Механизмы резистентности микроорганизмов

Причины возникновения дисбактериоза

Каждый орган, каждая часть тела человека представляет собой некий биоценоз. Иными словами, это совокупность существующих там бактерий. В желудочно-кишечном тракте обитают одни микроорганизмы, в то же время мочеполовую системы заселяют другие, а на коже обнаруживают третьи.

При некоторых ситуациях их количество и соотношение меняется. Иногда это становится причиной заселения патологическими бактериями. Эта ситуация и составляет суть дисбактериоза.

Причинных и предрасполагающих факторов развития этого патологического состояния существует много. В первую очередь, исключаются органические причины. Например, после операций. Очень часто баланс микрофлоры нарушается после удаления кишки по причине опухоли или кишечной непроходимости.

Среди операций, которые могут привести к дисбиозу, рассматривают ваготомию (для лечения язвы желудка), резекцию части желудка или двенадцатиперстной кишки. Формирование послеоперационных свищей предрасполагает к развитию дисбиоза кишечника.

Анализ на чувствительность к бактериофагам применяется для выявления дисбактериоза.

Следующая группа заболеваний связана с хроническим воспалением слизистой оболочки. Где бы ни был локализован этот патологический процесс, его обязательно будет сопровождать нарушение нормального соотношения полезных и условно-патогенных бактерий. Сюда относят илеиты, еюниты, дуодениты, колиты, а также циститы, уретриты, кольпиты, вагиниты, простатиты.

Нарушения моторной функции вызывают застой кишечного содержимого и тем самым создают благоприятные условия для заселения патогенной и условно-патогенной флоры. Для последних условия становятся настолько благоприятными, что они реализуют свои патогенные свойства и вызывают проявления дисбактериоза.

Ухудшение всасывания в результате нарушения функции поджелудочной железы или глистной инвазии отражается на работе кишечника в целом. Поэтому это следующий фактор риска развития дисбактериоза.

Дисбактериоз следует подозревать и исследовать при длительном употреблении антибиотиков. Это же касается пациентов, которые находятся на химотерапии по поводу онкологических заболеваний. Сюда относят и цитостатики, назначаемые при системных заболеваниях, ревматоидном артрите, гломерулонефритах.

Дисбиоз наблюдается при выраженном снижении иммунитета. Поэтому его исключают при ВИЧ-инфекции. У детей с первичным иммунодефицитом тоже необходимо исследовать кал на дисбактериоз.

Врачи отмечают, что механизмы резистентности микроорганизмов представляют собой серьезную проблему для современного здравоохранения. С каждым годом увеличивается число штаммов, устойчивых к антибиотикам, что затрудняет лечение инфекционных заболеваний. Специалисты подчеркивают, что резистентность может возникать из-за чрезмерного и неправильного использования антибиотиков, а также из-за естественного отбора в микробной среде. Врачи акцентируют внимание на необходимости проведения исследований для выявления новых методов борьбы с устойчивыми микроорганизмами. Они также призывают к более строгому контролю за назначением антибиотиков и к повышению осведомленности населения о важности соблюдения рекомендаций по их применению. Это позволит снизить уровень резистентности и сохранить эффективность существующих лекарств.

Антибиотики и бактерии: как формируется устойчивость

Варианты взаимодействия бактерий и лекарственных препаратов

Понятие чувствительности бактерий к антибактериальным препаратам у микробиологов и врачей несколько различны. Это связано с тем, что концентрации веществ, допустимые при исследовании высеянных культур, могут существенно превышать те, которые допустимы для живых организмов. Различают три вида чувствительности бактерий к антибактериальным препаратам:

1. Чувствительные. Реагируют прекращением роста на стандартные дозы лекарственных веществ.
2. Устойчивые, или резистентные. Не реагируют даже на максимальные дозы лекарственных веществ.
3. С промежуточной резистентностью к лекарственным препаратам. Иногда такие штаммы относят у устойчивым. Их особенностью является способность прекращать рост в тех частях организма, где происходит накапливание лекарственных веществ, и не реагировать на антибиотики в других частях организма. Некоторые из таких штаммов приостанавливают рост только при применении максимально допустимых концентраций антибиотика.

Важной характеристикой антибиотика является так называемая минимальная бактерицидная концентрация. Это такая концентрация, которая способна в течение определенного времени уменьшить численность бактерий в колонии на 99,9%

Ее применяют в особых случаях – у больных остеомиелитом, бактериальным эндокардитом, при генерализованных инфекциях, возникающих у больных с пониженным иммунитетом.

Бактериофаги и лечение бактериальных инфекций

Препараты-бактериофаги – вирусы, поражающие бактериальные клетки, – часто дополняют антибиотикотерапию. Они обладают необходимой специфичностью и вызывают лизис (растворение) бактериальных клеток-мишеней. Чувствительность бактериальных культур к фагам очень сильно варьирует, поэтому ее определение является залогом эффективной фаготерапии.

Вопрос природы чувствительности бактерий к бактериофагу давно интересовал биологов различных направлений. Существовала версия, что появление нечувствительных клеток происходит только после контакта колонии с фагами (так называемая ламарковская версия). Другая версия, дарвиновская, предполагала, что появление фагов модулирует численность колонии, давая преимущество предсуществовавшим клеткам со случайными мутациями, устойчивым к бактериофагам.

Механизмы резистентности микроорганизмов вызывают широкий интерес и обеспокоенность среди специалистов в области медицины и биологии. Многие исследователи отмечают, что устойчивость бактерий к антибиотикам становится одной из самых серьезных угроз для общественного здоровья. Люди обсуждают, как чрезмерное использование антибиотиков в медицине и сельском хозяйстве способствует развитию резистентных штаммов. В социальных сетях активно делятся историями о неэффективности стандартных методов лечения, что подчеркивает необходимость поиска новых подходов. Эксперты подчеркивают важность профилактики, включая вакцинацию и соблюдение правил гигиены, как ключевых факторов в борьбе с этой проблемой. Общественное осознание и образование о механизмах резистентности становятся важными шагами на пути к снижению угрозы, которую представляют устойчивые микроорганизмы.

Механизмы формирования резистентности к антимикробным препаратам у микроорганизмов

Что такое бактериофаги?

Речь идет о внутриклеточной форме жизни. Иначе говоря, бактериофагами называют паразитирующие в клетке вирусы. Но исходя из названия становится понятно, что живут они в бактериях. Представляют собой ни что иное, как белковую молекулу, которая защищает спираль ДНК или РНК.

Бактериофаг размножается, используя ДНК или РНК бактериальной клетки, постепенно разрушая ее. Последняя гибнет, а частицы вируса захватывают жизненное пространство. Бактериофаги обладают специфичностью к определенным бактериям. Это нашло применение как в диагностике, так и лечении бактериальных инфекций.

Анализ на чувствительность к бактериофагам является важным методом в диагностике кишечных расстройств. Именно поэтому при подозрении на дисбактериоз этот метод очень актуален.

Одноклеточные атакуют

Осенью 2016 года в Нью-Йорке идёт заседание Генеральной Ассамблеи ООН, в котором участвуют представители 193 стран, то есть фактически вся планета. Обычно здесь обсуждают вопросы войны и мира. Но сейчас речь не о Сирии, а о микробах, выработавших устойчивость к лекарствам.

«Мировые лидеры продемонстрировали беспрецедентное внимание к проблеме сдерживания инфекций, устойчивых к противомикробным препаратам. Имеется в виду формирование у бактерий, вирусов, паразитов и грибков способности сопротивляться действию препаратов, которые раньше использовались для их уничтожения и лечения вызванных ими болезней

Впервые главы государств приняли на себя обязательство предпринять масштабные и координированные действия по борьбе с первопричинами развития устойчивости к противомикробным препаратам сразу в целом ряде сфер, прежде всего в сферах здравоохранения, охраны здоровья животных и сельском хозяйстве. Это лишь четвёртый в истории случай, когда вопрос здравоохранения был поднят Генеральной Ассамблеей ООН», — сообщает сайт ВОЗ.

Прогноз мрачный. «Пациентам становится всё сложнее излечиваться от инфекций, поскольку уровень устойчивости патогенных микроорганизмов к действию антибиотиков и, что ещё хуже, антибиотиков резервного ряда стабильно растёт. В сочетании с чрезвычайно медленной разработкой новых антибиотиков это повышает вероятность того, что респираторные и кожные инфекции, инфекции мочевых путей, кровотока могут стать неизлечимыми, а значит, смертельными», — поясняет доктор Недрет Эмироглу из Европейского бюро ВОЗ.

— К этому списку заболеваний я бы обязательно добавил малярию и туберкулёз. В последние годы бороться с ними становится всё труднее, поскольку возбудители приобрели устойчивость к лекарствам, — уточняет Юрий Венгеров.

Примерно о том же говорит помощник генерального директора ВОЗ по безопасности здравоохранения Кейджи Фукуда: «Антибиотики теряют эффективность, так что обычные инфекции и небольшие травмы, которые излечивались в течение многих десятилетий, сейчас снова могут убивать».

Модель бактериофага, поражающего микроба. Эти вирусы внедряются в бактерий и вызывают их лизис, то есть растворение. Хотя бактериофаги были открыты в начале XX века, только сейчас их стали включать в официальные медицинские справочники. Фото: «Кот Шрёдингера»

— Бактерии начали сопротивляться особенно рьяно, когда антибиотики стали в огромных количествах применяться в больницах и в сельском хозяйстве, — уверяет биохимик Константин Мирошников (доктор химических наук, руководитель лаборатории молекулярной биоинженерии Института биоорганической химии им. Академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН). — Например, чтобы остановить болезни у цыплят, фермеры используют десятки тысяч тонн антибиотиков. Зачастую для профилактики, что позволяет бактериям узнать врага поближе, привыкнуть к нему и выработать устойчивость. Сейчас применение антибиотиков стали ограничивать законодательно. Считаю, что общественное обсуждение таких вопросов и дальнейшее ужесточение закона позволят замедлить рост устойчивых бактерий. Но не остановят их.

— Возможности создания новых антибиотиков почти исчерпаны, а старые выходят из строя. В какой-то момент мы окажемся бессильны перед инфекциями, — признаёт Юрий Венгеров

— Тут ещё важно понимать, что антибиотики превращаются в лекарство только тогда, когда существует доза, способная убить микробов, но при этом не навредить человеку. Вероятность найти такие вещества всё меньше и меньше

Механизмы резистентности у бактерий, имеющие особое клиническоеи эпидемиологическое значение

Как правильно подготовиться к анализу

Любое обследование, в котором в качестве биологического материала выступает кал, требует подготовки. Она позволит предотвратить искажение результатов и появление ложноположительных или ложно-отрицательных интерпретаций.

В первую очередь, акцент ставится на диете. Исключаются мясные продукты. Лучше, если продукты из рыбы также не будут использоваться в пищу хотя бы за 3 дня до планируемого обследования. Не следует употреблять блюда из свеклы, которые красят биологический материал. Алкогольсодержащие напитки также рекомендовано исключить из рациона.

На лекарственные средства также лучше обратить внимание. Особенно это касается антибактериальных препаратов

Они убивают микрофлору, тем самым искажая результаты исследования.

Акт дефекации должен быть максимально естественным и произвольным. Следует стараться избегать приема слабительных препаратов. Перед актом опорожнения кишечника необходимо провести тщательную гигиену области промежности. Для этого промывают анус и перианальную область промыть теплой мыльной водой.

Факторы риска развития устойчивости к антибиотикам:

• Географическое положение. Формирование на определенной территории устойчивых видов бактерий.
• Предшествующее применение антибиотиков, особенно с нарушением дозировок и сроков лечения. Чем чаще принимать антибиотик, тем все менее и менее эффективен он будет в будущем.
• Пребывание в организованных коллективах. Это ведет к обмену между собой бактериями, особенно если у кого-то уже имеются устойчивые разновидности этих бактерий, которые вытесняют неустойчивые к антибиотикам микроорганизмы.
• Микроорганизмы заведений здравоохранения (поликлиники, больницы, хосписы и т.д.). Это так называемая внутрибольничная инфекция, которая самая резистентная среди всех.

Причины развития антибиотикорезистентности у микробов:

• Мутации
• Обмен и приобретение другого ДНК в процессе размножения.
• Образование пленок. То есть это скафандр, которым окружает себя бактерия и защищается от антибиотика. Особенно это характерно для хронических инфекции.
• При лечение антибиотиками выживают сильнейшие организмы. Затем они размножаются и передают свои защитные свойства своим потомкам. Что-то вроде естественного отбора среди микробов. Вот такие вот выжившие в условиях антибиотикотерапии штаммы составляют почти всю внутрибольничную инфекцию.

На саммите большой восьмерки от 2006 года в Санкт-Петербурге проблему антибиотикорезистентности ставили как угрозу национальной безопасности. Представьте себе, что если антибиотики перестанут действовать, то миру грозит большая угроза высокой смертности от инфекций, как это было до открытия антибиотиков.

По оценкам ВОЗ к 2020 году 80% антибиотиков просто на просто перестанут действовать при таком сильном темпе развития устойчивости микробов к антибиотикам. Но, на мой взгляд, такое заявление слишком категоричное. Поживем увидим, как говориться.

Такой риск резистентности возможен также в связи с использованием антибиотиков в сельском хозяйстве. По некоторым данным на сельское хозяйство в России приходиться 50% всего оборота антибактериальных препаратов, а в некоторых странах еще больше. Например, в США до 75%. И не забывайте, что животных кормят этими лекарствами, чтобы они не болели во время роста. Мясо, курица, яйца могут быть пропитаны антибиотической массой и оказывается в нас с пищей, тем самым создавая риск развития антибиотикорезистентности у людей.

Чтобы не поощрять развитие резистентности не принимайте антибиотики без повода. А лучше перед их применением посоветоваться с врачом.

Вот несколько советов:

• Принимайте антибиотики по назначению врача
• Не используйте антибиотики при обычных простудных заболеваниях (ОРЗ)
• Доводите антибактериальный курс до конца с соблюдением дозы
• Никогда не используйте оставшиеся антибиотики
• Ведите профилактику инфекций: чаще мойте руки с мылом, вакцинируйтесь, не контактируйте с инфекционными больными, чтобы свести прием антибиотиков к минимуму.

Враги

Оккупанты — все те, кто внедряется в наш организм, паразитирует на нём и приводит к ангине, туберкулёзу, чуме, холере и многим другим заболеваниям.

Пятая колона — некоторые бактерии, обитающие в нашем теле или на коже, в обычной ситуации могут быть вполне безвредными. Но когда организм ослаблен, они коварно поднимают восстание и переходят в наступление. Их ещё называют условно-патогенными штаммами.

Защитные крепости — колонии бактерий, которые покрывают себя слизью и плёнками, предохраняющими от действия препаратов.

Бронированная пехота — среди бактерий, устойчивых к антибиотикам, есть такие, которые умеют делать свои внешние оболочки непроницаемыми для молекул лекарств. Мощь пехоты скрыта в липополисахаридном слое. После гибели бактерий этот слой из жиров и сахара попадает в кровь и может вызвать воспаление или даже септический шок.

Тренировочные базы — ситуации, в которых выживают самые устойчивые и опасные штаммы. Такой тренировочной базой для бактериального спецназа может служить организм человека, который нарушает курс приёма антибиотиков.

Химическое оружие — некоторые бактерии научились вырабатывать вещества, которые разлагают лекарства, лишая их целебных свойств. Например, ферменты из группы бета-лактамаз блокируют действие антибиотиков из группы пенициллинов и цефалоспоринов.

Маскировка — микробы, меняющие внешнюю оболочку и белковый состав так, что лекарства их «не замечают».

Троянский конь — некоторые бактерии используют особые приёмчики для поражения врага. Например, возбудитель туберкулёза (Mycobacterium tuberculosis) способен забираться внутрь макрофагов — иммунных клеток, которые отлавливают и переваривают блуждающих болезнетворных бактерий.

Суперсолдаты — этим всесильным бактериям не страшны почти никакие лекарства.

Рекомендации ВОЗ

Анализ кала на дисбактериоз с определением чувствительности

Исследование применяется для диагностики дисбиотических нарушений. Назначает его доктор (терапевт, врач общей практики, педиатр или гастроэнтеролог). Анализ кала на дисбактериоз представляет собой посев кала на специальные питательные среды, в том числе, на чувствительность к бактериофагам.

При наличии в кишечном содержимом того или иного микроорганизма на чашках Петри в лаборатории вырастет целая колония бактерий. По их росту, интенсивности и количеству бактерий определяется дисбиоз и его степени тяжести.

Подготовка тары

В качестве посуды можно использовать маленькие стеклянные баночки из-под консервов, аджики, майонезе, джема

Но важно правильно обработать их. Лучше, если предварительно их промыть с любым моющим средством, а затем, смыв антисептик, прокипятить банку

Крышка подвергается такой же обработке.

В настоящее время большинство лабораторий предъявляет обязательные требования к таре для сдачи кала. Это должны быть одноразовые контейнеры. Их приобретение значительно упрощает задачу.

Сбор материала

Для того, чтобы не пытаться опорожнить кишечник в маленькую тару, лучше воспользоваться пищевой пленкой. Ее следует натянуть над унитазом. Затем после дефекации ложечкой, которая прикреплена к внутренней поверхности крышечки контейнера, нужно положить в него не более 10 г кала.

Сроки и условия хранения кала

Самый лучший вариант, при котором возможно максимально четко и полно сохранить весь микробиологический состав фекалий, это доставка анализа к лаборатории в течение 3 ч. Но это не всегда возможно, так как позывы к дефекации — не всегда контролируемый процесс. Особенно много проблем у пожилых пациентов, склонных к запорам.

Как правило, температурный оптимум для хранения фекалий составляет от 4 до 9 градусов. Поэтому такие условия можно найти лишь на средней полке. Боковые полочки также не подходят. В условиях комнатной температуры кал должен находиться максимум 15-20 мин. А в холодильнике при оптимальных температурных условиях до 8 ч.

Методы определения

Определение чувствительности бактериальных культур к лекарственным препаратам может проводиться как в жидких, так и в плотных средах. Чаще других применяются три метода.

Диско-диффузионный

Для его проведения используются диски, смоченные растворами антибиотиков стандартных концентраций (выбираются заранее известные средние терапевтические дозы). Они подбираются так, чтобы размеры участков замедления роста бактерий находились в соответствии с принятыми международными стандартами.

Выращивание бактерий проводится на твердых средах (агар Мюллер-Хинтона или АГВ). На них высевается взвесь бактерий, а затем кладутся бумажные диски, смоченные разными антибактериальными агентами. После этого чашки выдерживаются в термостате. Определение чувствительности выполняют визуально, по наличию зон замедления роста около дисков. Измеряют их диаметры и по таблицам рассчитывают степень чувствительности бактериальной культуры к конкретным антибактериальным препаратам. Данный метод неприменим к веществам, плохо проникающим в толщу агара (полимиксину, ристомицину) и не позволяет провести определение минимальной подавляющей дозы антибиотика.

Метод последовательных разведений

Состоит в подготовке питательных сред, содержащих различное количество антибиотика. Их разливают в разные чашки Петри, каждую из которых снаружи разделяют на сектора при помощи маркера. На каждый сектор наносят разные культуры при помощи специальной петли или аппликатора. В каждую чашку можно за один раз посеять 10-15 культур. Чашки культивируют в термостате. Контрольную чашку заливают агаром без антибиотика.

Определение чувствительности этим методом дает возможность выявить минимальные количества антибиотика, полностью подавляющие рост бактерий.

Комбинированный, или метод Е-тестов

Определение чувствительности при помощи полосок бумаги с градиентом концентраций. Полоски размещают на чашке Петри равномерно и по степени подавления роста в разных участках определяют не только чувствительность культуры к препаратам, но и их минимальные концентрации, вызывающие появление характерных эллипсоидных зон задержки роста.

Разновидности фагов

Различают две группы бактериофагов в зависимости от скорости уничтожения бактериальных колоний.

Умеренные

Уничтожают только некоторые бактериальные клетки, вступая с выжившими в своеобразный симбиоз. ДНК такого бактериофага встраивается в ДНК бактерии (так называемый профаг) и передается будущим бактериальным поколениям. Такие культуры бактерий называют лизогенными – в определенный момент они дают жизнь новым свободным бактериофагам, которые переходят из нуклеоида в цитоплазму и способны лизировать бактерии соседних колоний. При этом чувствительность к бактериофагу у лизогенной колонии отсутствует.

Вирулентные

Лизируют все бактериальные клетки, давая жизнь новым фагам, которые уничтожают колонию в течение 30-40 минут, после чего частично гибнут, а частично инкапсулируются и переходят в спящее состояние.

Как определяют чувствительность к фагам

Определение чувствительности бактериальных культур к бактериофагам проводят при помощи микробиологических методов – на твердых или полужидких питательных средах. Обычно используют один моновалентный и два поливалентных фага.

Определение чувствительности колоний к бактериофагу может использоваться для различных целей:

1. Фаготипирование. Определение штаммов бактерий по их чувствительности к фагам. Используется при проведении эпидемиологических исследований.
2. Фагоидентификация. Определение видов бактерий по их отношению к фагам.
3. Фагодиагностика. Выделение фагов из организма пациента, свидетельствующее о наличии соответствующих бактерий.
4. Фагопрофилактика. Применяется при опасности заражения дизентерией. Чувствительность возбудителей к фагам позволяет проводить эффективную профилактику в очагах этого заболевания.
5. Фаготерапия. Наиболее часто применяется для лечения заболеваний, вызванных стафилококком, шигеллами, протеем.

Применение бактериофагов показано только в случае, если выполнено определение чувствительности к бактериофагу, иначе этот дорогостоящий метод может не дать ожидаемого эффекта. Такие препараты используют для лечения инфекций у новорожденных, гнойных ран, а также инфекций мочевыводящей системы – уретритов, пиелонефритов, циститов.

Вопрос-ответ

Как бактерии приобретают резистентность?

Микробы становятся устойчивыми к антибиотикам либо в результате случайного изменения генов – мутаций, либо в результате передачи генов устойчивости от другого микроба, который уже обладает этим свойством.

Что такое резистентные формы микроорганизмов?

Под резистентностью (устойчивостью) понимают способность микроорганизма переносить значительно большие концентрации препарата, чем остальные микроорганизмы данного штамма (вида), или развиваться при таких концентрациях, которые превышают достигаемые в макроорганизме при введении антибиотиков, сульфаниламидов и

Почему возникает резистентность?

Устойчивость или резистентность происходят в результате мутаций микроорганизмов. Лекарственная устойчивость усложняет процесс лечения инфекций, увеличивает риск распространения болезней, их сложного протекания.

Что значит резистентность S?

S – чувствительны – препарат эффективен, I – сомнительно – препарат обладает слабой активностью против возбудителя, R – резистентны – препарат «бесполезен» в отношении данной микрофлоры.

Советы

СОВЕТ №1

Изучайте информацию о резистентности микроорганизмов. Понимание механизмов, с помощью которых микроорганизмы становятся устойчивыми к антибиотикам, поможет вам лучше осознать важность правильного использования этих препаратов и их влияние на здоровье.

СОВЕТ №2

Не занимайтесь самолечением. Прием антибиотиков без назначения врача может способствовать развитию резистентности. Всегда консультируйтесь с медицинским специалистом перед началом лечения.

СОВЕТ №3

Соблюдайте рекомендации по дозировке и продолжительности курса антибиотиков. Завершение курса лечения, даже если симптомы исчезли, важно для предотвращения выживания устойчивых микроорганизмов.

СОВЕТ №4

Поддерживайте здоровый образ жизни. Укрепление иммунной системы с помощью правильного питания, физической активности и достаточного сна может снизить риск инфекций и, как следствие, необходимость в антибиотиках.