Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам, механизмы защиты - Студенческий научный форум

XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам, механизмы защиты

Лабцова А.А. 1, Сахно О.Н. 1
1ВлГУ
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Впервые термин “ антибиотик” был введен в 1942 году американским микробиологом и биохимиком З. Ваксманом. Он же в следующем году был одним из ученых, получивших стрептомицин, который в последствие активно использовался для борьбы с туберкулезом и проказой. Однако, первый антибиотик - пенициллин - был открыт еще в 1929 году А. Флемингом, который удалось выделить в кристаллическом виде только к 1940 году. К этому моменту было известно уже 5 антибиотических веществ и после выделения пенициллина в 1940 году, число антибиотиков стало расти очень быстро. По некоторым данным только за период с 1981 по 1985 было открыто более 2000 новых антибиотиков.

Определение термина “антибиотик” менялось с самого его введения. Так, Ваксман в 40-х и 60-х гг. трактовал этот термин как “химические вещества, образуемые микроорганизмами, обоадающие способностью подавлять рост или даже разрушать бактерии и другие микроорганизмы”. Но это определение не удовлетворяет нынешнему представлению об антибиотических веществах. В 1961 году Шемякин, Хохлов и некоторые другие ученые пришли к другому определению антибиотиков: Антибиотическими веществами (антибиотиками) следует называть все продукты обмена любых организмов, способные избирательно подавлять или убивать микроорганизмы. Наиболее полное и более современное определение антибиотиков, которым можно пользоваться в наше время звучит так: “Антибиотики - это специфические продукты жизнедеятельность или их модификации, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к опреденным группам микроорганизмов или к злокачественным опухолям, избирательно задерживающие их рост либо полностью подавляющие развитие.”.

На данный момент по происхождению антибиотики делят на:

а) Природные - продуцируются микроорганизмами как естественный продукт жизнедеятельности

б) Полусинтетические - структурно модифицированные природные антибиотики

в) Синтетические - полностью синтезированные в лаборатории

По механизму действия выделяют:

а) Ингибиторы синтеза клеточной стенки: пенициллины, цефалоспорины, монобактамы и др.;

б) Нарушающие функцию цитоплазматической мембраны: полимиксины, нистатин, леворин;

в) Ингибиторы синтеза РНК: рифампицин;

г) Ингибиторы синтеза белка на уровне рибосом: тетрациклины, левомицетин, аминогликозоиды и др.

Резистентность микроорганизмов к антибиотикам бывает природная и приобретенная. Истинная или природная резистентность характеризуется отсутствием у микроорганизмов мишени действия антибиотика или недоступности мишени вследствие первично низкой проницаемости или ферментативной инактивации. Природная резистентность - это постоянный видовой признак и она легко прогнозируется. Приобретенная же устойчивость - это свойство отдельных штаммов бактерий сохранять жизнеспособность при тех концентрациях атнибиотиков, которые подавляют основную часть данной популяции.

Выделяют два вида приобретенной устойчивости:

1) Первичная - имеет место до начала лечение антибиотком, она определяет выбор антибиотика для лечения данного заболевания.

2) Вторичная - возникает или возрастает в процессе лечения антибиотиком. Имеет строго специфический характер в отношении отдельных антибактериальных препаратов или группы антибиотиков.

Причинами развития антибиотикорезистентности являются:

а) Необоснованное назначение антибиотиков

б) Ошибки в выборе препаратов

в) Ошибки в выборе режима дозирования препаратов

г) Ошибки комбинированного назначения и многие другие причины.

Механизмы резистентности микроорганизмов к антибиотикам можно классифицировать следующим образом:

1) Модификация антибиотиков (детоксикация)

Заключается в разрушении антибиотика еще до его проникновения в цитоплазму клетки, при этом мишени в цитоплазме клетки остаются интактными. Этот процесс осуществляется с помощью специфических ферментов, расщепляющих данный антибиотик до структур, которые не представляют опасности для микроорганизма.

2) Уменьшение проницаемости стенки бактерий для антибиотиков и / или выкачивание его из клетки быстрее, чем антибиотик поразит свои мишени.

3) Структурные изменения в молекулах, являющихся мишенями для антибиотиков.

Проникший в клетку антибиотик просто не может найти мишень и поэтому не оказывает какого-либо действия.

4) Продукция бактерией альтернативных мишений, которые резистентны к ингибирующему действию антибиотика.

Они связывают антибиотик и лишают его возможности поразить настоящую мишень. Обычно в качестве таких ложных целей выступают ферменты.

Ниже представлены некоторые примеры механизмов действия антибактериальных препаратов и резистентности к ним у бактерий:

Бета-лактамные антибиотики (пенициллины, цефалоспорины, монобактами) ингибируют образование бактериальной клеточной оболочки путем блокирования перекрестного связывания структуры клеточной оболочки в пенициллин-связывающих белках. Механизмы резистентности к данным антибиотикам: измененная мишень (пенициллин-связывающий белок), пониженная проницаемость бета-лактамаз, модификация бета-лактамаз.

Аминогликозиды (стрептомицин, гентамицин, амикацин) ингибируют синтез белка путем связывания с частью субъединицы 30S бактриальной рибосомы. Механизмы резистентности к данным антибиотикам: модифицирующие ферменты, пониженная проницаемость, пониженное связывание антибиотика рибосомами.

Макролиды (эритромицин, кларитромицин, азитромицин) ингибируют транслокацию субъединицы 50S бактериальной рибосомы на иРНК и ингибируют белок. Механизмы резистентности к данным антибиотикам: пониженная проницаемость, модифицирующие ферменты, слабое связывание с рибосомами (метилирование рибосомальной РНК).

Проблема антибиотикорезистентности существовала еще задолго до обнаружения человеком антибиотиков, но она усугубилась с огромной скоростью именно благодаря человеку. Неправильное использование антибиотиков, ненаправленное и неконтролируемое их применение вывело проблему устойчивости к антибиотикам на глобальный уровень. На данный момент решаемость этой проблемы невысока и примитивна, но наука не стоит на месте и при правильном алгоритме использования антибиотиков в будущем эта проблема несомненно исчезенет, а пока нам остается только продолжать изучать микроорганизмы и антибиотики и их “совместимости” для правильного их применения.

Литература:

1. Антибиотикорезистентность / [Электронный ресурс] / URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Антибиотикорезистентность

2. Устойчивость к антибиотикам / [Электронный ресурс] /URL: https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/antibiotic-resistance

3. Егоров И.С. Основы учения об антибиотиках: Учебник. 6-е изд., перераб.и доп. / Н.С. Егоров. - М.: Изд-во МГУ; Наука, 2004 - 528 с. -(Классический университетский учебник).

4. Антибиотики: учебное пособие для студентов всех факультетов/сост. : О.П. Клец, Л.Н. Минакина; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России – Иркутск, 2013 – 72с.

5. Супотницкий М.В.  Механизмы развития резистентности к антибиотикам у бактерий // Биопрепараты. — 2011. — № 2. — С. 4–44.

Просмотров работы: 33