В США обнаружили супермикроб, устойчивый к антибиотикам. Это страшно? (Спойлер: да)

Просто:

У одной американки с циститом обнаружили бактерию кишечную палочку, устойчивую к нескольким антибиотикам, в том числе к колистину.

Сложнее:

У патогенного штамма бактерии Escherichia coli, выделенного от пациента, обнаружена множественная лекарственная устойчивость, включая устойчивость к колистину, опосредованную геном устойчивости mcr-1. Таким образом, обнаружен супермикроб, устойчивый ко всем антибиотикам, обычно используемым для лечения инфекций, вызванных Escherichia coli. Ген mcr-1 находится на плазмиде — небольшой молекуле ДНК, способной размножаться внутри бактериальной клетки и передаваться от одной бактерии другой. Это означает, что плазмида с геном устойчивости к колистину сможет распространиться среди бактерий.

Просто:

Это такой популярный термин-страшилка для описания микробов, на которых не действуют сразу несколько антибиотиков, обычно используемых в клинической медицине. В науке супермикробы называются бактериями с «множественной лекарственной устойчивостью».

Сложнее:

Широкое применение антибиотиков приводит к отбору бактерий, несущих гены устойчивости к этим антибиотикам. Гены, обеспечивающие устойчивость к различным, неродственным антибиотикам, с течением времени «объединяются» (тоже в результате отбора) на конъюгативных плазмидах — автономных генетических элементах (молекулах ДНК), способных существовать в клетках бактерий разных видов и даже родов. За счет «горизонтального переноса» таких плазмид между различными бактериями множественная лекарственная устойчивость распространяется и становится повсеместной. Особенно часто встречаются супермикробы там, где антибиотики используются интенсивно, то есть в больницах. Супермикробы с плазмидами, несущими гены устойчивости к десятку антибиотиков, в нормальных условиях не имеют никакого преимущества перед обычными бактериями без таких плазмид. Даже наоборот — ведь для поддержания плазмид требуется затрата ресурсов. В госпитальных условиях, где концентрация антибиотиков высокая, бактерии с такими плазмидами получают преимущество и распространяются. С другой стороны, способность пациентов больниц сопротивляться инфекциям, как правило, снижена. Возникает парадоксальная ситуация: люди, проходящие лечение в стационарах, подвергают себя повышенному риску заболевания внутрибольничными инфекциями, которые сложно или невозможно вылечить.

Просто:

Колистин — один из антибиотиков «последнего ряда защиты», он (пока еще) действует на большинство сегодняшних супермикробов, но, к сожалению, приводит к ряду серьезных побочных эффектов.

Сложнее:

Колистин — один из самых старых антибиотиков. Он действует на клеточную стенку грамотрицательных бактерий (например, Acinetobacter baumannii и Klebsiella pneumoniae, ставших в последнее время серьезной проблемой). Подобно пенициллину, колистин поражает делящиеся клетки, которые синтезируют новую клеточную стенку. В те времена, когда устойчивость к антибиотикам не была глобальной проблемой, колистин не использовался, так как он вызывает серьезные осложнения (в основном на почки). Именно этот недостаток стал его достоинством — поскольку колистин не использовали, устойчивые к нему бактерии не отбирались. Сейчас — в условиях, когда ряд нозокомиальных инфекций оказывается устойчивым ко всем антибиотикам, — использование колистина оправданно, несмотря на побочные эффекты. 

Просто:

Если найденная бактерия, на которую не действует колистин, широко распространится (до этого подобные бактерии обнаруживались в Китае и Европе), лечить некоторые бактериальные инфекции будет практически нечем. Люди, подхватившие такую бактерию, будут страдать, некоторые могут умереть, и врачи не смогут им помочь. Сомнений, что такая бактерия станет повсеместной, нет. Это только вопрос времени.

Сложнее:

В отличие от большинства других антибиотиков, устойчивость к колистину до сих пор встречалась относительно редко, у 1–2% патогенных или условно-патогенных бактерий, изолированных от сельскохозяйственных животных или найденных в пище. Из-за этого врачи часто применяли колистин для лечения бактериальных инфекций, которые не поддавались лечению другими антибиотиками. Обнаружение бактерий, несущих гены устойчивости к колистину, на плазмидах, способных к межвидовому переносу, означает, что широкое распространение лекарственной устойчивости к колистину — вопрос относительно недалекого будущего. Устойчивость к колистину у теперешних супермикробов сделает лечение многих бактериальных инфекций значительно более трудной, а в ряде случаев и невозможной задачей.

Просто:

Да, это возможно. Чем больше мы используем известные антибиотики в медицине и сельском хозяйстве, тем чаще «возникают» (на самом деле отбираются — по механизму, описанному Дарвином) супермикробы. Новых антибиотиков мало, искать их сложно и дорого.

Сложнее:

Во-первых, население Земли стареет, все больше людей имеют пониженный иммунный статус. Во-вторых, патогенные бактерии приобрели высокую степень устойчивости к используемым антибиотикам, большинство из которых открыты в 1950–60-x годах. Сочетание двух этих факторов делает весьма вероятным, что, несмотря на прорывы в современной медицине, развитие методов геномного анализа, персонализированной медицины и прочего, через несколько десятков лет люди в развитых странах будут массово умирать от «тривиальных» болезней — например, от острых кишечных инфекций или пневмоний, вызванных бактериями с множественной лекарственной устойчивостью.

Просто:

Можно, но это сложно. Принципиально есть два пути: стараться, чтобы супермикробы не появлялись (для этого надо контролировать прием антибиотиков и часто их менять), или искать новые антибиотики, которые бактерии еще «не знают» (для этого нужны деньги и, как это цинично ни звучит, рост смертности от заражения супермикробами в развитых странах).

Сложнее:

Устойчивость к антибиотикам будет возникать всегда: соответствующие гены предсуществуют у бактерий (в частности, у бактерий, которые производят антибиотики). Гены устойчивости распространяются на плазмидах по бактериальному сообществу вскоре после начала широкого применения «нового» антибиотика. Единственный способ контролировать ситуацию — вести широкий, систематический поиск новых антибактериальных веществ, к которым устойчивости еще нет, и выбирать те из них, которые могут быть использованы в качестве лекарств. Способы поиска антибиотиков, использовавшиеся в прошлом веке, основывались на культивации бактерий-продуцентов в лабораторных условиях. Они исчерпали себя, и найти новые антибиотики с использованием таких методов не удастся. 

При этом развитие геномики и биоинформатики бактериальных сообществ показало, что в условиях лаборатории культивируется менее одного процента бактерий. Современные методы позволяют исследовать гены некультивируемого и невидимого бактериального большинства. Среди этих генов могут быть найдены и гены биосинтеза принципиально новых антибиотиков, которые будут действовать на сегодняшних супермикробов. Если это действительно так, эра антибиотиков продолжится (вернее, возникновение тотальной лекарственной устойчивости будет отсрочено).  

Автор: Константин Северинов, доктор биологических наук, профессор Сколковского института науки и технологий

В материале использовано изображение Jeremie Sommet / Noun Project (CC BY 3.0 US)