Диссертация (1140384), страница 7
Текст из файла (страница 7)
У P. aeruginosa описаны такие 16SрРНК метилазы, как RmtA, RmtB, RmtD, ArmA [68, 92, 112, 242, 249]. Замечено,что продукция RmtD сочетается с продукцией МБЛ типа SPM-1, а продукцияArmA – с МБЛ типа IMP-1 [71, 95].ФерментыAME,взависимостиотспособаинактивированияаминогликозидов, разделяют на три группы: аминогликозидацетилтрансферазы–AAC(отангл.аминогликозидаденилтрансферазы«aminoglycoside–AAD(отacetyltransferases»),англ.«aminoglycosideadenylyltransferase»), иногда их называют ANT (от англ. «aminoglycosidenucleotidyltransferases»), и аминогликозидфосфорилтрансферазы - APH (от англ.«aminoglycoside phosphoryltransferase»).42AACинактивируютаминогликозидыпосредствомацетилированияаминогрупп.
Данные ферменты обычно действуют на 3- и 6’-аминогруппыантибиотика (семейства AAC(3) и AAC(6’), соответственно), реже встречаютсяAAC, действующие на 1- и 2’-аминогруппы [37, 97, 192]. Среди ферментовсемейства AAC(3) выделяют пять подсемейств (I, II, III, IV и VI). Наличие уизолята любого из ферментов AAC(3) ассоциировано с резистентностью кгентамицину [192], в то время как резистентность к тобрамицину возникаеттолько при наличии ферментов подсемейств II, III и VI [183]. СемействоAAC(6’) разделяют на два подсемейства: II и, менее распространенное, I [192].Изоляты, обладающие ферментами AAC(6’), резистентны к тобрамицину иамикацину (подсемейство I) или тобрамицину и гентамицину (подсемейство II)[183].
Однако, описаны варианты подсемейства I, неактивные в отношенииамикацина [88, 142]. Как упоминалось ранее, один из передставителейсемейства AAC(6’) - AAC(6’)-Ib-cr, демонстрирует активность в отношениифторхинолонов [94].СредиферментовANTчащевсегообнаруживаютANT(2’)-I,инактивирующий гентамицин и тобрамицин. Реже встречается ANT(4’)-II,обуславливающий резистентность к тобрамицину и амикацину [183].Точкой приложения действия ферментов APH является 3-OH группааминогликозидов.УклиническихизолятовP.aeruginosaнаиболеераспространенным является фермент APH(3’)-II. Как уже говорилось, онобеспечивает природную резистентность синегноной палочки к канамицину,неомицину, стрептомицину [183]. Однако, описаны случаи обнаружения у P.aeruginosa APH, ассоциированных с резистентностью к амикацину (APH(3’)-VI,APH(3’)-IIb-like), тобрамицину и гентамицину (APH(2’’)) [118, 119, 194].Третьим механизмом резистентности P.
aeruginosa к аминогликозидамявляется эффлюкс-зависимое выведение антибиотика из клетки. Как говорилосьвыше, за выведение из клетки аминогликозидов отвечает эффлюкс-системаMexXY-OprM. Так же, как и в случае эффлюкс-зависимой резистентности к43фторхинолонам, MexXY-OprM активно экспрессируется при наличии мутацийв гене репрессора mexZ, регулирующего экспрессию данной эффлюкс-системы[163].Основным механизмом резистентности P. aeruginosa к полимиксинам(колистину и полимиксину В) является модификация мишени действия.Антибактериальное действие полимиксинов основано на электростатическомсвязывании положительно заряженной полипетидной части антибиотика инегативнозаряженноголипополисахарида(ЛПС)наружноймембраныграмотрицательных бактерий и, дополнительно, взаимодействии «липидногохвоста» полимиксина и жирных кислот липида А.
Связываясь с ЛПС,антибиотик вытесняет мембраностабилизирующие ионы магния и кальция,соединяющие соседние молекулы липида А и укрепляющие наружнуюмембрану. Вследствие вытеснения ионов магния и кальция барьерная функциянаружной мембраны нарушаетсся, что ведет к утечке периплазматическихбелков и поступлению в периплазматическое пространство веществ, ранее непропускаемых наружной мембраной, в том числе и самой молекулыполимиксина [231]. Предполагалось, что полимиксин B нонапептид (PMBN (отангл. «polymyxin B nonapeptide»)) - часть молекулы полимиксина без«липидного хвоста» - не активен, однако, в исследованиях Zhang et al., 2000 иLu et al., 2014 показано, что PMBN не теряет способности повреждатьнаружную мембрану [140, 255].
Данное объяснение механизма действияполимиксинов предполагает, что наружная мембрана является единственноймишенью действия антибиотика, и нарушение ее проницаемости ведет к гибелибактериальной клетки. Следовательно, модификация наружной мембраны (аименно ЛПС) ведет к развитию резистентности к полимиксинам.ЛПС модифицируется путем присоединения 4-амино-L-арабинозы клипиду А. Модификация осуществляется ферментами, кодируемыми оперономarnBCADTEF-ugd, также называемым pmrHFIJKLM-ugd-оперон или arn-оперон[153, 250].
Экспрессия оперона находится под контролем двухкомпонентной44регуляторной системы Par RS и активируется в ответ на субингибиторнуюконцентрацию полимиксинов [82]. Par RS - не единственная система,регулирующая экспрессию arn-оперона. Обсуждается потенциальный вкладсистем PhoPQ, PmrAB, CprRS, ColRS [172].
Мутации в генах белков PmrB,PhoQ, ParR и ParS ведут к повышенной экспрессии arn-оперона иобнаруживаются у клинических изолятов P. aeruginosa, в разной степенирезистентных к колистину (от 4 до >512 мкг/мл) [34, 96, 161].Следует отметить, что мутации в генах белков ParS или ParR не толькозапускают каскад реакций, ведущих к модификации ЛПС, но и регулируютэкспрессию белков, участвующих в формировании резистентности к другимгруппам антибиотиков: увеличивают экспрессию эффлюкс-системы MexXY иугнетают экспрессию порина OprD. Таким образом, повреждение генетическойструктуры регуляторной системы ParRS ведет к возникновению резистенностикчетыремгруппамантибиотиков:полимиксинам,бета-лактамам(карбапенемам), аминогликозидам и фторхинолонам [163].Рядисследований,показывающихотсутствиекорреляциимеждустепенью проницаемости наружной мембраны и гибелью бактериальных клетокв присутствии полимиксинов, опровергают предположение, что наружнаямембранаявляетсяединственноймишеньюдействияантибиотика,иобосновывают необходимость поиска дополнительных механизмов действия[66, 255].
Например, в качестве мишени действия рассматривались 16S рРНК,ферменты дыхания бактерий [151, 158]. В исследовании Fernаndez L. et al., 2013описаны 17 генов, повреждение которых ведет к изменению МПК колистина[83]. Среди них вышеупомянутые parR, pmrA, phoQ, а также гены ферментовметаболизма и гены, отвечающие за транспорт ЛПС. Данные поврежденияведут к формированию резистентности не только к полимиксинам, но и кдругим группам антибиотиков [28, 46, 73, 208]. Изоляты с поврежденнымигенами метаболизма pyrB, pdxB, sucC, tpiA и aroB демонстрировали более45низкий уровень МПК колистина, чем контрольныйштамм, а такжехарактеризовались замедленным ростом.У изолятов с повреждением в генах, участвующих в синтезе и транспортеЛПС, также регистрировался более низкий уровень МПК, чем у контрольногоштамма [83]. Например, чувствительность к колистину возрастала приповреждении гена белка GalU – уридиндифосфат-глюкоза-пирофосфорилазы,участвующейвсинтезеуридиндифосфат-D-глюкозы,неотъемлемогокомпонента ЛПС.
Подобным образом проявляются нарушения в структуре генаssg(отангл.«cellsurfacesugarbiosyntheticglycosyltransferase»)–гликозилтрансферазы, гене белка WapR (рамнозилтрансферазы), ответственныхза синтез компонентов ЛПС, в гене белка, гомологичного LptC E. coli,участвующего в транспорте ЛПС на наружную мембрану.Для подтверждения зависимости между повреждением описанных генов инеспособностью исследуемых штаммов к модификации ЛПС (и, как следствие,снижением уровня МПК колистина) в исследовании Fernаndez L.
et al., 2013штаммы с поврежденными генами galU, wapR, ssg и контрольный штаммвыращивали в условиях низкой концентрации ионов магния, так как данныеусловия являются триггерным фактором модификации ЛПС. При массспектрометрической оценке контрольный штамм демонстрировал наличиепиков аминоарабинозы, в то время как у исследуемыемых штаммов подобныепикинеобнаруживались[83].Другихмеханизмоврезистентностикполимиксинам у P. aeruginosa пока не описано.Прогресс в исследовании многоклеточных бактериальных сообществпозволил обосновать существование еще одного вида устойчивости –биопленочнойантибиотикорезистентности.Несмотрянасуществованиемногочисленных доказательств важности этого типа резистентности, его рольдо настоящего времени остается недооцененной. В частности показано, чтоМПК антибиотиков могут возрастать в сотни раз в случаях, когда бактерииорганизуются в биопленки.
Механизмы биопленочной резистентности были46подробно описаны ранее [19]. Вкратце можно сказать, что главные из этихмеханизмов связаны с: 1) биопленочным матриксом, который инактивируетантибиотики, и 2) многократным увеличением в биопленочном пуле количествабактерий-персистеров. У синегнойной палочки инактивирующая роль матриксареализуется, главным образом, за счет альгината, хотя и другие компонентыматриксамогутприниматьучастиев«фильтрационной»задержкеантибиотиков [165, 219]. Персистирующие клетки проявляют настолько низкийуровень метаболизма, что становятся неуязвимыми для антибиотиков, цельюкоторых являются, прежде всего, метаболически активные бактерии.1.3.
Как приобретается и регулируется резистентностьПриобретение резистентности - это синтез новых белков, а такжеизменениеструктурыбиополимеров.и/илиПонятно,чтофункциитакаяужесуществующихперестройкареализуетсявклеткезасчетприобретения новых генов извне, а также за счет активации или, наоборот,ингибирования существующих генов. В целом, у P. aeruginosa 0,3% общегоколичества генов вовлекаются в процессы реализации устойчивости кантимикробным препаратам [120, 245]. В условиях контакта с антибиотикамиэти процессы запускаются очень быстро и реализуются через разныемеханизмы, определяемые конкретным микроокружением и штаммовымиособенностями генетического аппарата синегнойной палочки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
