Какое определение наиболее точно объясняет что такое супербактерии бактерии вызывающие
Суперсила бактерий: антибиотики наносят ответный удар
Андрей Смирнов СПИД.ЦЕНТР
СПИД.ЦЕНТР подробно объясняет, что такое супербактерии, чем они опасны, и раскрывает простой, но эффективный способ, как их победить.
Супербактерии не зря так называются, ведь они действительно обладают настоящими суперспособностями. Только, к сожалению, людям они ничего хорошего не сулят.
Супербактерии — это возбудители инфекционных болезней, которые устойчивы сразу к нескольким антибиотикам, традиционно использующимся для лечения соответствующего заболевания. Именно множественная устойчивость супербактерий отличает их от обычных резистентных штаммов — те устойчивы только к одному препарату или же к нескольким, но из одного класса. Супербактерии крайне опасны, потому что перед ними мы практически безоружны: против таких инфекций буквально ни один препарат не помогает. Подобные инфекции возвращают нас в начало XX века, когда антибиотиков еще не было, а надеяться приходилось лишь на иммунитет пациента.
Инкубаторы резистентности
Чтобы открыть антибиотики, человечеству понадобилось несколько тысячелетий. Бактериям, чтобы развить устойчивость к ним, понадобилось немногим более 50 лет. И кто после этого вершина эволюции? Особенно если учесть, что способствовали этому процессу сами люди. Как же такое могло произойти?
Чтобы бактерии могли развивать свои суперспособности, в одном месте должно быть большое скопление различных штаммов и видов бактерий, восприимчивых к ним организмов (животных или людей), а также антибиотики в невысоких концентрациях. По этой причине больницы и животноводческие хозяйства — просто идеальные инкубаторы по выведению супербактерий.
по теме
Лечение
«Волшебные пули»: Объясняем все про антибиотики и антисептики
Как и любые другие организмы, бактерии постоянно мутируют. Появление множества случайных мутаций — основа естественного отбора: если новая мутация позволяет организму лучше выживать в окружающей среде и оставлять больше потомства, то такой ген будет закрепляться и распространяться в популяции. Если нет — мутация быстро отсеивается отбором, так как не передается следующим поколениям.
В случае бактерий этот процесс становится крайне заметным по двум причинам. Во-первых, многие бактерии очень быстро размножаются. Буквально за пару часов успевает смениться несколько поколений. А чем интенсивнее размножение, тем быстрее появляются новые мутации. Во-вторых, бактерии обладают еще одной суперспособностью: они могут обмениваться друг с другом полезными генами с помощью специальных кусочков ДНК — плазмид. Это позволяет бактерии делиться важными генами не только со своим потомством, но и с соседями. Причем, такой перенос может происходить даже между бактериями разных видов. Что позволяет новым полезным мутациям особенно быстро распространяться в тесных сообществах бактерий.
Для развития устойчивости также важно, чтобы антибиотик присутствовал именно в небольших концентрациях. Если концентрация высокая, как должно быть при лечении, то бактерии сразу гибнут, и никаких шансов развить устойчивость у них не появляется. Но если антибиотика недостаточно для гибели клеток, то бактерии получают шанс размножаться и «прокачивать» свои суперспособности, развивая устойчивость к препарату. Если же бактерия размножается в присутствии сразу нескольких антибиотиков, то она может выработать устойчивость ко многим препаратам. Такие условия могут возникнуть при незаконченном курсе лечения антибиотиками, при приеме неполной назначенной дозы (или если назначена недостаточная дозировка), а также при частой необоснованной смене препаратов.
Болезнетворные бактерии, оставшиеся в организме пациента, могут таким образом «тренироваться». Еще хуже, когда антибиотики попадают в сточные воды и другие отходы, что часто случается в животноводческих хозяйствах при бесконтрольном или неправильном применении антибиотиков. Здесь их концентрация падает значительно ниже минимальной подавляющей, смешиваются сразу множество разных препаратов, и с ними могут контактировать не только болезнетворные бактерии, но и представители неопасной для человека флоры. Что плохо, так как неопасные бактерии тоже развивают устойчивость и впоследствии могут передать ее с помощью плазмид болезнетворным собратьям. Просто идеальные условия для выработки множественной устойчивости.
Суперзлодеи нашего времени
по теме
Лечение
Советская медицина: над картошкой, под дихлофосом
Супербактерии уже стали серьезной проблемой здравоохранения. Еще в 2014 году ВОЗ в своем докладе о проблемах антибиотикорезистентности обозначала супербактерии как одну из глобальных угроз. Вопросы борьбы с резистентностью также обсуждались в ходе 71 генассамблеи ООН, по итогам которой в том числе Минздрав РФ начал разработку национальной стратегии по борьбе с антибиотикорезистентными штаммами. Goldman Sachs Group в одном из своих докладов делали неутешительный прогноз, что к 2050 году антибиотикорезистентные микроорганизмы унесут жизни 360 миллионов человек, а экономический ущерб составит 100 триллионов долларов, если в мире не примут меры для предотвращения их распространения.
Особенно тревожно обстоит ситуация с туберкулезом. Эта инфекция даже при нормальной чувствительности возбудителей к противотуберкулезным препаратам требует длительного лечения. А в случае штаммов с множественной устойчивостью приходится применять сложные схемы с большим количеством препаратов, которые тоже не всегда оказываются эффективны. Тогда болезнь становится фатальной.
К сожалению, полирезистентные штаммы микобактерий туберкулеза весьма широко распространены на постсоветском пространстве. Это связывают с неполноценным лечением туберкулеза в тюрьмах в 90-е годы: частые перебои с препаратами приводили к постоянным перерывам в лечении или использованию только одного препарата вместо необходимой комбинации из трех или пяти. Что в свою очередь создавало отличные условия для селекции полирезистентных штаммов, а плохие бытовые условия и скученное проживание способствовали их быстрому распространению среди заключенных.
Усугубляет общую проблему резистентности еще и то, что последние 15 лет крупные фармкомпании недостаточно занимались разработкой новых антибиотиков, сосредоточившись на других заболеваниях. Учитывая, что от начала разработки препарата до выхода его на рынок проходит около 10 лет, в ближайшие годы каких-либо прорывов в этой области ждать не стоит. Поэтому основные усилия во всех стратегиях направлены на замедление формирования резистентности к уже имеющимся препаратам и на замедление распространения резистентных штаммов.
Супероружие против супербактерий в руках каждого из нас
Супероружие оказалось настолько простым по своей сути, что лишает финал истории всей поэтичности: чтобы затормозить развитие резистентности, нужно разумно использовать антибиотики. Все. Но, как часто это бывает, самые простые решения сложнее всего реализовать на практике. Под разумным использованием антибиотиков понимаются следующие шаги.
На последнем пункте стоит остановиться подробнее, так как его реализация зависит от каждого из нас. Важно помнить, что для начала курса антибиотиков должен быть действительно серьезный повод, и препарат должен обязательно назначить врач. Нельзя пить антибиотики при обычной простуде (это вообще лишено смысла, антибиотики не действуют на вирусы, вызывающие простуду), небольшом пищевом отравлении (здесь справятся собственный иммунитет и абсорбенты), использовать мази с антибиотиками при небольших неинфицированных ранах и в других подобных случаях.
К сожалению, врачи тоже склонны к избыточному назначению антибиотиков из предосторожности или по настоянию пациентов, у них не всегда есть время и желание объяснять, почему в данном случае антибиотик не нужен. А некоторые и вовсе сами не понимают этого. Если врач назначил вам антибиотик, всегда можно еще раз уточнить, действительно ли он нужен, и ни в коем случае не настаивать самому на таком лечении, если врач не считает его необходимым.
Антибиотикорезистентность: почему бактерии сильнее лекарств?
Антибиотики перевернули этот мир. До их появления средняя продолжительность жизни не превышала 50 лет, а холера и туберкулёз уносили тысячи жизней во всех странах мира. Открытие соединений, останавливающих рост патогенных бактерий, сделало революционный прорыв в медицине. С 1928 года список смертельных болезней заметно поредел, более того, за 80 лет применения антибиотиков продолжительность жизни в мире в среднем увеличилась на 20 лет. Хорошая эффективность сыграла с антибиотиками злую шутку. Их начали назначать пациентам слишком часто, иногда без видимых на то причин. Многие пациенты, оценив эффект, в будущем начинали самостоятельно принимать антибиотики. Что в итоге? Так постепенно выработались микроорганизмы, способные противостоять антибиотикам. Что думают бактериологи об антибиотиках? И как проводятся бактериологические исследования в лабораториях?
Что такое антибиотикограмма?
При диагностике бактериальной инфекции и назначении терапии врач отправляет биоматериал человека на бактериологическое исследование. Это может быть отделяемое из зева, носа, ушей, конъюнктивы глаза, урогенитального тракта… Бакпосев необходим, чтобы определить возбудителя заболевания.
— Когда биоматериал поступает в лабораторию, то лаборант делает первичный посев на питательные среды, — объясняет Ольга Поварнина, заведующая бак-лаборатории МДЦ «ЭЛИСА». — Далее посевы ставят в термостат для культивирования микроорганизмов, при ней они растут наиболее активно. На следующий день смотрим, какая культура вырастает на питательной среде и приступаем ко второму этапу — идентификации микроорганизмов с последующей постановкой антибиотикограммы, то есть определяем чувствительность к антибиотикам. Суть метода в том, что чувствительные к антибиотику микроорганизмы не могут расти в зоне действия препарата, а устойчивые возбудители дают рост. Третий этап — измерение зоны задержки роста. Возможны три результата: чувствителен (антибиотик действует на микроорганизмы), промежуточно чувствителен (при повышении дозы препарат будет эффективен), устойчив (антибиотик не действует). Вывод по результатам исследования делает врач на основании клинической картины конкретного пациента и назначает максимально эффективный препарат.
Бактериология — трудоёмкая наука, требующая для исследования определённого времени. Так, например, для первичного посева в анализе на дисбактериоз только на одного пациента требуется 17 чашек Петри. Что касается длительности исследования, то это зависит от вида бактерий. В среднем на это уходит 2-5 дней.
Будущее супербактерий
Всё чаще бактериологи в лабораториях сталкиваются с тем, что микроорганизмы становятся устойчивыми к антибиотикам. Иными словами, может случиться ситуация, что на пациента вообще не действуют антибиотики. Согласно общемировой статистике, ежегодно от этого погибают 700 тысяч человек. В докладе правительства Великобритании 2017 года прозвучала информация о том, что к 2050 году супербактерии способны стать причиной смертей до десяти миллионов людей в год.
Почему так происходит?
Антибиотикорезистентность — это состояние, когда бактерии внутри вас сильнее, чем лекарственные препараты. Появляется она в двух случаях:
1. Неконтролируемый приём антибактериальных препаратов в течение многих лет. У человека формируется антибиотикорезистентность. Это своеобразный иммунитет бактерий к антибиотикам.
2. Человек может заразиться антибиотикорезистентным штаммом (инфекции передаются воздушно-капельным путём). Часто это происходит в больницах.
— Антибиотикорезистентность опасна тем, что микроорганизм устойчив ко многим видам антибиотиков, — объясняет Ольга Поварнина. — Микроорганизмы эволюционируют: при приёме антибиотиков более слабые бактерии погибают, более сильные — выживают. Этакий естественный отбор, который и формирует устойчивость. В дальнейшем «выживший» микроорганизм даёт потомство более устойчивых штаммов, которым и передаются гены резистентности к определённым антибиотикам. Следовательно, антибиотики не помогут. Врач не сможет выписать лекарство, так как оно окажется неэффективным. И часто бывает, что лечение необходимо экстренно, здесь и сейчас, а альтернативы нет. Сейчас это одна из главных проблем медицины в 21 веке.
Несколько лет назад российские исследователи создали интерактивную мировую карту резистентности микробиоты кишечника к антибиотикам под названием ResistoMap (http://resistomap.rcpcm.org/). По мнению создателей карты, она помогает определить национальные особенности в потреблении антибиотиков и контролировать антибиотикорезистентность в глобальном масштабе. На карте видно, что наша страна имеет высокий уровень резистомы (гены лекарственной устойчивости к действию антибиотиков у бактерий, обитающих в микробиоте кишечника человека). Это связывают с частым назначением антибиотиков и их относительную доступность.
Всё медицинское сообщество сейчас пытается найти замену антибиотикам. Предполагается, что на смену им могут прийти бактериофаги. Это соединения, которые в природе контролируют численность бактерий. Исследовать их начали ещё 100 лет назад, до открытия антибиотиков. Опыты, кстати, проводили и на территории бывшего СССР.
Возникает логичный вопрос: почему бы не придумать новые виды антибиотиков, которые могли бы дать отпор устойчивым микроорганизмам? Однако это настолько сложная работа, что новые классы антибиотиков не появлялись с 1980-х годов.
В борьбе с антибиотикорезистентностью есть множество современных стратегий. Например, учёные планируют вести «войну» на генном уровне: при помощи специальных составов удалять участки кода вирусов. Более замысловатый путь — уничтожать микроорганизмы в момент «сна», когда те пережили атаку антибиотиков, но ещё не набрались сил для размножения внутри организма.
Все методики сейчас находятся на стадии исследований. Можно сказать, что от скорости этой работы зависит будущее медицины. Свой вклад можете в неё сделать и вы: не принимайте антибиотики без необходимости и без назначения врача — так у человечества появится шанс противостоять супербактериям.
Антибиотикорезистентность: как ученые всего мира уже борются со следующей пандемией
Антибиотикорезистентность: как ученые всего мира уже борются со следующей пандемией
Если двухлетний ребенок, живущий в бедности в Индии или Бангладеш, заболеет обычной бактериальной инфекцией, вероятность того, что лечение антибиотиками не будет успешным составляет более 50%. Каким образом ребенок заразился инфекцией, устойчивой к антибиотикам, даже к лекарствам, которые он, возможно, никогда не принимал?
К сожалению, этот ребенок также живет в месте с неудовлетворительными санитарно-гигиеническими условиями, что приводит к частому контакту с канализационными стоками. Это означает, что он регулярно подвергается воздействию миллионов устойчивых бактерий, включая потенциально неизлечимых супербактерий. Эта история широко распространена, особенно в местах, где свирепствует антисанитария и ограниченный доступ к чистой воде.
В течение многих лет люди считали, что устойчивость бактерий к антибиотикам в первую очередь обусловлена неосторожным использованием их в клинических и ветеринарных условиях. Но все больше данных свидетельствует о том, что и факторы окружающей среды могут иметь такое же или большее значение для распространения устойчивости к антибиотикам, особенно в развивающихся странах.
В целом, очевидно, что необходимо сократить использование антибиотиков, противовирусных и противогрибковых препаратов, но в большинстве стран мира, кроме этих мер, необходимым является улучшение водоснабжения и санитарных условий. Если будут обеспечены удовлетворительные санитарно-гигиенические условия, включая потребление чистой воды и соблюдение гигиены питания, распространение устойчивых к антибиотикам бактерий в окружающей среде будет сокращено.
Механизмы устойчивости и распространения бактерий
Чтобы понять проблему лекарственной устойчивости, нужно вернуться к основам. Что такое устойчивость к антибиотикам и почему она развивается?
Воздействие антибиотиков создает стресс для бактерий, которые, как и другие живые организмы, защищают себя. Бактерии делают это, делясь и приобретая защитные гены, в том числе и от других бактерий в своей среде. Это позволяет им быстро меняться, получая способность производить белки и другие молекулы, блокирующие действие антибиотика. Этот процесс совместного использования генов естественен и является одни из эволюционных механизмов. Однако по мере использования все более сильных и разнообразных антибиотиков развивались новые и более мощные варианты защиты у бактерий, благодаря которым некоторые из них становились устойчивыми практически ко всему – конечным результатом стали неизлечимые супербактерии.
Устойчивость к антибиотикам существует с самого начала жизни, но в последнее время усилилась из-за их использования человеком. Когда вы принимаете антибиотик, он убивает большинство бактерий-мишеней в месте заражения, и вам становится лучше. Но антибиотики не убивают все бактерии – некоторые из них обладают естественной устойчивостью, другие приобретают гены устойчивости от других бактерий, особенно находящихся в нашей пищеварительной системе, дыхательных путях и на нашей коже. Это означает, что некоторое количество устойчивых бактерий всегда выживает и может передаваться в окружающую среду со сточными водами, распространяя устойчивые бактерии и их гены.
Первоначально фармацевтическая промышленность отреагировала на повышение устойчивости путем разработки новых и более сильных антибиотиков, но бактерии быстро изменялись, в результате чего даже новые антибиотики стали быстро терять свою эффективность. В результате разработка новых антибиотиков почти остановилась, так как приносила ограниченную прибыль. А устойчивость к существующим антибиотикам продолжает расти, что особенно сказывается в местах с плохими санитарными условиями.
Это связано с тем, что в развитых странах система канализации обеспечивает защиту окружающей среды на 99% за счет очистных сооружений. Однако более 70% мира не имеют системы очистки сточных вод или даже канализации, и большая часть стоков, содержащих антибиотикорезистентные бактерии, попадает непосредственно в поверхностные и грунтовые воды.
Это означает, что люди, живущие в местах, где не производится утилизация сточных вод, регулярно подвергаются воздействию бактерий, устойчивых к антибиотикам, разными способами. Воздействие возможно даже на людей, которые, возможно, никогда не принимали антибиотики, как в примере с ребенком в Южной Азии.
Текущий мировой опыт распространения SARS-CoV-2 показывает, насколько быстро инфекционные агенты могут перемещаться во время путешествий людей. Распространение антибиотикорезистентных бактерий ничем не отличается. Не существует надежных противовирусных средств для лечения SARS-CoV-2, это пример того, что может случиться с теми заболеваниями, которые в настоящее время успешно излечиваются, если проблема антибиотикорезистентности не будет взята под контроль.
Кроме того, люди – не единственные «путешественники», которые могут переносить устойчивые к антибиотикам штаммы бактерий. Дикие животные, такие как перелетные птицы, также могут приобретать устойчивые бактерии из загрязненной воды или почвы, а затем преодолевать большие расстояния, перенося микроорганизмы в кишечнике. Во время путешествия они испражняются на своем пути, потенциально распространяя устойчивые бактерии почти везде. Глобальная торговля пищевыми продуктами также способствует распространению антибиотикорезистентных микробов из страны в страну и по всему миру.
Прочие виды загрязнения и больничные отходы
Промышленные отходы, больницы, фермы и сельское хозяйство также являются возможными источниками или факторами развития устойчивости к антибиотикам.
Кроме того, было обнаружено, что самые высокие уровни резистентных бактерий наблюдались возле негерметичной свалки твердых отходов и ниже, где отходы фармацевтических заводов попадали в реку. Заводские выбросы явно повлияли на уровни микробной устойчивости ниже по течению, но именно металлы со свалки наиболее сильно коррелировали с уровнями устойчивых микробов в реке, потому что токсичные металлы могут вызывать стресс у бактерий, что делает их более устойчивыми ко всему, включая антибиотики.
Фактически, любые загрязнения могут способствовать развитию устойчивости к антибиотикам, включая металлы, биоциды, пестициды и другие химические вещества, попадающие в окружающую среду. Поэтому уменьшение уровня загрязнения в целом поможет снизить устойчивость бактерий к антибиотикам.
Больницы являются резервуарами и инкубаторами для многих видов устойчивых микроорганизмов, включая хорошо известные бактерии, такие как устойчивый к ванкомицину энтерококк (VRE) и устойчивый к метициллину золотистый стафилококк Staphylococcus aureus (MRSA). В то время как устойчивые бактерии не обязательно приобретаются в больницах, их попадание туда извне приводит к культивированию там.
Сбросы сточных вод из медицинских учреждений также вызывают беспокойство. Недавние исследования показали, что «типичные» бактерии в больничных сточных водах несут в пять-десять раз больше устойчивых генов на клетку, чем местные источники. И это является проблемой, поскольку такие бактерии иногда являются штаммами супербактерий, например, устойчивыми к карбапенемным антибиотикам. Больничные отходы вызывают особую озабоченность в местах, где отсутствует эффективная очистка сточных вод.
Еще одним важным источником устойчивости к антибиотикам является сельское хозяйство и аквакультура. Лекарства, применяемые в ветеринарии, могут быть очень похожи (иногда идентичны) на антибиотики, используемые в медицине. Таким образом, устойчивые бактерии и гены обнаруживаются в навозе животных, почве и дренажных водах. Это потенциально важно, учитывая, что животные производят в четыре раза больше фекалий, чем люди в глобальном масштабе.
Отходы сельскохозяйственной деятельности являются фактором развития устойчивости, кроме того штаммы бактерий могут передаваться от сельскохозяйственных животных к фермерам и работникам пищевой промышленности.
Все эти примеры говорят о том, что санитарно-гигиенические условия напрямую влияют на развитие лекарственной устойчивости, в том числе и к антибиотикам, а доминирующие механизмы ее развития будут различаться в зависимости от местности. Где-то распространение устойчивости вызвано водой, загрязненной стоками канализации, тогда как в другом случае это может быть промышленное загрязнение или сельскохозяйственная деятельность. Таким образом, местные условия являются ключом к сокращению распространения устойчивости к антибиотикам, и оптимальные решения будут отличаться в разных странах – общего решения для всех не существует.
Поэтому очень важны национальные планы действий, разработанные на местном уровне. В некоторых странах эти действия могут быть сосредоточены на системе здравоохранения; в то время как в других решающее значение будет иметь обеспечение чистой водой и более безопасными продуктами питания.
Простые шаги
Чтобы уменьшить распространение антибиотикорезистентных бактерий среди людей, животных и окружающей среды, необходимо использовать целостный подход.
Глобальные улучшения в области санитарии и гигиены должны приблизить мир к решению проблемы устойчивости к антибиотикам. Но такие улучшения должны быть только началом. При улучшении санитарно-гигиенических условий в глобальном масштабе, наша зависимость от антибиотиков уменьшится из-за наличия доступа к чистой воде. Теоретически чистая вода в сочетании с уменьшением использования антибиотиков приведет к снижению антибиотикорезистентности.
Это не невозможно. Например, в деревне в Кении, просто переместили питьевую воду на небольшой холм выше уровня уборных и стали мыть руки водой с мылом. Год спустя использование антибиотиков в деревне было незначительным, потому что очень немногие сельские жители заболели. Этот успех частично объясняется удаленностью деревни, но также это показывает, что улучшение санитарно-гигиенических условий может напрямую привести к снижению использования антибиотиков и снижению антибиотикорезистентности.
Почему проблема не решена?
Хотя решения проблемы устойчивости к антибиотикам существуют, отсутствует интегрированное сотрудничество между наукой и разработкой, медициной, социальными действиями и управлением. Многие международные организации признают масштаб проблемы, однако не приводит к единым глобальным действиям.
На то есть разные причины. Исследователи в области здравоохранения, естественных наук и инженерии редко придерживаются одной и той же страницы, и эксперты часто расходятся во мнениях относительно того, что следует сделать в первую очередь для предотвращения устойчивости к антибиотикам – это запутывает рекомендации. К сожалению, многие исследователи устойчивости к антибиотикам представляют некорректные данные, сообщая только о плохих результатах или преувеличивая их.
Наука продолжает выявлять вероятные причины развития устойчивости к антибиотикам, что свидетельствует об отсутствии какого-либо одного фактора, способствующего эволюции бактерий и распространению устойчивости. Таким образом, для предоставления эффективных решений необходима стратегия, включающая изменения в медицине, окружающей среде, санитарных условиях и общественном здравоохранении. Правительства всего мира должны действовать согласованно для достижения целей в области улучшения санитарии и гигиены в соответствии с Целями устойчивого развития ООН.
Устойчивость к антибиотикам также повлияет на борьбу с COVID-19. Например, вторичные бактериальные инфекции часто встречаются у тяжелобольных пациентов с COVID-19, особенно при поступлении в отделение интенсивной терапии. И если данные бактерии будут устойчивы к сильным антибиотикам, это приведет к более высокому уровню смертности.
Антибиотикорезистентность необходимо рассматривать в том же свете, что и другие глобальные вызовы – это то, что угрожает человеческому существованию и планете. Как и в случае с изменением климата, защитой биоразнообразия или COVID-19, необходимо глобальное сотрудничество для уменьшения эволюции микроорганизмов и распространения их устойчивых форм. Ключевыми факторами являются использование чистой воды, соблюдение гигиены питания и улучшение санитарно-гигиенических условий.