Сейчас проходит Всемирная неделя повышения осведомленности о проблеме устойчивости к противомикробным препаратам. Кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры химических технологий Пермского Политеха Екатерина Баньковская рассказала, что такое суперинфекция, чем грозит неконтролируемый прием антибиотиков, с какими препаратами совмещать их может быть смертельно опасно, как мутируют вредные бактерии и с помощью чего восстановить организм после приема антимикробных препаратов.
Как производят антибиотики?
Большинство известных на данный момент антибиотиков — производимые микроорганизмами вещества и продукты их химической модификации. Они избирательно подавляют рост патогенных микробов, низших грибов, а также некоторых вирусов и клеток злокачественных новообразований.
Первые антибиотики, например, пенициллин, получили биологическим синтезом. Обычно для производства большого количества антибиотика ученые используют различные микроорганизмы, которые были подвержены химической мутации. Например, штаммы гриба Cephalosporium acremonium на острове Сардиния вблизи места сброса сточных вод в Средиземное море. На их основе получают антибиотики группы цефалоспоринов, которые используют при инфекциях кожи и мягких тканей.
Антибиотик для домашнего скота окситетрациклин производят на основе бактерий штамма Actinomyces rimosus, которые были выделены из почв субтропиков. Каждый вид может образовывать одно или несколько специфичных для него антибиотических веществ.
В промышленных масштабах антибиотики получают с помощью специальных аппаратов (ферментаторов) на приготовленных питательных средах. Чаще всего используют картофельные среды и «бульоны» на основе мясного экстракта, а также те, где содержатся различные углеводы — с экстрактами кукурузы, сои, свеклы. Эти среды относительно дешевы, микроорганизмы на них хорошо развиваются, что обеспечивает производство большого объема антибиотиков.
Особенно эффективные противомикробные средства создаются путем химической трансформации природных молекул. Сначала биологическим синтезом получают основное ядро молекулы антибиотика, а затем частично изменяют химическую структуру вещества. Это позволяет создать более активное вещество, например, чтобы улучшить его растворимость в воде, антибиотик превращают в соль.
— Несмотря на то, что химическая структура многих природных антибиотиков известна, производить их искусственно в промышленных условиях сложно и экономически нецелесообразно. Другие возможные подходы — это воспроизводство точной копии природного антибиотика методом органического синтеза, а также разработка оригинальных синтетических антибиотиков, не имеющих природных аналогов, например, лекарственные средства из группы фторхинолонов. Их используют для лечения сепсиса, туберкулеза, инфекций дыхательных, мочевыводящих путей, профилактики послеоперационного заражения, — отмечает Екатерина Баньковская.
Как вырабатывается невосприимчивость к антибиотику?
Микроорганизмы способны адаптироваться к неблагоприятным условиям внешней среды, в том числе — к антибиотическим лекарствам, и сохранять жизнеспособность. Это называют приобретенной устойчивостью или антибиотикорезистентностью.
Всего для бактерий есть два способа снизить чувствительность к антибиотику. Первый — приобретение новых для бактерии генов. Подвижные генетические элементы клетки (плазмиды и транспозоны) передают в саму клетку гены ферментов, которые дезактивируют антибиотики. Другой путь — создать для антибиотиков «ложные» мишени, которые бы не давали лекарству поражать реальные цели — ферменты, например.
Второй способ — модификация собственного генома бактерии (биологической информации и наследственного материала клетки). По словам эксперта ПНИПУ, механизм заключается в появлении мутации в генах, которые кодируют, «маскируют» мишени действия антибиотиков. При проникновении в клетку антибиотик не находит свои мишени и не может блокировать биохимические процессы. Резистентность к химиопрепаратам формируется преимущественно таким образом.
Применение антибиотиков без рецепта врача, нарушение рекомендованных доз и длительности лечения повлечет снижение чувствительности патогенов к противомикробным препаратам. Они продолжат размножаться, а антибиотики станут бесполезны.
Как бороться с мутацией бактерий?
Ученый Пермского Политеха полагает, что для борьбы с инфекциями эффективнее работать над замедлением эволюции бактерий, чем создавать новые антибиотики.
Если антибиотик перестает действовать, то в противомикробных препаратах, в отличие от вакцин, действующее вещество не заменяют и, как правило, врач увеличивает дозу препарата. Однако со временем и эта мера перестает действовать. Для примера: первый отечественный пенициллин был создан Зинаидой Ермольевой в годы Великой Отечественной войны. Одной дозой в несколько тысяч единиц препарата лечили больных с проникающими ранениями живота. Сейчас сравнительно такой же эффект не оказывают дозы даже в пять миллионов единиц.
Если противомикробное средство перестает действовать, его замещают другим. Врач также может изменить форму введения, например, с таблеток на инъекцию.
Чем еще опасно бесконтрольное употребление антибиотиков?
— Суперинфекция возможна как следствие неправильного приема антибиотиков. На фоне недолеченной первичной инфекции развивается еще одна, вызванная другими микроорганизмами, нечувствительными к противомикробному средству. При этом, чем больше в колонии невосприимчивых к антибиотику микроорганизмов, тем выше вероятность суперинфекции, — рассказывает Екатерина Баньковская.
Для большинства антибиотиков характерно появление аллергической реакции. Возможно также развитие дисбиоза — подавления нормальной микрофлоры организма, сопровождающегося размножением бактерий, грибов или вирусов, которые ранее отсутствовали или находились в организме в незначительном количестве.
Наличие антибиотиков в воде, продуктах питания и жизнедеятельности человека и животных ускоряет процесс мутаций клеток бактерий. Это приводит к росту числа устойчивых к антибиотику штаммов возбудителей.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, штаммы бактерий, приводящих к инфекциям кровотока и обитающих в больничной зоне, более чем в 50% случаев невосприимчивы к антибиотикам. Сальмонеллез — острое инфекционное заболевание, которым люди чаще всего заражаются, когда едят сырые яйца или мясо, плохо обработанное термически. Резистентность провоцирующих это заболевание бактерий (сальмонелла) выросла на 15% за последние пять лет. В исследовании приняли участие 127 стран, в которых проживает две трети мирового населения.
Как прием противомикробных средств отражается на состоянии иммунитета?
Некоторые антибиотики могут снижать количество лейкоцитов, ответственных за защиту организма от инфекций. Лейкоциты — белые клетки крови, которые выполняют три важные задачи: вырабатывают антитела, разрушают бактерии, чужеродные белки и нейтрализуют другие опасности извне, уничтожают мутировавшие или отмершие клетки. Поэтому чем меньше лейкоцитов, тем хуже работает иммунитет. Микробы вырабатывают токсины — чужеродные для организма человека вещества, которые отравляюще действуют на организм человека: повышается температура, усиливается воздействие на кроветворную систему, нарушается синтез лейкоцитов.
Противомикробные средства эффективны только для лечения бактериальных инфекций. На вирусы, в том числе грипп и Covid, они не действуют. Поэтому специалисты настоятельно рекомендуют родителям отказаться от использования антибиотиков для лечения простудных заболеваний ребенка, если предписаний от лечащего врача не было. Самолечение приводит к снижению иммунитета, что мешает организму ребенка бороться с заболеванием, а также к формированию невосприимчивости к бесконтрольно применяемому препарату.
Восстановить иммунитет поможет отпуск на природе, вдали от города — подойдет деревня, санатории. Однако Екатерина Баньковская предупреждает: резко менять климат не стоит.
С чем нельзя совмещать прием антибиотиков?
При одновременном приеме нескольких препаратов вероятно лекарственное взаимодействие. Например, прием ванкомицина (применяют при эндокардите, сепсисе, инфекции костей, суставов, мягких тканей и др.) с местными обезболивающими (анестетиками), может привести к анафилактическому шоку, а при использовании ванкомицина вместе с мочегонным препаратом фуросемидом — возможна необратимая глухота.
Применение тетрациклина (назначают при пневмонии, бронхите, кишечных инфекциях, профилактике послеоперационных инфекций и др.) с антацидами (лекарствами, предназначенными для лечения некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта) приводит к уменьшению лечебного действия обоих препаратов. А при одновременном приеме тетрациклина с витамином А может привести к повышению внутричерепного давления.
Как восстановить организм после приема антибиотиков?
Наибольшему воздействию подвергается, как правило, микрофлора кишечника, если лекарство принималось внутрь. После курса противомикробных препаратов назначают эубиотики (пробиотики). Они содержат живые бактерии, которые восполняют микробиоту кишечника.
— Однако разумнее принимать одновременно с антибиотиками препараты на основе лактулозы. Это дисахарид, в присутствии которого усиливается рост полезных бактерий в кишечнике, таких как бифидобактерии и лактобактерии, а также подавляется рост патогенных микроорганизмов, — отмечает ученый Пермского Политеха.
Снижение эффективности антибиотиков является одной из самых серьезных проблем современной медицины. Низкая чувствительность к препарату у зловредных бактерий может появиться из-за приема противомикробного средства без предписания врача. Это чревато также присоединением другой инфекции, появлением аллергической реакции и серьезными осложнениями.