Супербактерии, хроники на необявена война

Супербактерии – грешки или успех на еволюцията?

Думата „супербактерии“ все повече се използва в медиите за обозначаване на устойчиви на антибиотици бактерии. Имало едно време Томас Адисън говори за „бъгове“ (бъгове – от англ. Bugs), като се позовава на незначителни грешки. И в зората на програмирането английската дума bug започва да се използва активно от разработчиците в областта на компютърните технологии. За програмиста бъгът е грешка в програма или система, която води до неочаквани резултати.

През 1966 г. се появяват първите съобщения за устойчиви на лекарства бактерии, които могат да прехвърлят това свойство на други видове микроби. Журналистите ги нарекоха супербактерии – микроорганизми-бъгове, които водят до много неочаквани резултати от гледна точка на лекари и учени. Но всъщност е погрешно да ги наричаме грешки, защото появата на супербактериите е резултат от борбата им за оцеляване в свят, в който антибиотиците се използват на всяка крачка. Така че това е по-скоро като още една стъпка нагоре по стълбата на еволюцията, отколкото като грешка.

Как супербактериите се предпазват от антибиотици?

Изобретателността на супербактериите в създаването на начини за защита срещу антибиотици неволно предизвиква възхищение. Ето само някои от способностите, които бактериите са развили в продължение на няколко десетилетия на борба с антибиотиците:

• способността да произвежда специален ензим, който разрушава активното вещество на антибиотика;
• способността да се създаде бариера, през която антибиотикът не може да проникне;
• Промяна на целевото съединение, с което антибиотикът е предназначен да контактува.

Но основното главоболие на учените, които се опитват да спрат епидемията от превръщането на обикновените бактерии в супербактерии, е хоризонталният генен трансфер.

Факт е, че при бактериите генетичният материал може да съществува под формата на плазмиди – малки участъци от кръгова ДНК. Бактериите са в състояние да обменят тези плазмиди и по този начин могат да прехвърлят гени на други микроорганизми, които не са техни потомци. Освен това можем да говорим за трансфер на гени между различни видове. Това е същото като ако човек може да прехвърли част от своята ДНК с ръкостискане или например галене на куче. Самият процес на хоризонтален трансфер на гени е открит през 1959 г. от японски учени в хода на изследване на процеса на прехвърляне на свойството резистентност към определени антибиотици от един вид микроби към друг. Днес има супербактерии, които носят не един, а много плазмиди с гени за резистентност към различни антибиотици. Особено често такива супербактерии се появяват в болниците, където проблемите с генната смяна и антибиотиците са особено остри при бактериите.

Гени, които правят обикновените бактерии супербактерии

По време на войната на бактериите за оцеляване се появяват гени, които придават на микроорганизмите супер-свойства, които се прехвърлят от микроб на микроб, от един вид на друг чрез хоризонтален трансфер. Днес учените знаят за съществуването на следните гени, които произвеждат супербактерии от бактерии.

Генът, който предпазва от бета-лактами

Тромаво наречената метало-бета-лактамаза в Ню Делхи (NDM-1) е кодирана от сравнително наскоро открит ген. Бактериите, които го притежават, са имунизирани срещу по-голямата част от бета-лактамните антибиотици – пеницилини, цефалоспорини и карбапенеми. Но доскоро бета-лактамите, които нарушават образуването на бактериалната клетъчна стена, се смятаха за най-универсалните антибиотици и затова бяха използвани особено широко. Освен това, карбапенемите се използват за борба с особено упорити инфекции, придобити в болница.

Само монобактами от тази група все още „държат линията“. Единственият бета-лактамен антибиотик, който може да устои на действието на NDM-1, е азтреонам. Но той също не е всемогъщ и се унищожава от действието на бета-лактамази с разширен спектър (ESBL ензими). Микроорганизмите с гени, които кодират ESBL ензими, също вече са доста разпространени.

Днес генът NDM-1 е открит в избрани щамове на E. coli (Escherichia coli) и Klebsiella (Klebsiella pneumoniae).

Ген, защитаващ срещу „антибиотици от последна инстанция“

Преди по-малко от две години беше установено, че американка с нелечим цистит е заразена с гена MCR-1, при наличието на който бактерията става резистентна към много лекарства едновременно, включително „антибиотици от последна инстанция“. Така учените наричат полимиксини – група полипептидни антибактериални средства, от които най-известният е колистин. Това е лекарство с „дълбок резерв“ и обикновено се предписва, когато бактерията е резистентна към всички други антибиотици.

Генът MCR-1 също е част от плазмид, който е изключително лесен за трансфер между различни видове бактерии чрез хоризонтален трансфер. Благодарение на тази лекота, от ноември 2015 г., когато беше открит за първи път, до днес, генът вече успя да се прояви в повече от 30 държави, разположени на 5 континента.

Списъкът с бактерии, при които е открит, включваше: Escherichia coli (E. coli), един от видовете Salmonella (Salmonella enterica), Klebsiella (Klebsiella pneumonia) и няколко ентеробактерии (Enterobacter aerogenes и E. cloacae). В лабораторията учените са наблюдавали и пренасянето на плазмид с ген от Escherichia coli към Pseudomonas aeruginosa – може би точно сега, някъде по света, този процес протича в тялото на жив човек.

Какво ни очаква?

И така, броят на супербактериите расте. Миналата година в този списък се появи нов запис – резистентни на карбапенем ентеробактерии (CRE). Том Фридън, бивш ръководител на американския Център за контрол и превенция на заболяванията (CDC), ги нарече „бактерии от кошмари“. От цял свят има съобщения за нови случаи на откриване на супербактерии, които е трудно, ако не и невъзможно, да бъдат унищожени с помощта на традиционните антибиотици.

Това означава, че бактериите, дори тези, които вече са придобили ефективни средства за защита, продължават да се развиват, адаптирайки се към постоянно променящите се условия и напредъка на фармакологията. И първият приоритет на човечеството е да реши проблема с антибиотичната резистентност, преди супербактериите да започнат да убиват хората масово. В противен случай антибиотиците могат да станат безполезни. Някога те направиха революция в медицината и дори сега, при сегашното ниво на развитие на здравеопазването, отказът от тях може да бъде тежък удар за нас.

Следователно основната работа на учените днес се извършва в две посоки:

• Търсете принципно различни методи за борба с бактериалните инфекции.
• Ограничаване на употребата на антибиотици, където е възможно.

Ето защо е толкова важно да не приемате антибиотици без лекарско предписание и ако трябва да пиете курс, стриктно следвайте инструкциите му. Само с общи усилия можем да забавим скоростта, с която се появяват супербактериите.