Об угрозе «супербактерий» с геном NDM-1

| 1. Насколько опасна бактерия с геном NDM-1, который недавно обнаружили в британских больницах?

Не более чем другие бактерии, устойчивые к пенициллинам.

2) Не могли бы Вы, пожалуйста, максимально популярно объяснить, что такое ген NDM-1?

Сначала я максимально популярно поясню механизмы развития антибиотикоустойчивости у бактерий, иначе вы не поймете иерархию интересующего вас события. Таких механизмов не меньше четырех: 1) модификация антибиотиков(другое название процесса — детоксикация). Заключается в разрушении антибиотика еще до его проникновения в цитоплазму клетку. Осуществляется бактерией с помощью специфических ферментов, расщепляющих антибиотик до структур, не представляющих для нее опасности. Если образно, то представьте себе что на вас бежит волк, у вас в руке ружье, и вы убиваете волка до того как он вцепится в вас своими клыками; 2) уменьшение проницаемости стенки бактерии для антибиотиков и/или выкачивание его из клетки быстрее, чем антибиотик поразит свои мишени. Представьте себе, как действует судовая помпа, выкачивающая из трюма корабля забортную воду. Вот такие помпы есть у бактерий, но они выкачиваю не воду, а антибиотики; 3) структурные изменения в молекулах, являющихся мишенями для антибиотиков. Проникший в клетку антибиотик не находит свои мишени и не может блокировать биохимические процессы. Проще говоря, вы зашли в темную комнату и блуждаете по ней до тех пор, пока вас где-то в темном углу не пришибут, т. е., извините, детоксицируют; 4) продукция бактерией ложных целей. Они связывают антибиотик и лишают его возможности поразить свои мишени в клетке. Примерно так уходят самолеты от тепловых ракет, сбрасывая инфракрасные ловушки.

Так вот ген NDM-1 относится к тому механизму, что я поставил первым. Он кодирует фермент — бета-лактамазу, а та расщепляет антибиотики, имеющие в своей структуре бета-лактамное кольцо, т. е. антибиотики пенициллинового ряда. Бета-лактамаз сотни! Далее поясню, почему кодируемую именно NDM-1 бета-лактамазу так возвеличивают. Фермент действительно разрушает разные антибиотики с бета-лактамным кольцом. Но происходит это только у определенных бактерий, имеющих так называемое периплазматическое пространство. Оно образуется между клеточной стенкой бактерии и ее мембраной. Такие бактерии обычно синтезируют небольшое количество малоспецифичной бета-лактамазы. Малоспецифичность — это недостаток фермента, скажет вам любой биохимик. Но этот его недостаток бактерией компенсируется созданием его высокой концентрации в довольно ограниченном пространстве между клеточной стенкой и клеточной мембраной бактерии. А вывод тут такой — когда вам говорят о супергене NDM-1, вы должны понимать, что речь идет о частном случае имеющихся механизмов резистентности бактерий. Причем он имеет отношение только к антибиотикам одной группы, а не вообще ко всем, и только применительно к конкретным микроорганизмам. При правильно лечении таких инфекций другими антибиотиками, а их сотни, феномен NDM-1 опасности не представляет. И еще, я надеюсь, что когда вы услышите что-то типа: «Ген превращает любую бактерию в устойчивую ко всем известным сегодня антибиотикам, включая карбопенемы, которые имеют широкий спектр антимикробной активности» — то вы поймете, что вас просто дурачат.

3) Как появился этот ген и как он распространяется?

Ген NDM-1 мог появиться еще до «эпохи динозавров», а распространяется он с помощью плазмид — носителей наследственной информации, способных перемещаться между бактериями. У бактерий есть половой процесс, генетики называют его конъюгацией. Бактерии могут соприкасаться между собой и по специальным мостикам (пилям) передавать друг другу крупные плазмиды, содержащие «букеты» генов антибиотикорезистентности. Есть и другие механизмы, просто не хочется загружать терминами ваших читателей.

4) Какие еще сегодня существуют бактерии, устойчивые к антибиотикам?

В клинике часто обнаруживают устойчивые к антибиотикам возбудители гнойных инфекций — стафилококки и стрептококки, кишечных — сальмонеллы, шигеллы, кишечные палочки. «Имя им легион».

5) Как появляются бактерии, устойчивые к антибиотикам?

Это природное явление. Микроорганизмы приобрели способность синтезировать антибиотики и, соответственно, резистентность к ним, не только до появления антибиотиков в медицинской практике, но и до образования многоклеточной жизни. Например, актиномицеты синтезируют эритромицин и стрептомицин уже не менее чем 500 млн лет. Дело тут в том, что бактерии не живут изолированной жизнью в природе, каждая сама по себе. Обмен информацией между ними в природных экосистемах осуществляется посредством так называемых диффундирующих сигнальных молекул (diffusible signal molecules) — низкомолекулярных веществ, взаимодействующих с системой клеточных рецепторных структур (мишеней). К их числу относятся и вещества, которые мы называем антибиотиками (анти- + греч. bios жизнь). Обычно это низкомолекулярные органические молекулы, обладающие способность подавлять размножение отдельных бактерий в концентрациях, не встречающихся в природных экосистемах. Бактерии используют низкомолекулярные вещества, взаимодействующие с системой клеточных рецепторных структур (повторюсь – некорым из них мы сами дали название «антибиотики») для: 1) мониторинга своей популяционной плотности; 2) защиты своей экологической ниши; 3) координации своего поведения в отношении каких-то изменившихся условий внешней среды; 4) «наблюдения» за другими коммуникативными сообществами. Приобретение резистентности к какому-то антибиотику ведет к ослаблению реакции бактерии на определенный сигнал.

6) Возможно ли, что ситуация с «супербактериями» действительно станет опасной для человечества?

Видимо на вас произвел впечатление американский боевик «Вирус». Ситуация стала опасной не сегодня, и, как вы поняли, еще даже до появления самого человечества. Да и появление в клинике бактерий, устойчивых сразу к нескольким антибиотикам, явление тоже не новое. Антибиотики стали широко применять с конца 1940-х гг. и тогда обнаружили устойчивые к ним бактерии. А когда проверили коллекции микроорганизмов, собранные еще до войны, то их и там нашли. В клинике, действительно, при широком применении антибиотиков, создаются условия для селекции резистентных к антибиотикам микроорганизмов. Но есть одно препятствие для распространения «супермикробов» — чем больше у него генов антибиотикорезистентности, тем меньше его вирулентность, т. е. способность вызывать болезнь у человека в малых количествах. Любой новый для бактерии ген кодирует какую-то новую для нее функцию, а та, в свою очередь, требует затрат биохимических ресурсов бактерии. Поэтому такие устойчивые «ко всем» антибиотикам «супербактерии» вызывают болезнь только у ослабленных больных и только в очень больших количествах. Например, в ожоговой практике «бичем» больных с обширными ожогами является синегнойная палочка. В 1980-х гг. в нашей лаборатории был штамм такой бактерий, устойчивый практически ко всем антибиотикам из тех, что у нас тогда были, но инфекционный процесс у животных он не вызывал. А вот действительно опасные бактерии, например те, которые в прошлом столетии относили к потенциальным агентам биологического оружия (возбудители сибирской язвы, сапа, мелиоидоза, туляремии, чумы), чувствительны, за небольшим исключением, ко всем «копеечным» антибиотикам. Антибиотики были, есть и будут надежным средством лечения опасных бактериальных инфекций еще многие десятилетия. Пожалуйста, как можно меньше прислушивайтесь к торговцам всякими снадобьями, появившимся на фоне очередной эпидемиологической мистификации.

Ответы на вопросы подготовлены в сентябре 2010 г.

Сначала я максимально популярно поясню механизмы развития антибиотикоустойчивости у бактерий, иначе вы не поймете иерархию интересующего вас события. Таких механизмов не меньше четырех: 1) _модификация антибиотиков _(другое название процесса — детоксикация).

• NDM-1