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
Скандальный штраф с камер: власти объяснили, почему они правы Скандальный штраф с камер: власти объяснили, почему они правы

Почему остановившийся пропустить пешехода водитель получил штраф?

РБК
10 домов без башни 10 домов без башни

Смотри, что случается, когда архитектор вдруг возомнит себя зодчим

Maxim
«Сбежал с аварии и устроил еще одну». Репортаж с ночного рейда ГИБДД «Сбежал с аварии и устроил еще одну». Репортаж с ночного рейда ГИБДД

Корреспондент Autonews.ru подежурила ночью с инспекторами ГИБДД

РБК
Остеохондроз Остеохондроз

Невролог-эпилептолог Никита Жуков об остеохондрозе

Maxim
Люди на пределе Люди на пределе

Возможности нашего собственного, среднестатистического тела

Вокруг света
Последним сдался килограмм Последним сдался килограмм

В Париже завершилась длившаяся несколько десятилетий революция в метрологии

Наука и жизнь
Я умею искать кота: выбираем трекер для животных Я умею искать кота: выбираем трекер для животных

Расскажем о поводках будущего: Bluetooth- и GPS-трекерах для животных

CHIP
Как скрыть раздел жесткого диска? 4 проверенных способа Как скрыть раздел жесткого диска? 4 проверенных способа

Скрытый раздел на жестком диске создается чаще всего после установки новой ОС

CHIP
«Мысленный волк». Новый фильм Валерии Гай Германики как главная провокация «Кинотавра» «Мысленный волк». Новый фильм Валерии Гай Германики как главная провокация «Кинотавра»

Есть картины, которым хочется желать лишь длинной жизни после Сочи

Forbes
Влади Влади

Лидер главной рэп-группы страны перешел с рифм на прозу

Maxim
Транспорт будущего: миф или реальность? Транспорт будущего: миф или реальность?

Разбираемся, на чем мы въедем в 2025-й год

Популярная механика
Что девушки берут с собой на пробежку? Фото средств самообороны, которые пугают Что девушки берут с собой на пробежку? Фото средств самообороны, которые пугают

Насколько пугающей может быть простая пробежка, если ты женщина

Playboy
«Если бы у Фредди Меркьюри и Кейт Буш был ребенок, им был бы Иво»: интервью с артистом Иво Димчевым «Если бы у Фредди Меркьюри и Кейт Буш был ребенок, им был бы Иво»: интервью с артистом Иво Димчевым

Иво Димчев об участии в X Factor, о ВИЧ, любви и музыке

Esquire
Ирина Хакамада «Дочь вправе жить, как хочет!» Ирина Хакамада «Дочь вправе жить, как хочет!»

Бывший политик рассказала о даре необычного ребенка о том, как преодолеть кризис

StarHit
Лучшие ультрабуки 2019: рейтинг с ценами Лучшие ультрабуки 2019: рейтинг с ценами

Рассказываем, какой ультрабук выбрать в 2019 году

CHIP
Начало родов: когда ехать в роддом? Начало родов: когда ехать в роддом?

Как узнать, пора уже ехать в роддом или можно еще побыть дома?

9 месяцев
Почему у нас нет денег Почему у нас нет денег

Зачем вам… деньги? За мечтами об определенной сумме всегда стоит нечто большее

Psychologies
Земляничная пора Земляничная пора

Делимся секретами богатого урожая!

Лиза
Радиевые девушки: фабричные работницы, отравленные радиацией Радиевые девушки: фабричные работницы, отравленные радиацией

Фабричные работницы светились от радиолюминисцентной краски, которая их убивала

Cosmopolitan
Вентиляторы без лопастей: как они работают? Вентиляторы без лопастей: как они работают?

Не обманывают ли нас вентиляторы и за счет чего создается свежесть и прохлада

CHIP
Панорамный вид Панорамный вид

Cтарица – не самое раскрученное направление для туризма

АвтоМир
«Они шакалят у больниц». Как оштрафовать эвакуатор «Они шакалят у больниц». Как оштрафовать эвакуатор

Почему эвакуаторы перекрывают движение и куда можно пожаловаться на их работу

РБК
Тракторное безумие: «Бизон-Трек-Шоу-2019» Тракторное безумие: «Бизон-Трек-Шоу-2019»

Под Ростовом-на-Дону прошли одни из самых зрелищных автосоревнований России

Популярная механика
Вексельберг рассказал об ограничении общения с Блаватником из-за санкций США Вексельберг рассказал об ограничении общения с Блаватником из-за санкций США

В 2018 году американский Минфин включил Вексельберга в SDN-лист

Forbes
Тяжкий груз. Почему Шереметьево не справляется с багажом пассажиров Тяжкий груз. Почему Шереметьево не справляется с багажом пассажиров

В Шереметьево признали, что для обработки багажа не хватает 250 грузчиков

Forbes
Давайте жить дружно Давайте жить дружно

Рассказываем, как перестать быть конфликтным человеком

StarHit
«Сериалы разрушают мою сексуальную жизнь» «Сериалы разрушают мою сексуальную жизнь»

Опросы показали, что просмотр сериалов заменил парам секс

Psychologies
Полет нормальный Полет нормальный

Долой страхи, которые мешают нам путешествовать и наслаждаться отпуском

Лиза
«Я даю женщине убежище»: как американка Асма Ханиф уже 44 года спасает мусульманок от насилия в семье «Я даю женщине убежище»: как американка Асма Ханиф уже 44 года спасает мусульманок от насилия в семье

Медсестра Асма Ханиф с 1975 года спасает мусульманок в США от мужей-агрессоров

Esquire
Открыть в приложении