Устойчивость бактерий к антибиотикам

Широкое внедрение антибиотиков в практическую медицину и ветеринарию привело к распространению бактерий, устойчивых к действию антибиотикам. Такие бактерии можно разделить на две группы:

· устойчивые к одному антибиотику

· устойчивые одновременно к нескольким антибиотикам (множественная резистентность)

Бактерии первой группы могут быть устойчивыми и к нескольким антибиотикам, если последние характеризуются близким химическим строением и однозначным механизмом действия на бактериальную клетку (перекрестная устойчивость). Например, бактерии, устойчивые к действию рифамицина, одновременно устойчивы к стрептоварицину за счет единого для этих препаратов механизма действия, связанного с нарушением функции РНК-полимеразы. Резистентность к стрептомицину сочетается с устойчивостью к дигидрострептомицину и, частично, к неомицину, то есть объектом действия для всех этих антибиотиков являются белки в 30 S-субъединице рибосомы.

Генетический контроль уровня чувствительности к антибиотикам определяется генами, локализованных в бактериальных хромосомах или в трансмиссибельных плазмидах. Последние обеспечивают множественную резистентность клетки к нескольким антибиотикам (см. R-фактор).

Бактерия, резистентная к данному антибиотику, представляет собой мутант по соответствующему хромосомному гену, который контролирует структуру компонентов клетки, являющихся объектом действия антибиотиков.

Мутации по хромосомным генам, приводящие к антибиотикорезистентности, возникают с низкой частотой, колеблясь от 10 в -6 степени до 10 в -12 степени. Поэтому возникновение одновременно хромосомных мутаций к двум или более антибиотикам практически невозможно. Бактерии, несущие хромосомные мутации к двум или более антибиотикам, возникают в результате независимой мутации в штамме, первично резистентном к одному из антибиотиков.

Молекулярный механизм, лежащий в основе резистентности мутантной бактерии, для разных антибиотиков различен и определяется повреждением структур клетки, взаимодействующих с данным антибиотиком. Исследования Горини, Катайи, Трауба и Номуры (L.Gorini, E.Kataja, 1964; P.Traub, M.Nomura, 1968) показали, что стрептомицин инактивирует 30 S-субъединицу рибосомы за счет взаимодействия с 10-ым белком, входящим в ее структуру, в результате чего нарушается трансляция генетической информации и искажается синтез полипептидной цепи. Мутация по гену str A приводит к изменению структуры 10-го белка, в результате чего последний теряет способность взаимодействовать с антибиотиком. Из работ Хайля и Циллига (A.Heil, W.Zillig,1970) известен другой пример антибиотикорезистентности, который также связан с мутационным изменением клеточного субстрата, являющегося объектом действия антибиотика. Бактерии, резистентные к рифамицину - антибиотику, инактивирующему РНК-полимеразу, содержат фермент, нечувствительный к этому антибиотику за счет измененной субъединицы фермента, в результате чего не образуется комплекс молекулы РНК-полимеразы с рифамицином.

Другим механизмом, обеспечивающим резистентность бактерий к антибиотику, является нарушение процесса проникновения его в клетку и накопления в ней. Грамнегативные бактерии резистентны к действию актиномицина из-за его неспособности проникать через клеточную стенку. Обработка этих бактерий этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА) повышает их чувствительность к антибиотику. Получены бактериальные мутанты, устойчивые к ЭДТА и одновременно ставшие резистентными к актиномицину. Исследования Рива и Бишопа (C.Reewe, E.Bishop, 1965) показали, что резистентность бактерий к хлорамфениколу (левомицетину), возникшая в результате мутаций в хромосоме, также связана с нарушением проницаемости бактериальной мембраны для данного антибиотика.

Широко распространенным в мире бактерий является ферментативный механизм резистентности к антибиотикам. Он заключается в превращении активного антибиотика в неактивную форму в результате действия на него модифицирующих ферментов клетки. Этот механизм резистентности контролируется главным образом R-плазмидами, несущими различные комбинации генов резистентности к следующим антибиотикам: ампициллину, хлорамфениколу, канамицину, стрептомицину, спектиномицину, гентомицину и тетрациклину. Вероятно, резистентность бактерий, контролируемая плазмидами, не ограничена перечисленными антибиотиками, список которых постоянно увеличивается по мере открытия новых R-факторов и создания новых препаратов антибиотиков. Резистентность, определяемая R-плазмидами, распространена среди бактерий, относящихся к разным родам и семействам: Shigella, Escherichia, Salmonella, Proteus, Pseudomonas, Staphylococcus. Молекулярные механизмы, обеспечивающие устойчивость бактерий, несущих R-фактор (R+ клетки), к разным антибиотикам, различны. Устойчивость к пенициллину связана с синтезом пенициллиназы (бета-лактамазы), контролируемым одним из генов R-фактора. Этот фермент гидролизует бета-лактамное кольцо пенициллина. Саваи (T.Sawai, 1970) и соавторы установили, что существует три типа пенициллиназ, отличающихся друг от друга по физико-химическим, ферментативным и иммунологическим свойствам. Наряду с плазмидоспецифичными пенициллиназами у бактерий обнаружены пенициллиназы, синтез которых контролируется хромосомными генами. Они способны инактивировать все известные дериваты пенициллина и цефалоспорина.

Перейти на страницу: 1 2

Биологические препараты

Биологические препараты - группа медицинских продуктов биологического происхождения, в том числе вакцины, препараты крови, аллергены, соматические клетки, ткани, рекомбинантные белки.  Смотреть...

Антибиотики

Большинство ученых подразумевает под антибиотиками не только антибактериальные вещества, образуемые микроорганизмами, но и соединения, обладающие антибактериальной активностью, выделенные из животных тканей и высших растений.  Смотреть...