IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Супербактерии – это разновидность бактерий, для которых характерна множественная устойчивость к традиционным методам лечения заболеваний бактериальной природы, в т.ч. к антибиотикотерапии.

Применение антибиотиков в качестве нового типа лекарственных препаратов имеет вековую историю, их первое использование связано с именем А. Флеминга, открывшего пенициллин в 1927 г. Новая методика лечения была прорывом в науке, новым взглядом на зависимости природы возникновения и принципов лечения заболеваний бактериальной природы. Антибиотики были эффективны при их использовании в случае многих бактериальных заболеваний.

Но с течением времени бактерии прошли процесс коэволюции с развитием новых методов лечения антибиотиками, разработанными учёными. Микроорганизмы приобрели множественную устойчивость к данным антимикробным препаратам (индивидуальную и различную для каждого вида микроорганизма).

Но особо опасными в подобном контексте оказываются именно супербактерии. Против данных микроорганизмов эволюционно не выработано механизмов естественной защиты макроорганизма, не разработано экспериментальным путём методики лечения. Отсутствуют конкретные принципы применения различных методов терапии в каждом индивидуальном случае заболевания, причиной которого стали супербактерии. Антибиотикотерапия в контексте данных заболеваний оказывается неэффективна.

Всемирная организация здравоохранения отметила актуальность вопроса о роли супербактерий в современном мире и жизни человека наиболее чётко. Был предложен список микроорганизмов-супербактерий, обладающих максимальной значимостью в силу их множественной резистентности и отсутствия выработанной против них защиты в организме человека.

Бактериями критического приоритета стали Acinetobacter baumannii, синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) и различные энтеробактерии (в том числе Klebsiella, E. coli, Serratia, Proteus). Данные микроорганизмы вызывают широкий спектр воспалительных заболеваний (синегнойная палочка является причиной большого количества гнойных инфекций, широко распространённых в различных частях нашей планеты). Механизмы естественной защиты макроорганизма против данных супербактерий не работают, рациональная антибиотикотерапия против данных микроорганизмов невозможна. Даже резервные антибиотики, применяемые в редких случаях исключительно целенаправленным образом, против которых в процессе эволюции у микроорганизмов не могло быть выработано резистентности, оказываются неэффективными в лечении заболеваний, вызванных супербактериями [6]. Так, в лечении заболеваний подобной природы не проявляют своей активности карбапенемы – один из видов резервных антибиотиков.

Существует ряд способов, гипотетически позволяющих преодолеть столь высокую патогенность и резистентность супербактерий. Наиболее приоритетными представляются методы, основанные на введении специальных наноструктур или нанообъектов в организм человека, которые могли бы подавлять активность полирезистентных микроорганизмов [1]. Существуют и более традиционные, предполагающие меньшее количество денежных вложений способы борьбы с супербактериями. Возможная эффективность данных способов должна быть обоснована.

Говоря о лечении антибиотиками, следует уделить особое внимание более распространённым препаратам подобной природы. Отсутствие их эффективности против супербактерий определено фактически, но исследование факторов подобного действия данных микроорганизмов может позволить более опосредованно подходить к подходам использования подобных методов (даже в случае терапии заболеваний, вызванных супербактериями).

Одними из наиболее широко распространённых антибиотиков являются антибиотики бета-лактамной природы. Механизм патогенного действия микроорганизмов в случае применения подобных препаратов заключён в том, что бактерии синтезируют ферменты бета-лактамазы, гидролизующие бета-лактамное кольцо антибиотика и нейтрализующие проявление его функций. Преодоление формируемой резистентности бактерий к бета-лактамным антибиотикам может быть осуществлено путём использования ингибиторов бета-лактамаз. На данный момент подобные ингибиторы уже существуют, но обладают весьма узкой специфичностью.

Исследование структурных особенностей бета-лактамаз в контексте поиска поверхностных центров регуляции их активности может послужить одним из способов преодоления сформированной устойчивости бактерий к традиционным и широко распространённым и применяемым препаратам-антибиотикам [4]. Впрочем, перспективы исследования подобного фактора в контексте его роли в изучении свойств супербактерий не предвещают полное и абсолютное раскрытие всего множества аспектов влияния супербактерий на макроорганизм. Требуются более эффективные и многоаспектные подходы к изучению механизмов действия антибактериальных средств на полирезистентные микроорганизмы.

Другим способом преодоления искусственно вырабатываемой устойчивости микроорганизмов к средствам борьбы с ними является использование эфирных масел растений в качестве замены антибиотических препаратов. Эфирные масла обладают высокой эффективностью действия против широкого спектра микроорганизмов. Проявляя бактериостатическое и(или) бактерицидное действие, данные вещества растений могут выглядеть в ряде случаев весьма актуальными заменителями антибиотиков, потерявших свою эффективность.

Растительные эфирные масла не вызывают у бактерий явления резистентности, не производят негативного воздействия на собственную микрофлору макроорганизма. Также подобные вещества стабилизируют иммунные реакции, чем улучшают состояние сопротивляемости макроорганизма факторам внешней среды, в особенности, патогенным микроорганизмам. Эфирные масла действуют деструктивно на цитоплазматические мембраны микроорганизмов, снижают их проницаемость. Также их действие подавляет функционирование аэробного дыхания микроорганизмов, уменьшая его активность. Стоит отметить, что такая модификация внутренней среды может являться примером антибиотического действия, определяемого вышеозначенными средствами лечения [2]. Перспективы применения эфирных масел в лечении особых заболеваний бактериальной природы требуют уточнения.

Наиболее эффективным моментом замены антибиотикотерапии на другие методы лечения заболеваний, вызванных супербактериями, является применение препаратов на основе бактериофагов. Бактериофаги – вирусы бактерий – являются нанобиообъектами в силу своей структуры и строения. Они способны деструктивно воздействовать на микроорганизмы бактериальной природы, нарушая их функционирование подобно аналогичным вирусам, воздействующим на макроорганизмы. Перспективы применения терапии на основе бактериофагов в лечении болезней, обусловленных супербактериями, существуют.

Бактериофаги способны вносить в инфицируемую ими клетку бактерий часть генетического материала. Подобная особенность вирусов бактерий актуальна в генной инженерии, поскольку подобную реализацию генетического материала можно регулировать искусственным образом.

Но максимально интересен для человека тот сценарий развития событий взаимодействия бактериофага и бактериальной клетки, при котором фаг окажется способным вызывать лизис клетки, т.е. её разрушение, максимальное нарушение функционирования. Фаги способны заражать и обладающие патогенностью, вызывающие различные заболевания в организме человека бактерии, и бактериальных вредителей различных технических брожений, т.е. могут использоваться в интересах промышленности. Удобство и точность реализации необходимой функции делают бактериофаги наиболее привлекательными факторами лечения заболеваний супербактериальной природы [3].

Другой вариант продуктивной работы в борьбе с супербактериями – генотерапия, направленная на изменение свойств данных особо значимых возбудителей заболеваний бактериальной природы. Так, в Научном центре здоровья при Университете Техаса было предложено применять метод «ослепления» молекул бактерий, которые в результате теряют важные факторы реализации своих патогенных свойств.

Данный способ нацелен на снижение вирулентности бактерий. Он основан на применении «прилипающих ингибиторных молекул» Multivalent Adhesion Molecule 7 (MAM7). Данные молекулы препятствуют активности «липких» молекул бактерий, т.е. тех молекул, которые обеспечивают непосредственную взаимосвязь бактериальной клетки и клетки макроорганизма. Подобный метод оказывается эффективным в лечении супербактерий и способен, к примеру, подавлять активность вышеуказанной синегнойной палочки [5].

Ряд означенных методов борьбы с супербактериями не определяет высокую степень контроля за распространением заболеваний, вызванных данными факторами. Напротив, наличие множественной устойчивости к антибиотикам поставило перед учёными-исследователями важную и трудноразрешимую задачу по нахождению новых механизмов борьбы с микроорганизмами. Опираясь на уже традиционные методы лечения, требующие доказательства своей эффективности в качестве замены антибиотикотерапии, и учитывая достижения современных нанобиотехнологий и генотерапии, можно обозначить путь к достижению наиболее оптимального положительного результата в борьбе с супербактериями – к достижению подавления их патогенного воздействия на макроорганизм.

Список литературы

1. Арчаков А.И. Нанобиотехнологии в медицине: нанодиагностика и нанолекарства: актовая речь. М., 2009. 27 с.

2. Галка В.И., Миськевич С.В. Резистентность бактерий к антибиотикам как одна из глобальных экологических проблем и некоторые пути ее решения. / Материалы Международной научно-практической конференции «Экологические чтения». Изд-во Омского экономического института, 2014. С. 20-26.

3. Головин С. Пожиратели бактерий: убийцы в роли спасителей. URL: http://biomolecula.ru/content/2039 (дата обращения: 13.03.2017)

4. Егоров А.М., Рубцова М.Ю., Григоренко В.Г. Резистентность бактерий к антибиотикам и пути ее преодоления. / Материалы VIII Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». ЗАО «Экспо-биохим-технологии», 2015. С. 18-19.

5. Ефимова Е. Исследователи предлагают "ослеплять" супербактерии, вызывающие опасные инфекции. URL: http://www.vesti.ru/doc.html?id=2837232 (дата обращения: 13.03.2017)

6. ВОЗ назвала 12 самых опасных для человечества бактерий. URL: http://doctorpiter.ru/articles/16394/ (дата обращения: 13.03.2017)

Выражаю благодарность научному руководителю работы, к.б.н. Гириной Л.В.

Код для цитирования: Скопировать