Как наука борется с бактериями, устойчивыми к антибиотикам

Наш эксперт — профессор кафедры гастроэнтерологии ФГБУ ДПО «Центральная государственная медицинская академия» Управления делами Президента РФ, член президиума Научного общества гастро­энтерологов России, ­научный редактор журнала «Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология», врач-гастроэнтеролог ­высшей категории, доктор медицинских наук, профессор Мария Ардатская.

Конец эры антибиотиков

В 1928 году, вернувшись из отпуска, британский биолог Александр Флеминг обнаружил, что оставленные им по невнимательности чашки Петри с бактериальными культурами заросли плесенью. Нормальный человек взял бы да и выбросил её, но Флеминг принялся изучать, что же случилось с микроорганизмами. И выяснил, что в тех местах, где есть плесень, нет бактерий-стафилококков. Так был открыт пенициллин.

Флеминг писал: "Когда я проснулся 28 сентября 1928 года, то, конечно, не планировал совершить революцию в медицине, открыв первый в мире антибиотик, но, полагаю, именно это я и сделал". Британский биолог за открытие пенициллина в 1945-м году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине (вместе с Говардом Флори и Эрнстом Чейном, которые разработали технологию очистки вещества).

Современный человек привык к тому, что антибиотики — доступные и надёжные помощники в борьбе с инфекционными болезнями. Ни у кого не вызывает паники ангина или царапина на руке. Хотя лет двести назад это могло привести к серьёзным проблемам со здоровьем и даже к гибели. XX век стал эпохой антибиотиков. Вместе с вакцинацией они спасли миллионы, а может, и миллиарды человек, которые непременно погибли бы от инфекций. Вакцины, слава богу, исправно работают (общественное движение борцов с прививками медики всерьёз не рассматривают). А вот эпоха антибиотиков, похоже, подходит к концу. Враг наступает.

Физика или химия? Биология!

Методы борьбы с бактериальным поголовьем делят на химические, биологические и физические, а также на методы асептики и антисептики. Асептика – полное уничтожение бактерий и вирусов, антисептика – меры, направленные на максимально возможное снижение активности размножения вредных микроорганизмов. К физическим относят следующие способы:

  1. Пропаривание и автоклавирование. Позволяет существенно уменьшить количество бактерий в продуктах питания. Этот метод успешно применяется и в растениеводстве, позволяя уменьшить содержание нежелательных микроорганизмов в земле. Выжившие бактерии и вирусы могут присутствовать в виде спор.
  2. Пастеризация – продолжительное прогревание при температурах ниже температуры кипения воды. Позволяет сохранить некоторые витамины и органические соединения и вкус пищевых продуктов. Придумана Луи Пастером и названа в его честь.
  3. Обработка ультрафиолетовым излучением. Предполагает применение специальной лампы, излучающей свет в коротковолновом (ультрафиолетовом) диапазоне. Позволяет не только избавить от бактерий, живущих на поверхностях, но и от вредных микроорганизмов, находящихся в воздухе. В последнее время созданы лампы, способные работать в помещениях, не нанося вреда человеку, растениям и животным, находящимся в них.
  1. Воздействие высокими температурами. Позволяет эффективно избавляться от термочувствительных микробов, а также уничтожать споры бактерий.
  2. Воздействие низких температур. Эффективно для термофильных бактерий и вирусов. Предпочтение отдается методам быстрой заморозки, использование которых не дает микробам времени для образования спор. Быстрое замораживание также применяется для изучения нативной (живой) структуры грибков, бактерий и вирусов.

Химическое уничтожение бактерий также делят на асептику и антисептику. Спектр применяемых веществ весьма широк и ежегодно пополняется новыми, все более безопасными для людей и животных средствами. Их создание основано на знаниях о строении бактерий и вирусов и их взаимодействии с различными химическими веществами. Постоянно улучшаются и способы распространения химических дезинфектантов. Так, может применяться:

  • замачивание (санация),
  • распыление (отличный способ уничтожать микробы в воздухе),
  • мытье посуды и поверхностей,
  • сочетание с физическими методами борьбы против бактерий, грибков, вирусов и спор (использование горячих растворов, кипячение, включение бактерицидной лампы и тому подобные).

Биологическое уничтожение грибков, вирусов и бактерий является наиболее высокотехнологичным. Оно предполагает применение для уничтожения вредных микробов и спор их естественных врагов. Это может быть использование бактериофагов или бактерий-паразитов.

Читайте также:  Сальмонеллез у ребенка: симптомы, лечение, последствия

Врага нужно знать в лицо

Системы CRISPR-Cas являются уникальным примером адаптивного иммунитета бактерий. При проникновении в клетку ДНК фага специальные белки Cas встраивают фрагменты вирусной ДНК длиной 25—40 нуклеотидов в определенный участок генома бактерии (Barrangou et al., 2007). Такие фрагменты называются спейсерами (от англ. spacer – промежуток), участок, где происходит встраивание, – CRISPR-кассета (от англ. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), а сам процесс приобретения спейсеров – ​адаптацией.

Чтобы использовать спейсеры в борьбе с фаговой инфекцией, в клетке должен происходить еще один процесс, управляемый белками Cas, названный интерференцией. Суть его в том, что в ходе транскрипции CRISPR-кассеты образуется длинная молекула РНК, которая разрезается белками Cas на короткие фрагменты – защитные криспрРНК (крРНК), каждая из которых содержит один спейсер. Белки Cas вместе с молекулой крРНК образуют эффекторный комплекс, который сканирует всю ДНК клетки на наличие последовательностей, идентичных спейсеру (протоспейсеров). Найденные протоспейсеры расщепляются белками Cas (Westra et al., 2012; Jinek et al., 2012).

Системы CRISPR-Cas обнаружены у большинства прокариот – бактерий и архей. Хотя общий принцип действия всех известных систем CRISPR-Cas одинаков, механизмы их работы могут существенно отличаться в деталях. Наибольшие различия проявляются в строе­нии и функционировании эффекторного комплекса, в связи с чем системы CRISPR-Cas делят на несколько типов. На сегодняшний день описаны шесть типов таких неродственных друг другу систем (Makarova et al., 2015; Shmakov et al., 2015).

Наиболее изученной является система CRISPR-Cas I типа, которой обладает излюбленный объект молекулярно-биологических исследований – бактерия кишечная палочка (Esсherichia coli). Эффекторный комплекс в этой системе состоит из нескольких небольших белков Cas, каждый из которых отвечает за разные функции: разрезание длинной некодирующей CRISPR РНК, связывание коротких крРНК, поиск, а затем разрезание ДНК-мишени.

В системах II типа эффекторный комплекс образован единственным большим белком Cas9, который в одиночку справляется со всеми задачами. Именно простота и относительная компактность таких систем послужили основой для разработки технологии редактирования ДНК. Согласно этому методу, в клетки эукариот (например, человека) доставляют бактериальный белок Сas9 и крРНК, которую называют гидовой (гРНК). Вместо спейсера вирусного происхождения такая гРНК содержит целевую последовательность, соответствующую интересному для исследователя участку генома, например, где есть мутация, вызывающая какую-то болезнь. Получить же гРНК «на любой вкус» совсем несложно.

Эффекторный комплекс Cas9-гРНК вносит двуцепочечный разрыв в последовательность ДНК, точно соответствующую «гидовой» РНК. Если вместе с Cas9 и гРНК внести в клетку и последовательность ДНК, не содержащую мутацию, то место разрыва будет восстановлено по матрице «правильной» копии! Таким образом, используя разные гРНК, можно исправлять нежелательные мутации или вводить направленные изменения в гены-мишени. Высокая точность программируемого узнавания мишеней комплексом Cas9-гРНК и простота метода привели к лавинообразному росту работ по редактированию геномов клеток животных и растений (Jiang & Marraffini, 2015).

Лечение

Лечение бактериальных инфекций направлено на ликвидацию причины, детоксикацию организма, восстановление функций пораженных органов, устранение симптомов и облегчение общего состояния. Больным проводят этиотропную, патогенетическую и симптоматическую терапию.

Бактериальную инфекцию не побороть без антибиотиков. Специалисты выбирают препараты эмпирическим путем — из собственного опыта или по результатам антибиотикограммы. Все противомикробные средства делятся на три группы:

  • Антибиотики широкого спектра действия — эффективны в отношении разных видов бактерий. Их назначают в тех случаях, когда специалист точно не знает род и вид возбудителя. Наиболее популярные препараты данной группы: пенициллины «Амоксициллин», макролиды «Азитромицин», цефалоспорины «Цефалексин», фторхинолоны «Ципрофлоксацин».
  • Антибиотики среднего спектра — уничтожают бактерии одной группы. Препаратами этого класса являются «Бацитрацин», «Пенициллин».
  • Антибиотики узкого спектра направлены на борьбу с определенным видом бактерий – полимиксины.

Когда выделен возбудитель инфекции и определена его чувствительность к антибиотикам, лечение проходит намного легче и эффективней.

Бактерии быстро приспосабливаются к изменяющимся условиям среды, в том числе и к антибиотикам. Их лечебное действие слабеет благодаря мутации микроорганизмов. Чтобы подобрать новый, более эффективный препарат, требуется много времени.

Лечение

Антибиотики выпускают в различных лекарственных формах — таблетированной, инъекционной, в виде суспензии для детей. Одни препараты оказывают бактериостатическое действие – задерживает рост бактерий, другие — бактерицидное, уничтожая микробы.

Читайте также:  Вакцинация от чумы собак

Противомикробные средства могут вызывать аллергические реакции и расстройства пищеварения. Их назначением должен заниматься исключительно лечащий врач после получения результатов диагностики.

Вместе с антибиотиками больным необходимо принимать пре- и пробиотики – «Линекс», «Аципол», «Бифиформ». Эти препараты восстанавливают микрофлору кишечника и не допускают развития дисбактериоза.

Симптоматическая терапия бактериальных инфекций проводится по медицинским показаниям и определяется локализацией очага поражения. Больным назначают:

  1. НПВС от жара и головной боли – «Нурофен», «Ибупрофен», «Диклофенак».
  2. Дезинтоксикационные средства — солевой раствор «Регидрон», энтеросорбенты «Полисорб», «Энтерол».
  3. Муколитические и отхаркивающие средства – «Амброксол», «Бромгексин».
  4. Местные антисептики при ангине — спрей «Мирамистин», раствор «Хлорофиллипт», леденцы «Стрепсилс».
  5. Поливитаминные комплексы и средства для укрепления иммунитета ускоряют процессы выздоровления и восстановления утраченных функций организма.

Медикаментозная терапия должна сочетаться с изменением привычного питания и образа жизни. Больным необходимо исключить из рациона соленую, острую и жирную пищу, отказаться от алкоголя и курения, бороться с гиподинамией, укреплять иммунитет. При кишечных инфекциях следует соблюдать лечебную диету.

Диагностика

Предварительно диагноз «вирусная инфекция» может быть установлен на основании данных осмотра, внешнего вида, частоты и запаха стула, выраженности клинической картины или жалоб пациента (у взрослых). Для его уточнения, а также определения тяжести патологического процесса и выявления возбудителя с целью предупреждения новых случаев инфицирования проводятся следующие мероприятия.

Лабораторные методы

На сегодняшний день при определении типа возбудителя и характера заболевания проводятся следующие лабораторные исследования.

Экспресс-тест на определение ротавирусную инфекцию

Процедура заключается в том, что в что в небольшое количество каловых масс помещается специальная тест-полоска. Результат оценивается спустя десять минут. При положительном ответе диагноз подтверждается, при отрицательном – назначаются дополнительные мероприятия.

Бактериологическое исследование

Проводится с целью подтверждения или исключения бактериальной природы заболевания, в частности, кишечной палочки. Рвотное содержимое или небольшое количество испражнений высевается на питательных средах. Если возбудителем выступает вирус, то ответ будет отрицательным.

Серологическое исследование

На анализ отправляется кровь пациента, забранная из вены. Он состоит в определение наличия антител к какому-либо микробу. При их обнаружении подтверждается его инфекционная активность. В современной диагностике применяются такие методы, как ИФА, РА, РПГА, РНГА.

ПЦР-исследование

Для отправки на анализ производится забор остатков рвоты, испражнений или промывных вод из желудка. На следующий день можно получить его результат, и определить тип возбудителя.

Инструментальные методы

Кроме вышеописанных в диагностических целях осуществляются и инструментальные исследования кишечника. Для определения степени поражения тканей, результаты которого учитываются при выборе тактики реабилитационных мер, в отношении пациента проводится колоно- или ирригоскопия, ректороманоскопия. Данные мероприятия могут быть назначены только в случаях, когда проявляются признаки тяжелых поражений толстой кишки.

Где сейчас используют метабиотики?

На настоящий момент метабиотики уже прочно вошли в арсенал лечебных средств врачей по всему миру. Их активно применяют в терапии болезней пищеварительной системы, печени и желчевыводящих путей, аллергических патологий кожи и т.д.

Но помимо этого, метабиотики сегодня рассматривают и как профилактическое средство с клинически доказанной эффективностью. В виде продуктов здорового питания его рекомендовано использовать для улучшения пищеварения и предотвращения целого ряда метаболических нарушений в организме.

В нашей стране такие продукты здорового питания под названием «T8 Mobio Метабиотик» производит компания VILAVI INT LTD. О качестве этого концентрата свидетельствует то, что в 2020 году он получил декларацию соответствия требованиям Евразийского Экономического Союза. Активную формулу «T8 Mobio» составляют метафильтраты всех основных симбиотических бактерий человеческого организма:

Где сейчас используют метабиотики?
  • Bifidobacterium adolescentis;
  • Lactobacillus acidophilus;
  • Lactobacillus salivarius;
  • Lactobacillus helveticus;
  • Propionibacterium freudenreichii.

Метабиотики – современный, более эффективный и безопасный аналог пре- и пробиотиков. Если вы хотите позаботиться о здоровье ЖКТ и получить дополнительную защиту от целого ряда метаболических нарушений, то периодический прием метабиотиков «T8 Mobio» станет для вас самым разумным выбором.

Способы инфицирования бактерией

Микроб недолго живет на воздухе. Он быстро гибнет от его воздействия. Бактерия может передаваться такими путями:

  • поцелуи (оральный путь);
  • бытовые контакты (использование общей посуды, гигиенических средств);
  • от зараженной матери к ребенку.

Инфицирование желудка Helicobacter pylori способно вызываться употреблением некачественной воды и еды. Несоблюдение гигиены также выступает одним из ключевых факторов заражения Хеликобактер пилори.

Распространен и фекально-оральный путь инфицирования микробом. Также не исключены случаи, когда пациент заражается бактерией при диагностической гастроскопии.

Ученые только 30 с лишним лет назад выяснили, какая из бактерий вызывает язву желудка. Тогда же был доказан инфекционный характер данной болезни. Бактерия, получившая название «Helicobacter pylori», отличается живучестью. Она способна быстро перемещаться и сохранять жизнедеятельность даже в кислой желудочной среде. Микроб чаще проникает в человеческий организм при оральных контактах, а также при употреблении зараженных продуктов. Избавляться от бактерии следует только антибиотиками вкупе с препаратами, снижающими кислотность желудка.

О борьбе с Хеликобактером пойдет речь в видео:

Способы передачи бактериальных инфекций

Вредные бактерии попадают в организм человека разными способами. Самые распространенные пути инфицирования:

  • Воздушно-капельный.

Бактерии находятся в выдыхаемом воздухе, мокроте больного, распространяются при кашле, чихании и даже разговоре. Такой путь передачи характерен для респираторных инфекций, в частности, коклюша, дифтерии, скарлатины.

  • Контактно-бытовой.

Микробы попадают к человеку через посуду, ручки дверей, поверхности мебели, полотенца, телефоны, игрушки и другое. Также в пыли могут длительное время находиться живые бактерии и споры бактерий. Так передаются туберкулез, дифтерия, дизентерия, болезни, вызванные золотистым и другими видами стафилококка.

  • Алиментарный (фекально-оральный).

Бактерии попадают в организм с зараженными продуктами или водой. Путь передачи характерен для инфекций ЖКТ, в частности, брюшного тифа, холеры, дизентерии.

  • Половой.

Заражение происходит во время полового акта, так передаются ИППП, в том числе сифилис и гонорея.

  • Вертикальный.

Бактерия попадает к плоду во время беременности или при родах. Так ребенок может заразиться туберкулезом, сифилисом, лептоспирозом.

Для развития инфекций опасны глубокие раны – именно здесь активно размножаются анаэробные бактерии, в том числе столбнячная палочка. Также вероятность заражения бактериальной инфекцией повышается у людей с ослабленным иммунитетом.

Диета при дисбактериозе

Помимо списка запрещенных и разрешенных продуктов, необходимо учесть ряд принципов диеты при дисбактериозе:

  • При заболевании нельзя голодать. Калорийная сытная пища пойдет на пользу, так как предотвратит истощение.
  • Важно следить за балансом полезных веществ. Не стоит делать упор на одни белки или углеводы. Для быстрого восстановления микрофлоры и защитных свойств организма требуется множества полезных веществ.
  • Необходимо отказаться от пищи, в которой есть провокаторы аллергии. Также не рекомендуется вводить в рацион «новые» продукты.
  • Желательно потреблять блюда только в свежеприготовленном виде. Во-первых, разогретые продукты теряют полезные свойства. Во-вторых, употребление свежей пищи снижает риск отравлений и нарушений функционирования пищеварительной системы.
Диета при дисбактериозе

Мнение экспертаШошорин ЮрийВрач терапевт, эксперт сайтаОчередной принцип – своевременное насыщение организма влагой. Нужно выпивать много чистой воды, чтобы быстро вывести токсины и ускорить обменные процессы.

Как обозначается дисбактериоз кишечника в МКБ?

Международная классификация болезней (МКБ) – документ, в котором перечислены все возможные заболевания человека, каждой присвоен свой код. В МКБ такое понятие, как дисбактериоз, отсутствует. Врач, который устанавливает больному такой диагноз, попадает в затруднительную ситуацию – ведь он обязательно должен указать в медицинской документации код. Чаще всего такие доктора используют два кода:

  • А04 — другие бактериальные кишечные инфекции.
  • K63 — другие уточненные болезни органов пищеварения.

Ни в одном из двух пунктов не фигурирует слово «дисбактериоз». А значит, постановка такого диагноза свидетельствует о том, что болезнь до конца не диагностирована. Какие же заболевания могут скрываться под термином «дисбактериоз»? Чаще всего это кишечные инфекции и глистные инвазии, целиакия, синдром раздраженного кишечника, побочные эффекты лечения антибиотиками, химиопрепаратами и некоторыми другими лекарствами, всевозможные заболевания, ослабляющие иммунитет. У маленьких детей симптомами со стороны кишечника может сопровождаться атопический дерматит. Иногда дисбактериоз является временным состоянием, например, у путешественников, особенно если они плохо соблюдают личную гигиену. В кишечник попадает «чужая» микрофлора, с которой человек не сталкивается у себя дома.