Диссертация (1145980), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Действие β-лактамаз направлено непосредственно на самантибиотик, аналогично инактивируются аминогликозиды (гентамицин,стрептомицин) и хлорамфеникол. Другой путь защиты микробной клеткисвязан с транспортом антибиотика либо внутрь клетки, либо во вне.Активноевыведениеантибиотикаизклеткисвязанозачастуюсустойчивостью к хлорамфениколу и фторхинолонам (Nikaido 1996). Третиймеханизм связан с модификацией мишени антибиотика, что приводит к21неспособности антимикробного агента препятствовать реализации витальнойфункции, например, ферменты участвующие в репликации ДНК или синтезеклеточной мембраны.
Один и тот же тип устойчивости может бытьреализован несколькими генами, в том числе в одной клетке. Классическийпример – наличие нескольких генов β-лактамаз у нозокомиальных изолятовKlebsiella sp. Существует более двадцати детерминант обеспечивающихактивное выведение тетрациклина из клетки (эффлюкс). При чём,одновременно могут реализовываться несколько механизмов устойчивости кодному антибиотику, например, эффлюкс тетрациклина и защита мишени(рибосомы) (Levy et al. 1999). Резистентность может определятьсяхромосомными мутациями или приобретёнными генами на мобильныхгенетических элементах (Martinez-Martinez et al. 1998). Важно понимать, чтоb-лактамазы существовали задолго до эры антибиотиков (Bush 2013).1.2 Механизм действия β-лактамных антибиотиковПенициллин дал начало эре антимикробной терапии, на сегодняшнийдень известно более 100 β-лактамных антибиотиков, часть которых утратилоклиническое значение из-за формирования резистентности, а часть активноприменяется в практике, их классификация основана на химическойструктуре и спектре активности (Ghannoum and Rice 1999).
В целом, βлактамы до сих пор не утратили своего лидирующего положения, на их долюприходится до 60% всех антибиотиков потребляемых в мире. Историявзаимоотношений β-лактамов и бактерий – наиболее яркий примервозможностей направленной химической модификации по получению новыхβ-лактамных структур с заданными свойствами, а также способностибактерийкиспользованиюразличныхмеханизмовдлябыстрогоформирования устойчивости к новым соединениям (В.А.
Агеевец и др. 2015).B-лактамныеантибиотикиобеспечиваютбактерицидныйэффектингибируя ферменты обеспечивающие синтез клеточной стенки бактерии.Целостность бактериальной клеточной стенки - необходимое условие для22поддержания формы клетки в гипертонической и враждебной среде.Осмотическая стабильность сохраняется за счёт ригидной клеточной стенки,включающей в себя чередующиеся N-ацетилглюкозамин (NAM) и Nацетилмурамовуюкислоту(NAG).NAMиNAGсоединеныβ-1,4гликозидными связями, формируемых ферментом трансглюкозидазой. NAMэлементы соединены пентаглициновыми мостиками, формирование которыхпроисходит с помощью фермента транспептидазы, который также называютпенициллин-связывающим белком (ПСБ).
Подобное перекрёстное сшиваниецепей обеспечивает прочность клеточной стенки (Goffin and Ghuysen 1998).Β-лактамноекольцостерическисходносd-аланин-d-аланином,обеспечивающим сшивку молекул N-ацетилглюкозамина и ПСБ (пенициллинсвязывающий белок) по ошибке связывается с молекулой антибиотикапринимая её за «строительный блок» (Zapun et al. 2008).
Данноевзаимодействие приводит к ацилированию ПСБ, следствием чего являетсяпрекращение ферментного образования связей между молекулами Nацетилглюкозамина. Синтез клеточной стенки замедляется вплоть до полнойостановки, что, в свою очередь, приводит к автолизу пептидогликана. Распадпептидогликана (муреиновой оболочки клетки) приводит к вскрытию иувеличению проницаемости оболочки (Bayles 2000).1.3 Устойчивость к β-лактамным антибиотикам не связанная спродукцией β-лактамазСуществует четыре основных механизма обеспечивающих устойчивостьбактерий к β-лактамным антибиотикам. Наиболее значимым безусловноявляется продукция β-лактамаз, но альтернативные механизмы устойчивоститакже существуют.Модификация мишени, в случае с устойчивостью к β-лактамнымантибиотикам,заключаетсявмодификацииПСБ,чтоприводиткуменьшению аффинности (родства) между ПСБ и молекулой антибиотика и,23как следствие, к увеличению значений МПК.
Примером подобноймодификации является ПСБ Streptococcus pneumoniae (Laible et al. 1991). Входемикроэволюциипроизошламодификациягеномаспомощьютрансформации и конъюгации Neisseria spp. и Streptococcus spp. приобрелиустойчивость к β-лактамам, благодаря ПСБ с низкой аффинностью кантибиотикам (Zapun et al. 2008). Устойчивость к пенициллинам уStreptococcussanguis,StreptococcusoralisиStreptococcusmitisсформировалась благодаря горизонтальному переносу гена ПСБ2b отStreptococcus pneumoniae (Dowson et al.
1990). Устойчивость к метициллинутакже серьёзная проблема резистентности у Staphylococcus spp. Наличие нагенной кассете гена mecA, который кодирует ПСБ2a’, обеспечиваетустойчивость к высоким концентрациям β-лактамов (Chambers 1999).Снижение проницаемости мембраны за счёт уменьшения уровняэкспрессии генов кодирующих порины OMP (outer membrane porins) – ещёодин вариант устойчивости. Для того чтобы молекула β-лактамногоантибиотика добралась до своей мишени – ПСБ, она должна преодолетьклеточную оболочку, что может достигаться за счёт диффузии или спомощью использования пориновых каналов (поринов).
Потеря поринов(OMP) свойственна некоторым энтеробактериям, например, (Enterobacterspp., Klebsiella pneumoniae и Escherichia coli). Аналогично потеря пориновыхканалов происходит у Pseudomonas aeruginosa (OprD) и Acinetobacterbaumanii CarO OMP (Hopkins and Towner 1990, Mussi, Limansky et al. 2005).Мутации, делеции или другие изменения генов кодирующих порины, могуттакже приводить к снижению проницаемости мембраны. Тем не менее, дажеполная потеря поринов, не всегда приводит к формированию резистентногофенотипа, в большинстве случаев это достигается в комбинации сэкспрессией β-лактамаз (Doumith et al.
2009).Механизм эффлюкса или эффлюксные насосы – также может бытьвариантомприобретённойиливрождённойустойчивости.Механизмустойчивости заключается в выведении различных веществ из периплазмы во24внешнюю среду. Если скорость выведения выше скорости проникновениясубстрата внутрь клетки, достигается устойчивый фенотип (Poole 2004).Эффлюксные насосы являются важным механизмом резистентности умногих грамотрицательных патогенов, в частности, Acinetobacter spp. иPseudomonas aeruginosa.
У P.aeruginosa система MexA-MexB-OprD вкомбинации со снижением проницаемости мембраны может приводить кустойчивости ко многих антибиотикам (пенициллины, цефалоспорины,хинолоны, тетрациклин и хлорамфеникол) (Saito et al. 1999, Srikumar et al.2000).1.4 Классификация b-лактамазВ основе современной классификации лежат две схемы. Молекулярнаяклассификация, предложена Ambler, основана на выделении групп энзимовсо сходной аминокислотной последовательностью. По молекулярнойклассификации b-лактамазы разделяются на три класса сериновых b-лактамаз(A- C- и D-) и класс B – металлоферментов, которые имеют в активномцентре ионы цинка.Функциональнаяклассификациябыларазработанараньшемолекулярной и отражает субстратную специфичность различных ферментови влияние ингибиторов (Bush 1988, Bush 1989), что важно для практикующихврачей.
Основные группы b-лактамаз по молекулярной и функциональнойклассификациив общем совпадают. В 2010году функциональнаяклассификация b-лактамаз была обновлена и согласно последней версиигруппа 1 (класс С по молекулярной классификации) – цефалоспориназы,группа 2 (классы A и D) включает b-лактамазы расширенного спектрадействия, сериновые карбапенемазы и группа 3 – класс металло-b-лактамаз(Bush and Jacoby 2010).Группа 1 – цефалоспориназы, относящаяся к молекулярному классу С икодируемыевподавляющембольшинственахромосомахмногих25представителей Enterobacteriaceae (Jacoby 2009).
Они наиболее активны поотношению к цефалоспоринам чем бензилпенициллинам и устойчивы кингибированию клавуланатом. У многих организмов экспрессия генов AmpCнизкая, но индуцируется под действием b-лактамов (Bush et al. 1985).Встречается наличие генов AmpC, но дефект генов отвечающих за индукциюэтих ферментов нарушен, например это характерно для Escherichia coli,Acinetobacter baumannii.
В таких случаях фермент экспрессируется вбольших количествах и это приводит к увеличению значений МПК, особеннокарбапенемного антибиотика – эртапенема (Bradford et al. 1997). Плазмидноопосредованные ферменты первой группы (CMY, ACT, DHA, FOX, MIR)известны с конца 1980-х годов, но существенно менее распространены чемплазмидно-опосредованная субгруппы 2be b-лактамаз расширенного спектрадействия (ESBLs Extendet-spectrum-beta-lactamase) (Jacoby 2009). К первойгруппе также относятся варианты AmpC с повышенной активностью поотношению к цефтазидиму и которые возникли в результате генетическоймодификации и получили название «AmpC широкого спектра» (Nukaga et al.1995, Rodriguez-Martinez et al.
2009).Функциональная группа 2 включает в себя сериновые ферментымолекулярных классов A и D, представляющая наиболее обширную группуb-лактамаз, в значительной степени за счёт появления за последние двадцатьлет большого числа новых b-лактамаз расширенного спектра действия.Подгруппа 2a – пенициллиназы представлена небольшой группой ферментовс относительно низким спектром гидролитической активности, включающембензилпенициллин и его производные. Ферменты группы 2a ингибируютсяклавуланатом и тазобактамом. Большинство ферментов имеют хромосомнуюлокализацию.Подгруппа2bхарактеризуетсяспособностьюлегкогидролизовать пенициллины и первые цефалоспорины, а также эффективноингибируется клавуланатом и тазобактамом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
