Лечение болезни на пользу

Совершенно не так давно лекарства казались действенным орудием в войне с патогенными микробами, но сейчас совсем разумеется, что это орудие может быть обращено против человека. Лекарства не только лишь наносят вред полезным микробам нашего организма, да и содействуют возникновению новых патогенных бактерий-мутантов. Фото (SXC license): Danny de Bruyne

Возникновение и распространение микробов, устойчивых к воздействию лекарств, вызывает всё растущее беспокойство посреди докторов.

Америке грозит золотистый стафилококк и стрептококк, вызывающий трудноизлечимые детские ушные инфекции. В Южной Африке выявлена новенькая форма устойчивых к лекарствам менингита и пневмонии. В Англии зафиксированы случаи новейшей небезопасной формы туберкулёза, не восприимчивой к используемым лекарствам. Всё почаще в прессе возникают сообщения, что лекарства перестают помогать. Доклады Глобальной Организации Здравоохранения раз за разом пробуют внушить нам идея, что население земли недооценивает опасность микробов, научивышихся приспасабливаться к лекарствам. Марио Равильоне (Mario Raviglione), директор департамента по борьбе с туберкулезом ВОЗ, считает, что «миру грозит туберкулёзный кризис, если не будут изолированы устойчивые к лекарствам формы этой заболевания. Апокалипсические сценарии пока не достаточно возможны, но они не исключены». Создаётся воспоминание, что мы проигрываем в войне с микромиром. Так ли это?

Прививка для неприятеля

Во время 2-ой мировой войны доступность пенициллина позволила уменьшить число смертей от инфекции ран. Но уже в 1944 году, спустя всего только четыре года после начала производства пенициллина, появились штаммы микробов, на которых пенициллин не действовал. Первой устойчивой бактерией стал золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus). В 1967 году в глухой деревеньке в Папуа–Новейшей Гвинее был найден пневмококк (Streptococcus pneumoniae). В 1976 году южноамериканские бойцы, возвращающиеся домой из Азии, привезли гонорею, устойчивую к пенициллину. В 1983 «выращенный» в поликлиниках пищеварительный энтерококк (Enterococcus faecium) присоединился к списку бактерий, перехитривших пенициллин. В 1979–1987 годах только 0,02% пневмококковых штаммов в американских лазаретах были устойчивы к пенициллину. А в 1994 были обнаружены штаммы, устойчивые уже ко всем известным лекарствам.

Почему же бактерии «привыкают» к лекарствам и становятся резистентными? Всё довольно легко. Лекарства действуют на популяцию микробов, а в ней всегда найдётся несколько «ненормальных» микробов, которые стали жертвой мутации. Есть возможность, что некие из этих мутаций обеспечат бактерии имунность к антибиотику. Выходит, что антибиотик убивает «нормальные» бактерии, но не может добраться до бактерий-мутантов. Выжившие в схватке плодятся и процветают. Через поколения возникает популяция бактерий, стопроцентно невосприимчивых к данному антибиотику.

Ещё один неприятель человека — амеба Acinetobacter baumannii. Лекарства истребляют патогенные бактерии, но не могут повлиять на те из их, в каких произошли какие-то мутации — к примеру, амеба изменила форму стен. Эти мутанты крепчают, плодятся — и скоро мы получаем штамм устойчивой к определённому антибиотику бактерии. Сейчас чтоб одолеть её, придётся использовать другое лечущее средство, незнакомый бактерии антибиотик. Но через некоторе время хитрецкая амеба привыкнет и к нему. Выходит, что путь поиска новых лекарств — это тупик. Фото: CDC/ Janice Haney Carr

Информация об организме, хим соединениях, участвующих в его жизнедеятельности, «зашита» в ДНК. Мутация ДНК создаёт возможность «прописывать» новейшую информацию. Если новенькая информация окажется вредной в данных критериях, то организмы, несущие её в собственной ДНК, просто не выживут. Методов получать полезную информацию у микробов неизмеримо больше, чем у более сложных организмов: это могут быть спонтанные мутации, обмен кусками ДНК меж различными микробами («бактериальный секс»). Более увлекательный метод — приобретение микробами плазмид (маленьких кольцевых ДНК). Плазмиды рассматриваются как простая самостоятельная форма жизни, наподобие вирусов. Эти колечки ДНК могут без помощи других реплицироваться (плодиться) при помощи бактерии, при всем этом дополняя информацией родную ДНК микроорганизма. Так, например, с плазмиды амеба может «считать» код белка, способного биться с антибиотиком. Микробам, в отличие от человека, еще проще адаптироваться к меняющимся окружающим условиям. Чем труднее организм, чем длиннее его ДНК, тем опаснее становятся его мутации. Высшие животные владеют сильной защитной базой, повсевременно проверяющую ДНК на целостность на различных стадиях синтеза. Возможность ошибки при синтезе новейшей цепочки ДНК ничтожно мала: один случай на несколько млрд! Естественно, время от времени «опечатки» оказываются незамеченными. Но на то, чтоб мутация оказалась полезной и распространилась, уйдёт миллионы лет. Обычным организмам не нужна такая защита, им требуется изменчивость. Все же для микробов уже завышенной частотой мутаций считается один случай на 100 тыщ.

Действие антибиотика заключается в том, что он тормозит либо подавляет какую-либо хим реакцию, актуально важную для микроорганизма. Родоначальник лекарств, пенициллин, разрушает бактериальную стену, прикрепляясь к ней. Обширно узнаваемый амоксициллин стену не разрушает, но не даёт ей сформироваться, останавливая, таким макаром, размножение микробов. Лекарства гентамицин, эритромицин, стрептомицин, тетрациклин прикрепляются к стене внутрибактериальной органеллы рибосомы — клеточного завода по производству белков. Завод останавливает работу, и амеба гибнет. Лекарства также могут «вмешиваться» в биохимические пути снутри бактериальной клеточки, создавая значительные трудности для её жизнедеятельности.

У микробов в арсенале запасён не один метод защиты: в итоге мутаций они могут поменять формы собственных стен (как внешних, так и внутренних), создавать ферменты, которые разрушают лекарства, попадающие вовнутрь бактерии либо синтезировать специальные каналы, через которые амеба просто «выкачивает» из себя лекарства — вон из моего дома!

Золотистый повелитель

Владыкой посреди супербактерий по праву считается метициллин-устойчивый золотистый стафилококк (MRSA). Исследования, результаты которых размещены в Журнальчике Американской мед ассоциации (JAMA), проявили, что смертность от золотистого стафилококка превосходит смертность от СПИДа! Статистика указывает, что раз в год на 100 тыщ человек приходится 30 два варианта инфецирования стафилококком, а на 100 тыщ заболевших — более 18-ти тыщ смертей. В то время как для вируса СПИДа из 100 тыщ заболевших гибнет около шестнадцати тыщ человек. За период с 1999 по 2005 год количество госпитализаций в США, связанных с инфецированием резистентным стафилококком, возросло в два с излишним раза и превысило четверть миллиона случаев.

Оранжевый цвет моркови обоснован содержанием в ней каротиноидов. Как выяснилось, золотистый стафилококк также должен собственной расцветкой пигменту из этой группы. Фото: Stephen Ausmus/ARS/USDA

Вначале устойчивый к лекарствам стафилококк был зафиксирован в поликлиниках. Но с 1998 года штаммы этой бактерии вышли за границы целительных учреждений, появился так именуемый «общественный» стафилококк, представляющий необыкновенную опасность. Зверек вырвался на свободу и окреп — «публичные» штаммы опаснее госпитальных, они просто могут поражать юных и здоровых людей и тяжело поддаются обработке. В окружении Бэдфорд штата Виргиния 20 две школы закрыли на карантин после погибели 17-летнего ученика от инфецирования устойчивым штаммом стафилококка. Пробы проявили, что в этих школах «разгуливает» страшный штамм.

Исследователи из Вашингтонского института в Сиэтле (University of Washington), доктор Феррик Фанг (Ferric Fang) и его коллеги, узнали, что все-таки является основным орудием этого золотистого микроорганизма. Золотистый стафилококк имеет в собственном арсенале фермент, который синтезирует молочную кислоту, реагирующую с окисью азота. Оксид азота — это нативный антибиотик организма, который отлично защищает нас от патогенов. Бактериальный мутант, неспособный создавать молочную кислоту, становился совсем немощным перед оксидом азота и иммунитетом человека.

В исследовании, размещенном в феврале этого года в журнальчике «Science», создатели из Тайваня и Америки предложили метод разработки нового типа лекарств. Они узнали, что золотистый цвет небезопасного стафилококка — это не дань красе либо моде, а принципиальное средство защиты бактерии. Золотистый цвет обоснован наличием пигмента стафилоксантина, который и является главным орудием бактерии против нейтрофилов (клеток иммунной системы) и против оксида азота. Бактериальный фермент, синтезирующий стафилоксантин, структурно похож на один из ферментов человека, ответственный за продуцирование холестерина. Ученые протестировали уже известные блокаторы этого фермента на культуре метициллин-устойчивого золотистого стафилококка. Одно из веществ, владеющее способностью понижать холестерол, оказалось способно перекрыть биосинтез стафилоксантина у золотистой бактерии. Суровый стафилококк обесцвечивался и становился уязвимым.

Статистика указывает, что 20–40% населения нашей планетки является носителем золотистого стафилококка. Не считая того, главными рассадниками резистентных штаммов становятся лазареты, где смешивается сходу ряд причин, содействующих благоденствию микробов. В лазаретах концентрируется огромное число носителей и заболевших, соблюдают меры стерильности и употребляют лекарства. Логично, что около 30% госпитального персонала в Британии являются носителями метициллин-устойчивого золотистого стафилококка. Английским докторам подфартило больше, чем датским: при наличии положительного теста на метициллин-устойчивый золотистый стафилококк их не отстраняют от работы.

Следы лекарств исследователи находят и в воде. Виной тому может быть внедрение моющих средств, в состав которых входят бактерицидные составляющие. Выходит, что ряд микробов производит устойчивость к лекарствам ещё до того, как попадает в человеческий организм. Фото (Creative Commons license): John Vetterli

Мелкие конъюктурщики

Приостановить развитие резистентности микробов нереально — все живы организмы адаптируются к меняющимся условиям существования. Бактерии есть уже 3,5 млрд лет, они профессионально научились адаптироваться. Немаловажную роль в развитии стойкости микробов к лекарствам играют изменившиеся условия их обитания — излишек томных частей, возникающий из-за загрязения среды, содействует росту стойкости микробов к лекарствам. Лесли Уоррен (Lesley Warren) из канадского института Мак-Мастера (McMaster University) изучает воздействие воды на резистентность микробов. Оказалось, что вода содержит внутри себя следовые количества лекарственных препаратов, в том числе лекарства и болеутоляющие. Концентрация настолько мизерна, что они «проходят» через очистительные станции. Но, в то же время, они могут являться собственного рода прививкой для микробов. «Невозможно приостановить развитие резистентности, — гласит Уоррен, — это совсем естественный процесс. Поиск новых медикаментов не приведёт нас к победе».

Не считая того, устойчивые штаммы кишат и в пищевых продуктах. Исследователи из Института Джонса Гопкинса (Johns Hopkins University) нашли устойчивые штаммы микробов в птице, выращенной на продажу. Тревогу в США подняли ещё ранее: птицам на фермах дают лекарства, что содействует развитию устойчивых штаммов микробов, которые поступают в одном пакете с окорочком на прилавки гипермаркета. Животноводческие фермы становятся рассадником cупермикробов. В США также пробовали выявить связь меж внедрением бытовых моющих средств и появлением резистентных микробов в домашних критериях. Вывод оказался прогнозируемым: чистота — это отлично, но стерильность — плохо.

Бесконтрольное и неточное внедрение лекарств только ухудшает ситуацию — появление нового «сообщества» резистентных штаммов помогает обыденным, устойчивым микробам сопротивляться лекарствам. К примеру, в США рядовая стрептококковая ангина школьников в 50% случаев закончила поддаваться исцелению амоксициллина и пенициллина, но это обосновано совсем не появлением нового стрептококка. Половина малышей на данный момент является носителем ряда микробов, которые защищают стрептококк от «старых» лекарств.

История указывает, что путь неизменной разработки новых лекарств возможно окажется не только лишь малоуспешным, да и вредным для населения земли и биосферы в целом. Принципное решение трудности устойчивых микробов пока не найдено, меж патогенными микробами и приютившими их людьми длится гонка вооружений.

Так, в борьбе с золотистым стафилококком очень действенной оказалась глина. Минералы, находящиеся в глине, возможно окажутся основой дешевых и высокоэффективных антимикробных фармацевтических средств последнего поколения. Глина содержит сотки различных веществ и микроэлементов. Ученые взяли пробы 20 образцов глины из различных регионов, три эталона оказались способны убивать либо очень снижать рост таких болезнетворных штаммов, как золотистый стафилококк, микобактерия (Mycobacterium ulcerans), пищеварительная палочка и сальмонелла. На данный момент ученые стараются найти, какие конкретно вещества оказывают антисептическое действие, также осознать механизм их воздействия.

Ученые из Луизианского института им. Джона Макниза (McNeese State University) ложут огромные надежды на новый продукт из крови аллигаторов. Кровь зубастых хладнокровных содержит коктейль нужных белков, обеспечивающий суперстойкость иммунитета животных, который очень отличается от людского. Аллигаторы просто управляются с грибковыми, бактериальными и вирусными инфекциями. Сильнодействующий природный бактерицидный продукт может стать для людей универсальным ассистентом при борьбе с диабетическими язвами, сильными ожогами, супербактериями и грибками.

Отыскать принципное решение трудности стойкости микробов к лекарствам пока не удаётся. Ряд исследователей считают, что на время решить делему посодействуют аллигаторы — можно взять в долг у их полезные белки, которые обеспечивают им стойкий иммунитет, и сделать на их базе сильнодействующий бактерицидный продукт. Фото (Creative Commons license): Steve Beger

Ученые из Рокфеллеровского института (The Rockefeller University) предложили «натравливать» на супербактерии бактериофагов — крохотных вирусов, пожирающих бактерии. Внедрение бактериофагов в таких целях нанесёт удар по микробам, но что делать с оставшейся армией вирусов? Полностью может быть, что они мутируют и накинутся на другие клеточки в организма.

Вроде бы человек не загнал себя в новейшую ловушку, пытаясь одержать победу в войне с резистентными микробами. Остаётся только ожидать, когда светлые разумы изобретут еще одно сверхмощное орудие, способное оградить его от мира агрессивных микробов, — такое же массивное, каким были некогда лекарства.

Ольга Островская