Противомикробные средства и резистентность
Противомикробные средства — это химические соединения, которые убивают бактерии или ингибируют их рост. Они классифицируются по клеточной мишени, на которую они воздействуют: клеточная стенка, рибосома, синтез нуклеиновых кислот или метаболические пути. В этой области рассматриваются основные классы антибактериальных препаратов наряду с сопутствующим явлением антибиотикорезистентности, генетическими и биохимическими механизмами, с помощью которых бактерии уклоняются от действия этих препаратов, а также лабораторными методами, используемыми для измерения чувствительности.
Definition
Противомикробные средства (антибактериальные средства) — это вещества, которые в концентрациях, достижимых в организме, избирательно ингибируют или убивают бактерии; антибиотикорезистентность — это наследуемая способность бактериальной популяции расти в присутствии концентрации препарата, которая обычно подавляла бы ее.
Scope
Эта область знакомит читателя с основными классами антибактериальных препаратов (бета-лактамы, ингибиторы синтеза белка, фторхинолоны и другие), механизмами развития резистентности у бактерий и методами тестирования чувствительности, которые связывают лабораторный результат с клинической интерпретацией. Это справочный и образовательный обзор того, как действуют эти агенты и как возникает резистентность; это не ресурс для назначения или лечения.
Sub-topics
Core questions
- На какую клеточную мишень действует каждый основной класс антибактериальных препаратов, и является ли эффект бактерицидным или бактериостатическим?
- Какими биохимическими и генетическими путями бактерии становятся резистентными к каждому классу?
- Как измеряется чувствительность бактерий в лаборатории и переводится в категории чувствительных, умеренно чувствительных или резистентных?
- Каковы глобальные масштабы и клиническое значение антимикробной резистентности?
Key concepts
- Избирательная токсичность
- Бактерицидная и бактериостатическая активность
- Мишень препарата (клеточная стенка, рибосома, ДНК-гираза, фолатный путь)
- Минимальная ингибирующая концентрация (МИК)
- Врожденная и приобретенная резистентность
- Горизонтальный перенос генов и мобильные генетические элементы
- Патогены ESKAPE
- Рациональное использование антимикробных препаратов
Mechanisms
Классы антибактериальных препаратов группируются по мишени. Бета-лактамы ингибируют перекрестное связывание пептидогликана клеточной стенки; ингибиторы синтеза белка (макролиды, тетрациклины, аминогликозиды, оксазолидиноны) связываются с бактериальной рибосомой; фторхинолоны ингибируют ДНК-гиразу и топоизомеразу IV; другие классы блокируют синтез фолатов или нарушают целостность мембраны. Резистентность возникает посредством ограниченного набора стратегий — ферментативной инактивации препарата, модификации или защиты мишени, снижения поглощения и активного эффлюкса — кодируемых либо хромосомными мутациями, либо генами, приобретенными посредством горизонтального переноса на плазмидах, транспозонах и интегронах (Blair et al., 2015; Alekshun & Levy, 2007). Тестирование чувствительности измеряет минимальную ингибирующую концентрацию или ее эквивалент и применяет пороговые значения для прогнозирования клинического ответа (Jorgensen & Ferraro, 2009).
Clinical relevance
Понимание противомикробных средств и резистентности, которая их ослабляет, лежит в основе того, как лаборатории сообщают о чувствительности и как клиницисты и программы рационального использования антибиотиков интерпретируют эти отчеты. Эта статья описывает научные основы этих процессов для ознакомления и изучения; она не предоставляет информацию о дозировке, выборе режима или индивидуальных рекомендациях по лечению.
Epidemiology
Устойчивость к противомикробным препаратам является серьезной глобальной проблемой здравоохранения: систематический анализ показал, что бактериальная устойчивость к противомикробным препаратам была связана примерно с 4,95 миллионами смертей и непосредственно стала причиной около 1,27 миллиона смертей во всем мире в 2019 году (Murray et al., 2022). Небольшой набор мультирезистентных организмов, обобщенный аббревиатурой ESKAPE, составляет непропорционально большую долю трудноизлечимых инфекций (Boucher et al., 2009).
History
Терапевтическая эра антибактериальных препаратов началась с сульфаниламидов и клинического внедрения пенициллина в 1940-х годах, за которыми последовали последовательные волны новых классов в середине двадцатого века. Резистентность наблюдалась почти сразу после внедрения каждого препарата, и замедление открытия новых классов наряду с распространением детерминант резистентности переосмыслило противомикробные препараты как конечный, общий ресурс (Boucher et al., 2009; Blair et al., 2015).
Key figures
- Karen Bush
- Stuart B. Levy
- Laura J. V. Piddock
Related topics
Seminal works
- blair-2015
- alekshun-levy-2007
- murray-2022
Frequently asked questions
- Как классифицируются антибактериальные препараты?
- Чаще всего по их клеточной мишени — синтезу клеточной стенки, синтезу белка, синтезу нуклеиновых кислот или метаболическим путям — и во вторую очередь по химической структуре и по тому, убивают ли они бактерии (бактерицидные) или просто ингибируют рост (бактериостатические).
- Что такое антимикробная резистентность?
- Это наследуемая способность бактерий выживать и расти при концентрациях препарата, которые обычно ингибировали бы их, возникающая в результате ферментативной инактивации препарата, изменения мишени, снижения поглощения или эффлюкса, и часто распространяющаяся между бактериями с помощью мобильных генетических элементов.