Навигация по сайтуНавигация по сайту

Новый мир супербактерий

Почему привычные нам способы защиты  от бактерий работают все хуже, и что важнее: как компенсировать это состояние? Представляем Вашему вниманию неожиданные ответы на одни из самых важных вопросов, касающихся нашего будущего.

Ранее бактериальные инфекции, например, гангрена или туберкулез, причислялись к самым опасным и смертельным заболеваниям, однако ситуация круто изменилась, как только на защиту человека встали антибиотики. Их мельчайшие молекулы, в большинстве своем нетоксичные и легкие в производстве, делают когда-то смертельные атаки бактерий ничтожными. Однако такой защитный экран оказался не таким безупречным, как мы думали. Все больше и больше бактерий развивают сопротивляемость существующему чудо-оружию. Но можем ли мы обратить этот процесс вспять и снова защитить себя?

Откуда появляется устойчивость к антибиотикам?

Резистентность к антибиотикам появляется оттуда же, откуда появляются сами антибиотики - из дикой природы. Все известные классы антибиотиков были произведены из организмов, которые сами способны справляться с нежелательными для них бактериями. Пенициллин Александра Флеминга, произведенный из плесневых грибков, стал лишь первым примером этой всеобщей химической войны в мире бактерий. В животном мире все находится в гармонии: если у одного организма есть оружие нападения, то у другого появляется средство защиты. Именно поэтому как за миллионы лет антибиотики стали средством в борьбе за выживание у одних особей, так и бактерии стали развивать свои средства защиты.

Самый древний известный ген резистентности был обнаружен у бактерий возрастом 30.000 лет, замороженных в арктической вечной мерзлоте. Бактерии с генами резистентности также можно обнаружить у видов, обитающих в почве сотни метров вглубь от поверхности земли. Они возникли задолго до того, как человек научился использовать антибиотики. При нормальных условиях такие защитные средства весьма редки, так как в природе антибиотики содержатся в чрезвычайно маленьких концентрациях. Некоторые ученые утверждают, что в дикой природе они также могут служить сигнальными веществами или регулировать определенные гены.

Почему все больше бактерий развивают устойчивость?

Действительно ли резистентности к антибиотикам удастся завладеть миром, пока до конца неизвестно. В 2014 г. Всемирная организация здравоохранения впервые обратила внимание на эту проблему. Так, было проведено исследование, результатом чего явилось доказательство, что резистентность способны развивать не только бактерии, но и любые другие патогенные микроорганизмы в любой части света. Согласно результатам данного исследования, XXI век вполне может быть ознаменован наступлением постантибиотической эры.

В ходе других испытаний эта возможность также была подтверждена. В 2013 г. Центры по контролю и профилактике заболеваний США включили устойчивые к антибиотикам возбудители в топ-15 главных причин смертности в Соединенных Штатах. Ситуация с резистентностью неоднородна. Проблема зиждется в том, что, несмотря на то, что многие распространенные инфекции остаются восприимчивыми к широко использующимся медикаментам и даже реагируют на старый добрый пенициллин, другие возбудители заболеваний едва ли поддаются лечению. К таким можно отнести и туберкулез.

Развитие устойчивости к антибиотикам - это всего лишь действие эволюции. В окружающей нас среде резистентность существует уже достаточно долго. Когда популяции бактерий вступают в контакт с каким-либо ядом, у некоторых особей обнаруживаются преимущества, которые позволяют им быть невосприимчивыми к ядовитому веществу или переносить более высокую его концентрацию, нежели могут сородичи. Распространение этого качества значительно ускоряется благодаря двум обстоятельствам. Во-первых, бактерии размножаются чрезвычайно быстро, так что изначально редкий ген резистентности передается последующим поколениям и становится весьма распространенным за короткий промежуток времени. Во-вторых, ДНК большинства бактерий способна стремительно изменяться под воздействием окружающей их среды, к тому же они могут перенимать генетический материал других бактерий, именно поэтому сопротивляемость передается не только в рамках одного вида.

Бактерия с мультирезистентностью: антибиотики часто используются и в лечении воспаления легких. У одного из возбудителей пневмонии - пневмококка - также наблюдается антибиотикорезистентность.

Проблема была бы гораздо менее серьезной, если бы человек использовал антибиотические вещества экономно и осторожно. Многие ученые уже долгое время жалуются, что антибиотиками злоупотребляют не только при лечении людей, но также и при содержании животных, что также способствует распространению антибиотикорезистентности. В некоторых странах в аптеках можно свободно приобрести даже антибиотики, вызывающие подозрение. Например, в сельском хозяйстве они используются в составе препаратов для стимуляции роста, а в ветеринарии весьма распространено применение таких веществ, как колистин, в то время как они применяются при лечении человека только в случае крайней необходимости. Из-за высокого расхода большое количество антибиотических веществ попадает в окружающую среду и водные запасы. Некоторые ученые полагают, что загрязнение этими веществами также способствует ухудшению проблемы с устойчивостью к антибиотикам.

Каковы последствия антибиотикорезистентности?

Уже сегодня все больше и больше пациентов погибает от последствий перенесения инфекций, которые ранее можно было с легкостью предотвратить с помощью медикаментов. Однако пока неясно, насколько сильна деградация. Еще меньше известно о том, каким образом изменятся сами вирусы в мире, где им нет отпора. В 2014 г. исследовательская команда из Великобритании предсказала, что к 2050 г. из-за устойчивых к антибиотикам патогенов погибнет около 300 миллионов человек. Однако не все ученые разделяют это мнение и считают приведенные цифры нереалистичными.

На сегодняшний день человек нуждается в антибиотиках не только для того, чтобы лечить острые инфекции. Целый ряд оперативных вмешательств требует применения антибиотиков, например, внедрение имплантатов для суставов; процедуры в желудочно-кишечном тракте также несут за собой высокий риск заражения, то же самое касается и деторождения. Другие методы лечения, включая пересадку органов или химиотерапию против рака, на долгое время ослабляют иммунную систему пациента. Серьезные осложнения от длительного течения того или иного заболевания также станут заметными, так как в защите организма больного появляются дыры, а из-за устойчивости к антибиотикам защититься будет трудно.

Почему разрабатывается так мало новых антибиотических препаратов?

Все чаще можно найти статьи, в которых нехватка новых антибиотиков объясняется экономической нестабильностью. Дело в том, что продажа этих препаратов не способна окупить расходы на разработку и производство. Частично это является правдой, так как продолжительность использования того или иного антибактериального вещества сравнительно мала. С экономической точки зрения, намного более выгодным будет разработать лекарство от какого-либо хронического заболевания, которое пациенту будет необходимо применять в течение многих лет. К тому же большинство новых антибиотиков относят к средствам на крайний случай.

Но это лишь часть объяснения. Дело в том, что на данный момент множество фармацевтических компаний продолжают совершать попытки найти новые антибиотики, однако успех этих попыток весьма ограничен. Уже давно было установлено, что найти новый антибиотик чрезвычайно сложно. Многие перспективные препараты оказываются, например, чрезмерно токсичными. Примечательно то, что классические стратегии современных фармацевтических исследований, включая установление молекулярных целей и поиск соответствующих действующих веществ, не подходят для разработки антибиотиков. Ситуацию не изменили даже современные методы секвенирования бактериального генома, на которые ученые возлагали большие надежды.

Можно заметить смену парадигмы: все больше исследователей обращаются обратно к химии природных соединений, в которой они пытаются обнаружить подходящие для целей исследования сочетания молекул. Однако такие эксперименты требуют внушительных финансовых затрат. Сравнительно недавнее обнаружение теиксобактина в ходе анализа почвенных микроорганизмов, выращенных вне лаборатории, показывает, что в перспективе ему можно найти практическое применение.

Возможно, надежды на наступление нового золотого века антибиотиков будут разрушены. То, что благодаря антибиотикам нам удалось найти преимущество в борьбе с бактериями на пару десятилетий, вероятно, стало единовременным счастливым случаем в истории человечества, который мы потратили впустую. Исследователи полагают, что все малотоксичные и легкие в применении классы действующих веществ уже были открыты, а золотые годы канули в лету.


Профессор Александр Флеминг за работой

 Пенициллин, или как грибок может спасти жизнь?

Открытие пенициллина, без сомнения, принадлежит к самым выдающимся достижениям в области медицины. Начало было положено летом 1928 г., когда бактериолог Александр Флеминг во время своей работы в больнице Святой Марии в Лондоне заметил, что одна из выращиваемых им культур бактерий покрылась плесневым грибком. Вместо того чтобы выбросить пробу, как сделали бы все остальные его коллеги, он рассмотрел ее под микроскопом. Ученый обнаружил, что в местах, покрытых грибком, бактерии перестали размножаться.

Он изучил действие плесневых грибков, а именно Penicillium notatum, на другие виды бактерий и установил, что патогенные микроорганизмы умирали, при этом клеткам животных и человека ущерба не наносилось. Данное открытие не произвело большого впечатления на ученый мир, и данная ситуация продолжалась 10 лет, пока Говард Флори и Эрнст Чейн сами не принялись за изучение грибков. В 1940 г. они успешно изолировали пенициллин и испытали его на человеке.

Наступление Второй мировой войны значительно усилило интерес к новому антибиотику. В 1943 г. в США удалось поставить производство действующего вещества, однако лишь с использованием другого штамма того же пенициллина, а именно Penicillium chrysogenum, что позволило сначала излечивать раненных солдат, а затем и мирное население. В 1945 г. Флеминг, Флори и Чейн были удостоены Нобелевской премии за проделанную ими работу и революционное открытие. Пенициллин до сих пор спасает человеческие жизни.

Какие альтернативы антибиотикам существуют?

Использование антибиотиков не является единственным способом, позволяющим организмам в природе защищаться от болезнетворных бактерий. Высшие живые существа, такие как растения, животные и грибы, несмотря на значительные различия в имеющейся у них иммунной системе, используют схожий механизм борьбы с микробами - так называемые антимикробные пептиды. Они представляют собой мелкие белки, состоящие в большинстве случаев из менее чем 50 аминокислот и уничтожающие бактерии и другие микроорганизмы, чаще всего проникая в клеточную мембрану патогена. Такие вещества способны, как и антибиотики, систематически изменяться, чтобы повышать свою эффективность. Некоторые из подобных веществ на данный момент проходят испытания с целью дальнейшего применения в медицине, однако их производство весьма финансово затратно.

Все чаще говорят о возможности уничтожения бактерий с помощью специальных вирусов, называемых бактериофагами. Такая форма лечения начала использоваться еще в 1920-х гг. в особенности в России и Восточной Европе. В результате стремительного распространения возбудителей инфекций с устойчивостью к антибиотикам все больше и больше исследователей и исследовательских институтов пробуют использовать данный метод лечения, однако пройдет еще много времени до того момента, когда такой подход будет использоваться повсеместно. До сих пор не хватает исследований с точными результатами - есть лишь истории о чудесном выздоровлении и ничего больше. Проблема заключается в наличии целого ряда регламентных и технических препятствий. Скорее всего, в обозримом будущем бактериофаги будут применяться только в ряде крайних случаев, например, при лечении ожогов.

Но изучается и целый ряд других альтернатив: ученые исследуют, например, наночастицы меди и серебра, а также вирусные ферменты, способные разрушать оболочку клетки. Однако стоит отметить, что ни один из этих подходов не способен в полной мере заменить существующие антибиотики. Они или растворяются в желудке, или проникают в кровяной поток, нежели в ткани, или не справляются с резистентностью так же, как и классические антибиотики. Последняя возможность, что в будущем нам все же удастся успешно бороться с инфекциями, кроется в бережном обращении с уже имеющимися в нашем распоряжении препаратами и действующими веществами.

Опубликовано: 07.04.2017 в 15:12

Похожие статьи

Вперед Назад

Комментарии

Комментарии отсутствуют

Выберите себе хорошего специалиста!

Понравилось? Поделитесь с друзьями или разместите у себя: