Устойчивость болезнетворных бактерий к антибиотикам — серьёзная угроза людям

Наука и жизньНаука

Назад в доантибиотиковую эру?

Дмитрий Макаров, старший научный сотрудник ФГБУ «Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств для животных и кормов».

Александер Флеминг, первооткрыватель первого антибиотика — пенициллина. Фото: TR 1468 in Imperial War Museums/Wikimedia Commons/PD.

Возрастающая устойчивость болезнетворных бактерий к антибиотикам — серьёзная угроза человечеству. Не исключено, что в будущем она обернётся новыми страшными эпидемиями. Но в чём причина такой устойчивости — в бесконтрольном применении антибиотиков в медицине, в использовании их в огромных объёмах в животноводстве или в чём-то ещё? Как возникает устойчивость микроорганизмов к антибактериальным препаратам?

Первые препараты против болезнетворных бактерий — сульфаниламиды, пенициллин и др. — начали успешно применять в клинической практике в 30—40-е годы ХХ века, и уже тогда устойчивость к ним представляла собой проблему. Дело в том, что явление антибиотикорезистентности возникло задолго до открытия человечеством антибиотиков. Миллиарды лет бактерии и грибы вырабатывали антибиотики — вещества для борьбы с другими бактериями и грибами. Те, в свою очередь, приобретали механизмы защиты от этих соединений.

Молекулярных механизмов защиты микроорганизмов от антибиотиков не так много. Они всегда связаны с изменениями в генах, и устойчивость к антибиотикам наследуется, переходя из поколения в поколение. Учёные обнаружили такие гены даже в арктической вечной мерзлоте возрастом 30 тысяч лет и в образцах кишечной микрофлоры «тирольского человека» — найденной в Альпах мумии возрастом более 5000 лет. И сейчас в окружающей среде и организмах диких животных бактерии, устойчивые к различным антибиотикам, и гены устойчивости встречаются повсеместно.

Клетка микроорганизма может приобрести устойчивость к антибиотику двумя способами. Первый — случайное изменение генов, то есть мутация. Антибиотик часто действует на микроорганизм, связываясь с мишенью — молекулой белка внутри клетки — и не давая ей выполнять свои функции. Такой мишенью может быть, например, фермент, при помощи которого протекают какие-то жизненно важные для клетки биохимические реакции. Мутация, произошедшая в гене мишени, может так её менять, что антибиотик потеряет или ухудшит способность связываться с ней и утратит свою силу.

Второй путь приобретения устойчивости для бактериальной клетки — получить гены устойчивости от другой клетки. Например, клетка может приобрести гены ферментов, разрушающих молекулы антибиотика, или гены специальных белков-насосов, которые выкачивают антибиотик из клетки наружу, предотвращая его губительное действие. Однако для закрепления и сохранения антибиотикорезистентности на уровне популяции микробов необходимо воздействие на популяцию самого антибиотика, создающего селективное (то есть осуществляющее отбор) давление, в результате которого выживают лишь клетки, обладающие устойчивостью. Выиграв конкурентную борьбу, они размножаются, распространяются и передают свои гены дальше. Чтобы устойчивые клетки получили преимущество, количество антибиотика должно быть в определённом диапазоне, ведь, если доза слишком мала, антибиотик не будет подавлять ни устойчивые, ни чувствительные бактериальные клетки, и никакая селекция не произойдёт, а слишком большая доза, наоборот, начнёт подавлять даже устойчивые клетки, и они опять не получат никакого преимущества.

Плазмиды — независимые генетические элементы, найденные в бактериальной клетке, которые могут легко передаваться от одной бактерии к другой. Гены антибиотикорезистентности у бактерий чаще всего располагаются в этих маленьких молекулах ДНК.

То есть при воздействии антибиотика на популяцию происходит самый настоящий естественный отбор по дарвиновской модели, и можно сказать: «То, что микробов не убивает, делает их сильнее».

Сложно определить объёмы антибиотиков, вырабатываемых бактериями и грибами в природе, но, по оценкам, они огромны. Неизвестно, кто производит антибиотики в большем количестве — микроорганизмы в природе или человек для своих нужд. Процессы отбора устойчивых микробов эффективно идут и в окружающей среде.

В природе гены устойчивости к антибиотикам часто выполняют и другие, никак не связанные с антибиотиками функции. Например, белки-насосы, выводящие антибиотики из клетки, могут быть нужны для избавления её и от других токсичных соединений. В таком случае их гены распространяются и в отсутствие воздействия антибиотиков. Разнообразие генов устойчивости к антибиотикам в природе чрезвычайно велико, и наше счастье, что только часть из них обнаружена у опасных для человека микроорганизмов.

С начала применения различных классов антимикробных средств в медицине и ветеринарии селективное давление на микроорганизмы, вызывающие заболевания человека и животных, чрезвычайно возросло — в первую очередь это относится к больничным микробам. В условиях всё увеличивающихся масштабов применения антимикробных средств распространение антибиотикорезистентности было всего лишь вопросом времени.

В наши дни распространению устойчивости к антибиотикам способствуют также рост численности и скученности населения в развивающихся странах, доступность антибактериальных препаратов и всё более активное перемещение по миру людей, животных, продуктов питания и других товаров, а с ними — и устойчивых микроорганизмов.

Если до начала применения антибиотиков человеком гены антибиотикорезистентности у бактерий находились преимущественно на хромосоме, то теперь чаще располагаются на плазмидах — маленьких кольцевых молекулах ДНК, которые могут легко передаваться от одной бактерии к другой. Посредством плазмид гены устойчивости передаются от микроба к микробу не только одного вида, но и других. В частности, болезнетворные бактерии могут получить такие гены от безобидной микрофлоры кишечника человека и животных и даже от свободноживущих бактерий окружающей среды. При этом плазмиды могут нести гены устойчивости сразу к нескольким различным классам антимикробных средств, да и разных плазмид в клетке может быть несколько. Свойство множественной устойчивости делает болезнетворные бактерии особенно опасными. К сожалению, встречаются даже так называемые панрезистентные бактерии, то есть устойчивые сразу ко всем видам эффективных против них препаратов. Определяемое плазмидами свойство устойчивости обратимо: в отсутствие селективного давления клетка может такую плазмиду потерять, чтобы не тратить ресурсы на поддержание ненужного генетического материала. Помимо плазмид существуют и другие формы и механизмы передачи генов устойчивости, например через поражающие бактерии вирусы — бактериофаги.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Изображение чёрной дыры: что на самом деле получили астрономы Изображение чёрной дыры: что на самом деле получили астрономы

Но что мы видим на полученном изображении чёрной дыры

Наука и жизнь
Ловушка для банкира Ловушка для банкира

Рынок недвижимости Испании до сих пор не оправился от кризиса 2008 года

Forbes
Ракетный маневр Ракетный маневр

С S7 Space связывают надежды на развитие отечественной частной космонавтики

Популярная механика
Хочешь пробежать марафон? Самая честная инструкция от тех, кто добежал до финиша Хочешь пробежать марафон? Самая честная инструкция от тех, кто добежал до финиша

Тренер и марафонцы-новички рассказывают, как добежать до финиша

Playboy
Время собирать кельтские камни Время собирать кельтские камни

Интеллектуальная и загадочная игрушка — кельтский камень

Наука и жизнь
Ах, оставьте Ах, оставьте

Что важно учесть, оставляя ребенка одного дома на несколько дней

Добрые советы
Что нужно знать о болезни Паркинсона? Что нужно знать о болезни Паркинсона?

Ежегодно люди по всему миру слышат пугающие слова: «У вас болезнь Паркинсона»

Домашний Очаг
Вербальное насилие: как ранят слова Вербальное насилие: как ранят слова

Насколько серьезны последствия психологического насилия

Psychologies
В здоровом теле здоровое антитело! В здоровом теле здоровое антитело!

Почему в последние дни участились схватки «прививочников» и «антипрививочников»

Maxim
Фабрика цифр. Как Росстат собирается стать полезным для бизнеса Фабрика цифр. Как Росстат собирается стать полезным для бизнеса

Росстат за последний год стал одним из самых критикуемых ведомств в стране

Forbes
Стражи галактики. Почему первые «Люди в черном» — лучшая экранизация комиксов Marvel Стражи галактики. Почему первые «Люди в черном» — лучшая экранизация комиксов Marvel

На российские экраны вышел перезапуск «Людей в черном»

Forbes
«Режим ошпаренной кошки оставьте за воротами» «Режим ошпаренной кошки оставьте за воротами»

Как создать нормальный психоневрологический интернат

Русский репортер
Заключенные в сети: как интернет превратился в Большого Брата Заключенные в сети: как интернет превратился в Большого Брата

К 2019 году интернет окончательно стал антиутопией

Популярная механика
Какой фотоаппарат выбрать начинающему фотографу в 2019 году? Какой фотоаппарат выбрать начинающему фотографу в 2019 году?

Теряетесь в параметрах, не знаете, что лучше: зеркалка или беззеркалка?

CHIP
Как отцы переживают потерю ребенка: 4 стереотипа Как отцы переживают потерю ребенка: 4 стереотипа

Действительно ли мужчина легче переносит перинатальные потери в семье

Psychologies
Ли Вуд, креативный директор Bikkembergs: «Мужчины чувствуют, что сейчас самое время поиграть с модой» Ли Вуд, креативный директор Bikkembergs: «Мужчины чувствуют, что сейчас самое время поиграть с модой»

У Bikkembergs в ТРК «Vegas Кунцево» в Москве открылся монобрендовый магазин

Esquire
Как найти новых друзей? 12 лучших идей («Айл би зер фооо ю...») Как найти новых друзей? 12 лучших идей («Айл би зер фооо ю...»)

Друзей много не бывает!

Playboy
Анна Плетнева Анна Плетнева

Певица уверяет, что она заколдованная и выигрывает всегда у всех мужчин!

Playboy
Проблема «сабстанса» в офшорах: стоит ли волноваться владельцам яхт? Проблема «сабстанса» в офшорах: стоит ли волноваться владельцам яхт?

Как владельцу яхты действовать в новых условиях «сабстанса»

Forbes
Как найти девушку, если ты интроверт? 6 лайфхаков, после которых все получится Как найти девушку, если ты интроверт? 6 лайфхаков, после которых все получится

Интровертность — не приговор!

Playboy
Тетрису 35 лет: темная история советской игры, ставшей самой популярной в мире Тетрису 35 лет: темная история советской игры, ставшей самой популярной в мире

Советский Тетрис завоевал популярность практически во всех странах

Playboy
Простор для простоты Простор для простоты

Джорджо Армани о том, что представляет собой отточенный и элегантный стиль

Robb Report
«Дурной пример заразителен». Автомобилистов ждет важное нововведение «Дурной пример заразителен». Автомобилистов ждет важное нововведение

О законопроекте, позволяющем обжаловать штрафы ГИБДД через интернет

РБК
Как не перепутать цель со средством? Как не перепутать цель со средством?

Почему важно разделять цель и средства?

Psychologies
«Мне надо всё делать в последний момент» «Мне надо всё делать в последний момент»

Актриса Аглая Тарасова практически неуловима

OK!
Тонкая и звонкая: 9 звезд с самой узкой талией Тонкая и звонкая: 9 звезд с самой узкой талией

Кто из звезд сегодня может похвастать самыми изящными изгибами

Cosmopolitan
«Не стремлюсь быть в тренде» «Не стремлюсь быть в тренде»

Денис Клявер влюбился всерьез и купил все автомобили, о которых мечтал в юности

OK!
Кто здесь власть. Почему дела Калви и Голунова оказались важнее речи Путина Кто здесь власть. Почему дела Калви и Голунова оказались важнее речи Путина

На ПМЭФ стало ясно, что реальные новости создают совсем другие люди

Forbes
Танец освобождения Танец освобождения

Отрывок из книги «Анандла: десять лет с йогами, целителями и шаманами»

Yoga Journal
Не только о себе думаем Не только о себе думаем

Хотите сделать мир лучше? Бьюти-бренды готовы предоставить вам такую возможность

Glamour
Открыть в приложении