Диссертация (1154515), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Штаммы E. coli, поражающие мочеполовую системучеловека (UPEC) обладают особыми факторами вирулентности, которые играютважнуюрольвпатогенезе(Carattoli,2009).Переносдетерминантантибиотикорезистентности к другим штаммам E. coli и другим родам бактерий, атакже синтез ферментов, разрушающих антимикробные препараты, являютсянаиболее важными факторами вирулентности, проявляемыми штаммами UPEC(Mladin et al., 2009; Tsai et al., 2009).Инфекции мочевых путей лечат антибактериальными терапевтическимипрепаратами(Bush,2010).Антибиотики,такиекакаминогликозиды,цефалоспорины, карбапенемы или фторхинолоны существенно сокращают периодлечения и восстановления (ECDC, 2014).
Устойчивость многих бактериальныхуропатогенов к широкому спектру антибиотиков, активно используемых прилечении ИМП, является крайне актуальной проблемой в последние годы.Наиболее явной причиной данного явления является увеличение использованияантибиотиков в медицине (Sidjabat, Paterson, 2015).aac(3)-II ген устойчивости к аминогликозидамАминогликозиды являются группой традиционных антибактериальныхтерапевтических агентов широкого спектра действия (Yang, 2010). Они действуютпутем ингибирования синтеза белка в бактериальной клетке, и показываютзависимуюотконцентрациибактерициднуюактивностьвотношении15большинства грамотрицательных аэробных и факультативн-анаэробных бактерий(Bothe, 2012). Гентамицин, амикацин, тобрамицин являются наиболее частоиспользуемыми аминогликозидами в клинической практике (Schlecht, Bruno,2015).
Устойчивость к гентамицину и другим аминогликозидам обусловлена либохромосомными мутациями, либо приобретением бактериями генов устойчивости,переносимых на мобильных генетических элементах (плазмиды, интегроны итранспозоны) (Moulds, Jeyasingham, 2010). Кроме того, было выявлено, что синтезаминогликозидмодифицирующихвстречающимсяплазмиднымферментовявляетсямеханизмомнаиболеечастовозникновенияантибиотикорезистентности (Tada et al., 2013).
Эти ферменты включаютаминогликозидацетил-трансферазы AAC, аминогликозидфосфорил-трансферазыAPT и аминогликозиднуклеотидил-трансферазы ANT, которые выполняют ролькофакторов при модификации лекарственных препаратов в бактериальной клетке.Врезультатемодифицированныеаминогликозидыплохосвязываютсясрибосомами, что позволяет бактериям выживать в присутствии антибиотиков(Saad et al., 2015).
AAC(3)-трансферазы относятся к N-ацетилтрансферазам,которые представлены девятью подклассами (I-IX), отличающимися друг от другаизоферментами и сайтами связывания с субстратом (Emanuele et al., 2009). Гены,кодирующие синтез AAC(3)-ферментов, являются преобладающими факторами,определяющими устойчивость к аминогликозидам в различных популяциях E. coli(включая UPEC) (Ramirez, Tolmasky, 2010). Показано, что эти гены имеют поменьшей мере пять аллелей от aac(3)-IIa до aac(3)-IIe (Ho et al., 2010).В связи с вышеизложенным, идентификация генов устойчивости кантибиотикам группы аминогликозидов имеет крайне важное значение какнепосредственно для лечения инфекций мочевыделительной системы, так и длясоздания генетической базы данных факторов патогенности (Erb et al., 2007).16Бета-лактамазы расширенного спектра действияБета-лактамазы расширенного спектра действия относятся к ферментам,которые кодируются плазмидными или хромосомными генами (мутации в генахtem и shv) и могут разрушать бета-лактамные молекулы антибиотиков Rahn, 2008;Grabe et al., 2012.
Бета-лактамазы расширенного спектра действия представляетсобой один из основных механизмов формирования устойчивости к беталактамным антибиотикам у грамотрицательных патогенов (наиболее часто у E.coli и Klebsiella spp.) Этот механизм возникает в результате широкогоиспользования антибиотиков (Jain, Mondal, 2008). Существует много типов беталактамаз,которыеразличаютсяпосвоейспособностикдезактивацииопределенного бета-лактама, по их уязвимости к действию ингибиторов беталактамаз и физическим характеристикам (молекулярная масса и изоэлектрическаяточка) (Bush, 2010; Beytur et al., 2015).
Они накапливаются в периплазматическомпространствеиатакуютбета-лактамныепрепараты,преждечемонивзаимодействуют со своими клеточными мишенями (Sharma et al., 2012).Показано, что БЛРС подразделяются на четыре основные группы: A, B, C, и D.Наиболее распространенными типами БЛРС являются TEM, SHV, CTX-M, AmpCи OXA-БЛРС (Yazdi et al., 2012; Kaye, Pogue, 2015).CTX-M ферменты являются представителями класса A, кодируютсяплазмидными генами blactx-m и обнаруживаются, главным образом, в бактерияхE. coli. Они не ассоциированы с TEM - или SHV-БЛРС и впервые былиизолированы в Германии, Аргентине и Франции в 1989 году (Canton et al., 2008).В последние годы наблюдается распространение CTX-M ферментов во всем миреи в различных географических районах, в том числе в США, Африке, Европе иАзии.
Эти ферменты обладают более высокой активностью в отношениицефотаксимапосравнениюсдругимицефалоспоринами(цефтазидим,цефтриаксон), с чем связано их название (CTX-M-БЛРС) (Canton et al., 2008; Doiet al., 2013; Tansarli et al., 2014; Sidjabat, Paterson, 2015). В исследованияхпоследних лет было показано, что в Европе ген ctx-m у бактерий UPEC сталпреобладающимпосравнениюсtem-иshv.Количествоинфекций17мочевыводящих путей, вызванных UPEC, имеющими эти ферменты, значительноувеличилось во всех возрастных группах обоих полов за последние десять лет(Yumuk et al., 2008; Garrec et al., 2011; ECDC, 2014).Посколькугены,опосредующиедругиемеханизмыантибиотикорезистентности, часто располагаются на той же плазмиде, штаммы,имеющиеБЛРС,обычнопоказываютмножественнуюлекарственнуюустойчивость к широкому спектру антимикробных агентов (Bradford, 2001).
Этотвопрос представляет собой глобальную проблему во всем мире. РаспространениеБЛРС-продуцирующих бактерий ведет к повышению затрат на здравоохранение,неэффективности лечения, высокой продолжительности болезней, а такжеувеличению показателя смертности (Qi et al., 2010; Beytur et al., 2015).Таким образом, фенотипическая и генотипическая индикация ctx-mферментов имеет большое значение для лечения бактериальных инфекций,изучения различных вопросов эпидемиологии и рациональной антибактериальнойтерапии (Garrec et al., 2011).Институтклиническихилабораторныхстандартов(ИКЛС)иНациональный комитет по клиническим лабораторным стандартам (НККЛС)разработали стандартные методы скрининга бактерий E.
coli и Klebsiella spp. наналичие БЛРС (Aziz et al., 2015). Методы основаны на определении минимальнойингибирующей концентрации (МИК) выбранных антимикробных препаратовлибо методом разведения в бульоне, либо методом установления зоны подавленияроста микроорганизма с помощью диско-диффузионного теста. Методикапроведения и интерпретации результатов скрининговых и подтверждающихтестов хорошо известна. При использовании более чем одного антибиотикачувствительность скрининга увеличивается (CLSI, 2005). Фенотипически тест наподтверждение заключается в проверке наличия ингибирующего действияклавулановой кислоты на цефтазидим, цефотаксим и/или цефтриаксон. Процедуравключаетиспользованиедисков,содержащих10мкгвышеуказанныхантибиотиков с добавлением или без добавления 1 мкг клавулановой кислоты.Увеличение ≥ 5 мм в диаметре зон ингибирования вокруг антибиотических18дисков с наличием клавулановой кислоты считается положительным результатом(CLSI, 2005).
К сожалению, этот метод определения БЛРС не позволяетобнаружить все типы лактамаз (Al-Mayahi, Al-Mohana, 2014; Kaye, Pogue, 2015).Выявить наличие БЛРС-продуцирующих грамотрицательных уропатогенов(в том числе E. coli) можно с использованием генотипических методов. Процедуравключаетиспользованиеполимеразнойцепнойреакции(ПЦР)соспецифическими праймерами для выявления точного присутствия каждого типагена (Nasehi et al., 2010).1.3. Роль микробных биопленок в развитии инфекциймочевыводящих путейБактериальная инфекция может быть связана с наличием возбудителя,продуктов его жизнедеятельности и ответом макроорганизма на присутствиемикроорганизма (Drekonja, Johnson, 2008).
Человеческий организм в процессеэволюции выработал много эффективных стратегий для защиты себя отвторжения бактериальных патогенов. Бактерии, в свою очередь, также развивалисобственные стратегии для борьбы с защитными силами макроорганизма (Farshadet al., 2012). Способность патогенных бактерий вызывать инфекции и болезниявляется суммой генетических, биохимических и структурных характеристик,определяющих их патогенность и вирулентность (Tarchouna et al., 2013).
Наличиефакторов вирулентности приводит к облегчению присоединения, колонизации,уклонению от врожденной и приобретенной иммунной защиты хозяина (Kodner,Gupton, 2010; Wolfe et al., 2012; Hilt et al., 2014). Одним из основныхбактериальных стратегий (факторов вирулентности) для уклонения защитных силорганизма является формирование биопленок (Jabalameli et al., 2012).Биопленки представляют плотные скопления мелких колоний бактерий,демонстрируют сложные архитектурные сооружения, которые выглядят какгрибовидные острова бактерий, разделенные каналами для проникновенияпитательных веществ (Barber et al., 2013).
Формирование биопленки бактериями19способствует прикреплению их к субстрату и друг к другу в результатеобразованияполисахариднойслизи,уменьшаетчувствительностькантибактериальным терапевтическим препаратам и дезинфицирующим средствам,защищает от фагоцитов иммунной системы макроорганизма, потока жидкости вразличных участках тела и способствует распространению по организму (Coyne etal., 2009; Anderson et al., 2010; Kelley et al., 2014; Kafil, Mobarez, 2015).Биопленки образуют многие бактериальные патогены, в том числе,Legionella pneumophila, P.
aeruginosa, K. pneumonia, E. faecalis, Enterobacter spp.,E. coli, и, таким образом, они способствуют распространению таких заболеваний,как легионеллез, муковисцидоз, стоматологические заболевания и ИМП (Rosen etal., 2008; Horsley et al., 2013; Scott et al., 2015).Другой важной медицинской проблемой, связанной с биопленками,является их образование на внутренних и внешних поверхностях тела,медицинских приборах, в частности, на поверхности легких, раневых участках,ожогах, венозных и урологических катетерах, пластиковых имплантатах(сердечного клапана или замены тазобедренного сустава) (Wilson et al., 2011; Peteret al., 2012). Поскольку катетеры нарушают важные защитные барьеры организма,такие как кожа или уретральный сфинктер, они могут способствоватьраспространению бактерий в организме и служить постоянным источникоминфекции.
Помимо этого, клетки могут отрываться от биопленки и поступать вкровоток, это может привести к возникновению септического шока (Schroll et al.,2007).Образование биопленки способствует выживанию уропатогенов, защищаетбактерии от воздействия окружающей среды, фагоцитоза и воздействияантибиотиков (Hancock et al., 2007). Образование биопленок бактериями E. coliтребует наличия разнообразных факторов вирулентности (Soto et al., 2007;Slavchev et al., 2009).
К ним можно отнести гемолизины, капсулу, секретируемыебелки, липополисахариды, фимбрии (Oliveira et al., 2011). Было выявлено, чтопри отсутствии экспрессии адгезивных факторов, штаммы образуют правильнуюбиопленку, в то время как экспрессия адгезивных факторов определяет20формирование внутриклеточных бактериальных сообществ (Robino et al., 2013;Fattahi et al., 2015). Такая форма существования клеток приводит к отрицательнымрезультатам при проведении бактериологических анализов мочи, защите бактерийот факторов иммунной системы, длительной перситенции в организме, рецидиваминфекций (Naves et al., 2008).Стенка мочевого пузыря сама по себе может служить местом формированиябиопленок уропатогенными штаммами микроорганизмов.
Фимбрии I типа,которые кодируются fim-кластером генов, и P-фимбрии, которые кодируются papгенами, являются основными детерминантами вирулентности UPEC, образующихбиопленки (Reisner et al., 2014).Чувствительность клеток уротелия является важным фактором патогенезаИМП. Уропатогенные E. coli связываются с гликопротеиновыми рецепторамиповерхностных уротелиальных клеток мочевого пузыря с помощью фимбрий Iтипа (Robino et al., 2014). После чего бактериальные клетки посредствомэндоцитоза проникают в цитоплазму клеток уротелия, где они защищены отдействия антибиотиков и нейтрофилов (Norinder et al., 2012).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
