Виды устойчивости бактерий и методы ее определения и профилактики

Одной из наиболее актуальных проблем в лечении инфекционных заболеваний является устойчивость бактерий к определенным группам медикаментов. В современной медицине различают естественную и приобретенную устойчивость (резистентность):

1. Приобретенная лекарственная устойчивость – развивается как результат приобретения микробом новых свойств либо потеря старых под действием различных факторов окружающей среды, в том числе благодаря дезинфектантам.
2. Естественная (или природная) лекарственная устойчивость – является врожденным свойством определенной бактерии.

Большая часть бактерий обладает более выраженной изменчивостью, нежели у представителей высшего класса, что объясняется коротким сроком развития и другими аспектами внешней среды. Благодаря внешним дезинфектантам может провоцироваться образование спор, которые практически неуязвимы для воздействия. Появление спор – это способ выживания для бактерий, которые попали в неблагоприятные условия. С помощью спор бактерия может пережить этот период и дождаться более подходящих для жизни условий.

Особенности устойчивости к дезинфицирующим средствам

Довольно давно установлено, что микробы могут формировать устойчивость к дезинфектантам. Бактериальная устойчивость к дезинфектантам представляет собой свойство микробов, которое заключается в способности их к размножению и росту в условиях прикосновения к дезинфектантам определенных концентраций. Выделяют естественную и приобретенную бактериальную устойчивость к внешним дезинфектантам.

Известны разнообразные методики исследования микробной устойчивости к дезинфектантам. Наиболее известна методика выяснения устойчивости к дезинфектантам Красильникова А.П., Гудковой Е.И. Подобные методики обеспечивают не только оценку большей части дезинфицирующих средств, но и антибактериальной активности, присущей тем или иным внешним дезинфектантам. Одной из наиболее распространенных является устойчивость бактерий к химическим веществам группы аммониевых соединений.

Для проведения исследования на выявление устойчивости к дезинфектантам применяют чистые бактериальные культуры.

Антибактериальная терапия

Обширное использование антибактериальных препаратов в практической медицине, а также ветеринарии способствовало распространению устойчивых к антибиотикам бактериальных клеток. Как результат, устойчивые бактерии делятся на:

• резистентные (устойчивые) к одному препарату бактерии;
• одновременно резистентные микроорганизмы к лекарствам нескольких фармакологических групп (множественная устойчивость).

Первая группа микроорганизмов может объединять резистентные к нескольким антибиотикам штаммы. В данном случае имеется в виду наличие близкого по химической природе состава. Так, микробы, устойчивые к рифампицину, обладают резистентностью к стрептоварицину, так как этим антибиотикам присущий общий механизм воздействия – угнетение функциональности РНК-полимеразы. Лекарственная устойчивость к стрептомицину свидетельствует также о резистентности к таким антибиотикам, как неомицин, дигидрострептомицин.

Основной механизм формирования вторичной устойчивости микроба к антибиотикам заключается в появлении генов резистентности, которые переносятся плазмидами и транспозонами. Различают следующие механизмы биохимической устойчивости к антибиотикам:

• перестройка в структуре мишени воздействия;
• инактивация антибактериального препарата;
• активное освобождение бактериальной клетки от антибиотика;
• изменение проницаемости наружных структур бактерии;
• образование «шунта» метаболизма.

Нарушение структуры мишени воздействия подразумевает изменение структуры ферментов, которые стимулируют выработку пептидогликана. Лекарственная резистентность к внешним антибиотикам, имеющим разное происхождение, развивается вследствие невозможности распознавания медикаментами мишеней.

Инактивация антибактериального препарата происходит в результате нарушения фактора β-лактамного кольца. Основной механизм резистентности к аминогликозидам – ферментативная модификационная инактивация этого фактора. Плазмиды микробов содержат в своем составе гены, способные стимулировать ацетилирование либо фосфорилирование антибиотика. Вторичная лекарственная устойчивость микроорганизмов к антибактериальным лекарствам (цефалоспоринам и пенициллинам) связана синтезом бета-лактамаз – это ферментные вещества, которые разрушающе действуют на активность фактора β-лактамного кольца.

Выделяют 2 типа бета-лактамаз – цефалоспориназы и пенициллазы, однако каждый из них активен по отношению к антибиотикам обеих групп, так как направлен на область фактора β-лактамного кольца.

Для угнетения активности бета-лактамаз рекомендуют добавлять в лечение к антибиотикам клавулановую кислоту, а также сульбактам (сульфоны пенициллановой кислоты).

Активное освобождение микробной клетки от антибиотика осуществляется специальными транспортными системами цитоплазматической мембраны, и антибактериальные препараты не достигают цели.

Изменение проницаемости наружных структур для различных веществ определяется мутацией, в результате чего теряется способность к транспорту веществ через стенку бактерии. Образование метаболического «шунта» объясняется приобретением генов, которые позволяют образовывать «обходные» пути метаболизма для образования ферментов нечувствительных к антибиотикам.

Температура и ее влияние на микробы

Важную роль в жизнедеятельности бактерий имеет регуляция температуры, которая зависит от условий окружающей среды. Под действием температуры окружающей среды изменяется не только скорость протекания химических реакций, но и развивается перестройка структуры протеинов, воды, регулируется перемещение фазовых жиров.

Как правило, активность бактерий и их жизнедеятельность наиболее оптимальны при температуре 0-60°С. Нижняя граница жизненной температуры для бактерий обусловлена кристаллизацией воды при нулевом значении показателя температуры окружающей среды. Верхняя граница обусловлена разрушением белковых структур при воздействии высокой температуры. В зависимости от устойчивости к различной температуре окружающей среды различают следующие типы бактериальных клеток:

1. Мезофильные – большая часть известных бактерий, оптимальные значения температуры для их жизнедеятельности составляют +3-50°С. Наиболее известный представитель – E. Coli.
2. Психрофильные – рост таких микроорганизмов возможен при температуре от –10 до 20°С. Среди них выделяют облигатные (не растут при температуре 20°С и выше), факультативные (верхняя граница значений жизненной температуры может быть выше).
3. Термофильные – подразделяются на несколько групп: термотолерантные – растут при температуре 10-60°С; факультативные – температуре от 40 до 70°С; экстремальные – температуре от 60 до 110°С.

Известны случаи обнаружения микроорганизмов при температуре воды 250-300°С. Существуют также эндотермные (образуют тепловую энергию сами) и эктотермные организмы, температура которых связана со значениями температуры окружающей среды.

Термоустойчивость (или терморезистентность) – свойство микроба, которое заключается в его способности сохранять свою жизнедеятельность во время продолжительного нагревания при температуре окружающей среды выше допустимого максимума для конкретного типа бактерии. Наиболее устойчивы к высокой температуре окружающей среды формы бактерий в виде спор.

Нормальные виды бактерий характеризуются наличием антагонистического действия. Такая активность препятствует разрушающему эффекту. Это относится к следующим факторам:

• гуморальной системе,
• клеточным факторам защиты.

Фагоцитоз – это механизм защиты бактериальной клетки от чужеродных объектов, который реализуется благодаря разным мутациям и фагоцитам. Данный процесс реализуется благодаря нейтрофилам (фагоцитам), которые выполняют защитные функции по отношению к чужеродным бактериям и веществам. К фагоцитам относятся макрофаги и микрофаги.

Фагоцитам свойственны три основные функции: защитная, секреторная, представляющая (отвечающая за иммунитет). Благодаря фагоцитам и соответствующим факторам среды образуется стойкий иммунитет против многих заболеваний.

Отдельное место отводится бактериофагам, которые представляют собой вирусы, избирательно повреждающие бактериальные клетки. К бактериофагам в медицине обращаются как к альтернативному методу лечения антибиотиками. Микробы, которые имеют устойчивость к антибиотикам, не имеют стойкости к бактериофагам. Особенно хорошо поддаются бактериофагам микробы, имеющие полисахаридную мембрану, которая защищает их от антибиотиков.

Аэробные спорообразующие микробы

Одними из наиболее устойчивых бактерий к различным факторам окружающей среды являются микроорганизмы, обладающие способностью к образованию спор. Способность бактерий к образованию спор широко применяется в промышленности для производства ферментов, органических кислот, антибиотиков и других веществ. Встречаются и патогенные для человека типы спор, такие как сибиреязвенная бацилла.

Образование спор некоторых бактерий является основной проблемой в консервном производстве, консервации крови, пищевых и сельскохозяйственных продуктов. Распространенность спор в природе довольно широка, так как такие бактерии обнаруживаются повсеместно. Способность к образованию спор – один из уникальных механизмов устойчивости микробов к различным повреждающим действиям окружающего мира.