осуществляется в результате феномена самоактивации. Аминогликозиды (поликатионы по физико-химическим свойствам) вытесняют дивалентные катионы из участков их связывания в липополисахаридном слое, что приводит к дестабилизации и повышению проницаемости последнего [37]. Транспорт аминогликозидов через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов является энергозависимым. Наибольшую природную активностью в отношении Pa проявляют тобрамицин, гентамицин, нетилмицин, сизомицин и амикацин. "Старые" аминогликозиды (стрептомицин, канамицин, неомицин) существенно уступают перечисленным антибиотикам.

Приобретенная антибиотикорезистентность Pa и ее механизмы

Беталактамы. Как было отмечено выше, беталактамные антибиотики являются одними из основных антипсевдомонадных средств. Однако приобретенная резистентность к этой группе антибиотиков является весьма распространенным явлением среди Pa. Основным механизмом резистентности является дерепрессия продукции хромосомных бета-лактамаз класса С. Основой феномена являются мутации в генах, регулирующих продукцию указанных ферментов [32]. Мутации, ведущие к дерепрессии синтеза хромосомных бета-лактамаз, возникают спонтанно, независимо от воздействия антибиотиков. Однако на фоне терапии, когда происходит элиминация чувствительных микроорганизмов, штаммы-гиперпродуценты приобретают преимущества. Селекция может происходить на фоне лечения антипсевдомонадными пенициллинами, в том числе и защищенными, а также цефалоспоринами III поколения. На фоне лечения карбапенемными антибиотиками селекции не происходит, так как, обладая устойчивостью к гидролизу хромосомными бета-лактамазами, эти препараты подавляют и дерепрессированные мутанты. В меньшей степени подобным свойством обладают цефалоспорины IV поколения. Дерепрессированные штаммы Pa проявляют устойчивость ко всем беталактамным антибиотикам, кроме карбапенемов и, частично, цефалоспоринов IV поколения. Однако некоторое повышение МПК отмечается и для этих антибиотиков.

Кроме хромосомных бета-лактамаз, у Pa описаны многочисленные и разнообразные плазмидные бета-лактамазы, относящиеся к трем основным классам: А, D, и В. Ферменты различаются по своему субстратному профилю (способности разрушать те или иные беталактамы) и по чувствительности к ингибиторам [38]. Для практики важны следующие моменты: бета-лактамазы класса А (ТЕМ, PER, SHV, PSE группы) угнетаются ингибиторами, класса D (OXA группа) - устойчивы к ингибиторам. И те, и другие не способны разрушать карбапенемные антибиотики. Устойчивость Pa к беталактамным антибиотикам, связанная с продукцией бета-лактамаз класса А (угнетаемых ингибиторами), встречается не часто, вследствие этого защищенные пенициллины (например, пиперациллин/тазобактам) имеют лишь незначительные преимущества в сравнении с незащищенными. Бета-лактамазы класса В (так называемые металлоэнзимы) у Pa встречаются редко (описаны практически только в Японии), однако они обладают крайне неблагоприятным свойством - способностью гидролизовать карбапенемы [39]. Вполне возможно, что у Pa существуют бета-лактамазы и других классов, гидролизующие карбапенемы [40]. Имеется единичное сообщение о выделении у Pa бета-лактамазы группы SHV, предположительно гидролизующей большинство беталактамов, включая меропенем, но не активной в отношении имипенема [41].

Основным механизмом устойчивости Pa к карбапенемным антибиотикам является утрата в результате мутации поринового белка OprD (или снижение его экспрессии). Этот механизм в большей степени поражает имипенем, чем меропенем, так как транспорт последнего может осуществляться и через другие пориновые белки [42]. Именно высокой специфичностью белка OprD объясняются наблюдаемые на практике случаи избирательной устойчивости к имипенему при сохранении чувствительности к меропенему, а иногда и к другим беталактамам.

В настоящее время обсуждается возможная роль системы выброса МехА-МехВ-OprM в повышении устойчивости к беталактамным антибиотикам. Имеются данные о возможности селекции в процессе терапии штаммов Pa, продуцирующих повышенное количество белка OprM и обладающих сниженной чувствительностью к беталактамам [43]. Вероятно, выброс меропенема осуществляется более эффективно, чем имипенема [44].

На практике ситуация значительно осложняется тем, что штаммы Pa могут обладать одновременно несколькими механизмами резистентности к беталактамным антибиотикам. Например: дерепрессия хромосомных бета-лактамаз может сочетаться с продукцией плазмидных и со снижением проницаемости внешней мембраны. Интерпретация результатов оценки чувствительности, а главное - прогнозирование эффективности лечения инфекций, вызванных такими штаммами, связаны со значительными трудностями.

Аминогликозиды. Устойчивость Pa к аминогликозидным антибиотикам опосредуется тремя механизмами, перечисленными в порядке возрастания частоты и клинической значимости: модификация участка связывания рибосом с антибиотиками, снижение транспорта внутрь бактериальной клетки (нарушение проницаемости внутренней или внешней мембраны), ферментативная инактивация антибиотиков. Инактивация аминогликозидных антибиотиков осуществляется путем модификации их молекулы тремя группами ферментов: ацетилтрансферазами (присоединяют остаток уксусной кислоты), фосфотрансферазами (присоединяют остаток фосфорной кислоты) и нуклеотидилтрансферазами (присоединяют остаток адениловой кислоты). Гены перечисленных ферментов локализованы на плазмидах. Каждый из аминогликозидмодифицирующих ферментов обладает характерным субстратным профилем [45]. К сожалению, достаточно часто штаммы Pa могут продуцировать одновременно несколько ферментов. Вследствие этого, оценив чувствительность к некоторым из аминогликозидных антибиотиков, прогнозировать уровень чувствительности к другим не представляется возможным. Продукция аминогликозидмодифицирующих ферментов обычно приводит к высокому уровню устойчивости; незначительное снижение уровня чувствительности Pa, как правило, связано с нарушением транспорта аминогликозидов внутрь бактериальной клетки.

Фторированные хинолоны. Как уже было отмечено выше, фторированные хинолоны выводятся из цитоплазмы Pa в результате активности системы выброса MexA-MexB-OprM. Регуляция активности системы выброса осуществляется геном mexR, в результате мутаций в указанном гене уровень экспрессии белков системы выброса может значительно возрастать, что сопровождается повышением устойчивости Pa к фторированным хинолонам.

Не менее важным механизмом устойчивости к фторхинолонам является модификация мишеней действия этих препаратов. Мишенями действия хинолонов в бактериальной клетке являются два фермента, контролирующих пространственную организацию ДНК (ДНК-гираза и топоизомераза IV). У грамотрицательных микроорганизмов основной мишенью является ДНК-гираза, а у грамположительных - топоизомераза IV [46, 47]. Хинолоны ингибируют активность этих ферментов, связываясь с небольшим участком их молекул, называемым "хинолоновым карманом". При возникновении мутаций (аминокислотных замен) в области "хинолонового кармана", на его участке, обозначаемом как "область, детерминирующая устойчивость к хинолонам", сродство препаратов к ферментам снижается, величина МПК препарата в отношении микроорганизма возрастает, то есть проявляется резистентность. Единичные мутации сопровождаются незначительным повышением МПК; чем больше мутаций накапливается у штамма, тем выше его устойчивость. Так, высокий уровень резистентности Pa к ципрофлоксацину может быть результатом двух мутаций в генах фермента ДНК-гиразы и одной - в генах топоизомеразы IV [48]. Возможно также формирование резистентности в результате селекции мутаций, обеспечивающих повышение активности систем выброса [49]. Вполне реальной является также комбинация нескольких механизмов резистентности, например: модификация чувствительной мишени и усиление активного выброса [50].

Другие антибиотики. Из антибиотиков других групп определенное клиническое значение в лечении инфекций, вызываемых Pa, может иметь полимиксин В. Механизм его действия связан с нарушением целостности внешней мембраны микроорганизма (действие по типу поверхностно-активных веществ). Достоверных случаев устойчивости Pa к полимиксину В не описано. Показатель чувствительности к полимиксину В может быть использован для дифференцировки Pa от некоторых родственных микроорганизмов.

Далее...


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования