Antibioticele sunt una dintre cele mai mari descoperiri ale secolului XX

Editor

• Andrey Panov

• Antibiotice
• Sănătate
• Microbiologie
• Farmacologie

Conform surselor istorice, cu mulți milenii în urmă, strămoșii noștri, confruntați cu boli cauzate de microorganisme, s-au luptat cu mijloacele disponibile. De-a lungul timpului, omenirea a început să înțeleagă de ce anumite medicamente utilizate din cele mai vechi timpuri sunt capabile să afecteze anumite boli și a învățat să inventeze noi medicamente. Acum, volumul fondurilor utilizate pentru combaterea microorganismelor patogene a ajuns la o scară deosebit de mare, comparativ chiar cu trecutul recent. Să vedem cum, de-a lungul istoriei, o persoană, uneori fără să știe, a folosit antibiotice și cum, pe măsură ce se acumulează cunoștințe, le folosește acum..

Antibiotice și rezistență la antibiotice

Proiect special privind lupta umanității împotriva bacteriilor patogene, apariția rezistenței la antibiotice și o nouă eră în terapia antimicrobiană.

Sponsorul proiectului special este Superbug Solutions Ltd. - dezvoltator de noi medicamente antimicrobiene binare extrem de eficiente.

Bacteriile au apărut pe planeta noastră, conform diferitelor estimări, cu aproximativ 3,5–4 miliarde de ani în urmă, cu mult înainte de eucariote [1]. Bacteriile, ca toate ființele vii, au interacționat între ele, au concurat și au luptat. Nu putem spune cu siguranță dacă foloseau deja antibiotice pentru a învinge alți procarioti în lupta pentru un mediu mai bun sau nutrienți. Dar există dovezi ale prezenței genelor care codifică rezistența la antibiotice beta-lactamice, tetraciclinice și glicopeptidice în ADN-ul bacteriilor care erau în permafrostul vechi de 30.000 de ani [2].

Au trecut puțin mai puțin de o sută de ani de la momentul care este considerat a fi descoperirea oficială a antibioticelor, dar problema creării de noi medicamente antimicrobiene și a utilizării celor deja cunoscute, cu condiția rezistenței care apare rapid la acestea, a îngrijorat omenirea de mai bine de cincizeci de ani. Nu degeaba, în discursul său Nobel, descoperitorul penicilinei Alexander Fleming a avertizat că utilizarea antibioticelor trebuie luată în serios..

Așa cum momentul descoperirii antibioticelor de către omenire a fost întârziat cu câteva miliarde de ani de la apariția inițială a acestora în bacterii, tot așa istoria utilizării de către om a antibioticelor a început cu mult înainte de descoperirea lor oficială. Și nu vorbim despre predecesorii lui Alexander Fleming, care au trăit în secolul al XIX-lea, ci despre vremuri foarte îndepărtate.

Utilizarea antibioticelor în antichitate

Chiar și în Egiptul antic, pâinea mucegăită a fost folosită pentru dezinfectarea tăieturilor (video 1). Pâinea cu forme a fost folosită în scopuri medicinale în alte țări și, aparent, în general în multe civilizații antice. De exemplu, în Serbia antică, China și India, a fost aplicată rănilor pentru a preveni dezvoltarea infecțiilor. Aparent, locuitorii acestor țări au ajuns independent la concluzia cu privire la proprietățile curative ale mucegaiului și l-au folosit pentru a trata rănile și procesele inflamatorii de pe piele. Vechii egipteni aplicau cruste de pâine de grâu mucegai pe ulcerele de pe scalp și credeau că utilizarea acestor fonduri va ajuta la calmarea spiritelor sau a zeilor responsabili de boli și suferințe..

Video 1. Cauzele mucegaiului, daunele și beneficiile acestuia, precum și utilizarea acestuia în medicină și perspectivele de utilizare în viitor

Locuitorii Egiptului Antic foloseau nu numai pâine mucegăită pentru a vindeca rănile, ci și unguente făcute de sine. Există informații că în jurul anului 1550 î.Hr. au pregătit un amestec de untură și miere, pe care l-au aplicat pe răni și l-au bandajat cu o cârpă specială. Astfel de unguente au avut un anumit efect antibacterian, inclusiv datorită peroxidului de hidrogen conținut în miere [3], [4]. Egiptenii nu au fost pionieri în utilizarea mierii - prima mențiune a proprietăților sale de vindecare este considerată a fi o intrare pe o tabletă sumeriană datând din 2100-2000. BC, care spune că mierea poate fi folosită ca medicament și unguent. Și Aristotel a mai remarcat că mierea este bună pentru vindecarea rănilor [3].

În procesul studierii oaselor mumiilor vechilor nubieni care trăiau pe teritoriul Sudanului modern, oamenii de știință au descoperit în ele o concentrație mare de tetraciclină [5]. Mumiile aveau aproximativ 2500 de ani și, cel mai probabil, concentrațiile mari de antibiotic din oase nu ar fi putut să apară din întâmplare. Chiar și în rămășițele unui copil de patru ani, numărul a fost foarte mare. Oamenii de știință speculează că acești nubieni au consumat tetraciclină mult timp. Cel mai probabil, sursa ei au fost bacteriile Streptomyces sau alte actinomicete conținute în boabele plantelor din care vechii nubieni fabricau bere..

Plantele au fost folosite și de oameni din întreaga lume pentru a combate infecțiile. Este dificil de înțeles exact când au început să fie aplicate unele dintre ele, din cauza lipsei unor dovezi scrise sau de altă natură. Unele plante au fost folosite deoarece oamenii au aflat despre proprietățile lor antiinflamatorii prin încercări și erori. Alte plante au fost folosite la gătit și, împreună cu proprietățile gustative, au avut și efecte antimicrobiene..

Acesta este cazul cu ceapa și usturoiul. Aceste plante au fost folosite de mult timp în prepararea alimentelor și în medicamente. Proprietățile antimicrobiene ale usturoiului erau deja cunoscute în China și India [6]. Și nu cu mult timp în urmă, oamenii de știință au aflat că medicina populară a folosit usturoiul dintr-un motiv - extractele sale inhibă Bacillus subtilis, Escherichia coli și pneumonia Klebsiella [7].

În Coreea, din cele mai vechi timpuri, Schisandra chinensis a fost folosită pentru tratarea infecțiilor gastro-intestinale cauzate de Salmonella. Deja astăzi, după verificarea efectului extractului său asupra acestei bacterii, sa dovedit că lămâia are într-adevăr un efect antibacterian [8]. Sau, de exemplu, condimentele, care sunt utilizate pe scară largă în întreaga lume, au fost testate pentru prezența substanțelor antibacteriene. S-a dovedit că oregano, cuișoare, rozmarin, țelină și salvie inhibă microorganismele patogene precum Staphylococcus aureus, Pseudomonas fluorescens și Listeria innocua [9]. Pe teritoriul Eurasiei, oamenii recoltau adesea fructe de pădure și, în mod natural, le foloseau, inclusiv în tratament. Studiile științifice au confirmat că unele fructe de padure au activitate antimicrobiană. Fenolii, în special elagitaninele, găsite în mure și zmeură, inhibă dezvoltarea agenților patogeni intestinali [10].

Bacteriile ca armă

Bolile cauzate de microorganisme patogene au fost folosite de mult timp pentru a provoca daune inamicului cu un cost minim..

Există o versiune conform căreia Khan Dzhanibek, în timpul asediului orașului Kaffa din Crimeea, a căutat un truc și a aruncat cadavrele celor care au murit din ciumă în oraș cu catapultele. Nu a fost posibilă capturarea lui Kaffa, deoarece armata Khan a fost slăbită. Dar epidemia care a început în Kaffa, împreună cu oamenii care doreau să părăsească orașul cât mai curând posibil, au început să se răspândească în toată Europa. Unii oameni de știință sugerează că acest eveniment a marcat începutul pandemiei de ciumă din secolul al XIV-lea în Europa de Vest..

Folosirea tularemiei de către vechii hitiți este considerată prima mențiune a utilizării armelor biologice. Au trimis oi bolnave în tabăra vrăjmașului, pe care le-au dus la turmele lor. Boala sa răspândit, care afectează atât animalele domestice (oi, porci, cai), cât și oamenii, prin mușcăturile insectelor care suge sângele [11]. Problema cu aceste arme este că sunt nediscriminatorii. S-au confruntat și cu vechii hitiți, care la un moment dat, împreună cu vitele capturate, și-au adus tularemia..

Acum, utilizarea armelor bacteriologice este interzisă de „Protocolul privind interzicerea utilizării în război a gazelor asfixiante, otrăvitoare sau a altor gaze similare și agenți bacteriologici” (pe scurt - „Protocolul de la Geneva”), semnat în 1925.

Secolul XX

Anii 1940-1960 ai secolului XX sunt numiți „epoca de aur” a descoperirii antibioticelor. În acel moment, pentru a obține o substanță nouă cu activitate antibiotică, era posibil să se ia o probă de sol, să se izoleze microorganismele din ea și să le studieze. La același obiect de cercetare, a fost posibilă testarea antibioticelor nou sintetizate sau izolate de alte microorganisme. În anii 1980, chimia combinatorie a început să se dezvolte, iar în anii 1990, companiile farmaceutice au început să-și folosească metodele, inclusiv pentru căutarea de noi antibiotice..

Oficial, „epoca de aur a antibioticelor” începe cu descoperirea penicilinei. Acest lucru s-a întâmplat în 1928, iar bacteriologul britanic Alexander Fleming este considerat oficial descoperitorul (Fig. 1). Apropo, chiar placa Petri, datorită căreia a făcut descoperirea și a primit ulterior Premiul Nobel, împreună cu matrița respectivă, a fost vândută recent la o licitație pentru 14 mii de dolari..

Strict vorbind, Alexander Fleming (care este descris în articolul „Câștigătorul bacteriilor” [12]) este pionierul penicilinei doar oficial. Avea predecesori, despre care puteți citi și pe „biomolecula”: „Evoluția într-o rasă sau de ce antibioticele nu mai funcționează” [13].

Figura 1. Alexander Fleming.

La început, descoperirea Fleming nu a fost folosită pentru a trata pacienții și și-a continuat viața exclusiv în afara ușilor de laborator. În plus, după cum au raportat contemporanii lui Fleming, el nu era un bun orator și nu putea convinge publicul de utilitatea și importanța penicilinei. A doua naștere a acestui antibiotic poate fi numită redescoperire de către oamenii de știință din Marea Britanie Ernst Cheyne și Howard Flory în 1940-1941.

În URSS s-a folosit și penicilina și, dacă în Marea Britanie s-a folosit o tulpină nu deosebit de productivă, atunci microbiologul sovietic Zinaida Ermolyeva a descoperit în 1942 și chiar a reușit să stabilească producția unui antibiotic în condiții de război [14]. Cea mai activă tulpină a fost Penicillium crustosum și, prin urmare, la început, antibioticul izolat a fost numit penicilină-crustozină. A fost folosit pe unul dintre fronturi în timpul Marelui Război Patriotic pentru prevenirea complicațiilor postoperatorii și tratamentul rănilor [15].

Zinaida Ermolyeva a scris o mică broșură în care a vorbit despre modul în care penicilina-crustozină a fost descoperită în URSS și despre modul în care a fost efectuată căutarea altor antibiotice: „Substanțe active biologic” [15].

În Europa, penicilina a fost folosită și pentru tratarea armatei și, după ce acest antibiotic a început să fie folosit în medicină, a rămas privilegiul exclusiv al armatei [16]. Dar după un incendiu din 28 noiembrie 1942, într-un club de noapte din Boston, penicilina a fost folosită și pentru tratarea pacienților civili. Toate victimele au avut arsuri de severitate variabilă, iar în acel moment acești pacienți au murit adesea din cauza infecțiilor bacteriene cauzate, de exemplu, de stafilococi. Merck & Co. a trimis penicilina la spitalele unde au fost ținute victimele incendiului, iar succesul tratamentului a pus penicilina în atenția publicului. Până în 1946, a fost utilizat pe scară largă în practica clinică..

Penicilina a rămas disponibilă publicului până la mijlocul anilor 1950. În mod firesc, fiind în acces necontrolat, acest antibiotic a fost adesea utilizat în mod necorespunzător. Există chiar exemple de pacienți care credeau că penicilina este un remediu miraculos pentru toate bolile umane și chiar a folosit-o pentru a „vindeca” ceva care, prin natura sa, nu este capabil să cedeze. Dar în 1946, într-unul din spitalele americane, au observat că 14% din tulpinile de stafilococ preluate de la pacienții bolnavi erau rezistente la penicilină. Și la sfârșitul anilor 1940, același spital a raportat că procentul de tulpini rezistente a crescut la 59%. Este interesant de observat că primele informații despre rezistența la penicilină au apărut în 1940 - chiar înainte ca antibioticul să fie utilizat în mod activ [17]..

Înainte de descoperirea penicilinei în 1928, au existat, desigur, descoperiri ale altor antibiotice. La începutul secolelor al XIX-lea și al XX-lea, s-a observat că pigmentul albastru al bacteriei Bacillus pyocyaneus este capabil să omoare multe bacterii patogene, cum ar fi Vibrio cholerae, stafilococi, streptococi, pneumococi. A fost numită piocianază, dar descoperirea nu a servit ca bază pentru dezvoltarea medicamentului, deoarece substanța era toxică și instabilă..

Primul antibiotic disponibil comercial a fost Prontosil, care a fost dezvoltat de bacteriologul german Gerhard Domagk în anii 1930 [18]. Există dovezi documentare că prima persoană care a fost vindecată a fost propria sa fiică, care a suferit multă vreme de o boală cauzată de streptococi. În urma tratamentului, ea și-a revenit în doar câteva zile. Medicamentele sulfanilamidice, care includ Prontosil, au fost utilizate pe scară largă în timpul celui de-al doilea război mondial de către țările din coaliția anti-Hitler pentru a preveni dezvoltarea infecțiilor.

La scurt timp după descoperirea penicilinei, în 1943, Albert Schatz, un tânăr angajat în laboratorul Zelman Waxmann [19], a izolat o substanță din solul bacteriei Streptomyces griseus cu activitate antimicrobiană. Acest antibiotic, numit streptomicină, era activ împotriva multor infecții obișnuite la vremea respectivă, inclusiv tuberculoza și ciuma..

Și totuși, până în jurul anilor 1970, nimeni nu s-a gândit serios la dezvoltarea rezistenței la antibiotice. Apoi au existat două cazuri de gonoree și meningită bacteriană, în care o bacterie rezistentă la tratamentul cu penicilină sau antibiotice cu penicilină a cauzat moartea pacientului. Aceste evenimente au marcat momentul în care deceniile de tratament medical de succes au fost eliminate..

Ar trebui înțeles că bacteriile sunt sisteme vii, deci sunt schimbătoare și, în timp, sunt capabile să dezvolte rezistență la orice medicament antibacterian (Fig. 2). De exemplu, bacteriile nu au putut dezvolta rezistență la linezolid timp de 50 de ani, dar au reușit totuși să se adapteze și să trăiască în prezența sa [20]. Probabilitatea de a dezvolta rezistență la antibiotice la o generație de bacterii este de 1: 100 milioane. Se adaptează la acțiunea antibioticelor în moduri diferite. Aceasta poate fi o întărire a peretelui celular, care, de exemplu, este utilizat de Burkholderia multivorans, care provoacă pneumonie la persoanele cu imunodeficiență [21]. Unele bacterii, cum ar fi Campylobacter jejuni, care provoacă enterocolită, „pompează” foarte eficient antibioticele din celule folosind pompe proteice specializate [22] și, prin urmare, antibioticul nu are timp să acționeze.

Am scris deja mai detaliat despre metodele și mecanismele de adaptare a microorganismelor la antibiotice: „Evoluția într-o rasă sau de ce antibioticele nu mai funcționează” [13]. Și pe site-ul web al proiectului de educație online Coursera există un curs util despre rezistența la antibiotice Rezistența antimicrobiană - teorie și metode. Descrie în detaliu suficient despre antibiotice, mecanismele de rezistență la acestea și modalitățile de răspândire a rezistenței..

Figura 2. Una dintre modalitățile de rezistență la antibiotice.
Pentru a vedea imaginea la dimensiune completă, faceți clic pe ea.

site-ul www.cdc.gov, desen adaptat

Primul caz de Staphylococcus aureus rezistent la meticilină (MRSA) a fost înregistrat în Marea Britanie în 1961 și în SUA puțin mai târziu, în 1968 [23]. Vom vorbi puțin mai mult despre Staphylococcus aureus mai târziu, dar în contextul ritmului la care dezvoltă rezistență, este de remarcat faptul că în 1958 antibioticul vancomicină a fost folosit împotriva acestei bacterii. A reușit să lucreze cu tulpini rezistente la meticilină. Și până la sfârșitul anilor 1980, se credea că rezistența la aceasta ar trebui dezvoltată mai mult sau deloc. Cu toate acestea, în 1979 și 1983, după doar câteva decenii, au fost înregistrate cazuri de rezistență la vancomicină în diferite părți ale lumii [24]..

O tendință similară a fost observată pentru alte bacterii, iar unele au reușit să dezvolte rezistență în general într-un an. Dar cineva s-a adaptat puțin mai încet, de exemplu, în anii 1980, doar 3-5% din S. pneumonie erau rezistente la penicilină, iar în 1998 - deja 34%.

Secolul XXI - „criza inovației”

În ultimii 20 de ani, multe companii farmaceutice mari - precum Pfizer, Eli Lilly and Company și Bristol-Myers Squibb - au redus sau au anulat cu totul noi proiecte de antibiotice. Acest lucru poate fi explicat nu numai prin faptul că a devenit mai dificilă căutarea de substanțe noi (deoarece tot ce a fost ușor de găsit a fost deja găsit), ci și pentru că există alte domenii la cerere și mai profitabile, de exemplu, crearea de medicamente pentru tratamentul cancerului sau al depresiei..

Cu toate acestea, din când în când, una sau alta echipă de oameni de știință sau o companie anunță că au descoperit un nou antibiotic și declară că „aici va învinge cu siguranță toate bacteriile / unele bacterii / o anumită tulpină și va salva lumea”. După aceea, adesea nu se întâmplă nimic și astfel de declarații provoacă doar scepticism în public. Într-adevăr, pe lângă testarea antibioticului pe bacterii într-o cutie Petri, este necesar să se testeze substanța pretinsă pe animale și apoi pe oameni. Este nevoie de mult timp, plin de multe capcane și, de obicei, la una dintre aceste faze, descoperirea „antibioticului miraculos” este înlocuită cu închiderea.

Pentru a găsi noi antibiotice, se utilizează diverse metode: atât microbiologia clasică, cât și cele mai noi - genomică comparativă, genetică moleculară, chimie combinatorie, biologie structurală. Unii propun să se îndepărteze de aceste metode „obișnuite” și să apeleze la cunoștințele acumulate de-a lungul istoriei omenirii. De exemplu, într-una dintre cărțile Bibliotecii Britanice, oamenii de știință au observat o rețetă pentru un balsam pentru infecții oculare și s-au întrebat de ce este capabil acum. Rețeta datează din secolul al X-lea, așa că întrebarea este - va funcționa sau nu? - a fost intrigant. Oamenii de știință au luat exact ingredientele listate, amestecate în proporțiile corecte și testate pentru Staphylococcus aureus rezistent la meticilină (MRSA). Spre surprinderea cercetătorilor, peste 90% din bacterii au fost ucise de acest balsam. Dar este important de reținut că acest efect a fost observat numai atunci când toate ingredientele au fost utilizate împreună [25], [26].

Într-adevăr, uneori antibioticele de origine naturală nu funcționează mai rău decât cele moderne, dar compoziția lor este atât de complexă și depinde de mulți factori încât este dificil să fii sigur de un rezultat clar. De asemenea, este imposibil de spus dacă rata de dezvoltare a rezistenței încetinește sau nu. Prin urmare, nu li se recomandă utilizarea acestora ca înlocuitor al terapiei principale, ci ca adaos sub supravegherea strictă a medicilor [20]..

Probleme de rezistență - exemple de boli

Este imposibil să oferim o imagine completă a rezistenței microorganismelor la antibiotice, deoarece acest subiect este multilateral și, în ciuda interesului oarecum estompat din partea companiilor farmaceutice, este investigat activ. În consecință, informații despre tot mai multe cazuri noi de rezistență la antibiotice apar rapid. Prin urmare, ne vom limita la doar câteva exemple pentru a arăta cel puțin superficial imaginea a ceea ce se întâmplă (Fig. 3).

Figura 3. Cronologia descoperirii unor antibiotice și dezvoltarea rezistenței la acestea.

site-ul www.cdc.gov, desen adaptat

Tuberculoza: Risc în lumea modernă

Tuberculoza este deosebit de frecventă în Asia Centrală, Europa de Est și Rusia, iar faptul că microbii tuberculozei (Mycobacterium tuberculosis) dezvoltă rezistență nu numai la anumite antibiotice, ci și la combinațiile acestora, ar trebui să fie alarmant.

Infecțiile oportuniste cauzate de microorganisme, care pot fi prezente în mod normal în organismul uman fără a fi afectate, apar adesea la pacienții cu HIV din cauza imunității scăzute. Una dintre ele este tuberculoza, care este, de asemenea, remarcată ca fiind principala cauză de deces a pacienților seropozitivi din întreaga lume. Prevalența tuberculozei în regiunile lumii poate fi judecată din statistici - la pacienții cu HIV care se îmbolnăvesc de tuberculoză, dacă locuiesc în Europa de Est, riscul de a muri este de 4 ori mai mare decât dacă ar trăi în Europa de Vest sau chiar în America Latină. Desigur, este demn de remarcat faptul că această cifră este influențată de măsura în care este obișnuit în practica medicală din regiune să se efectueze teste pentru sensibilitatea pacienților la medicamente. Acest lucru permite utilizarea antibioticelor numai atunci când este nevoie..

OMS monitorizează, de asemenea, situația tuberculozei. În 2017, ea a publicat un raport privind supraviețuirea și monitorizarea tuberculozei în Europa. Există o strategie a OMS pentru a pune capăt tuberculozei și, prin urmare, se acordă o atenție deosebită regiunilor cu risc crescut de a contracta boala.

Tuberculoza a revendicat viața unor gânditori din trecut precum scriitorul german Franz Kafka și matematicianul norvegian N.H. Abel. Cu toate acestea, această boală este alarmantă astăzi și când privim spre viitor. Prin urmare, atât la nivel public, cât și la nivel de stat, merită să ascultați strategia OMS și să încercați să reduceți riscurile de contractare a tuberculozei..

Raportul OMS a subliniat că, din 2000, s-au înregistrat mai puține cazuri de infecție cu tuberculoză: între 2006 și 2015, numărul cazurilor a scăzut cu 5,4% pe an, iar în 2015 a scăzut cu 3,3%. Cu toate acestea, în ciuda acestei tendințe, OMS solicită atenție asupra problemei rezistenței la antibiotice a Mycobacterium tuberculosis și a utilizării metodelor de igienă și a monitorizării constante a populației, pentru a reduce numărul de infecții.

Gonoreea persistentă

Agenția SUA, Centers for Disease Control and Prevention (CDC), a estimat că peste 800.000 de cazuri de gonoree sunt înregistrate în fiecare an în Statele Unite și în întreaga lume, potrivit OMS, 78 de milioane de cazuri. Această boală infecțioasă este cauzată de gonococul Neisseria gonorrhoeae. În studiile efectuate pentru perioada 2009-2014, s-a demonstrat că multe tulpini de gonococ sunt rezistente la medicamentul de primă linie - ciprofloxacina, iar numărul de tulpini rezistente la azitromicină și medicamente din grupul cu cefalosporine cu spectru larg este în creștere. În majoritatea țărilor, niciun alt antibiotic, cu excepția cefalosporinelor, nu poate afecta gonococul, dar rezistența la acestea este deja în creștere. Recent, au fost identificate trei cazuri în care gonococul era rezistent la toate medicamentele cunoscute utilizate pentru tratarea gonoreei [27].

Mărimea rezistenței altor bacterii

În urmă cu aproximativ 50 de ani, au început să apară tulpini de Staphylococcus aureus care erau rezistente la antibioticul meticilină (MRSA). Infecțiile cu Staphylococcus aureus rezistent la meticilină sunt asociate cu mai multe decese decât infecțiile cu staphylococcus aureus susceptibil la meticilină (MSSA). Majoritatea MRSA este, de asemenea, rezistentă la alte antibiotice. În prezent, acestea sunt comune în Europa și Asia, atât în ​​America, cât și în Pacific [28]. Aceste bacterii sunt mai susceptibile decât altele de a deveni rezistente la antibiotice, iar în Statele Unite ucid 12 mii de oameni pe an [29]. Există chiar un fapt că, în Statele Unite, MRSA are mai multe vieți pe an decât HIV / SIDA, boala Parkinson, emfizemul pulmonar și omuciderea combinate [30], [31].

Între 2005 și 2011, mai puține cazuri de infecție cu SARM au fost înregistrate ca infecție nosocomială. Acest lucru se datorează faptului că în instituțiile medicale au preluat un control strict asupra respectării standardelor de igienă și sanitare. Dar, din păcate, această tendință nu persistă în populația generală..

Enterococii care sunt rezistenți la antibioticul vancomicină reprezintă o mare problemă. Nu sunt atât de răspândite pe planetă în comparație cu MRSA, dar în Statele Unite în fiecare an sunt înregistrate aproximativ 66 de mii de cazuri de infecție cu Enterococcus faecium și, mai rar, cu E. faecalis. Acestea sunt cauza unei game largi de boli și mai ales în rândul pacienților din instituțiile medicale, adică sunt cauza infecțiilor spitalicești. Atunci când sunt infectați cu enterococ, aproximativ o treime din cazuri sunt atribuite tulpinilor rezistente la vancomicină.

Pneumococul Streptococcus pneumoniae este cauza pneumoniei bacteriene și a meningitei. Mai des, bolile se dezvoltă la persoanele cu vârsta peste 65 de ani. Apariția rezistenței complică tratamentul și, în cele din urmă, duce la 1,2 milioane de cazuri și 7.000 de decese anual. Pneumococul este rezistent la amoxicilină și azitromicină. De asemenea, a dezvoltat rezistență la antibiotice mai puțin frecvente și, în 30% din cazuri, este rezistent la unul sau mai multe medicamente utilizate în tratament. Trebuie remarcat faptul că, chiar dacă există un nivel mic de rezistență la antibiotice, acest lucru nu reduce eficacitatea tratamentului cu antibiotice. Utilizarea medicamentului devine inutilă dacă numărul de bacterii rezistente depășește un anumit prag. Pentru infecțiile pneumococice dobândite în comunitate, acest prag este de 20-30% [32]. Recent, au apărut mai puține cazuri de infecții pneumococice, deoarece în 2010 a fost creată o nouă versiune a vaccinului PCV13, care funcționează împotriva a 13 tulpini de S. pneumoniae.

Căi de răspândire a rezistenței

1. De la animale de fermă. Antibioticele sunt adăugate special în hrana animalelor, în principal pentru a accelera creșterea animalelor și a preveni infecțiile. În Statele Unite, până la 80% din toate antibioticele produse sunt utilizate ca aditiv pentru hrana animalelor [29]. Bacteriile rezistente pot fi transmise oamenilor direct la fermă sau prin alimente slab pregătite și nesterilizate. De asemenea, deșeurile animale intră în mediu, unde atât antibioticele nemetabolizate, cât și microorganismele rezistente pot afecta microorganismele care trăiesc în acest mediu..
2. Din plante. Antibioticele sunt utilizate pe scară largă în producția de culturi pentru a proteja plantele de agenții patogeni nedoriti care pot ucide întreaga cultură. Dar dacă nu calculați puțin doza de antibiotic utilizat, atunci se poate dovedi un microorganism rezistent la acesta. Cu alimente slab spălate și gătite, ajunge la o persoană care poate provoca consecințe neplăcute.
3. De la persoană la persoană. Un purtător al unui microorganism rezistent la antibiotice poate răspândi microorganismul și infecta alte persoane, de exemplu, în locuri publice și spitale (care pot provoca o infecție în spital).
4. Din mediul înconjurător. Microorganismul pătrunde în mediu în modurile de mai sus și prin mâinile nespălate și cu alimente slab procesate poate fi din nou la o persoană și poate deveni o problemă neplăcută.

Un exemplu de circuit este prezentat în Figura 4.

Figura 4. Oleg și „ciclul” bacteriilor rezistente.
Pentru a vedea imaginea la dimensiune completă, faceți clic pe ea.

O atenție deosebită ar trebui acordată nu numai bacteriilor care se dezvoltă deja sau au dezvoltat rezistență, ci și celor care nu au dobândit încă rezistență. Deoarece în timp, ele se pot schimba și pot începe să provoace forme mai complexe de boli..

Atenția asupra bacteriilor nerezistente poate fi explicată prin faptul că, chiar dacă răspund cu ușurință la tratament, aceste bacterii joacă un rol în dezvoltarea infecțiilor la pacienții imunocompromiși - HIV-pozitivi, în curs de chimioterapie, prematuri și nou-născuți post-termen, la persoanele după operație și transplant [33]... Și din moment ce există un număr suficient de cazuri -

• în întreaga lume, în 2014, au fost efectuate aproximativ 120 de mii de transplanturi;
• numai în SUA 650 de mii de oameni sunt supuși chimioterapiei anual, dar nu toată lumea are posibilitatea de a utiliza medicamente pentru a combate infecțiile;
• în Statele Unite, 1,1 milioane de persoane sunt seropozitive, în Rusia - puțin mai puțin, oficial 1 milion;

- adică există șansa ca, în timp, să apară rezistență în acele tulpini care nu sunt încă un motiv de îngrijorare.

Infecțiile spitalice sau nosocomiale sunt din ce în ce mai frecvente în timpul nostru. Acestea sunt infecțiile pe care oamenii le infectează în spitale și alte instituții medicale în timpul spitalizării și pur și simplu în timpul vizitei..

În Statele Unite, în 2011, s-au înregistrat peste 700 de mii de boli cauzate de bacterii din genul Klebsiella [34]. Acestea sunt în principal infecții nosocomiale care duc la o gamă destul de largă de boli, cum ar fi pneumonia, sepsisul și infecțiile plăgii. Ca și în cazul multor alte bacterii, apariția în masă a Klebsiella rezistentă la antibiotice a început în 2001..

Într-una dintre lucrările științifice, oamenii de știință și-au propus să afle cum genele de rezistență la antibiotice sunt frecvente în rândul tulpinilor din genul Klebsiella. Au descoperit că 15 tulpini destul de îndepărtate exprimă metallo-beta-lactamaza 1 (NDM-1), care este capabilă să distrugă aproape toate antibioticele beta-lactamice [34]. Aceste fapte câștigă mai multă forță atunci când se clarifică faptul că datele pentru aceste bacterii (1.777 genomi) au fost obținute în perioada 2011-2015 de la pacienți care se aflau în diferite spitale cu diferite infecții cauzate de Klebsiella.

Dezvoltarea rezistenței la antibiotice poate apărea dacă:

• pacientul ia antibiotice fără prescripția medicului;
• pacientul nu urmează cursul medicamentelor prescrise de medic;
• medicul nu este calificat corespunzător;
• pacientul neglijează măsuri preventive suplimentare (spălarea mâinilor, mâncare);
• pacientul vizitează adesea facilități medicale în care crește probabilitatea de a contracta microorganisme patogene;
• pacientul suferă proceduri sau operații planificate și neprogramate, după care este adesea necesar să se ia antibiotice pentru a evita dezvoltarea infecțiilor;
• pacientul consumă produse din carne din regiuni care nu respectă reziduurile de antibiotice (de exemplu, din Rusia sau China);
• pacientul are imunitate redusă din cauza bolilor (HIV, chimioterapie pentru cancer);
• pacientul este supus unui tratament îndelungat cu antibiotice, de exemplu, pentru tuberculoză.

Puteți citi despre modul în care pacienții reduc în mod independent doza de antibiotic în articolul „Aderarea la administrarea medicamentelor și modalități de creștere a acestuia în infecțiile bacteriene” [32]. Recent, oamenii de știință britanici și-au exprimat o opinie destul de controversată că nu este necesar să se finalizeze întregul curs de tratament cu antibiotice [35]. Medicii americani, însă, au reacționat la această opinie cu un mare scepticism..

Prezent (impact economic) și viitor

Problema rezistenței bacteriene la antibiotice acoperă mai multe domenii ale vieții umane simultan. În primul rând, este, desigur, economia. Conform diferitelor estimări, suma pe care guvernul o cheltuiește pentru tratarea unui pacient cu o infecție rezistentă la antibiotice variază de la 18.500 la 29.000 de dolari. Această cifră este calculată pentru Statele Unite, dar poate fi utilizată ca punct de referință mediu pentru alte țări pentru a înțelege amploarea fenomenului. Această sumă este cheltuită pentru un pacient, dar dacă luăm în calcul pentru toți, se dovedește că, în total, trebuie adăugate 20.000.000.000 USD la factura totală pe care statul o cheltuiește pentru asistență medicală pe an [36]. Și acest lucru se adaugă celor 35 de miliarde de dolari cheltuieli sociale. În 2006, 50.000 de persoane au murit din cauza celor mai frecvente două infecții dobândite de spital care au dus la sepsis și pneumonie. Acest lucru a costat sistemul de sănătate din SUA mai mult de 8.000.000.000 de dolari.

Am scris anterior despre situația actuală cu rezistența la antibiotice și strategiile de prevenire a acesteia: „Confruntarea bacteriilor rezistente: înfrângerile, victoriile și planurile noastre pentru viitor” [37].

Dacă antibioticele din prima și a doua linie nu funcționează, atunci fie dozele trebuie crescute în speranța că vor funcționa, fie trebuie utilizate antibioticele de linia următoare. Și, de fapt, și într-un alt caz, există o mare probabilitate de toxicitate crescută a medicamentului și a efectelor secundare. În plus, o doză mai mare sau un medicament nou va costa probabil mai mult decât tratamentul anterior. Acest lucru afectează suma pe care statul și pacientul însuși o cheltuiesc pentru tratament. Și, de asemenea, pentru perioada de ședere a pacientului în spital sau în concediu medical, numărul de vizite la medic și pierderile economice din faptul că angajatul nu lucrează. Mai multe zile în concediu medical nu sunt doar cuvinte goale. Într-adevăr, un pacient cu o boală cauzată de un microorganism rezistent trebuie tratat în medie 12,7 zile, comparativ cu 6,4 pentru o boală comună [30].

În plus față de motivele care afectează în mod direct economia - cheltuielile cu medicamentele, plata bolnavului și timpul petrecut în spital - există și unele puțin acoperite. Acestea sunt motivele care afectează calitatea vieții persoanelor care au infecții rezistente la antibiotice. Unii pacienți - școlari sau studenți - nu pot participa pe deplin la lecții și, prin urmare, pot întâmpina întârzieri în procesul educațional și demoralizare psihologică. Pacienții care iau cursuri de antibiotice puternice pot dezvolta boli cronice din cauza efectelor secundare. Pe lângă pacienți înșiși, boala își apasă moral rudele și mediul, iar unele infecții sunt atât de periculoase încât bolnavii trebuie să fie ținuți într-o secție separată, unde adesea nu pot comunica cu cei dragi. De asemenea, existența infecțiilor nosocomiale și riscul de a le contracta nu vă permit să vă relaxați în timpul tratamentului. Conform statisticilor, aproximativ 2 milioane de americani sunt infectați anual cu infecții în spitale, care, în cele din urmă, revendică 99 mii de vieți. Cel mai adesea, acest lucru apare din cauza infecției cu microorganisme rezistente la antibiotice [30]. Este important să subliniem că, pe lângă pierderile economice de mai sus și fără îndoială importante, calitatea vieții la oameni suferă, de asemenea, foarte mult..

Previziunile pentru viitor variază (video 2). Unii sunt pesimisti că pierderea financiară cumulată va fi de 100 trilioane de dolari până în 2030-2040, ceea ce echivalează cu o pierdere medie anuală de 3 trilioane de dolari. Pentru comparație - întregul buget anual al Statelor Unite este cu doar 0,7 trilioane mai mult decât această cifră [38]. Numărul deceselor cauzate de boli cauzate de microorganisme rezistente, potrivit OMS, până în 2030-2040 se va apropia de 11-14 milioane și va depăși rata mortalității prin cancer.

Video 2. Prelegere de Marin McKenna la TED-2015 - Ce facem când antibioticele nu mai funcționează?

Perspectivele utilizării antibioticelor în hrana animalelor de fermă sunt, de asemenea, dezamăgitoare (video 3). Un studiu publicat în revista PNAS a estimat că în 2010 s-au adăugat peste 63.000 de tone de antibiotice pentru hrana la nivel mondial [38]. Și acest lucru este doar prin estimări conservatoare. Se estimează că această cifră va crește cu 67% până în 2030, dar, ceea ce ar trebui să fie deosebit de alarmant, se va dubla în Brazilia, India, China, Africa de Sud și Rusia. Este clar că, deoarece cantitatea de antibiotice adăugate va crește, vor crește și cheltuielile pentru acestea. Se crede că scopul adăugării acestora la hrană nu este deloc îmbunătățirea sănătății animalelor, ci accelerarea creșterii. Acest lucru vă permite să creșteți rapid animale, să profitați din vânzări și să recreșteți altele noi. Dar, odată cu creșterea rezistenței la antibiotice, va fi necesar să adăugați fie volume mai mari de antibiotic, fie să creați combinații ale acestora. În oricare dintre aceste cazuri, costurile acestor medicamente vor crește pentru fermieri și guvern, care adesea le subvenționează. În același timp, vânzările de produse agricole pot scădea chiar din cauza mortalității animale cauzată de lipsa unui antibiotic eficient sau de efectele secundare ale unuia nou. Și, de asemenea, din cauza fricii din partea populației, care nu vrea să consume produse cu acest medicament „îmbunătățit”. O scădere a vânzărilor sau o creștere a prețului produselor îi poate face pe fermieri să depindă mai mult de subvențiile statului, care este interesat să ofere populației produse esențiale, pe care fermierul le asigură. De asemenea, din motivele de mai sus, mulți producători agricoli s-ar putea afla în pragul falimentului și, prin urmare, acest lucru va duce la faptul că doar marile companii agricole vor rămâne pe piață. Și, ca rezultat, va apărea un monopol al marilor companii gigantice. Astfel de procese vor afecta negativ situația socio-economică a oricărui stat..

Video 3. BBC vorbește despre cât de periculoasă poate fi dezvoltarea rezistenței la antibiotice la animalele de fermă

În întreaga lume, domeniile științei legate de determinarea cauzelor bolilor genetice și tratamentul acestora se dezvoltă activ, urmărim cu interes ce se întâmplă cu metodele care vor ajuta umanitatea „să scape de mutațiile dăunătoare și să devină sănătoasă”, așa cum le place să menționeze fanii metodelor de screening prenatal., CRISPR-Cas9 și o metodă de modificare genetică a embrionilor care abia începe să se dezvolte [39-41]. Dar toate acestea pot fi în zadar dacă nu suntem în stare să rezistăm bolilor cauzate de microorganismele rezistente. Este nevoie de evoluții care să ne permită să depășim problema rezistenței, altfel întreaga lume nu va primi.

Posibile schimbări în viața de zi cu zi a oamenilor în următorii ani:

• vânzarea de antibiotice numai pe bază de rețetă (exclusiv pentru tratamentul bolilor care pun viața în pericol și nu pentru prevenirea „răcelilor” banale);
• teste rapide pentru gradul de rezistență al microorganismului la antibiotice;
• recomandări de tratament confirmate de a doua opinie sau inteligență artificială;
• diagnosticarea și tratamentul la distanță fără a vizita locurile de congestie a persoanelor bolnave (inclusiv locurile de vânzare a medicamentelor);
• verificarea prezenței bacteriilor rezistente la antibiotice înainte de operație;
• interzicerea procedurilor cosmetice fără verificarea corespunzătoare;
• o scădere a consumului de carne și o creștere a prețului acesteia datorită creșterii costului agriculturii fără antibioticele obișnuite;
• mortalitate crescută a persoanelor cu risc;
• o creștere a mortalității prin tuberculoză în țările cu risc (Rusia, India, China);
• distribuția limitată a ultimei generații de antibiotice în întreaga lume pentru a încetini dezvoltarea rezistenței la acestea;
• discriminarea în accesul la astfel de antibiotice pe baza statutului financiar și a locului de reședință.

Concluzie

A trecut mai puțin de un secol de la începutul utilizării pe scară largă a antibioticelor. În același timp, ne-a trebuit mai puțin de un secol pentru ca rezultatul să atingă proporții grandioase. Amenințarea rezistenței la antibiotice a atins un nivel global și ar fi o prostie să negăm că noi, prin eforturile noastre, ne-am creat un astfel de dușman. Astăzi, fiecare dintre noi simte consecințele rezistenței deja emergente și a rezistenței care se află în curs de dezvoltare, când primim de la medic antibiotice prescrise care nu aparțin primei linii, ci celei de-a doua sau chiar ultimului. Acum există opțiuni pentru rezolvarea acestei probleme, dar problemele în sine nu sunt mai puține. Acțiunile noastre de combatere a bacteriilor de rezistență care se dezvoltă rapid sunt ca o rasă. Ce se va întâmpla în viitor - timpul va spune.

Nikolay Durmanov, fostul șef al RUSADA, vorbește despre această problemă în prelegerea sa „Criza medicinii și amenințările biologice”.

Și timpul, într-adevăr, pune totul la locul său. Încep să apară mijloace care fac posibilă îmbunătățirea activității antibioticelor existente, grupurile științifice de oameni de știință (până acum oamenii de știință, dar brusc această tendință se va întoarce din nou la companiile farmaceutice) lucrează neobosit la crearea și testarea de noi antibiotice. Toate acestea pot fi citite și îmbunătățite în cel de-al doilea articol al ciclului..

„Superbag Solutions” este sponsor al unui proiect special privind rezistența la antibiotice

Superbug Solutions UK Ltd. („Superbag Solutions”, Marea Britanie) este una dintre companiile de vârf angajate în cercetare unică și dezvoltare de soluții în domeniul creării de medicamente antimicrobiene binare extrem de eficiente pentru o nouă generație. În iunie 2017, Superbug Solutions a primit un certificat de la cel mai mare program de cercetare și inovare din istoria Uniunii Europene, Orizont 2020, care certifică faptul că tehnologia și dezvoltările companiei sunt o descoperire în istoria cercetării privind extinderea utilizării antibioticelor.

Superbug Solutions Ltd. face parte din Superbug Solutions Group, una dintre diviziile structurale - laboratorul - este rezident al centrului de inovare Skolkovo.

Superbug Solutions Group este un grup de companii care creează o platformă pentru cercetarea și dezvoltarea de soluții în domeniul produselor medicale binare și a altor produse medicale inovatoare. Principalul produs al companiei - Platforma SBS - este o soluție bazată pe blockchain pentru companiile farmaceutice, care include:

• un sistem transparent pentru finanțarea producției de noi medicamente inovatoare (în special, antibiotice);
• un sistem descentralizat pentru cercetarea și dezvoltarea medicamentelor de nouă generație;
• un sistem unic de producție și distribuție a acestora de-a lungul unui lanț direct (cu excepția intermediarilor) de la producător la consumatorul final folosind metoda „prețului echitabil”.

Metodologia „prețului echitabil” este, de asemenea, dezvoltată de Superbug Solutions Group și se bazează pe date obținute prin scorul clienților. Tehnica va permite pacienților să primească medicamentele rare necesare, după cum este necesar și la prețuri accesibile.

Superbug Solutions Group este un revoluționar farmaceutic. În noiembrie 2017, grupul de companii intenționează să desfășoare o ICO (ofertă inițială de monede) pentru a atrage finanțare suplimentară pentru dezvoltarea în continuare a platformei și a soluțiilor evolutive bazate pe aceasta..

Material furnizat de partenerul nostru - Superbug Solutions Ltd..