Устойчивость микроорганизмов к антибактериальным препаратам

Существуют два типа лекарственной устойчивости бактерий: естественная, или природная, и приобретенная.

Естественная лекарственная устойчивость является видовым признаком. Она присуща всем представителям данного вида и не зависит от первичного контакта (контактов) с данным антибиотиком, в ее основе нет никаких специфических механизмов.

Приобретенная лекарственная устойчивость возникает у отдельных представителей данного вида бактерий в результате изменения их генома. Возможны два варианта генетических изменений. Один из них связан с мутациями в генах бактериальной хромосомы, вследствие которых продукт атакуемого гена перестает быть мишенью для данного антибиотика. В другом случае бактерии становятся устойчивыми к антибиотику или сразу к нескольким антибиотикам благодаря приобретению дополнительных генов в составе R-плазмиды.

Никаких других механизмов приобретенной лекарственной устойчивости не существует. Однако, приобретая устойчивость к антибиотику, а тем более сразу к нескольким антибиотикам, такие бактерии получают наивыгоднейшие преимущества: благодаря селективному давлению антибиотиков происходит вытеснение чувствительных к ним штаммов данного вида, а антибиотикоустойчивые варианты выживают и начинают играть главную роль в эпидемиологии данного заболевания.

Известны пять основных биохимических механизмов устойчивости:

1. Недостаточная проницаемость клеточной стенки микроорганизма.

2. Изменение или элиминация мишени действия антибиотика.

3. Развитие микроорганизмом альтернативных ферментативных путей, которые не блокируются под воздействием антибиотика.

4. Разрушение или инактивация препарата.

5. Активное выведение антибиотика из микробной клетки.

Ограничение развития устойчивости к противобактериальным препаратам, главные правила:

• применять антибиотики только при наличии показаний;

• применять антибиотики в терапевтических дозах ― субтерапевтические дозы антибиотиков способствуют селекции устойчивых клонов микроорганизмов;

• постоянно контролировать уровень резистентности микроорганизмов у пациентов стационаров и амбулаторных больных;

• ограничивать применение антибиотиков, уменьшить использование антибиотиков в клинической практике, животноводстве и т.п.;

• не использовать новые препараты до тех пор, пока проявляют эффективность уже используемые средства.

Определение чувствительности к антибиотикам

· Микроорганизм считают чувствительным, если у него нет механизмов резистентности к данному антимикробному средству и при лечении стандартными дозами инфекции, вызванной данным микроорганизмом, отмечается хорошая терапевтическая эффективность.

· Устойчивым к антимикробному средству считают микроорганизм, если он имеет механизмы резистентности к данному препарату и при лечении инфекций, вызванных этим микроорганизмом, нет клинического эффекта даже при использовании максимальных терапевтических доз этого препарата.

· Микроорганизм относят к умеренно устойчивым, если по своей чувствительности он занимает промежуточное значение между чувствительными и устойчивыми штаммами и при лечении инфекций, вызванных данным возбудителем, хорошая клиническая эффективность наблюдается только при использовании высоких терапевтических доз препарата.

Методы определения чувствительности к антибиотикам

Методы определения чувствительности бактерий к антибиотикам делятся на 2 группы: диффузионные и методы разведения.

Минимальная подавляющая концентрация – наименьшая концентрация антибиотика (в мг/л или мкг/мл), которая in vitro полностью подавляет видимый рост бактерий.

Диффузионные методы

При определении чувствительности диско-диффузионным методом на поверхность агара в чашке Петри наносят бактериальную суспензию и затем помещают диски, содержащие определенное количество антибиотика. Диффузия антибиотика в агар приводит к формированию зоны подавления роста микроорганизмов вокруг дисков. После инкубации чашек в термостате при температуре 35 – 37°С в течение ночи учитывают результат путем измерения диаметра зоны вокруг диска в миллиметрах.

Е-тесты. Определение чувствительности микроорганизма проводится аналогично тестированию диско-диффузионным методом. Отличие состоит в том, что вместо диска с антибиотиком используют полоску Е-теста, содержащую градиент концентраций антибиотика от максимальной к минимальной. В месте пересечения эллипсовидной зоны подавления роста с полоской Е-теста получают значение минимальной подавляющей концентрации (МПК).

Достоинством диффузионных методов является простота тестирования и доступность выполнения в любой бактериологической лаборатории.

Методы разведения

Методы разведения основаны на использовании двойных разведений концентраций антибиотика от максимальной к минимальной (например, от 128, 64 мкг/мл и т.д. до 0,5, 0,25 и 0,125 мкг/мл). Антибиотик в различных концентрациях вносят в жидкую питательную среду (бульон) или агар. Затем бактериальную суспензию, помещают в бульон с антибиотиком или на поверхность агара в чашке. После инкубации в течение ночи при температуре 35 – 37°С проводят учет полученных результатов.

Наличие роста микроорганизма в бульоне (помутнение бульона) или на поверхности агара свидетельствует о том, что данная концентрация антибиотика недостаточна, чтобы подавить его жизнеспособность. По мере увеличения концентрации антибиотика рост микроорганизма уменьшается. Первую наименьшую концентрацию антибиотика (из серии последовательных разведений), при которой визуально не определяется бактериальный рост, принято считать МПК. Измеряется МПК в мг/л или мкг/мл.

В последние годы в практике широко применяется полимеразная цепная реакция для выявления у микробов специфических генов, ответственных за формирование лекарственной устойчивости (геноиндикация антибиотикоустойчивых культур).

Контроль качества исследований антибиотикорезистентности основан на параллельной оценке клинических штаммов и контрольных штаммов микроорганизмов.

Лекция 6

Экология микроорганизмов

Нормальная микрофлора человека

Экологическая микробиология ― раздел общей микробиологии, изучающий взаимоотношения микроорганизмов между собой, с объектами внешней среды и с макроорганизмом.

Основные понятия экологической микробиологии.

Популяция ― совокупность особей одного вида, обитающих в пределах определенного биотопа.

Биотоп ― территориально ограниченный участок биосферы с относительно однородными условиями жизни.

Микробиоценоз ― сообщество популяций микроорганизмов, обитающих в определенном биотопе.

Экосистема ― система, состоящая из биотопа и биоценоза.

Биосфера ― общая сумма всех экосистем.

Экологические связи в микробиоценозах.

Нейтрализм – обитающие в одном биотопе популяции не оказывают друг на друга ни стимулирующего, ни подавляющего действия.

Симбиоз ― обе популяции извлекают для себя пользу.

Мутуализм ― полная степень взаимозависимости симбионтов, при которой они выполняют разные, дополняющие друг друга, жизненные функции.

Комменсализм (нахлебничество) ― форма сосуществования, при которой микроорганизмы питаются за счет своего хозяина, не нанося ему особого ущерба.

Конкуренция (антагонизм) ― подавление одной популяции другой.

Паразитизм ― одна популяция (паразит), нанося вред другой популяции (хозяину), извлекает для себя пользу.

Санитарная микробиология– направление медицинской микробиологии, изучающее микрофлору окружающей среды и ее влияние на здоровье человека и состояние среды его обитания.

Задачи санитарной микробиологии:

1. Разработка, совершенствование и оценка микробиологических методов исследования объектов окружающей среды — воды, воздуха, почвы, пищевых продуктов, предметов обихода и т. д.

2. Оценка путей воздействия человека и животных на окружающую среду. Эта проблема интересует санитарных микробиологов прежде всего потому, что и человек и животные являются источниками загрязнения окружающей среды патогенными микроорганизмами.

3. Разработка ГОСТови других нормативных документов, определяющих соответствие микрофлоры объектов окружающей среды гигиеническим требованиям, включая микробиологические показатели.

4. Разработка рекомендаций и мероприятий по оздоровлению объектов окружающей среды и контроль за их выполнением.

5. Охрана окружающей среды. Эта задача санитарной микробиологии вытекает из предыдущих и является одной из главных.

Микрофлора почвы

Почва является главным резервуаром и естественной средой обитания микроорганизмов в природе. Суммарное количество микроорганизмов в почве составляет 10⁹-10¹⁰ микробных клеток в 1 г почвы.

Качественный состав микрофлоры почвы очень разнообразен: множество видов бактерий (преимущественно спорообразующих), актиномицетов, спирохет, архебактерий, простейших, синезеленых водорослей, микоплазм, грибов, вирусов. Распределение микробов в почве неравномерно. Наиболее обильна микрофлора на глубине 10-20 см.

В составе микрофлоры почвы принято выделять так называемые физиологические группы микроорганизмов, которые участвуют в различных этапах постепенного разложения органических веществ.

1. Бактерии-аммонификаторы (образуют аммиак из органических соединений).

2. Нитрифицирующие бактерии (окисляют аммиак до нитритов и нитратов).

3. Азотфиксирующие бактерии (усваивают атмосферный азот и синтезируют азотсодержащие органические соединения).

4. Бактерии, расщепляющие клетчатку и вызывающие различные виды брожений (молочнокислое, спиртовое, маслянокислое, уксусное и др.)

5. Бактерии, участвующие в круговороте серы, железа, фосфора и других элементов.

Микрофлора воздуха

Воздух представляет собой среду, в которой микроорганизмы не способны размножаться. Это связано с отсутствием в воздухе питательных веществ и недостатком влаги. Жизнеспособность микроорганизмов в воздухе обеспечивается нахождением их в частицах воды, слизи, пыли.

Воздух закрытых помещений и атмосферный значительно различаются по количественному и качественному составу микрофлоры. Бактериальная обсемененность жилых помещений всегда превышает обсемененность атмосферного воздуха.

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха микроорганизмами является почва.

Микрофлора воздуха:

· пигментообразующие кокки (Micrococcus roseus, M. flavus, M. candicans);

· сарцины (Sarcina flava, S. alba, S. rosea);

· спорообразующие бациллы (Bacillus subtilis, B. mycoides, B. mesentericus);

· актиномицеты;

· грибы (Penicillium, Aspergillus, Mucor).

Микрофлора воды

Микрофлора воды зависит от ее происхождения. Микрофлора подземных вод малочисленна, а в артезианских скважинах в 1 мл воды содержатся единичные бактерии. С экологической точки зрения всю микрофлору водоемов можно разделить на две группы:

1) автохтонную (или водную);

2) аллохтонную, попадающую извне, при загрязнении различных источников.

Автохтонная флора — это микроорганизмы, живущие и размножающиеся в воде. Формируется за счет микрофлоры почвы:

· аэробные кокки (Micrococcus candicans, Micrococcus roseus, Sarcina lutea);

· псевдомонады (Pseudomonas fluorescens);

· протеи;

· лептоспиры;

· анаэробные бактерии (Bacillus cereus, Bacillus mycoides, Chromobacterium violaceum, бактерии рода Clostridium).