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

Научные статьиАнтибиотики: новые механизмы передачи резистентности: (1)

Антибиотикорезистентность и системы активного выброса ксенобиотиков у бактерий

Сазыкин Ю.О., Швец А.В., Иванов В.П.

(Москва)

В начало...


(Окончание)

Особый предмет для дискуссии представляет собой сопоставление способности систем активного выброса, причем не только у P.aeruginosa, но и у E.coli (AcrB-AcrA-TolC система), использовать как субстраты беталактамы - с действительным вкладом таких систем в резистентность к этим антибиотикам. Основная мишень беталактамов - транспептидаза пептидогликана, катализирующая последнюю стадию сборки этого полимера, расположена на наружной стороне цитоплазматической мембраны. Каким образом при таком расположении мишени система активного выброса, распознающая субстраты на стадии их проникновения в цитоплазматическую мембрану, может защитить транспептидазу от ее ингибиторов - не ясно. Тем не менее признано, что, например, многие карбенициллиноустойчивые штаммы грамотрицательных бактерий обязаны этим свойством не карбенициллиназе, а системе (системам) активного выброса карбенициллина.

Весьма важным представляется исследование, в котором был сконструирован ряд штаммов P.aeruginosa с делециями в оперонах, ответственных за системы активного выброса [6]. Это приводило к повышенной чувствительности к фторхинолонам (ловефлоксацину) как у штамма с природной резистентностью, так и - более заметному - у изогенного штамма со сверхэкспрессией mexAB-oprM оперона. Интересно отметить, что в случае mexAB-oprM mexCD-oprJ mexEF-oprN тройной делеции фактически терялась способность к приобретению резистентности к фторхинолонам на уровне их мишени (< 1011).

С точки зрения клиницистов для правильной оценки действительной важности тех или иных механизмов резистентности требуются особые подходы к исследованию [7]. В одной из самых последних (1999 г.) работ была продемонстрирована реальность повышения защитной роли системы активного выброса антибиотиков у P.aeruginosa непосредственно в условиях клиники: а именно за счет мутаций в mexR гене, продукт которого осуществляет негативный контроль за системой mexA-mexB-oprM на стадии транскрипции. Мутации приводили к потере или ослаблению функций соответствующего белка - MexR (репрессора). В результате активный выброс антибиотиков из клетки возрастает [8]. Для доказательства того, что мутации происходили именно во время курса химиотерапии потребовалось соблюдение некоторых специальных подходов к постановке исследования. Штаммы P.aeruginosa, выделенные от каждого госпитализированного больного, анализировались по механизмам резистентности до проведения курса химиотерапии и после него. Всего таким образом была составлена 21 "пара" штаммов. Изогенность сопоставлявшихся в одной паре штаммов подтверждалась О-типированием и результатами рестрикционного анализа их ДНК. Вероятность различного происхождения сопоставлявшихся штаммов была таким образом исключена. Терапия проводилась антипсевдомонадными беталактамами. У 10 больных возникавшая in vivo резистентность возбудителя оказалась ассоциированной с повышенной экспрессией AmpC бета-лактамазы. Но, у изолятов от остальных 11 больных после терапии уровень AmpC бета-лактамазы оставался низким, не превышая исходного, т.е. наблюдавшегося до курса лечения. С другой стороны, у них значительно повысился уровень резистентности к ряду антибиотиков, не относящихся к беталактамам: тетрациклинам, хинолонам, триметоприму. Иммуноблоттинг показал, что среди белков внешней мембраны увеличилось количество OprM; иными словами контакт с антипсевдомонадными беталактамами in vivo может приводить к тому, что на уровне фенотипа происходит сверхэкспрессия одного из белков внешней мембраны, а именно OprM. Анализ генотипа всех 11 "послетерапийных" изолятов обнаружил различного рода мутации в mexR гене, т.е. гене, регулирующем работу оперона mexB-mexA-oprM системы активного выброса. У 8 изолятов в mexR обнаружены инсерции и делеции, что ведет к сдвигу рамки считывания; у двух изолятов идентифицированы точечные мутации - в этом случае в MexR соответственно происходили замены одного аминокислотного остатка в пептидной цепи, что, однако, уже сказывалось отрицательно на функции репрессора.

Авторы этой работы в ретроспективной оценке результатов ранних исследований со штаммами P.aeruginosa, резистентными к первому антипсевдомонадному беталактаму - карбенициллину, отмечают, что и наблюдавшаяся ранее резистентность на фоне слабой беталактамазной активности, как правило, сопровождалась перекрестной резистентностью к структурно различным антимикробным агентам, то есть, видимо, системы активного выброса уже многие годы периодически как бы напоминали о своем существовании.

Как нам кажется, и загадочное в какой-то мере явление большей антимикробной активности конъюгатов фторхинолонов и цефалоспоринов, чем эквимолярной их смеси, можно было бы объяснить меньшей способностью помп к выбросу такой сложной молекулы.

Недавно получили подтверждение, основанные ранее на косвенных данных, предположения о существовании помп, субстратами которых являются и такие гидрофильные соединения как аминогликозиды. Активный выброс аминогликозидов (а также макролидов, но не линкозамидов) был обнаружен у Burkholderia pseudomallei - возбудителя мелиоидоза, обладающего природной резистентностью ко многим антимикробным агентам [9]. Система выброса - AmrAB-OprA, имея значительную гомологию с продуктами mex генов P.aeruginosa, проявляет, однако, иную субстратную специфичность. Локус arm не обусловливал выброса беталактамов, фторхинолонов, тетрациклинов. За счет делеций и включения транспозона в armAB-oprA оперон сконструированы мутанты с повышенной чувствительностью к аминогликозидам, что сопровождалось накоплением в их клетках в отличие от исходного штамма 3H-дигидрострептомицина.

Таким образом, перечень систем активного выброса с разной субстратной специфичностью растет, а перечень антибиотиков, которые не могут быть их субстратами (в совокупности) - сокращается.

В заключение следует отметить, что по мере углубления знаний в области молекулярной организации и закономерностей функционирования систем активного выброса все более частыми делаются попытки поиска их ингибиторов, пригодных для использования в комбинированной химиотерапии. К настоящему времени, однако, известны лишь ингибиторы, которые могут быть использованы только в исследовательских целях, т.е. как реагенты; к ним относятся протонофоры типа СССР, алкалоид резерпин, омепразол, лансопразол [2], применительно к системам выброса из опухолевых клеток млекопитающих (системы Pgp) - верапамил, циклоспорин, лишенные иммунодепрессантного эффекта производные последнего. Изучается степень гомологии компонентов систем активного выброса разного происхождения - прежде всего белков, несущих функции транспортеров. Обнаружена избирательность эффекта различных ингибиторов при действии на различные транспортеры и на выбрасывание различных субстратов. Так, циклоспорин подавлял активность Pgp, но не NorA (последний - белок мембраны стафилококков). Ряд ингибиторов NorA у резистентных штаммов стафилококка повышал при совместном действии с фторхинолонами проникновение в клетку прежде всего более гидрофильных структур из этой группы антимикробных агентов [2]. Иными словами, происходит конкретизация целей исследований, что может приближать решение уже практических задач. Наконец, возможно, что новые мишени в бактериальной клетке для воздействия на системы активного выброса будут открыты в результате изучения общих ("global") механизмов внутриклеточной регуляции, управляющих адаптацией клеток к меняющимся условиям среды и, соответственно, системами активного выброса как эндогенных веществ, так и ксенобиотиков.

Развитие событий в области изучения систем активного выброса идет ускоряющимися темпами. Открытие - на фоне возросшей в глобальном масштабе опасности туберкулеза - специфических помп у микобактерий [10] является дополнительным импульсом для поиска средств борьбы с этим долгое время мало привлекавшим внимание механизмом резистентности к антимикробным агентам.

АНТИБИОТИКИ И ХИМИОТЕРАПИЯ, 1999-N9, стр. 3-6.

ЛИТЕРАТУРА

1. Nikaido H. Multidrug efflux pumps of gram-negative bacteria. J Bact 1996: 178; 20: 5853-5859.

2. Aeschlimann J.R., Dresser L.D., Kaatz G.W., Rybak M.J. Effects of NalA inhibitors on in vitro antibacterial activities and postantibiotic effects to levofloxacin, ciprofloxacin and norfloxacin in genetically related strains of Staphylococcus aureus. Antimicrob Agents Chemother 1999; 42: 2: 335-340.

3. Schultze M., Kondorosi E., Ratet P. et al. Cell and molecular biology of Rhizobium-plant degradation. Int Rev Cytol 1994; 156: 1-75.

4. Kuhler T., Hamzehpour M., Pesiat P. et al. Characterization of MexE-MexF-OprN, a positively regulated multidrug efflux system of Pseudomonas aeruginosa. Mol Microbiol 1997; 23: 345-354.

5. Li X.Z., Nikaido H., Poole K. Role of MexA-MexB-OprM in antibiotic efflux in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob Agents Chemother 1995; 39: 1948-1953.

6. Lomovskaya O., Lee A., Hoshino K. et al. Use of a genetic approach to evaluate the consequence of inhibition of efflux pump in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrob. Agents Chemother. 1999; 43; 6; 1340-1346.

7. Poole K., Tetro K., Zhao Q.,X. et al. Expression of the multidrug resistance operon mexA-mexB-oprM in Pseudomonas aeruginosa, mecR encodes a regulator of operon expression. Ibid 1996; 40: 2021-2028.

8. Zika-Zarifi J., Llanes C., Kuhler T. et al. In vivo emergence of multidrug-resistant mutants of Pseudomonas aeruginosa overexpression: the active efflux system MexA-MexB-OprM. Ibid 1999; 43: 2: 287-291.

9. Moore R.A., De Shazer D., Reckseidler S., Weissman A., Woods D.E. Efflux-mediated aminoglycoside and macrolide resistance in Burkholderia pseudomallei. Antimicrob. Agents Chemother. 1999; 43; 3; 465-470.

10. Takiff N.E., Cimino M., Musso M.C. et al. Efflux pump of the proton antiporter family confers low-level fluoroquinolone resistance in My-cobacterium smegmatis. Proc. Nat. Acad. Sci. USA 1996; 93; 1; 362-366


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