В первой части мы узнали, что бактерии – мастера выживания, которые умеют модифицировать антибиотики, выкачивать их из клетки и снижать проникновение. Но на этом их хитрости не заканчиваются! Сегодня мы разберем еще одну гениальную стратегию – изменение и обход целевых сайтов. Проще говоря, бактерии так меняют «замки» (мишени), на которые должны действовать антибиотики, что «ключи» (препараты) перестают подходить.
1. Защита целевого сайта
Представьте, что антибиотик пытается сесть на свое законное место в бактериальной клетке, но его уже кто-то занял. Именно так работают белки Tet(M) и Tet(O), защищающие бактерии от тетрациклина. Они садятся на рибосому (мишень тетрациклина) и не только выталкивают его самого, но и слегка «меняют форму» рибосомы, чтобы антибиотик больше не мог к ней прицепиться. Эти гены-защитники путешествуют на плазмидах, поэтому устойчивость быстро распространяется среди разных видов бактерий.
2. Мутации, меняющие мишень
Иногда бактерии просто меняют «замок» так, что «ключ»-антибиотик больше не может в него войти. Классический пример – рифампицин. Его мишень – фермент РНК-полимераза. Достаточно одной точечной мутации в гене rpoB, чтобы бактерия осталась жива-здорова, а антибиотик потерял свою силу. При этом собственная система синтеза РНК у бактерии продолжает исправно работать.
3. Ферментативное изменение мишени
Бактерии могут и не мутировать, а просто «пометить» свою мишень, чтобы антибиотик ее не узнал. Например, для защиты от макролидов (таких как азитромицин) они используют специальный фермент, кодируемый Erm-геном. Этот фермент ставит небольшие метильные метки на рибосому. В результате антибиотик не может связаться с мишенью. Что особенно коварно, одна такая метка обеспечивает устойчивость сразу к трем группам антибиотиков: макролидам, линкозамидам и стрептограминам В.
4. Полная замена мишени
Самый радикальный и изощренный способ – не менять старую мишень, а создать вместо нее новую, которую антибиотик не узнает. Так работает устойчивость к ванкомицину у энтерококков. Обычно ванкомицин связывается с фрагментом D-Ala-D-Ala в клеточной стенке и ломает процесс ее строительства. Устойчивые бактерии с van-генами заменяют этот фрагмент на D-лактат или D-серин. Ванкомицин с ними уже не связывается, а новая клеточная стенка при этом успешно строится. Настоящий саботаж на молекулярном уровне!
Итого:
Напомним все 4 группы механизмов устойчивости:
1. Модификация молекулы антибиотика.
2. Предотвращение попадания антибиотика в клетку.
3. Глобальные адаптивные перестройки (как у VISA-штаммов).
4. Изменение и обход целевых сайтов (о чем мы сегодня и поговорили).
Как быстро растет и куда расползается устойчивость?
Скорость возникновения
История борьбы с бактериями – это гонка на опережение. Пенициллин, спасший тысячи жизней во время Второй мировой войны, довольно быстро начал терять эффективность. Удивительно, но ферменты, разрушающие его (бета-лактамазы), были известны еще до его массового применения! С тех пор мы создали десятки новых антибиотиков, но почти к каждому бактерии нашли подход. Если в XX веке новый препарат работал около 10 лет, то сейчас устойчивость к нему может появиться всего за 1 год. Лабораторные эксперименты показывают пугающую скорость: кишечная палочка (E. coli) всего за 20-25 дней может стать в сотни и тысячи раз более устойчивой к некоторым антибиотикам.
Пути распространения
Устойчивость – это не просто проблема больничных палат. Это глобальное загрязнение, которое проникает повсюду.
- Сельское хозяйство и аквакультура. Долгое время антибиотики добавляли в корм скоту и птице для стимуляции роста. Это создало идеальные условия для отбора устойчивых штаммов. Эти бактерии (или их гены) попадают к нам на стол с мясом, рыбой и морепродуктами. Даже мертвые бактерии опасны – их ДНК с генами устойчивости может быть поглощена другими бактериями уже в нашем кишечнике.
- Вода. Остатки антибиотиков и моющие средства попадают со сточными водами в реки и озера. Очистные сооружения не всегда справляются с их удалением. В результате бактерии в природных водоемах вынуждены становиться устойчивыми, чтобы выжить. Следы генов устойчивости находят даже в пробах воды из Тихого океана и в Антарктике.
- Почва. Антибиотики с полей и сточных вод, использующихся для полива, накапливаются в земле. Почвенные бактерии становятся их носителями, а почва – огромным резервуаром для обмена генами устойчивости с патогенами.
- Медицинские учреждения. Больницы – это эпицентр сопротивления. Здесь много инфекций и активно применяются антибиотики, что создает мощнейший селективный пресс. Устойчивые штаммы и плазмиды свободно передаются между разными бактериями прямо в палатах или системах водоснабжения.
- Животные-переносчики. Наши соседи – тараканы, мухи, крысы и голуби – тоже вносят свой вклад. В их кишечнике находят те же устойчивые бактерии и гены, что циркулируют в больницах и на фермах. Перелетные птицы, такие как чайки, и морские черепахи могут разносить эти гены между континентами и экосистемами, делая проблему по-настоящему глобальной.
Продолжение следует…
Начало здесь
Больше полезного на моем канале Микробы рулят!
