С тех пор, как Александр Флеминг впервые выделил пенициллин, жить стало значительно веселее: теперь можно было не умирать от остеомиелита, родильной горячки, гангрены или сифилиса. За последующие девяносто лет человечество успело обзавестись внушительным арсеналом противомикробных препаратов и начать их активно использовать везде: от медицины до сельского хозяйства. И все бы хорошо, если бы не одно но: со временем антибиотики, которые призваны убивать бактерии или останавливать их рост, предотвращая развитие болезни, перестают работать.
Некоторые микроорганизмы выживают после применения того или иного лекарства. Они мутируют и продолжают расти и размножаться, уже не встречая конкуренции со стороны других штаммов. К таким "суперзлодеям" от мира бактерий относятся, например, метициллин-резистентный золотистый стафилококк или микобактерии туберкулеза со множественной лекарственной устойчивостью [1:4].
![Нейтрофил обезвреживает метициллин-резистентную бактерию Staphylococcus aureus. Фото конфокального микроскопа, цвета условны, [Источник: NIAID].](https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/3373796/pub_5fc7cd33aa85793798e09ae6_5fc7e4388ea99a6dd9f2a194/scale_1200)
Немного о распространении устойчивости к антибиотикам
Существуют сотни исследований, как с применением математических моделей, так и на основе эмпирических данных, которые подтверждают прямую зависимость между ростом потребления антибиотиков и распространением резистентности — устойчивости бактерий к их действию. Эта связь объясняется достаточно просто. Помимо прямого влияния, когда из-за малых доз или недостаточно длительного применения лекарства бактерии быстро адаптируются к враждебной среде, существуют и косвенные «преимущества», которые дает устойчивым штаммам прием антибиотиков: например, устранение конкурентов, восприимчивых к действию препаратов [2:349].
Кроме того, у вас есть шанс заполучить резистентную микрофлору от её носителей при контактах с ними. Вероятность передачи повышается, если это люди из вашего непосредственного окружения: например, родственники [3, 4] или соседи по больничной палате [2].
Несмотря на то, что сам факт передачи устойчивых штаммов от человека к человеку известен давно, насколько большую роль этот процесс играет, когда речь заходит о миллионах людей, до сих пор оставалось непонятным.
Резистентность без границ
Второго ноября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (PNAS) было опубликовано исследование ученых Гарвардского университета [5], которое показало, что на степень распространения резистентности к антибиотикам среди населения одного региона существенно влияет уровень их потребления в соседних — точнее, в тех, которые активнее всего с этим регионом взаимодействуют: например, если люди активно перемещаются между ними. Для описания таких ситуаций авторы статьи используют термин спилловер-эффект (от английского to spill over ‘выходить за пределы чего-либо, распространяться на другие области’, существительное spillover обозначает соответствующий процесс “распространения”).
Исследователи рассматривали данные о потреблении антибиотиков и распространенности устойчивости к ним в американских штатах и европейских странах. Они предположили, что чем два штата или две страны теснее взаимодействуют, тем меньше между ними разница в уровне резистентности к антибиотикам, и непосредственное влияние объема потребления антибиотиков на устойчивость будет ниже, чем в идеальной ситуации, когда регион полностью изолирован от других.
Чтобы проверить это, ученые сначала использовали математические модели, с помощью которых они делали численные предсказания того, насколько спилловер-эффект увеличится от усиления интенсивности взаимодействия сообществ. А затем они обратились к эмпирическим данным и соотнесли разницу в уровне резистентности внутри регионов с интенсивностью их взаимодействия друг с другом. Степень интенсивности определяли по данным о перелетах американскими и европейскими авиалиниями.
![Карта авиаперелётов [planefinder.net]](https://avatars.dzeninfra.ru/get-zen_doc/2404797/pub_5fc7cd33aa85793798e09ae6_5fc8b25c6bcad04cbc0fd32a/scale_1200)
Исследователи рассматривали три пары патогенов и антибиотиков: ‘пневмококки и макролиды’, ‘пневмококки и β-лактамы’ и ‘кишечная палочка и фторхинолоны’. Именно эти комбинации наиболее часто исследовали прежде.
Результаты оказались крайне занимательные [5:3-4].
- Математические модели подтвердили предположение, что у активно взаимодействующих сообществ разница в уровне устойчивости ниже, чем у тех, которые взаимодействуют меньше. Конкретные величины зависят от выбора модели, однако обе использованные в исследовании показали, что достаточно 1% взаимодействий между сообществами, для сокращения разницы в уровне резистентности между ними на треть, а то и на 50% — опять же, зависит от выбора модели.
- После попарного сравнения регионов, связь между интенсивностью взаимодействия и снижением зависимости уровня резистентности от объема потребления антибиотиков оказалась статистически значимой в 2/3 случаев. Наиболее устойчиво эта связь проявилась для кишечной палочки и фторхинолонов в американских штатах. Чем сильнее они между собой взаимодействовали, тем меньшее влияние на распространенность устойчивости оказывал уровень потребления антибиотиков в самом штате — значительную роль начинали играть соседи.
О чем говорят эти данные?
В первую очередь о том, что спилловер-эффект оказывает значимое влияние на распространение устойчивости бактерий к антибиотикам на уровне США и европейских стран. Из этого наблюдения следуют несколько важных выводов.
- Бессмыслено проводить какую бы то ни было политику по сокращению потребления антибиотиков с целью снизить уровень резистентности, не учитывая ситуацию в соседних регионах.
- Куда эффективнее любые меры принимать не на уровне отдельной страны или штата, а на уровне более крупных регионов: США или Евросоюза целиком.
- Массовые испытания антибиотиков могут привести к росту устойчивости внутри всей контрольной популяции, если она не полностью изолирована от испытуемых, за счет все того же спилловер-эффекта.
Однако на распространение устойчивости влияют не только потребление антибиотиков или путешествия между регионами. Свою роль могут играть и другие факторы, например температура [6] или социально-экономическая ситуация в стране [7]. Не исключено, что схожесть в уровне резистентности у тесно взаимодействующих регионов может быть связана с их схожестью в плане географии или на экономическом уровне. Также, различия в образе жизни между разными социальными группами (разделенными по полу, этническому, расовому или экономическому признакам) может оказаться очень высокой — возможно, сравнение между собой административных единиц не совсем корректно, и куда эффективнее было бы сравнивать разные социальных слои.
К тому же, чтобы упростить себе задачу, в рамках исследования ученые исходили из того, что связь между объемом потребления антибиотиков и уровнем резистентности неоспорима, а изменения в распространенности устойчивости следуют за изменениями в объеме потребления антибиотиков в течение какого-то относительно небольшого и обозримого отрезка времени, хотя оба эти положения являются предметом активного изучения. Попарное сравнение сообществ также существенно упрощает задачу построения математической модели и обработки данных, однако надо понимать, что на деле регионы взаимодействуют между собой одновременно, и это взаимодействие может иметь сезонный характер, или его интенсивность может меняться в зависимости от каких-то социальных, политических или экологических процессов, так что теоретические выкладки, полученные исследователями, довольно грубы и позволяют составить только беглое представление о проблеме.
Таким образом, исследование, о котором мы рассказали, ставит вопросов больше, чем дает ответов, и задает новые научные сюжеты: какие именно факторы связаны с распространением резистентности и как они между собой взаимодействуют? как влияет размер сообщества на спилловер-эффект? как эти процессы могут влиять на тестирование новых лекарств?
Но главная цель любых исследований антибиотикорезистентности остается все той же: мы хотим понять, какими должны быть наиболее эффективные меры по борьбе с устойчивостью сегодня, чтобы спасти как можно больше жизней в будущем.
Наталия Каланова
(ред. Александр Хазанов)
Список источников в закреплённом комментарии
Приглашаем вас послушать новый новостной эпизод нашего подкаста!