Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Emergency medicine" №2(89), 2018

Back to issue

Ten-year evolution of the microbial landscape and current trends in the formation of antibiotic resistance in general intensive care units of Kyiv

Authors: Лоскутов О.А., Бондар М.В., Овсієнко Т.В.
Національна медична академія післядипломної освіти імені П.Л. Шупика, м. Київ, Україна

Categories: Medicine of emergency

Sections: Clinical researches

print version


Summary

В роботі висвітлені сучасні уявлення про механізми розвитку антибіотикорезистентності провідних мікробних патогенів відділень інтенсивної терапії до основних груп антибактеріальних препаратів. Подані результати дослідження десятирічної еволюції мікробного пейзажу відділень інтенсивної терапії загального профілю м. Києва та сучасні тенденції формування антибіотикорезистентності в основних мікробних патогенів цих відділень.

В работе освещены современные представления о механизмах развития антибиотикорезистентности ведущих микробных патогенов отделений интенсивной терапии к основным группам антибактериальных препаратов. Представлены результаты исследования десятилетней эволюции микробного пейзажа отделений интенсивной терапии общего профиля г. Киева и современные тенденции формирования антибиотикорезистентности основных микробных патогенов этих отделений.

The article deals with the current ideas about the mechanisms of development of antibiotic resistance of leading microbial pathogens of intensive care units (ICU) to the main groups of antibacterial drugs. The results on the study of ten-year evolution of the microbial landscape in general ICUs of Kyiv and modern trends in the formation of antibiotic resistance of the main microbial pathogens of these departments are presented.


Keywords

антибіотики; антибіотикорезистентність; бета-лактамази; пеніцилінзв’язу­ючі білки; мікробний пейзаж; антибіотикотерапія

антибиотики; антибиотикорезистентность; бета-лактамазы; пенициллинсвязывающие белки; микробный пейзаж; антибиотикотерапия

antibiotics; antibiotic resistance; beta-lactamases; penicillin-binding proteins; microbial landscape; antibiotic therapy

Вступ

Проблема антибіотикорезистентності мікроорганізмів виникла практично одночасно із синтезом перших антибіотиків, однак в останні декілька десятиліть вона набула загрозливих соціально-економічних масштабів.
Всесвітня організація охорони здоров’я (ВООЗ) назвала резистентність мікроорганізмів до антибіотиків однією з трьох найважливіших загроз суспільного здоров’я XXI століття [1, 2]. 
Так, за даними багатоцентрового дослідження EPIC II, серед пацієнтів відділень інтенсивної терапії (ВІТ), у яких була підтверджена інфекція, 36 % штамів були антибіотикорезистентними [3].
Наявність у пацієнта антибіотикорезистентних збудників у декілька разів підвищує частоту неадекватності початкової антибіотикотерапії і суттєво підвищує летальність у ВІТ [4]. За даними Центру з контролю та профілактики захворювань (U.S. Centers for Disease Control and Prevention), щороку у США близько 2 млн людей інфікуються бактеріями, стійкими до антибіотиків, і приблизно 23 тисячі з них щорічно помирають через маніфестацію цих інфекцій.
За оцінками експертів ВООЗ, до 2050 року смертність від антибіотикорезистентних нозокоміальних інфекцій збільшиться до 300 млн передчасних смертей, а витрати на їх лікування можуть сягати до 100 трлн доларів США [5, 6].
Широке, майже 100-відсоткове, застосування антибіотиків у програмах інтенсивної терапії хворих ВІТ, а також існування мікробного антагонізму з часом неминуче викликає формування антибіотикорезистентності патогенної мікрофлори та зміну мікробного пейзажу [7]. 
Відомо, що формування антибіотикорезистентності мікроорганізмів у всіх випадках зумовлене генетично: набуттям нової генетичної інформації або зміною рівня експресії власних генів. Мікроорганізми здатні передавати генетичну інформацію стійкості до антибіотиків шляхом горизонтальної передачі генів (під час безпосереднього контакту однієї бактерії з іншою). Передача цієї генетичної інформації може здійснюватися за допомогою плазмід — невеликих дволанцюгових кільцеподібних молекул ДНК, що існують у бактеріальній клітині окремо від хромосом і здатні передавати генетичну інформацію [8, 9]. 
На сьогодні описані основні біохімічні механізми резистентності бактерій до антибіотиків, які включають [10–12]:
— зміну хімічної структури ферментного комплексу мікроорганізму, на який діє антибіотик;
— інактивацію антибіотика ферментами мікроорганізмів (найчастіше — бета-лактамазами);
— активне виведення антибіотика з мікробної клітини (ефлюкс);
— зниження проникності для антибіотика клітинної мембрани бактерії;
— формування метаболічного шунта.
Цілком природно, що на сьогодні аналіз результатів мікробіологічного моніторингу у ВІТ, виявлення тенденцій у динаміці госпітальної мікрофлори для систематизації підходів до лікування та профілактики гнійно-септичних ускладнень залишається актуальним завданням для багатьох галузей медицини.
Мета роботи: дослідження десятилітньої динаміки спектра патогенних мікроорганізмів — збудників гнійно-септичних процесів у хворих ВІТ м. Києва, визначеннч їх антибіотикорезистентності.

Матеріали та методи

Нами був проведений вибірковий (2005, 2010, 2015 рр.) ретроспективний аналіз результатів мікробіологічного моніторингу та антибіотикочутливості мікроорганізмів, виділених з біоматеріалів (кров, сеча, мокротиння, рановий уміст та ін.) у 1543 пацієнтів. У дослідженні брали участь пацієнти чотирьох ВІТ загального профілю віком від 18 до 85 років, соматичного, нейрохірургічного профілю, пацієнти з абдомінальною патологією, кишковою непрохідністю, які мали всі ознаки розвитку гнійних, гнійно-запальних або запальних процесів і наявний інтоксикаційний синдром з підозрою на внутрішньолікарняну інфекцію.
Дослідження проводились дискодифузійним методом на іонозбалансованому агарі Мюлерра — Хінтона з використанням дисків «Біомед» та «ХайМедіа» відповідно до наказу Міністерства охорони здоров’я України від 05.04.2007 р. № 167 про затвердження методичних вказівок «Визначення чутливості мікроорганізмів до антибактеріальних препаратів». Чутливість оцінювалась відповідно до критеріїв CLSI [13, 14].
Результати антибіотикочутливості висіяних патогенних штамів були статистично оброблені за допомогою комп’ютерної програми Microsoft Excel 2010.

Результати та обговорення

На підставі ретроспективного аналізу результатів бактеріологічних досліджень і антибіотикограм бактеріальних засівів біологічних середовищ хворих ВІТ загального профілю простежено динаміку змін мікробного пейзажу патогенної мікрофлори, визначено тенденції змін мікробного пейзажу і закономірності формування антибіотикорезистентності провідних мікробних патогенів.
У хворих ВІТ загального профілю, де переважно концентрувались хворі нейрохірургічного профілю після оперативних втручань з приводу судинної патології головного мозку в 2005 році, основними збудниками гнійно-запальних процесів були: Pseudomonas aeruginosa — 33,3 %, Klebsiella pneumo–niae — 25 %, Staphylococcus aureus — 19,4 %, Enterobacter spp. — 11,1 %, Acinetobacter baumannii — 5,6 %, Enterococcus faecalis — 2,8 %, Escherichia coli — 2,8 %.
2015 року у ВІТ цього профілю основними збудниками були: Klebsiella pneumoniae — 34 %, Acinetobacter baumannii — 21,3 %, Enterococcus faecalis — 14,9 %, Pseudomonas aeruginosa — 12,8 %, Staphylococcus aureus — 6,4 %, Escherichia coli — 6,4 %, Enterobacter spp. — 4,2 %. 
Отже, протягом останніх 10 років зафіксована тенденція до зменшення питомого вмісту серед збудників Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureusEnterobacter spp. і збільшення питомого вмісту Klebsiella pneumoniaeAcinetobacter baumannii і Enterococcus faecalis.
У ВІТ загального профілю, де в основному концентрувались хворі з кишковою непрохідністю, упродовж останніх 10 років картина мікробного пейзажу залишається відносно сталою. 2005 року основними збудниками гнійно-запальних процесів були: Candida albicans — 15,4 %, Escherichia coli — 12,8 %, Staphylococcus aureus — 12,8 %, Acinetobacter baumannii — 10,3 %, Pseudomonas aeruginosa — 7,7 %, Enterococcus faecalis — 2,6 %. 
У 2015 році з імовірних вогнищ інфекції у хворих цього відділення найчастіше висівались такі штами: Candida albicans — 12,5 %, Staphylococcus aureus — 7,5 % (100 % оксацилінчутливих штамів), Enterococcus faecalis — 5,0 %, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, E. coli, Enterobacter spp., Citrobacter amalonaticus, Pseudomonas putida — по 2,5 % виділених мікробних ізолятів.
Таким чином, у пацієнтів вищевказаного ВІТ протягом 10 років домінуючими мікробними патогенами, що висівались із біологічних середовищ хворих, залишаються гриби роду Candida spp., що може опосередковано свідчити про недостатню ефективність протигрибкової терапії, яка застосовується в програмах інтенсивної терапії.
У ВІТ, де в основному концентрувались хворі із соматичною патологією, протягом останніх 5 років відбулися значні зміни в картині мікробного пейзажу. 2005 року основними збудниками гнійно-запальних процесів були: Staphylococcus aureus — 17,8 %, Enterococcus faecium — 16,3 %, Staphylococcus epidermidis — 13,66 %, Candida albicans — 13,22 %, Enterococcus faecalis — 7,93 %, Klebsiella pneumonia — 6,61 %, Escherichia coli — 6,17 %, Pseudomonas aeruginosa — 3,96 %, Acinetobacter baumannii — 3,08 %.
У 2015 році основними збудниками були: Sta–phylococcus epidermidis — 15 %, Candida albicans — 14,62 %, Klebsiella pneumoniae — 11,54 %, Staphylococcus aureus — 10,77 %, Enterococcus faecalis — 9,62 %, Escherichia coli — 9,23 %, Enterococcus faecium — 1,92 %, Pseudomonas aeruginosa –1,92 %, Acinetobacter baumannii — 0,38 %.
Отже, вихідний мікробний пейзаж цього відділення суттєво відрізняється від мікробних пейзажів двох вищезгаданих ВІТ через високу питому вагу грампозитивної кокової флори (55,1 %). Патогенна кишкова грамнегативна паличкова флора зробила суттєво менший внесок у мікробний пейзаж відділення (27,8 %). А Pseudomonas aeruginosa, Acinetobacter baumannii взагалі були такими, що найменш висівалися.
У ВІТ, де переважно концентрувались хворі з абдомінальною патологією, в 2005 році спостерігалася така картина мікробного пейзажу: Acinetobacter baumannii — 21,28 %, Enterococcus faecium — 19,15 %, Candida albicans –14,89 %, Staphylococcus epidermi–dis — 10,64 %, Staphylococcus aureus — 10,64 %, Pseudomonas aeruginosa — 8,51 %, Escherichia coli — 4,26 %. 
У 2015 році основними збудниками гнійно-запальних процесів були: Acinetobacter baumannii — 17,14 %, Candida albicans — 14,29 %, Escherichia coli — 14,29 %, Klebsiella pneumoniae — 14,29 %, Enterococcus faecium — 8,57 %, Pseudomonas aeruginosa — 7,14 %, Staphylococcus aureus — 1,43 %.
Таким чином, упродовж останніх 10 років зафіксована тенденція до лідерства Acinetobacter baumannii, який є одним із найбільш полірезистентних мікроорганізмів, і Candida albicans. Відмічається значне зменшення штамів Enterococcus faecium та Staphylococcus aureus.
З огляду на дане дослідження, сьогодні основними збудниками гнійно-запальних процесів у зазначених ВІТ є Klebsiella pneumoniaeAcinetobacter baumannii, Enterococcus spp., Pseudomonas aeruginosa, C.albicans, спостерігається значне зменшення штамів метицилінрезистентного Staphylococcus aureus.
Провівши аналіз чутливості висіяних у 2015 році мікробних ізолятів до сучасних антимікробних препаратів у чотирьох ВІТ, ми визначили чутливість штамів провідних мікробних патогенів ВІТ до кожного антибіотика та розділили патогенні штами кожного мікроорганізма залежно від ступеня чутливості до антибіотика на три категорії: чутливі до даного антибіотика (100–80 % чутливих штамів), помірно чутливі до даного антибіотика (79–21 % чутливих штамів) і малочутливі або резистентні до даного антибіотика (20–0 % чутливих штамів).
Результати проведених досліджень наведені в табл. 1.
Отримані нами результати відповідають результатам європейських дослідників, висвітленим в EARS-Net (Європейська мережа спостереження за протимікробною резистентністю). Так, у Європі в 2013 році було зафіксовано збільшення антибіотикорезистентності до грамнегативних бактерій (Esche–richia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa і Acinetobacter species). Для E.coli і K.pneumoniae зазначалося постійне підвищення стійкості до ключових груп антибіотиків. Більшість ізолятів, висвітлених EARS-Net у 2013 році, були стійкі щонайменше до однієї з контрольованих груп антибактеріальних препаратів, і багато хто з них демонстрував комбіновану стійкість до цефалоспоринів 3-го покоління, фторхінолонів і аміноглікозидів. А метицилінрезистентний Staphylococcus aureus, за даними Європейського Союзу/Європейського економічного простору, зазнав значного зменшення чутливості за останні чотири роки (2010–2013 рр.).
За даними літературних джерел, механізм бактерицидної дії бета-лактамних антибіотиків пов’язаний із пригніченням ферментних систем внутрішньої поверхні мембрани бактеріальної клітини — пеніцилінзв’язуючих білків (ПЗБ), що отримали свою назву за тропність до пеніциліну [7]. На сьогодні ідентифіковано 6 основних різновидів ПЗБ, що відповідають за формування та нормальне функціонування клітинної мембрани грампозитивних і грамнегативних бактерій [7].
Для життєдіяльності бактеріальної клітини вкрай необхідними є ПЗБ-1, ПЗБ-2, ПЗБ-3. ПЗБ-1 має а-підтипи та b-підтипи і забезпечує підтримку стабільності клітинної мембрани бактерій [15]. Інгібування цього білка бета-лактамними антибактеріальними препаратами (АБП) призводить до швидкої деструкції клітинної стінки бактерії та її загибелі. ПЗБ-2 відповідає за підтримку стабільного діаметра бактеріальної клітини [15]. Типова зовнішня форма різних бактерій зумовлена дією цього білка. Інгібування ПЗБ-2 бактерій призводить до утворення клітин сферичної форми, відомих як сферопласти, які є нежиттєздатними [7]. ПЗБ-3 відповідає за утворення перегородок у бактеріальних клітинах під час поділу клітини на дві дочірні. У разі інгібування ПЗБ-3 бактеріальна клітина продовжує зростати без поділу з утворенням довгих філаментів [7].
Пеніциліни первинно зв’язуються з ПЗБ-1b та ПЗБ-3. Інгібування ПЗБ-1b спричинює швидку загибель бактеріальних клітин [16]. Цефалоспорини первинно зв’язуються з ПЗБ-3, результатом чого є подовження клітини без поділу з утворенням довгих філаментів [16]. Іміпенем зв’язується з ПЗБ-2 та ПЗБ-1b, що призводить до утворення сферичних клітин і швидкої деструкції бактерій [7]. Прикладом бета-лактамних АБП, що селективно інгібують ПЗБ-1, є цефалоридин і цефзулоцин.
Азтреонам, піперацилін, цефотаксим, цефуроксим первинно селективно інгібують ПЗБ-3, а у високих концентраціях і ПЗБ-1а [7]. Зв’язування цих АБП із ПЗБ-1 спричинює лізис бактеріальних клітин, що супроводжується вивільненням ендотоксину грамнегативними бактеріями, кількість якого залежить від клітинної маси. Інгібування ПЗБ-2 супроводжується вивільненням невеликої кількості ендотоксину. ПЗБ-4, ПЗБ-5, ПЗБ-6 бактеріальної стінки сприяють підтримці цілісності клітинної стінки бактерії, але порушення їх функцій не є критичним для життєзабезпечення бактерій [7].
Найбільш поширеним механізмом резистентності мікроорганізмів до АБП групи бета-лактамів є їх ферментативна інактивація внаслідок гідролізу одного із зв’язків бета-лактамного кільця їх молекули ферментами бета-лактамазами [17]. На сьогодні описані понад 200 різновидів цих ферментів [17]. 
Бета-лактамази продукуються переважною більшістю клінічно значущих патогенних мікроорганізмів, за винятком стрептококів.
Усі відомі на сьогодні бета-лактамази поділяють на 4 молекулярних класи — А, В, С, D [18]. До найбільш поширених бета-лактамаз зараховують:
— плазмідні бета-лактамази класу А стафілококів (гідролізують природні та напівсинтетичні пеніциліни, крім метициліну і оксациліну, чутливі до інгібіторів);
— плазмідні бета-лактамази широкого спектра класу А грамнегативних бактерій (гідролізують природні й напівсинтетичні пеніциліни, цефалоспорини І покоління, чутливі до інгібіторів бета-лактамаз (клавулонової кислоти, тазобактаму, сульбактаму)).
— плазмідні бета-лактамази розширеного спектра класу А грамнегативних бактерій (гідролізують природні й напівсинтетичні пеніциліни, цефало–спорини 1–4-го поколінь, чутливі до інгібіторів);
— хромосомні бета-лактамази класу С грамнегативних бактерій (гідролізують природні й напівсинтетичні пеніциліни, цефалоспорини 1–3-го поколінь, нечутливі до інгібіторів);
— хромосомні бета-лактамази класу А грамнегативних бактерій (гідролізують природні й напівсинтетичні пеніциліни, цефалоспорини 1-3-го поколінь, чутливі до інгібіторів);
— хромосомні бета-лактамази класу В грамнегативних бактерій (ефективно гідролізують практично всі бета-лактамні антибіотики, включаючи карбапенеми, нечутливі до інгібіторів);
— плазмідні бета-лактамази класу D грамнегативних бактерій (переважно P.aeruginosa) (гідролізують природні й напівсинтетичні пеніциліни, цефалоспорини 1–3-го поколінь, у більшості випадків нечутливі до інгібіторів [17, 18].
Наступним механізмом резистентності мікроорганізмів до бета-лактамів є зниження проникності стінки бактерій [19]. Транспорт антибіотиків у середину мікробної клітини здійснюється через так звані поринові канали. Внаслідок мутації можлива повна або часткова втрата поринів, що призводить до суттєвого зниження чутливості мікроорганізмів до бета-лактамів [19, 20].
Ще одним механізмом резистентності мікроорганізмів до бета-лактамних АБП є активне виведення антибіотиків із мікробної клітини. P.aeruginosa має транспортні системи, що здійснюють активне виведення бета-лактамів, і перш за все карбапенемів.
Останнім серед найбільш важливих механізмів резистентності мікроорганізмів до бета-лактамних АБП є зміна структури ПЗБ, через що зменшується спорідненість бета-лактамів до ПЗБ [7]. Це проявляється у підвищенні мінімальної пригнічуючої концентрації (МПК) цих препаратів і зниженні їх клінічної ефективності. Реальне клінічне значення має резистентність до бета-лактамів серед стафілококів і пневмококів. Стійкість золотистого та коагулазонегативного стафілококів до бета-лактамів –зумовлена появою у цих мікроорганізмів додаткового ПЗБ-2а [7]. Маркером наявності у мікроорганізмів ПЗБ-2а є стійкість до метициліну або оксациліну. Незалежно від результатів бакзасівів у разі інфекцій, зумовлених метицилінрезистентним золотистим стафілококом, усі бета-лактамні АБП слід вважати клінічно неефективними і не використовувати у практиці [21].
Стійкість пневмококів до бета-лактамів зумовлена появою в їх генах, що кодують ПЗБ, сторонньої ДНК, походження якої пов’язують із зеленячими стрептококами [7]. У той же час перехресна стійкість між окремими бета-лактамами неповна. Значна частина штамів пневмококів, стійких до пеніциліну, зберігає чутливість до цефалоспоринів 3-го покоління і карбапенемів.
Існування у патогенних мікроорганізмів вищезазначених механізмів формування резистентності до бета-лактамних антибіотиків підтверджується результатами нашого дослідження, згідно з яким на сьогодні резистентність до напівсинтетичних пеніцилінів і цефалоспоринів 1–3-го поколінь проявляють від 80 до 100 % штамів Klebsiella pneumoniae, Enterococcus spp., Acinetobacter baumannii, до 70 % штамів Pseudomonas aeruginosa та Staphylococcus aureus.
Резистентність до карбапенемів проявляють від 30 до 70 % штамів вищевказаних збудників, за винятком Staphylococcus aureus, резистентність штамів якого до даної групи препаратів не перевищує 20 %. На нашу думку, основною причиною резистентності патогенної мікрофлори до цієї групи антибактеріальних препаратів є широке використання бета-лактамів (особливо цефалоспоринів 3-го покоління) як антибіотикопрофілактики та карбапенемів як стартової антибіотикотерапії.
Основним механізмом резистентності мікроорганізмів до аміноглікозидних АБП є їх ферментативна інактивація через приєднання до їх молекул оцтової, фосфорної кислот і нуклеотиду аденіну, після чого аміноглікозиди втрачають здатність до зв’язування з рибосомами бактеріальної клітини та пригнічення біосинтезу білка [22]. Гени ферментативної інактивації аміноглікозидів містяться на плазмідах бактерій, тому дуже швидко поширюється внутрішньовидова й міжвидова (іноді перехресна) резистентність до аміноглікозидних АБП. Основною точкою антибактеріальної дії аміноглікозидів є 30S-субодиниця бактеріальної рибосоми [22]. У деяких випадках антибіотикорезистентність може бути зумовлена зміною структури цієї субодиниці або підвищеним виведенням аміноглікозидних антибіотиків із мікробної клітини [22]. 
За результатами нашого дослідження, на сьогодні резистентність до гентаміцину виявлена у 80–100 % штамів Acinetobacter baumannii та у 30–70 % штамів Klebsiella pneumoniae, Enterococcus spp., Pseudomonas aeruginosa; до амікацину — у 20 % штамів Klebsiella pneumoniae; до тобраміцину — у 30–70 % штамів Klebsiella pneumoniae та у 20 % штамів Pseudomonas aeruginosa.
Для порівняння: в 2005 році резистентність штамів усіх провідних мікробних патогенів до гентаміцину та тобраміцину становила 80–100 %. Отже, нині спостерігається тенденція до відновлення чутливості патогенної мікрофлори до гентаміцину та тобраміцину. Ми вважаємо, що причиною цього феномену є тривале (понад 10 років) невикористання гентаміцину в програмах анти–біотикотерапії.
Провідним механізмом резистентності мікроорганізмів до хінолонів/фторхінолонів є зміна структури двох бактеріальних ферментів, на які діють ці антибіотики, — ДНК-гірази і топоізомерази ІV [23]. Гени обох цих ферментів локалізовані на бактеріальній хромосомі. У грамнегативних бактерій найбільшу спорідненість хінолони проявляють до ДНК-гірази. У грампозитивних бактерій для більшості хінолінів точкою дії є топоізомераза ІV. Не існує фторхінолонів, які б проявляли абсолютно однакову спорідненість до обох вищевказаних ферментів бактерій. Вважають, що моксифлоксацин і геміфлоксацин мають приблизно однакову спорідненість до обох вищевказаних ферментів, що найменшою мірою сприяє селекції стійких штамів до цих АБП [24, 25]. Моксифлоксацин має найменші МПК порівняно з іншими фторхінолонами до більшості патогенних мікроорганізмів, наприклад, МПК моксифлоксацину до пневмокока становить 0,12 мг/л, що в 10 разів нижче за МПК левофлоксацину до пневмокока [23]. Тому навіть за наявності резистентності до моксифлоксацину зниження його спорідненості до топоізомерази IV бактерій у 8 разів призведе до відповідного підвищення МПК, що клінічно не буде проявлятись, і буде зберігатись його клінічна антибактеріальна ефективність [23]. Ще одним механізмом стійкості мікроорганізмів до фторхінолонів є активне виведення фторхінолонів із бактеріальної клітини [26].
Як показує наше дослідження, найбільша резистентність до фторхінолонів (80–100 % всіх висіяних ізолятів) зберігається у штамів Klebsiella pneumoniaeAcinetobacter baumannii та Pseudomonas aeruginosa.
Основною точкою антибактеріальної дії макролідів і лінкозамідів є 50S-субодиниця бактеріальної рибосоми [27]. Процес метилювання цієї субодиниці бактеріальної рибосоми зумовлює високий рівень стійкості до макролідних антибіотиків і лінкозамідів із підвищенням МПК > 32–64 мг/л. Іншими механізмами резистентності мікроорганізмів до макролідних антибіотиків і лінкозамідів є активне виведення вказаних антибіотиків із бактеріальної клітини за допомогою декількох транспортних систем, ферментативна інактивація антибіотиків макролідфосфотрансферазами, еритроміцинестеразами, лінкоміцин–ацетилтрансферазами [26].
За результатами наших досліджень, на сьогодні найбільша резистентність до азитроміцину спостерігається у штамів Enterococcus spp. і Staphylococcus aureus — 80–100 % резистентних штамів; 30–80 % штамів Staphylococcus aureus проявляють резистентність до кларитроміцину.
Механізм антибактеріальної дії антибіотиків-глікопептидів полягає в блокуванні кінцевої стадії синтезу пептидоглікану бактерій шляхом зв’язування молекули антибіотика з кінцевими амінокислотами в боковому пептидному ланцюгу [28]. Механізм стійкості до глікопептидів найбільш детально вивчений в ентерококів. Він пов’язаний із синтезом бактеріями модифікованого бокового поліпептидного ланцюга [29]. Стійкість ентерококів до глікопептидів є серйозною проблемою ВІТ у США і Західній Європі. Найчастіше резистентність до глікопептидів спостерігається у штамів E.faecium, у яких частота резистентних штамів може досягати 15–20 %. Звістки про виділення одиничних штамів метицилінрезистентних і метицилінчутливих золотистих стафілококів зі зниженою чутливістю до ванкоміцину почали з’являтися в різних країнах із 1997 року [7]. Для штамів зі зниженою чутливістю до ванкоміцину характерне потовщення клітинної стінки бактерії, зменшення автолітичної активності та надлишкова продукція субстрату дії глікопептидів [7]. Зниження чутливості до глікопептидів раніше було описано серед коагулазонегативних стафілококів. На практиці у разі виділення ванкоміцинрезистентних ентерококів і стафілококів необхідно проявляти настороженість, ретельно перевіряти чистоту дослідної культури і точність її ідентифікації.
За результатами наших досліджень, у наш час до цієї групи антибіотиків зберігається найбільша чутливість патогенних грампозитивних збудників, резистентність штамів Enterococcus spp. і Staphylococcus aureus становить 0–20 %.
Механізм антибактеріальної дії сульфаніламідів і триметоприму полягає в блокуванні різних етапів одного метаболічного шляху бактерій, а саме синтезу фолієвої кислоти, завдяки чому між ними відмічається виражений синергізм [7].
Ферментативна інактивація (ацетилювання) є основним механізмом резистентності бактерій до хлорамфеніколу [30].
Поліміксини діють бактерицидно на грамнегативні бактерії, порушуючи цілісність цитоплазматичної мембрани бактерій, діючи подібно до поверхнево-активних речовин [7]. Набута резистентність до цих АБП зустрічається рідко.
Механізм дії нітрофуранів вивчений недостатньо. Вважається, що набута стійкість до цих препаратів зустрічається вкрай рідко. Механізми розвитку резистентності невідомі.
Нітроімідазоли активуються в мікробній клітині ферментом нітроредуктазою із продукцією вільних радикалів, які пошкоджують ДНК бактерій [7]. Резистентність до цих АБП у переважної більшості анаеробних бактерій зустрічається вкрай рідко і не має практичного значення.
Зниження проникності зовнішніх структур бактеріальної клітини є найменш специфічним механізмом резистентності й зазвичай призводить до формування стійкості бактерій одночасно до декількох груп антибіотиків. Найчастіше причиною цього явища є повна або часткова втрата поринових білків клітинної мембрани бактерій [20]. Крім цього, існує система множинної стійкості до антибіотиків. Наприклад, на фоні застосування тетрациклінів або хлорамфеніколу формується стійкість бактерій не тільки до цих антибіотиків, але й до бета-лактамів і хінолінів [31]. Це пов’язане з одночасним зниженням кількості одного із поринових білків мембран бактерій і підвищенням активності однієї із систем активного виведення антибіотиків. Зниження проникності клітинної мембрани бактерій через втрату або зниження кількості поринових білків зустрічається в асоціації з продукцією бета-лактамаз розширеного спектра. Втрата одного з поринових білків (D2) P.aeruginosa призводить до вибіркового зниження чутливості мікроорганізму до іміпенему [20, 31].
Зростання значення грибів в етіології госпітальних і деяких позалікарняних інфекцій призвело до впровадження в клінічну практику значної кількості нових препаратів, що, у свою чергу, викликало формування резистентності до протигрибкових препаратів [32].
Механізм протигрибкової дії азолів (міконазолу, кетоконазолу, флуконазолу, ітраконазолу та ін.) полягає в інгібіції біосинтезу ергостеролу — речовини, що бере участь у підтриманні структурної цілісності мембрани клітини гриба [33]. Точкою дії азолів є ферменти 14-альфа-деметилази, що здійснюють деметилювання попередників ергостеролу. Резистентність до азолів грибів роду Candida spp. може бути пов’язана з мутаціями, що призводять до амінокислотних замін [33]. У результаті таких замін зв’язування ферментів з азолами різко знижується. Крім цього, у грибів роду Candida spp. відомі декілька транспортних систем активного виведення азолів, що також призводить до формування стійкості цих грибів до азолів. Активація систем виведення часто асоціюється зі змінами в структурі мембрани грибів, які призводять до зниження надходження азолів у середину грибкової клітини.
Механізм протигрибкової активності полієнів (ністатину, леворину, амфотерицину В тощо) полягає у фізико-хімічній взаємодії цих препаратів зі стеролами цитоплазматичної мембрани грибів [33]. У результаті такої взаємодії в мембрані утворюються пори, через які відбувається втрата цитоплазматичного вмісту, що призводить до загибелі гриба. Оскільки точкою дії полієнів є структурні елементи грибкової клітини, a не ферменти, то формування стійкості може бути результатом складних генетичних процесів, що призводять до зміни біосинтезу компонентів мембрани гриба. Ймовірність таких змін відносно невелика, з чим і пов’язана низька частота стійкості до полієнів [34].
Щодо протигрибкових препаратів, то за результатами проведеного дослідження, найбільша резистентність штамів C.albicans була до ітраконазолу — 80–100 %, до флуконазолу, ністатину, кетаконазолу — 30–80 %. Найменше резистентних штамів (0–20 %) C.albicans спостерігалось до амфотерицину і клотримазолу.
За результатами наших досліджень, найбільша чутливість мікробних патогенів ВІТ зберігається до колістину та фосфоміцину, резистентність до них у поширених грамнегативних збудників, за нашими даними, становила 0–20 %.
Така ж тенденція наводиться в праці M. Bassetti та співавт., де вказується, що такі «дещо забуті» АБП як поліміксини, фосфоміцин, аміноглікозиди, ванкоміцин, цефазолін, клотримазол, і досі являють собою важливу зброю в антибактеріальному арсеналі [35]. Однак дані EARS-Net про резистентність до поліміксину (колістину і поліміксину В) хоч і були обмежені, але вказували на наявність стійкості до поліміксину у всіх грамнегативних мікробних патогенів, включених у звітність EARS-Net, особливо в країнах із високим рівнем резистентності до карбапенемів [36].

Висновки

1. Основний підсумок десятирічної еволюції мікробних пейзажів ВІТ полягає у зникненні з патогенного мікробного спектра метицилінрезистентного золотистого стафілокока, переміщення синьогнійної палички з 1-го на 4–5-те місця у структурі збудників гнійно-запальних процесів у хворих ВІТ і вихід на лідируючі позиції Klebsiella pneumoniaeAcinetobacter baumanniiEnterococcus faecalis. Основною причиною змін мікробного пейзажу є формування у мікробів-лідерів поліантибіотикорезистентності на фоні широкого використання антибіотикотерапії, зокрема раціональної.
2. За результатами проведених досліджень можна стверджувати, що на сьогодні штами Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii зберігають найбільшу чутливість до коломіцину, а штами Enterococcus faecalis — до ванкоміцину, лінезоліду, нітрофурантоїну і фосфоміцину.
3. Ще однією тенденцією еволюції мікробного пейзажу ВІТ загального профілю є поступове відновлення чутливості патогенної мікрофлори до гентаміцину і бісептолу, що, скоріше за все, зумовлене певним періодом невикористання цих препаратів. Відновленням чутливості патогенної мікрофлори до гентаміцину ми пояснюємо існуючу достатню чутливість до тобраміцину, чого не спостерігалось 30 років тому, коли цей внутрішньовенний аміноглікозид вперше з’явився в Україні, що пояснювалось тоді і зараз існуванням в аміноглікозидів перехресної антибіотикорезистентності.
4. Антибіотикорезистентність невпинно зростає, і знання механізмів цього феномену є запорукою його успішного подолання. Раціональний вибір антибіотика передбачає урахування резистентності збудника, а також фармакодинамічних і фармакокінетичних характеристик препарату. Метою клініциста має бути не тільки ефективне та безпечне лікування кожного конкретного пацієнта, але й запобігання розвитку і поширенню антибіотикорезистентності.
Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.

Bibliography

1. Antimicrobial resistance: global report on surveillance 2014. World Health Organization; 2014. Downloaded from http://www.who.int/drugresistance/documents/surveillancereport/en/, last accessed on March 4, 2015.
2. Hampton T. Report reveals scope of US antibiotic resistance threat / T. Hampton // JAMA. — 2013. — Vol. 310, № 16. — P. 1661-1663. 
3. International study of the prevalence and outcomes of infection in intensive care units / J.L. Vincent, J. Rello, J. Marshall, [et al.] // JAMA. — 2009. — Vol. 302, № 21. — Р. 2323-2329.
4. Barbier F. Understanding why resistant bacteria are asso–ciated with higher mortality in ICU patients / F. Barbier, T. Lisboa, S. Nseir // Intensive Care Med. — 2016. — Vol. 42, № 12. — Р. 2066-2069.
5. Sydnor E.R. Hospital epidemiology and infection control in acute-care settings / E.R. Sydnor, T.M. Perl // Clin. Microbiol. Rev. — 2011. — Vol. 24, № 1. — Р. 141-173. 
6. Antibiotic Resistance Threats in the United States. Centers for Disease Control and Prevention. 2013 Downloaded from http://www.cdc.gov/drugresistance/threat-report-2013/index.html, last accessed on March 9, 2015.
7. Антибіотикорезистентність мікроорганізмів: механізми розвитку й шляхи запобігання / М.В. Бондар, М.М. Пилипенко, М.Ю. Свінтуковський, [та ін.] // Медицина невідкладних станів. — 2016. — № 3(74). — С. 11-15.
8. Manson J.M. Mechanism of chromosomal transfer of Enterococcus faecalis pathogenicity island, capsule, antimicrobial resistance, and other traits / J.M. Manson, L.E. Hancock, M.S. Gilmore // Proc. Natl. Acad. Sci USA. — 2010. — Vol. 107, № 27. — Р. 12269-12274. 
9. Courvalin P. New plasmid mediated resistance to antimicrobials / P. Courvalin // Arch. Microbiol. — 2008. — Vol. 189, № 4. — Р. 289-291.
10. Ruppé É. Mechanisms of antimicrobial resistance in Gram-negative bacilli / É. Ruppé, P.L. Woerther, F. Barbier // Ann. Intensive Care. — 2015. — Vol. 5. — Р. 21.
11. Munita J.M. Mechanisms of Antibiotic Resistance / J.M. Munita, C.A. Arias // Microbiol. Spectr. — 2016. — Vol. 4, № 2.
12. Wilson D.N. Ribosome-targeting antibiotics and mechanisms of bacterial resistance / D.N. Wilson // Nat. Rev. Microbiol. — 2014. — Vol. 12, № 1. — Р. 35-48. 
13. National Committee for Clinical Laboratory Standards. Performance standards for antimicrobial disk susceptibility tests. Approved standard M2-A7, 7-th ed. National Committee for Cli–nical Laboratory Standards. — Wayne, 2000.
14. CLSI. Methods for Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria That Grow Aerobically; Approved Standard — Tenth Edition. CLSI document M07 — A10. Wayne, PA: Clinical and Laboratory Standards Institute, 2015. — 110 р. 
15. Penicillin Binding Proteins: key players in bacterial cell cycle and drug resistance processes / P. Macheboeuf, C. Contreras-Martel, V. Job [et al.] // FEMS Microbiology Reviews. — 2006. — Vol. 30 (Issue 5). — P. 673-691.
16. The penicillin-binding proteins: structure and role in peptidoglycan biosynthesis / E. Sauvage, F. Kerff, M. Terrak [et al.] // FEMS Microbiol. Rev. — 2008. — Vol. 32, № 2. — Р. 234-258.
17. Bush K. The ABCD's of β-lactamase nomenclature / K. Bush // J. Infect. Chemother. — 2013. — Vol. 19, № 4. — Р. 549-559.
18. Bush K. Updated functional classification of β-Lactama–ses / K. Bush, G.A. Jacoby // Antimicrob. Agents Chemother. — 2010. — Vol. 54, № 3. — Р. 969-976. 
19. Antibiotic resistance — the need for global solutions / R. Laxminarayan, A. Duse, C. Wattal [et al.] // Lancet Infect. Dis. — 2013. — Vol. 13, № 12. — P. 1057-1098.
20. Pagès J.M. The porin and the permeating antibiotic: a selective diffusion barrier in Gram-negative bacteria / J.M. Pagès, C.E. James, M. Winterhalter // Nat. Rev. Microbiol. — 2008. — Vol. 6, № 12. — Р. 893-903.
21. Chambers H.F. Waves of resistance: Staphylococcus aureus in the antibiotic era / H.F. Chambers, F.R. Deleo // Nat. Rev. Microbiol. — 2009. — Vol. 7, № 9. — Р. 629-641. 
22. Ramirez M.S. Aminoglycoside modifying enzymes / M.S. Ramirez, M.E. Tolmasky // Drug. Resist. Updat. — 2010. — Vol. 13, № 6. — Р. 151-171. 
23. Hooper D.C. Fluoroquinolone resistance among Gram-positive cocci / D.C. Hooper // Lancet Infect. Dis. — 2002. — Vol. 2, № 9. — Р. 530-538.
24. Plasmid-mediated quinolone resistance: an update / J.M. Rodríguez-Martínez, M.E. Cano, C. Velasco [et al.] // J. Infect. Chemother. — 2011. — Vol. 17, № 2. — Р. 149-182. 
25. Aldred K.J. Mechanism of quinolone action and resistance / K.J. Aldred, R.J. Kerns, N. Osheroff // Biochemistry. — 2014. — Vol. 53, № 10. — Р. 1565-1574. 
26. Poole K. Efflux-mediated antimicrobial resistance / K. Poole // J. Antimicrob. Chemother. — 2005. — Vol. 56, № 1. — Р. 20-51.
27. Leclercq R. Mechanisms of Resistance to Macrolides and Lincosamides: Nature of the Resistance Elements and Their Clinical Implications / R. Leclercq // Clinical Infectious Diseases. — 2002. — Vol. 34, № 4. — Р. 482-492.
28. Reynolds P.E. Structure, biochemistry and mechanism of action of glycopeptide antibiotics / P.E. Reynolds // Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. — 1989. — Vol. 8, № 11. — Р. 943-950.
29. Miller W.R. Mechanisms of antibiotic resistance in enterococci /W.R. Miller, J. Munita, C.A. Arias // Expert Rev. Anti Infect. Ther. — 2014. — Vol. 12, № 10. — Р. 1221-1236.
30. Molecular basis of bacterial resistance to chloramphenicol and florfenicol / S. Schwarz, C. Kehrenberg, B. Doublet [et al.] // FEMS Microbiol. Rev. — 2004. — Vol. 28, № 5. — Р. 519-542. 
31. Hancock R.E. Function of pseudomonas porins in uptake and efflux / R.E. Hancock, F.S. Brinkman // Annu Rev. Microbiol. — 2002. — Vol. 56. — Р. 17-38.
32. Species identification and antifungal susceptibility testing of Candida bloodstream isolates from population-based surveillance studies in two U.S. cities from 2008 to 2011 / S.R. Lockhart, N. Iqbal, A.A. Cleveland [et al.] // Journal of clinical microbio–logy. — 2012. — Vol. 50, № 11. — Р. 3435-3442.
33. Mechanisms of Candida biofilm drug resistance / H.T. Taff, K.F Mitchell, J.A. Edward [et al.] // Future Microbiol. — 2013. — Vol. 8, № 10. — Р. 1325-1337.
34. Perlin D. Mechanisms of Resistance to Antifungal Agents, p 2236-2254. In Jorgensen J., Pfaller M., Carroll K., Funke G., Landry M., Richter S., Warnock D. (ed), Manual of Clinical Microbiology, Eleventh Edition. ASM Press, Washington. — 2015.
35. Bassetti M. Ten old antibiotics that will never disappear / M. Bassetti, M.E. Falagas, M. Kollef // Intensive Care Med. — 2015. — Vol. 41, № 11. — Р. 1950-1953.
36. Antimicrobial resistance surveillance in Europe. Annual report of the European Antimicrobial Resistance Surveillance Network (EARS-Net). Downloaded from https://ecdc.europa.eu/en/about-us/partnerships-and-networks/disease-and-laboratory-networks/ears-net.

Back to issue