Биопленка. Давно Вплоть до конца прошлого века микробиологияразвивалась главным образом на основе исследований чистыхкультур микроорганизмов. Вчера

• Название: Давно Вплоть до конца прошлого века микробиологияразвивалась главным образом на основе исследований чистыхкультур микроорганизмов. Вчера
• Дата: 14.12.2019
• Размер: 310.64 Kb.
• Имя файла: Биопленка.docx
• Тип: Документы; #100207
• страница: 2 из 2

СТАДИИ РАЗВИТИЯ БИОПЛЁНКИ

Выделяют пять стадий развития биопленки (рис.1):

1. Сначала происходит первичное прикрепление микроорганизмов к поверхности (адгезия,сорбция) из окружающей среды (обычно жидкости). Эта стадияобратима.

2. Окончательное (необратимое) прикрепление, иначе называемое фиксацией. На этой стадии микробы выделяют внеклеточные полимеры, обеспечивающие прочную адгезию.

3. Созревание  (в  англоязычной  литературе — созревание-I). Клетки, прикрепившиеся к поверхности, облегчаютприкрепление последующих клеток, внеклеточный матриксудерживает вместе всю колонию. Накапливаются питательныевещества, клетки начинают делиться.

4. Рост (в англоязычной литературе — созревание-II). Образована зрелая биопленка, и теперь она изменяет свойразмер и форму. Внеклеточный матрикс служит защитой клетокот внешних угроз.

5. Дисперсия (выброс бактерий): в результате деленияпериодически от биопленки отрываются отдельные клетки,способные через некоторое время прикрепиться к поверхностии образовать новую колонию.

Рисунок 1. Стадии развития биопленки (копия из Wikipedia)



ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БИОПЛЁНКИ

Основные свойства биопленки:

— взаимодействующая общность разных типовмикроорганизмов;

— микроорганизмы собраны в микроколонии;

— микроколонии окружены защитным матриксом;

— внутри микроколоний — различная среда;

— микроорганизмы имеют примитивную систему связи;

—микроорганизмы в биопленке устойчивы к антибиотикам,антимикробным средствам и реакции организма хозяина.

РОЛЬ МИКРОБНЫХ БИОПЛЁНОК

К настоящему времени достоверно доказана роль микробныхбиопленок в возникновении и развитии таких распространенныхзаболеваний, как :

• 
  инфекции, связанные с катетеризацией сосудов, вызванныеStaphylococcus aureus и другими грамположительнымимикроорганизмами;
  
• 
  инфекции сердечных клапанов и суставных протезов,вызываемые стафилококками;
  
• 
  пародонтит, обусловленный рядом микроорганизмовполости рта;
  
• 
  инфекции мочевых путей, определяемые Е. coli и др.патогенами;
  
• 
  инфекции среднего уха — причина, например, Haemophilus influenzae, муковисцидоз, вызываемый P. Aeruginosa и др.
  

Все эти заболевания трудны для лечения, имеют высокуючастоту рецидивов и некоторые из них могут явиться причинойлетальных исходов.

Далеко не до конца ясны механизмы, по которыммикроорганизмы, образующие биопленки, вызываютпатологические процессы в макроорганизме.

Кроме тканей организма хозяина, микробные биопленкиколонизируют различные медицинские устройстванебиологической природы, внедряемые в организм человека :

• 
  катетеры,
  
• 
  водители ритма,
  
• 
  сердечные клапаны,
  
• 
  ортопедические устройства.
  

​Исследования имплантированных медицинских устройств сприменением электронной микроскопии показали присутствиебактериальных биопленок.

ЕСЛИ ОБНАРУЖЕНА БИОПЛЁНКА У ПАЦИЕНТА

Важно учитывать при подозрении на формирование биопленки упациента:

1. отслоение биопленок в кровотоке или мочевыводящем трактеможет приводить к формированию эмболов;

2. бактерии в биопленках могут обмениваться плазмидамирезистентности (передача резистентности от вида к виду);

3. биопленки могут снижать чувствительность бактерий кантимикробным агентам

4. биопленки с гр. отриц. бактериями могут продуцироватьэндотоксин, что может приводить к инфекционно-токсическомушоку;

5. бактерии в биопленке не поддаются воздействию иммуннойсистемы хозяина.

СОЦИАЛЬНОЕ ПОВЕДЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ

Многочисленные физиологические процессы, происходящие вбиопленке, отличаются от физиологии чистых культур этих жебактерий. Соответственно, реакция микроорганизмов наизменение условий окружающей среды в биопленкесущественно отличается от реакции каждого отдельного вида вмонокультуре. Такая организация обеспечивает еефизиологическую и функциональную стабильность и являетсяосновой конкурентного выживания в экологической нише.

Сообщество микроорганизмов организует единую генетическуюсистему в виде плазмид — кольцевых ДНК, несущихповеденческий код для членов биопленки, определяющих ихпищевые (трофические), энергетические и другие связи междусобой и внешним миром [2]. Последнее получило специальноеопределение как социальное поведение микроорганизмов —Qvorum sensis [1, 5].

Феномен коллективного поведения бактерий впервые былописан около 20 лет назад, однако функции и роль системыQvorum sensis, которая обеспечивает социальное поведениебактерий, до сих пор остаются малоизученными и являютсяпредметом крайне перспективного для медицинской практикинаучного поиска.

В организме человека преимущество такой организациизаключается в обеспечении гомеостаза органов,функциональность которых зависит от населяющих ихмикробов.

МИКРОФЛОРА В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА

По современным представлениям, основу нормальноймикрофлоры человека составляют облигатные анаэробныебактерии, количество которых достигает 10¹³-10¹⁴, что на 1-2порядка превышает количество эукариотических клеток всехтканей и органов человека вместе взятых [3, 21].

Исследования последних лет показали, что представители нормальной микрофлоры присутствуют в организме человека в виде фиксированных к определенным рецепторам микроколоний, заключенных в биопленку, которая как перчатка, покрывает кожу и слизистые оболочки.

Биопленка состоит из экзополисахаридов микробного происхождения, микроколоний и муцина [2]. Функционально биопленка напоминает плаценту. Если плацента регулирует взаимоотношения плода и организма матери, то биопленка выполняет схожую роль, регулируя взаимоотношения между макроорганизмом и окружающей средой.

Кроме того, микроорганизмы, входящие в состав биопленок, осуществляют многочисленные метаболические реакции, вовлекаясь в процессы синтеза и деградации как соединений, образуемых в организме хозяина, так и чужеродных субстанций, участвуют в процессах распознавания, абсорбции и транслокации как полезных, так и потенциально вредных агентов [2, 3, 5].

При этом, как в любом микробиоценозе, в биопленках имеются постоянно обитающие виды бактерий (индигенная микрофлора) и транзиторные виды микробов.

СОСТАВ КИШЕЧНОГО СОДЕРЖИМОГО

В состав кишечного содержимого входят представители 17 семейств, 45 родов и свыше 400 видов микроорганизмов, все они образуют сложнейшую по организации биопленку, и этот факт заставляет нас, например, совершенно по-новому взглянуть на механизм возникновения и причины дисбактериоза кишечника, а также способы его лечения.

С этих позиций дисбактериоз нельзя рассматривать как колебания относительного содержания тех или иных видов микроорганизмов.

Дисбактериоз кишечника представляет собой кардинальное нарушение строения биопленки слизистой толстого кишечника, а коллективный иммунитет патологической биопленки часто практически сводит на нет возможность коррекции дисбактериозов с помощью пробиотиков (препаратов живых культур основных микроорганизмов кишечника: бифидобактерий, лактобацилл, энтеробактерий и других).

Таким образом, для практической медицины преимущество коллективного реагирования имеет и отрицательную сторону.

БИОПЛЁНКИ И АНТИБИОТИКИ

Бактерии в биопленках имеют повышенную выживаемость в присутствии агрессивных веществ, факторов иммунной защиты и антибиотиков.

Бактерии и грибы в биопленках выживают в присутствии антибиотиков, в частности, биопленки оказались способными выдерживать концентрации антибиотиков в 100-1000 раз больше терапевтических дозировок, подавляющих одиночные бактериальные клетки [10].

Поскольку свободные бактериальные клетки хуже защищены, чем биопленки, то антибиотик, высокоактивный in vitro при тестировании в чистой культуре, при испытаниях in vivo (когда преобладает фенотип биопленок) может оказаться неэффективным.

ПРОБЛЕМА ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ

В этой связи одной из основных проблем практической медицины становится проблема лечения заболеваний микробного происхождения, в тех случаях, когда чувствительность к антибиотикам микроорганизмов, ассоциированных в биопленку, не соответствует таковой, определенной в лабораторных тестах на клинических изолятах чистых культур бактерий.

В связи с этим в последние годы идет активное изучение действия антибиотиков на биопленки бактерий, вызывающих патологические процессы различной локализации.

Считается доказанным, что биопленка повышает вирулентностьи патогенность всех возбудителей. Подсчитано, что частотаинфекций, обусловленных биопленкой, особенно в развитыхстранах мира, составляет 65%-80% [17].

Многие патогены, такие как E. coli, Salmonella, Yersinia enterocolitica, Listeria, Campylobacter, существуют в формебиопленки на поверхности пищевых продуктов или наповерхности оборудования для их хранения.

Кроме того, патогенные бактерии, такиекак Staphylococcus aureus, Enterococcus, Streptococcus, E. coli, Klebsiella, Pseudomonas, как правило, растут на катетерах, искусственных суставах, механических клапанах сердца и т.д. [17, 18, 19].

Активность биопленки была зарегистрирована при такихинфекциях, как кариес зубов, кистозный фиброз, инфекциимочевых путей, эндокардит, отит, глазные и раневые инфекции.

Продемонстрирована способность H. pylori формироватьбиопленку на слизистой оболочке желудка и, таким образом,оптимальная антихеликобактерная терапия — это эрадикациябиопленки H. Pylori [9, 17, 21, 25].

Возрастающая антибиотико резистентность и развитиебактериальных биопленок являются основными проблемами влечении инфекций мочевых путей.

ПРИЧИНЫ УСТОЙЧИВОСТИ К АНТИБИОТИКАМ

В настоящее время идет интенсивное изучение причин такойудивительной устойчивости к антибиотикам у бактерийбиопленок.

Установлено, что в основе повышенной выживаемости лежатсвойства клеток и внеклеточного матрикса.

Матрикс биопленки может связывать или не пропускать, и/илиинактивировать антибиотики [3, 11, 13].

Устойчивость, обусловленную свойствами клеток биопленки,объясняют уменьшением их свободной поверхности за счетконтактов друг с другом и формированием особых бактерий,получивших название персистеров.

Персистеры в силу дифференцировки временно становятсяустойчивы практически ко всем антибактериальным препаратам[6, 15, 16].

Основными же механизмами повышения устойчивости бактерийк антибиотикам в биопленках являются: 

• 
  1. ограничение проникновения антибиотиков через биопленки;
  
• 
  2. ограничение питания и измененная микросреда вбиопленке приводят к уменьшению скорости делениябактерий, вследствие чего остается меньше мишеней длядействия антибиотиков; 
  
• 
  3. адаптивные реакции;
  
• 
  4. генная изменчивость у персистирующих в биопленкебактерий.
  

ДВА ТИПА АНТИБИОТИКОВ

Исходя из накопившихся данных, следует, что антибиотики подействию на бактерии биопленок разделяются на два типа.

К первому относят антибиотики, проникающие в биопленки иугнетающие или убивающие образующие их микроорганизмы.

Второй тип — антибиотики, практически не проникающие вбиопленки, но эффективно препятствующие их расселению засчет мигрирующих бактерий [2, 11, 16].

Таким образом, некоторые антибиотики не проникают вбиопленки и не уничтожают существующие сообщества, атолько препятствуют увеличению их числа и распространению ворганизме человека.

В связи с этим в последние годы началось изучениеспособности антибиотиков проникать в биопленки различныхмикробов.

ПЛОХО ПРОНИКАЮТ

Установлено, что в биопленки Klebsiella pneumoniae плохопроникает ампициллин, а в сообщества Enterococcus faecalis —ампициллин, ко-тримаксозол и ванкомицин [8, 14, 15].

В биопленки ряда микробов плохо проникает широкоиспользуемый амоксициллин [16].

ХОРОШО ПРОНИКАЮТ

К числу антибиотиков, хорошо проникающих через липидыклеток, относятся фторхинолоны.

Эта группа антимикробных препаратов способна действовать наосновные возбудители урологических заболеваний, вдостаточной концентрации проникает в очаг инфекции [9].

Имеющийся опыт использования антибиотиков свидетельствует,что с инфекционным процессом, прежде всего с егоклиническими проявлениями, можно справиться с помощьюантибиотиков, как проникающих, так и не проникающих вбиопленки.

Однако разница между ними существует, и она достаточносущественна.

Показано, что различия антибиотиков, проникающих инепроникающих в биопленки, могут проявляться в отдаленныхрезультатах лечения.

Использование антибиотиков, плохо проникающих в биопленку,очень быстро приводит к формированию и отбору устойчивыхштаммов. Кроме того, при этом чаще возникают рецидивы иформируются очаги хронических процессов.

СЕГОДНЯ ВАЖНО ЗНАТЬ О СПОСОБНОСТИ ПРОНИКНОВЕНИЯ АНТИБИОТИКА В БИОПЛЁНКУ

Таким образом, сейчас очевидно, что повышениеэффективности лечения невозможно без тестированияантибиотиков на способность проникать в биопленки,действовать на уже сформированные сообщества и угнетать ихобразование и расселение.

Способность проникать в биопленки и действовать нарасположенные внутри и расселяющиеся бактерии являетсякрайне важным свойством антибиотиков, пока, к сожалению,недостаточно исследованным и малоизвестным практическимврачам.

Изучена возможность некоторых препаратов, например,кларитромицина, ингибировать образование гликокаликса и егоспособность в комбинации с цефалоспорином I поколения иливанкомицином препятствовать образованию биопленок натитановом медицинском оборудовании: структура биопленкиизменяется, уменьшается количество альгината, гексозы,истончается гликокаликс, тем самым повышаетсяпроникновение антимикробного препарата.

Проводятся интенсивные исследования по изучениюмеханизмов образования биопленки. Доктор Стэнли-Wallисследовала гены и белки, необходимые для образованиябиопленки Bacillus subtilis. Она показала, в частности, чтовозможность образования биопленки определяет белок подназванием DegU [25].

Показано, что SasG белок, располагающийся наповерхности Staphylococcusaureus, вместе с ионами цинка, необходим для построения биопленки [27].

РНК связывающий белок CsrA Escherichia coliK-12 может быть, взависимости от условий культивирования, как стимулятором, таки разрушителем биопленки путем воздействия навнутриклеточный биосинтез гликогена.

Белок CsgD E.Coliактивирует рост фимбрий и синтезвнеклеточных полисахаридов, способствуя формированиюбиопленки [28].

Исследователи из Института Пастера в 2010 г. впервыепоказали, что некоторые вирусы, в частности HTLV-1 ретровирус, способны образовывать комплексы, похожие на бактериальные биопленки.

Благодаря биопленке вирусы защищены от иммунной системы, что позволяет им распространяться от клетки к клетке.

Изучение образования вирусных биопленок может определить новую терапевтическую стратегию, которая будет ориентирована не только на вирус, а на вирусную биопленку [26].

Представления о биопленках, подтвержденные с помощьюсовременных методов визуализации, изменили взгляды наинфекционные заболевания.

Все новые данные свидетельствуют о том, что хроническиеинфекции принципиально отличаются от острых образованиембиопленок, а фагоциты макроорганизма неспособны поглощатьбиопленки в отличие от отдельных бактериальных клеток [22].

Существование биопленок при хронических инфекциях требуетсовершенно новых подходов к их диагностике и лечению.

Повышает устойчивость биопленок к вредным факторам такжеприсущее им генетическое и фенотипическое разнообразие,которое позволяет им переносить большинство терапевтическихвоздействий [23].

МЕТОДЫ ВЫЯВЛЕНИЯ БАКТЕРИЙ

Традиционные бактериологические методы не выявляютбольшинство бактерий, участвующих в инфекционном процессе[24].

Новейшие молекулярные, геномные, транскрипционные ипротеомные методы позволили определить, что при выделениичистой культуры определяется лишь около 1% клетокпатогенного микробиоценоза.

В результате лечение нацелено лишь на 1-2 вида бактерий измножества штаммов, присутствующих в составе биопленки (втом числе, возможно, и грибов) [23, 24].

НЕОБХОДИМОСТЬ НОВЫХ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ

Сейчас не вызывает сомнений необходимость пересмотраконцепции патогенеза различных хронических инфекций,внедрив в нее имеющиеся данные о биопленках, что требуетиспользования новых методов диагностики и лечения.

Идентифицировать микроорганизмы в составе биопленокпозволяют современные молекулярные методы —электрофорез в геле и высокоэффективная жидкостнаяхроматография с флюоресцентной гибридизацией in situ,эпифлюоресцентная микроскопия, сканирующая электроннаямикроскопия, конфокальная лазерная сканирующаямикроскопия (CLSM), ПЦР с обратной транскриптазой и другиеисследования [7].

Терапевтическое воздействие на биопленки может бытьнаправлено на механизмы первоначальной адгезии бактерий кповерхности, блокирование синтеза или разрушениеполимерного матрикса, нарушение межклеточного обменаинформацией, а также оно может сочетаться с собственнобактерицидными агентами.

Подобное лечение, действующее на структуру или функциибиопленок, может оказаться более эффективным, чемстандартная антибактериальная терапия [4].

Таким образом, лечение хронических инфекций в настоящеевремя уже не может основываться на традиционной концепциимикробиологии.

Новые представления о биопленках требуют измененияподходов к диагностике и лечению инфекций в самых различныхобластях медицины.

С.В. Мальцев, Г.Ш. Мансурова

Казанская государственная медицинская академия

Мальцев Станислав Викторович — доктор медицинских наук,профессор, заведующий кафедрой педиатрии с курсомполиклинической педиатрии

Резистентность микрорганизмов к антибиотикам

Под резистентностью микроорганизмов к антибактериальным средствам понимают сохранение их способности к размножению в присутствии  таких концентраций этих веществ, которые создаются  при введении терапевтических доз.

 Еще в начале развития химиотерапии при изучении действия трипанового синего на трипаносомы П. Эрлих замечал появление резистентных форм микроорганизмов к данному красителю. По мере расширения арсенала химиопрепаратов увеличивалось число сообщений о таких наблюдениях. Так, после начала ши­рокого применения сульфаниламидных препаратов было отмече­но появление многочисленных штаммов бактерий, которые легко выдерживали терапевтические концентрации данных препаратов.

Антибиотикорезистентные бактерии возникли и стали распро­страняться сразу после внедрения антибиотиков в клиническую практику. Как тревожный сигнал прозвучали сообщения о появлении   и   распространении   пенициллинорезистентных   стафилококков. В настоящее время повсеместно возрастает число лекар­ственно-устойчивых форм бактерий. Так, частота обнаружения пенициллиноустойчивых стафилококков доходит до 90—98 %, стрептомициноустойчивых — 60—70 % и выше, резистентность шигелл к ампициллину достигает 90 % и более, к тетрациклину и стрептомицину — 54 % и т. д. Устойчивость к антибиотикам чаще возникает у бактерий, реже у других микроорганизмов (спирохет, риккетсий, хламидий, микоплазм, дрожжеподобных грибов).

 Механизмы резистентности микроорганизмов к антибиотикам и другим химиотерапевтическим препаратам сложны и разнооб­разны. Главным образом они связаны со следующими причи­нами:

1) превращением активной формы антибиотика в неактив­ную форму путем ферментативной инактивации и модификации;

2) утратой проницаемости клеточной стенки для определенного химиотерапевтического препарата;

3) нарушениями в системе специфического транспорта данного препарата в бактериальную клетку;

4) возникновением у микроорганизмов альтернативного пути образования жизненно важного метаболита, заменяющего основной путь, блокированный препаратом.

Типы устойчивости бактерий к антибиотикам

Механизмы резистентности могут быть подразделены на пер­вичные и приобретенные.

К первичным механизмам относятся те, которые связаны с отсутствием «мишени» для действия данного препара­та; к   приобретенным — изменением «мишени» в результате модификаций, мутаций, рекомбинаций. В первом случае речь идет о естественной (видовой) резистентности, например у микоплазм к пенициллину из-за отсутствия у них клеточной стенки. Однако чаще всего резистентность к химиотерапевтическим препаратам, в том числе антибиотикам, приобретается микробными клетками с генами резистентности (г-гены), которые они получают в процессе своей жизнедеятельности от других клеток данной или соседней популяции. При этом наиболее эффективно и с высокой частотой r-гены передаются плазмидами и транспозонами (см. 6.2). Один транспозон передает резистент­ность только к одному препарату. Плазмиды могут нести не­сколько транспозонов, контролирующих резистентность к разным химиотерапевтическим препаратам, в результате чего формиру­ется множественная резистентность бактерий к различным препаратам.

Устойчивость к антибиотикам бактерий, грибов и простейших также возникает в результате мутаций в хромосомных генах, контролирующих образование структурных и химических компо­нентов клетки, являющихся «мишенью» для действия препарата. Так, например, резистентность дрожжеподобных грибов родаCandida к нистатину и леворину может быть связана с мутацион­ными изменениями цитоплазматическои мембраны.

Биохимические механизмы резистентности бактерий к бета-лактамным антибиотикам разнообразны. Они могут быть связаны с индуцибельным синтезом бета-лактамазы, изменениями в пенициллиносвязывающих белках и других «мишенях». Описано око­ло 10 пенициллиносвязывающих белков — ферментов, участвую­щих в синтезе бактериальной клеточной стенки. Кроме того, ре­зистентность к ампициллину и карбенициллину можно объяснить снижением проницаемости наружной мембраны грамотрицательных бактерий. Развитие того или другого типа резистент­ности определяется химической структурой антибиотика и свойст­вами бактерий. У одного и того же вида бактерий могут сущест­вовать несколько механизмов резистентности.

Механизм быстрого развития резистентности к новым цефалоспоринам, устойчивым к действию цефалоспориназ, зависит от образования комплекса антибиотика с индуцибельными латамазами, При этом гидролиза антибиотика не происходит. Такой ме­ханизм обнаружен у протеев.

Биохимические механизмы приобретенной резистентности к аминогликозидным антибиотикам и левомицетину связаны со способностью бактерий образовывать ферменты (ацетилтрансферазу, аденилтрансферазу, фосфотрансферазу), которые вызыва­ют соответственно ацетилирование, аденилирование или фосфорилирование данных антибиотиков. Устойчивость к тетрациклину обусловлена главным образом специфическим подавлением тран­спорта данного антибиотика в бактериальные клетки и т. д.

Таким образом, происходит образование отдельных резистент­ных особей в бактериальной популяции. Их количество крайне незначительно. Так, одна мутировавшая клетка (спонтанная му­тация), устойчивая к какому-либо химиотерапевтическому препа­рату, приходится на 10⁵—10⁹ интактных (чувствительных) кле­ток. Передача г-генов с плазмидами и транспозонами повышает число резистентных особей в популяции на несколько порядков. Однако общее число лекарственно-резистентных бактерий в попу­ляции остается весьма низким.

Формирование лекарственно-устойчивых бактериальных попу­ляций происходит путем селекции. При этом в качестве селек­тивного фактора выступает только соответствующий химиотерапевтический препарат, селективное действие которого состоит в подавлении размножения огромного большинства чувствитель­ных к нему бактерий.

Массовой селекции и распространению антибиотикорезистентных бактериальных популяций способствуют многие факторы. Например, бесконтрольное и нерациональное применение анти­биотиков для лечения и особенно для профилактики различных инфекционных заболеваний без достаточных к тому оснований, а также использование пищевых продуктов (мясо домашних птиц и др.), содержащих антибиотики (тетрациклин), и другие фак­торы.

 Первый тип - природная устойчивость , которая определяется  свойствами данного вида или рода микроорганизмов. (Устойчивость грамотрицательных бактерий к  бензилпенициллину, бактерий - к противогрибковым, грибов - к антибактериальным препаратам).

Второй тип - приобретенная устойчивость.

Она может быть первичной и вторичной.

Термин “приобретенная устойчивость ” применяют в случаях, когда в чувствительной к  данному  препарату  популяции  микроорганизмов  находят резистентные варианты.  Она возникает, в основном, в результате мутаций, которые происходят в геноме клетки.

Первичная устойчивость  (как результат мутации) оказывается  в отдельных клетках популяции через ее гетерогенность до начала лечения антибиотиками.

Вторичная устойчивость  формируется также за счет мутаций может расти  при контакте бактерий с антибиотиками. Мутации ненаправлены и не связаны  с действием антибиотиков. Последние играют лишь роль селекционирующих агентов.  Они елиминують чувствительные особи популяции и, соответственно, начинают преобладать резистентные клетки.

В зависимости от скорости возникновения мутантов приобретенная вторичная устойчивость бывает два типов:  стрептомициного     и      пеницилинового.

Стрептомициновий тип возникает как “одноступенчатая мутация“, когда быстро происходит образование мутантов с высокой устойчивостью после одно-двукратного контакта микроба с антибиотиком. Степень ее не зависит от концентрации препарата (стрептомицина, рифампицина, новобиоцина). 

Пенициллиновий тип резистентности формируется  постепенно, путем “многоступенчатых мутаций”. Селекция стойких вариантов при этом происходит медленно (пеницилин, ванкомицин, левомицетин, полимиксин, циклосерин)

 Резистентность микробов к антибиотикам обеспечивается генами, которые локализуются или в хромосоме, или в составе внехромосомних элементов наследственности (транспозоны, плазмиды).

Хромосомные мутации - самая частая причина изменения рецептора, мишени, с которой взаимодействуют лекарства. Так, белок Р10 на 30s субъединице бактериальной рибосомы является рецептором для прикрепления стрептомицина. У бактерий, устойчивых к действию эритромицина, может повреждаться сайт на50s субединице рибосомы в результате метилирования 23s рРНК.

 R-плазмиды могут содержать от одного до десяти и больше разных генов лекарственной резистентности, которая делает микроба нечувствительным к подавляющему большинству антиибиотикив, которые используются в клинике. Некоторые из них (конъюгативные, трансмиссивные) способны передаваться от одного бактериального штамма к другому не только в пределах одного вида, но и часто разных видов и даже родов микробов. Кроме конъюгации возможна передача детерминант устойчивости  с помощью трансдукции (у стафилококков), а также трансформации.

Плазмиды резистентности

У некоторых микроорганизмов описан еще один класс мигрирующих генетических элементов - транспозоны. Часто такие элементы бывают у стафилококков, энтеробактерий (транспозон Tn551 несет маркеры резистентности к эритромицину, Tn552 - к пенициллину, Tn554 - к эритромицину и спектиномицину).  Опасность их заключается в том, что они могут интегрироваться как с конъюгативними R-плазмидами, так и с трансдуцирующими r-факторами.

Плазмиды кодируют синтез ферментов, которые разрушают антибиотики. Например, стафилококки, резистентные к пенициллину, цефалоспоринам, продуцируют  -лактамазу.

Грамотрицательные бактерии (штаммы Proteus, Klebsiella, Escherichia) также способны синтезировать этот фермент, который расщепляет ампициллин, некоторые цефалоспорины (цефалотин, цефалоридин, цефазолин и др.).

Резистентные к левомицетину бактерии синтезируют хлорамфеникол-ацетилтрансферазу, штаммы, устойчивые к аминогликозидам, - ферментыаденилирования, фосфорилирования, ацетилирования, которые направлены против соответствующих антибиотиков.

Борьба с лекарственно-устойчивыми бактериями проводится разными путями. К. ним относятся систематическое получение но­вых химиотерапевтических препаратов, которые отличаются от существующих механизмом антибактериального действия. Пер­спективным направлением является химическая модификация известных антибиотиков с защищенными активными группами, устойчивыми к бактериальным ферментам. Кроме того, проводят­ся исследования по изысканию ингибиторов, подавляющих актив­ность бактериальных ферментов, а также препаратов, препят­ствующих адгезии бактерий на клетках макроорга­низма.

Особое значение приобретают мероприятия, рекомендованные ВОЗ для ограничения распространения лекарственно-устойчивых форм бактерий. Это прежде всего систематическое изучение ти­пов лекарственной устойчивости патогенных и условно-патоген­ных бактерий, циркулирующих в пределах отдельных регионов.

Своевременная информация лечащих врачей о циркулирую­щих в данном регионе лекарственно-устойчивых бактериях помо­гает в выборе наиболее подходящего по спектру действия пре­парата без предварительного определения чувствительности вы­деленных бактерий. Это позволяет избежать слепого использо­вания большого числа антибиотических средств.

Рекомендуется также по мере возможности определять чувст­вительность выделенных бактерий к антибиотикам, а также огра­ничивать их применение без достаточных показаний. Запреща­ется использовать применяемые в медицине антибиотики в ка­честве консервантов пищевых продуктов и кормовых добавок, для ускорения роста, профилактики и лечения различных заболеваний животных (сальмонеллезов и др.)- В животноводстве ре­комендуется применять такие антибиотики, которые не использу­ются в медицинской практике. Большое значение имеет проведе­ние эпидемиологического надзора за заражением окружающей среды лекарственно-устойчивыми бактериями, которые передают­ся с пищевыми продуктами, сточными водами, больничными от­ходами. С этой целью необходимо систематически выявлять носительство антибиотикоустойчивых бактерий и проведение дру­гих мероприятий.

Предупредить формирование антибиотикоустойчивых популяций можно за счет  использования комбинаций двух антимикробных соединений или антибиотиков с препаратами, которые повышают адсорбцию и проникновение их в микробную клетку, способных интенсифицировать их деление, улучшать доступ препарата к бактериям.

При наличии устойчивых форм бактерий в организме можно  применить препараты с другим механизмом действия; элиминацию плазмид соединениями, которые действуют на ДНК микробов и их мембраны,  использованием антибиотиков с соединениями, которые блокируют ферменты, которые разрушают препараты (пенициллини, цефалоспорины, аминогликозиды, хлорамфеникол), повышают адсорбцию и проникновение  антимикробных препаратов в клетку и повышают естественную чувствительность  последних.