Antibiotic resistance is a Russia’s most important challenge: scientific and practical aspects, solutions

Full Text

Антибиотикорезистентность — важнейший вызов России: научные и практические аспекты, пути решения ¹

Введение

Проблема устойчивости микроорганизмов к противомикробным препаратам (УПП) за последние 20 лет приобрела особую актуальность во всем мире. Основными причинами появления и распространения резистентности микроорганизмов к антибиотикам являются:

• нерациональное и бесконтрольное применение противомикробных препаратов, химических и биологических средств в здравоохранении, сельском хозяйстве, в том числе животноводстве, растениеводстве, при разведении аквакультуры, а также в пищевой промышленности;
• недостаточная доступность средств диагностики устойчивости микроорганизмов к лекарственным препаратам в практическом здравоохранении и ветеринарии;
• нарушение качественного и количественного состава нормальной микробиоты человека или животных;
• загрязнение окружающей среды и возникновение устойчивости, связанной с использованием генно-инженерно-модифицированных организмов животного и растительного происхождения;
• низкая эффективность межведомственного и междисциплинарного взаимодействия по предупреждению распространения антимикробной резистентности и ее мониторинга [1].

Прогнозируется, что при сохранении имеющихся темпов роста резистентности к 2050 г. потери мировой экономики могут составить до 7% мирового валового внутреннего продукта. Антимикробная резистентность в немалой степени связана с уровнем потребления антибиотиков. Так, за период с 2000 по 2010 г. потребление противомикробных препаратов выросло на треть, 76% которых пришлись на страны БРИКС (Бразилия, Россия, Индия, Китай, Южная Африка). В сентябре 2022 г. на заседаниях Генеральной Ассамблеи ООН было озвучено, что УПП представляет собой уже глобальную проблему, которая приводит к почти 5 млн смертей в год, а к 2050 г. по прогнозу ежегодное число дополнительных смертей в мире может увеличиться до 10 млн [2]. В нашей стране проблема антибиотикорезистентности также декларируется в качестве одной из основных биологических угроз, обозначенных в Федеральном законе от 30 декабря 2020 г. № 492-ФЗ «О биологической безопасности в Российской Федерации». Исторически, хотя фактически антибиотики случайно были открыты британским ученым Александром Флемингом еще в 1928 г. [3], Советский Союз независимо от этого имел приоритет в развитии своих антибактериальных препаратов, и уже в 1942 г. З.В. Ермольевой создан отечественный пенициллин-крустозин при использовании Penicillium crustosum [4]. Как только пенициллин появился в клинической практике, показатели выживаемости пациентов с пневмонией и бактериемией повысились с 10 до 90%.

На сегодняшний день существует множество антимикробных препаратов, только в России их зарегистрировано более 200, из которых более 20 классов — антибактериальные, 8 классов — противогрибковые, 8 — противовирусные и 12 — противопротозойные [5]. Эффективность и конечный результат поиска новых антибиотиков во многом зависят от применяемых методологических подходов. Современные концепции в области поиска преследуют цель существенно снизить затраты, связанные с повторным выделением и «переоткрытием» уже известных препаратов. Для идентификации подобных веществ на наиболее ранних этапах поиска разрабатываются компьютерные базы данных, широко используются современные методы анализа, позволяющие выявить принадлежность метаболитов к конкретным классам химических соединений.

В настоящее время для противодействия распространению УПП в мире создано партнерство четырех мировых организаций — Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), Всемирной организации охраны здоровья животных (ВООЗЖ), Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) и Программы ООН по окружающей среде ЮНЕП, составляющее базис общемировой концепции «Единое здоровье» (One Health), которая представляет собой интегрированный, объединяющий подход, направленный на устойчивое балансирование и оптимизацию здоровья людей, животных и экосистем [6].

Состояние развития направления противодействия антимикробной резистентности в Российской Федерации

С целью защиты населения Правительством РФ в 2017 г. принята Стратегия предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года (№ 2045-р от 25 сентября 2017 г.), положения которой реализуются в соответствии с Планом мероприятий на 2019–2024 гг. по реализации Стратегии предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года (утвержден распоряжением Правительства РФ от 30 марта 2019 г. № 604-р). В рамках исполнения плана Роспотребнадзор проводит работу по противодействию распространению УПП, заключающуюся в создании на базе ФБУН Центральный НИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора (Центральный НИИ Эпидемиологии) референс-центров по мониторингу за резистентностью, связанной с применением антибиотиков в практике медицинских организаций (приказ Роспотребнадзора от 1 декабря 2017 г. № 1116) и в пищевой индустрии (приказ Роспотребнадзора от 26 февраля 2018 г. № 97).

По опубликованным для служебного пользования данным референс-центра по мониторингу за инфекциями, связанными с оказанием медицинской помощи (ИСМП), в 72 субъектах РФ за более чем пятилетний период наблюдений (2018–2023 гг.) было выявлено 47 507 антибиотикорезистентных микроорганизмов, что составило 82,7% всех выявленных возбудителей ИСМП. При этом было установлено, что более 75% из них составляют микроорганизмы, входящие в группу ESKAPE-патогенов (от начальных букв Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa и Enterobacter spp.), а 22,3% из них обладают фенотипом множественной устойчивости (multidrug resistance, MDR). Силами сотрудников референс-центра по ИСМП у части подобных изолятов (3127 культур) было проведено определение методом ПЦР генов резистентности. Наибольшую долю составляли микроорганизмы — продуценты бета-лактамаз расширенного спектра (58%) и карбапенемаз (34%.)

Центральным НИИ Эпидемиологии впервые в России проведено широкомасштабное эпидемиологическое исследование клинических изолятов на основе секвенирования третьего поколения и получены подробные данные по детерминантам антибиотикорезистентности, вирулентности и их локализации для нескольких групп патогенов высокой степени опасности. Доминирующими патогенами были K. pneumoniae (30%) и P. аeruginosaе (29%). За 2018–2023 гг. получены данные о полной структуре геномов 152 изолятов K. pneumoniae госпитального происхождения. Среди изолятов преобладал сиквенс-тип ST395 (34%), распространенный на территориях Центрального, Южного и Северо-Западного федеральных округов Российской Федерации и обладающий мультирезистентным генотипом с повышенной вирулентностью и способностью вызывать тяжелые (с частотой летального исхода до 45%) септические состояния [7]. В отношении синегнойной палочки наблюдается смена преобладавшего еще 10 лет назад ST235 сиквенс-типом ST654 (13,5 и 36% изолятов соответственно). В течение ограниченного периода времени у пациентов из Московской области и не имевших истории международных поездок до их поступления в больницу были выделены 5 из 9 известных международных клонов высокого риска A. baumannii. Проведенный анализ выявил гетерогенность популяций ESKAPE-патогенов и показал, что даже в пределах одной линии патогенные изоляты могут иметь отличительные особенности, сформировавшиеся в процессе динамических эволюционных изменений. Все эти примеры свидетельствуют о наличии значительных реальных угроз для здоровья населения и системы здравоохранения и крайней важности мониторинга штаммов микроорганизмов для прогноза развития ситуации в стационарах.

Важный резервуар распространения возбудителей инфекционных заболеваний человека — сельскохозяйственные животные и пищевая продукция животного происхождения. По международным экспертным оценкам 60–80% производимых антибиотиков используется в сельском хозяйстве и ветеринарии для лечения, в качестве стимуляторов роста, в кормовых добавках, при этом на сегодняшний день не существует эффективных мер контроля пищевых продуктов за содержанием всех используемых антибиотиков. В результате многолетнего сотрудничества Центрального НИИ Эпидемиологии и ФАО 12 декабря 2022 г. Центральный НИИ Эпидемиологии был назначен 9-м референс-центром ФАО в мире по устойчивости к противомикробным препаратам в пищевой продукции и сельском хозяйстве с целью сбора, характеристики и анализа гено- и фенотипических детерминант резистентности микроорганизмов, выделенных из пищевой продукции, определения остаточного количества антибиотиков в пищевой продукции, оказания научно-методической помощи в организации исследований в России и сопредельных государствах Восточной Европы, Закавказья и Центральной Азии (ВЕЗЦА) — республиках Армения, Беларусь, Казахстан, Таджикистан и Кыргызской Республике.

За период наблюдений (2018–2023 гг.) для исследований антибиотикорезистентности бактерий в Референс-центр Роспотребнадзора по УПП в пищевой продукции поступило 7317 бактерий, выделенных на территории России и сопредельных государств. Из них 5674 бактерии были устойчивыми хотя бы к одному классу противомикробных препаратов, а 1547 бактерий обладали множественной резистентностью к трем группам антибиотиков и более. Основным источником выделения резистентных микроорганизмов, поступивших в Референс-центр Роспотребнадзора, была кулинарная продукция (37,6%) и птицепродукция (32,3%). Обсемененными антибиотикорезистентными бактериями также оказались мясная (12,6%), молочная (8,5%), рыбная (3,5%) и кондитерская (2,6%) продукция.

Основными патогенными антибиотикорезистентными микроорганизмами, выявляющимися в пищевой продукции и продовольственном сырье в 2018–2022 гг., являлись Salmonella spp. (46,1%) и S. aureus (26,0%).

Анализ динамики противомикробной резистентности к антибиотикам бактерий рода Salmonella (n = 3371) по годам в 2018–2021 гг. выявил рост устойчивости к антибиотикам фторхинолоновой группы с 18,4 до 62,0% с последующим снижением данного показателя до 49,2% в 2022 г. Также в 2018–2020 гг. наблюдалось увеличение доли резистентных к бета-лактамным антибиотикам сальмонелл до 55,1% и последующее снижение их доли до 27,8% к 2022 г. С начала мониторинга устойчивости сальмонелл к аминогликозидным антибиотикам доля устойчивых культур снизилась с 48,3% в 2018 г. до 10,8% в 2020 г., а затем наблюдался рост доли резистентных изолятов сальмонелл до 27,8% к 2022 г. К антибиотикам из группы тетрациклинов доля резистентных сальмонелл резко сократилась с 85,3% в 2018 г. до 6,2% в 2020 г. Однако в 2021 г. наблюдался резкий рост резистентных сальмонелл до 49,8% и последующее снижение данного показателя до 27,8% к 2022 г. Вызывает беспокойство появление в 2020 г. изолятов рода Salmonella, устойчивых к колистину, — 9,4%. В последующие годы наблюдается медленное снижение колистин-резистентных сальмонелл до 4,7%. Стоит отметить, что за пятилетний период эпидемиологического надзора за сальмонеллами в пищевой продукции наблюдается снижение доли резистентных культур к бета-лактамам, фторхинолонам, тетрациклинам и колистину и увеличение доли резистентных культур к аминогликозидным антибиотикам и триметоприм/ сульфаметоксазолу.

В то же время на фоне общей тенденции к снижению доли резистентных изолятов рода Salmonella наблюдается рост MDR сальмонелл. Так, количество MDR культур сальмонелл за 2018–2022 гг. выросло более чем в 2 раза — с 22,8% в 2018 г. до 46,9% в 2022 г. Полногеномные исследования (Whole genom sequencing, WGS) MDR изолятов сальмонелл (n = 896) показали наличие у них детерминант резистентности ко всем основным классам противомикробных препаратов: аминогликозидам (98,9%), тетрациклинам (73,9%), сульфаниламидам (69,5%), триметоприму (50,9%), бета-лактамам (40,0%) и другим группам антимикробных соединений. Основными сиквенс-типами Salmonella spp., выявленными на территории России и в странах ВЕЗЦА в 2018–2022 гг., были ST11, ST32 и ST34. Доминирующим сиквенс-типом, выявленным на территории всех стран — участниц мониторинговых исследований, был ST32 серотип Infantis и ST11 серотип Enteritidis.

Пятилетний мониторинг за динамикой чувствительности к противомикробным препаратам культур S. aureus показал волнообразный профиль антибиотикорезистентности этих микроорганизмов. Так, доля метициллинрезистентных культур S. aureus (MRSA), выделенных из пищевой продукции, варьировала от 53,5% в 2018 г. до 56,3% в 2022 г. с самым высоким показателем 81,4% изолятов MRSA в 2020 г. В 2020 г. также отмечали максимальные количества устойчивых бактерий S. aureus к тетрациклинам (16,9%), аминогликозидам (16,9%), фторхинолонам (6,2%) и минимальные показатели резистентных S. aureus к макролидам и линкозамидам (7,4%). В 2021 г. доля резистентных культур снизилась ко всем группам антибиотиков, за исключением макролидов и линкозамидов: был отмечен самый высокий процент устойчивых бактерий к этим антибиотикам — 16,8%. В 2022 г. выявлена продолжающаяся тенденция к снижению доли антибиотикорезистеных S. aureus ко всем исследованным группам антибиотиков, за исключением тетрациклинов: доля резистентных культур золотистого стафилококка увеличилась с 8,7 до 9,3%. Стоит отметить, что среди резистентных культур 81,4% были MRSA, а доля резистентных изолятов к ванкомицину (VRSA) была низкой на протяжении всего периода наблюдений: 3,4% в 2018 г. и 0,3% в 2022 г., в 2019–2021 гг. VRSA не выявлено.

Количество MDR культур S. aureus также носило волнообразный характер: минимальное количество MDR культур было выявлено в 2019 г. (0,7%), максимальное — в 2020 г. (16,8%). Затем наблюдалось снижение доли MDR изолятов S. aureus до 8,7% в 2022 г. WGS исследования MDR изолятов S. aureus (n = 200) показали наличие у них детерминант резистентности ко всем основным классам противомикробных препаратов, в том числе бета-лактамам (87,0%), макролидам (36,5%) и тетрациклинам (29,0%). Основными сиквенс-типами S. aureus, выявленными на территории России и стран ВЕЗЦА в 2018–2022 гг., были культуры MRSA, относящиеся к сиквенс-типам ST11 (41,0%), ST15 (9,1%) и ST5 (8,1%).

Полученные данные доказывают, что сельскохозяйственные животные, продовольственное сырье и пищевая продукция могут выступать в качестве резервуара накопления и вектора распространения антибиотикорезистентных бактерий, несущих различные детерминанты антибиотикорезистентности и вирулентности, что влечет негативное воздействие и угрозу для здоровья человека.

С целью обеспечения своевременной и адекватной диагностики, проведения эпидемиологического надзора и предупреждения широкого распространения наиболее значимых механизмов УПП Центральным НИИ Эпидемиологии ведутся разработки наборов реагентов для определения генетических маркеров резистентности на основе метода ПЦР [8–10]. Уже созданы наборы реагентов для определения маркеров метициллин-резистентных стафилококков, генов приобретенных OXA-карбапенемаз ацинетобактеров, мутаций в ДНК M. genitalium, выявления генов приобретенных карбапенемаз у грамотрицательных бактерий непосредственно в биологическом материале, определения генов устойчивости к ванкомицину у энтерококков в бактериальных культурах.

На основе собственной ферментной базы специалистами Центрального НИИ Эпидемиологии разработаны наборы реагентов для выявления генов антибиотикорезистентности микроорганизмов методом петлевой изотермической амплификации (LAMP, loop-mediated isothermal amplification), отличающимся большой скоростью реакции (до 40 мин) [11]. При помощи данной технологии уже создана тест-система для определения MRSA в биологическом материале, с целью выявления грибковых инфекций разработаны наборы реагентов по детекции и дифференциальной идентификации отдельных видов патогенных грибов, в частности Candida auris и Aspergillus niger [12].

Также ведется разработка новых эффективных методик выявления нуклеиновых кислот возбудителей инфекционных заболеваний, в том числе основанных на применении систем направленного редактирования генома CRISPR-Cas (clustered regularly interspaced short palindromic repeats, короткие палиндромные повторы, расположенные группами, равномерно удаленными друг от друга, — Cas; CRISPR-associated, белки, ассоциированные с CRISPR), с целью создания тест-систем нового поколения. В этом плане разработаны прототипы тест-систем по выявлению генов антибиотикоустойчивости P. aeruginosa и S. aureus, способных определять ультранизкие количества (единичные копии, до 10 копий в реакции) генов антибиотикорезистентности у бактерий P. aeruginosa и S. aureus в нуклеиновых кислотах, выделенных из клинического материала.

В качестве научно-практической перспективы предполагается создание системы мониторинга распространенности резистентных штаммов и генетических детерминант резистентности в медицинских организациях с непрерывным слежением за циркулирующими в России и странах ВЕЗЦА геновариантами основных возбудителей болезней пищевого происхождения, обладающих устойчивостью к противомикробным препаратам. В плане динамического наблюдения за микроэволюционными изменениями, происходящими в геномах возбудителей, с оценкой их эпидемиологического значения целесообразно проведение сравнительных исследований по генотипированию изолятов микроорганизмов, выделенных, с одной стороны, от пациентов и из больничной среды, с другой — из пищевой продукции, объектов производственной среды пищевой промышленности, а также сельскохозяйственных животных и кормов для них. Адаптация цифровых программных продуктов для молекулярно-генетического мониторинга возбудителей инфекционных болезней (VGARus) с созданием современных баз данных по наиболее актуальным условным патогенам в целях мониторинга антибиотикорезистентности на территории России и стран ВЕЗЦА позволит улучшить эпидемиологический надзор за УПП в отношении анализа частоты формирования и распространенности устойчивых форм основных возбудителей инфекционных заболеваний человека, а также разработать программы по преодолению антибиотикорезистентности в России.

Резистентность вызывает ухудшение тяжести клинической картины у пациентов, повышенные показатели летальности, длительные сроки выздоровления, возникновение рецидивирующих инфекций и повышение сопутствующей нагрузки на здравоохранение. Серьезную проблему в клинике представляют инфекции, вызываемые карбапенем-резистентными бактериями, прежде всего K. pneumoniae, при лечении которых очень важна оценка сопутствующих рисков и правильность эмпирической терапии. Целесообразно оценивать индивидуально каждого отдельного пациента на наличие факторов риска, в частности длительность нахождения в отделении реанимации и интенсивной терапии и резистентность к карбапенемам, желательно методами экспресс-ПЦР-диагностики.

При терапии инфекций, вызванных карбапенем-резистентными K. pneumoniae, назначаются полимиксины, цефтазидим/авибактам, цефидерокол и меропенем/ ваборбактам. Согласно последним данным, показатель эффективности цефтазидима/авибактама при инфекциях, вызванных карбапенем-резистентными K. pneumoniae, составлял 85%, а при высоких дозах карбапенема с колистином — только 40%, высокие же дозы карбапенемов с аминогликозидом — 48%. При инфекциях, вызванных продуцентами металло-бета-лактамаз, применяется цефтазидим/авибактам в сочетании либо с азтреонамом, либо с цефидероколом. При этом при исследовании инфекционных заболеваний дыхательных путей доказано, что разницы в показателях летальных исходов и развитии ИВЛ-ассоциированной пневмонии при терапии продолжительностью 7 и 14 дней не отмечалось. Также не было разницы при терапии длительностью 8 и 15 дней в случаях послеоперационного перитонита, если одновременно проводился контроль источника инфекции, в том числе у пациентов с ослабленным иммунитетом.

Применение цефидерокола доказывает его превосходство над препаратами сравнения при ИМП и сопоставимую активность при пневмониях. В одном из масштабных исследований была продемонстрирована повышенная летальность в группе цефидерокола, но оказалось, что это было обусловлено бóльшим включением в данную группу пациентов с септическим шоком, связанным с инфекциями, вызванными A. baumannii.

Меропенем/ваборбактам предпочтителен с точки зрения клинической эффективности по сравнению с альтернативными препаратами. Хотя в исследовании этого антибиотика в группы сравнения было включено незначительное количество пациентов (порядка 30–40 человек), разница в эффективности была слишком очевидной. Также имеются данные об эффективности меропенем/ваборбактама по сравнению с цефтазидимом/авибактамом при терапии инфекций, вызванных карбапенем-резистентными энтеробактериями, — значительной разницы в смертности не было, но выявлена тенденция к развитию резистентности в группе цефтазидима/авибактама.

Таким образом, польза терапии современными противомикробными препаратами последних поколений очевидна. Комбинированная терапия при этом не имеет явных преимуществ над монотерапией. В этой связи при борьбе с УПП необходим комплексный подход с учетом мер борьбы с инфекциями, связанными с оказанием медицинской помощи, стратегии контроля антимикробной терапии, а также включением в лечение тяжелых инфекций, вызванных карбапенем-резистентными патогенами, современных противомикробных препаратов последнего поколения [13, 14].

COVID-19 и антибиотикорезистентность

Согласно рекомендациям ВОЗ и временным методическим рекомендациям Минздрава России, пациентам с новой коронавирусной инфекцией не должны назначаться антибиотики. При этом необходимо четко осознавать, что эмпирическое назначение антибиотиков не означает «слепое» назначение, и при выборе препарата необходимо руководствоваться данными по преимущественно циркулирующим возбудителям в зависимости от региона.

Основными возбудителями бактериальных осложнений у пациентов с новой коронавирусной инфекцией COVID-19 являются H. influenzae, S. pneumoniae, Enterobacterales, P. aeruginosa, M. catarrhalis, A. baumannii и MSSA. Бактериальные осложнения необходимо лечить в соответствии с клиническими рекомендациями, имеющимися в России. Так, препаратами выбора у пациентов с острыми бактериальными инфекциями дыхательных путей могут быть незащищенные аминопенициллины, а также макролиды в качестве альтернативы, а при наличии факторов риска — амоксициллин / клавулановая кислота и фторхинолоны 3–4-го поколения соответственно [15–18].

Необходимо отметить, что пандемия COVID-19 во всем мире повлияла на распространение инфекций, вызванных полирезистентными бактериями. Так, при совершенно четкой рекомендации ВОЗ не назначать антибиотики пациентам с легким и среднетяжелым течением COVID-19 при отсутствии клинического подозрения на бактериальную инфекцию, по данным Европейского бюро ВОЗ, антибиотики получали 75% пациентов с COVID-19, тогда как сопутствующая бактериальная инфекция развивается примерно у 15% пациентов с тяжелой формой новой коронавирусной инфекции, что полностью согласуется с данными Временных методических рекомендаций по профилактике COVID-19 Минздрава России, в которых указано, что вторичные бактериальные инфекции осложняли течение COVID-19 у 14,3% пациентов [19]. Кроме того, в электронных изданиях сообщалось, что 68,9% пациентов с COVID-19 рассказали об использовании антибиотиков до госпитализации с уровнем самолечения 33,0%, продажи противомикробных препаратов для системного использования в 2020 г. возросли по сравнению с 2019 г. в денежном выражении почти на 50%.

Нерациональное применение антибиотиков в период пандемии привело к доминированию в микробном пейзаже культур, выделенных в госпиталях для лечения больных с COVID-19 (окружающая среда, биологический и аутопсийный материал), микроорганизмов группы ESKAPE (69,8%), в частности Staphylococcus (17,5%), Klebsiella spp. (12,1%), Escherichia coli (6,8 %) и Acinetobacter spp. (5,9%).

Проблема антибиотикорезистентности в акушерстве и неонатологии

В системе Минздрава России создано 12 референс-центров по отдельным отраслям медицинской деятельности. Один из них — центр, созданный на базе ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России. Все центры активно сотрудничают с региональными лабораториями, оснащенными благодаря мероприятиям по модернизации лабораторной и инфекционной службы всем необходимым высокотехнологичным оборудованием для проведения современных микробиологических исследований, включая молекулярные методы. Всего было оснащено более 140 региональных лабораторий, таким образом, они стали опорными в системе мониторинга за антибиотикорезистентностью в России.

ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России на протяжении многих лет занимается изучением устойчивости основных возбудителей оппортунистических инфекций в акушерстве, гинекологии и неонатологии, поэтому для специалистов учреждений родовспоможения эта проблема не нова. Центр является головным учреждением в трехуровневой системе родовспоможения и активно сотрудничает с перинатальными центрами. До недавнего времени полирезистентные микроорганизмы из группы ESKAPE-патогенов выявлялись не так часто, а сейчас далеко не редкость, когда у одной пациентки выделяют всех представителей этой группы. Кроме того, в области акушерства и неонатологии есть специфичные микроорганизмы, которые для новорожденных детей являются причиной неонатальных инфекций, а иногда и для беременных женщин, вызывая до- и послеродовые осложнения, — это коагулазонегативные стафиллококки, Streptococcus agalactiae, а также грибы C. albicans и Malassesia furfur. Специалистами нашего центра на протяжении 25 лет ведется мониторинг за инфекциями, вызванными S. agalactiae, и видно, как нарастает его устойчивость к антимикробным препаратам; мониторинг проводится за дрожжевыми грибами как у женщин, так и новорожденных.

Еще один важный момент в акушерстве — то, что далеко не все антимикробные препараты можно использовать для лечения и многие из них являются препаратами off-label, т.е. зарегистрированными лекарственными препаратами, которые по показаниям, дозировке, лекарственным формам и путям введения в организм не соответствуют утвержденной инструкции. При этом, к сожалению, антибиотики являются одной из наиболее применяемых групп лекарственных средств во время беременности, лидируют при этом макролиды и бета-лактамы. Для предотвращения или снижения риска неблагоприятных последствий во время беременности как для матери, так и плода и новорожденного нередко требуется проведение эффективной антибактериальной терапии или антибиотикопрофилактики в родах.

В настоящий момент в Референс-центр Минздрава России по предупреждению распространения биологических угроз, функционирующий на базе ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России (Референс-центр) поступают не только информация о пациентах с тяжелой инфекционной патологией, но и выделенные у них штаммы резистентных микроорганизмов, проводятся верификация исследований, выполненных в региональных лабораториях, и углубленное изучение штаммов, в том числе с применением полногеномного секвенирования. С момента утверждения Референс-центра из регионов России получено 3549 штаммов различных микроорганизмов, в том числе из группы ESKAPE-патогенов, с различным профилем антибиотикорезистентности. Ведутся работы при помощи полногеномного секвенирования по изучению возможных механизмов резистентности микроорганизмов, клональной принадлежности и их распространения, сиквенс- и серотипирование.

Кроме того, в Референс-центре активно разрабатываются тест-системы для детекции генов антибиотикорезистентности, детекции дрожжевых грибов, возбудителей внутриутробных и госпитальных инфекций. Разработана автоматизированная система принятия врачебных решений для персонализированного лечения матерей и новорожденных с инфекционно-воспалительными заболеваниями, вызванными мультирезистентными штаммами микроорганизмов.

Таким образом, знание об уровне антибиотикорезистентности наиболее значимых микроорганизмов становится необходимым для лечения инфекций в акушерстве, гинекологии и неонатологии [20, 21].

Микробиота и антибиотикорезистентность

Любая экологическая ниша, которая обеспечивает размещение большого количества разнообразных бактерий, потенциально может служить резервуаром генов резистентности к антибиотикам. Микробиота кишечника, кожи и других биотопов человека — не исключение [22]. По сути, человек и высшие животные представляют собой не организмы, а надорганизменные системы, включающие в себя, кроме макроорганизма, микробиоту его желудочно-кишечного тракта — внутреннюю экологию, или эндоэкологию [23]. В частности, микробиота кишечника человека состоит из высокой плотности анаэробов низкой патогенности (10¹²–10¹³) и низкой плотности малопатогенных аэротолерантных бактерий (энтеробактерии, энтерококки — 10⁸–10⁹).

Долгие годы в классической микробиологии разумные взаимодействия между бактериями не рассматривались всерьез, каждая бактерия воспринималась как отдельная клетка с независимым от других поведением. В работах E.P. Greenberg впервые описаны механизмы взаимодействия бактерий друг с другом, а также в 1994 г. автором был предложен термин «quorum sensing» (способность микроорганизмов общаться и координировать свое поведение за счет секреции молекулярных сигналов) [24]. Одним из примеров микробиоты являются биопленки, представляющие собой организованные сообщества бактерий на основе внеклеточного матрикса собственного производства. Как следствие формирования биопленки, бактерии в ней существуют в гетерогенной среде, более того, бактерии в разных областях биопленки могут выполнять разные функции, что придает группе микроорганизмов признаки общества. Благодаря биопленке часть субпопуляции бактерий защищена от неблагоприятных для них воздействий окружающей среды [25].

Немаловажным фактором защиты микробиоты кишечника выступают короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). Доказано, что физиологические концентрации КЦЖК ингибируют рост микроорганизмов семейства Enterobacteriaceae in vivo и in vitro. В эксперименте оценивалось влияние in vivo физиологической смеси КЦЖК на рост K. pneumoniae, E. coli, P. mirabilis в условиях нейтрального (7,0) и слабокислого (5,75) pH. В результате ингибирование микроорганизмов происходило только при наличии КЦЖК в сочетании со слабокислым pH=5,75 (cлепая кишка), т.е. метаболическое ингибирование Enterobacteriaceae spp. в толстом кишечнике носило pH-зависимый характер [26]. Немаловажным аспектом является роль Proteobacteria в составе микробиома, что, как недавно было показано, ассоциировано с рисками отторжения органа при трансплантации печени [27].

Проблемы разработки новых противомикробных препаратов

Сегодня портфолио антибиотиков довольно скудное, а производить новые препараты крайне сложно. На июнь 2019 г. лишь 42 антибиотика находилось в разработке, из которых лишь каждый четвертый представляет новый класс препарата или имеет новый механизм действия. Несмотря на то что довольно легко найти мишени для действия антибиотиков путем секвенирования геномов большого количества бактерий и вещества, которые убивают бактерии, в то же время крайне трудно определить именно те из них, которые, убивая бактерии, безопасны для человека.

Время с момента открытия до получения одобрения нового антибиотика может измеряться десятилетиями (для оксазолидинонов — 40 лет, анти-MRSA цефалоспоринов — 50 лет). Помимо времени, стоимость создания нового противомикробного препарата в целом вне зависимости от цены его реализации в аптечной сети составляет 1,0–1,5 млрд долл. Получение одобрения нового препарата сопровождается обязательствами проведения пострегистрационных исследований. В педиатрии, например, на это необходимо 50–60 млн долл. Учитывая, что продажи антибиотика могут приносить до 25 млн долл. в год, с точки зрения бизнес-решения инвестирование в создание новых антибиотиков крайне невыгодно.

Так называемый парадокс антибиотиков заключается в том, что если создан плохой антибиотик, его применение будет ограничено, а если создан хороший антибиотик — его применение будет ограничено еще сильнее. Фармацевтика США фокусируется на ряде факторов при создании новых антибиотиков, таких как новый механизм действия, нужный спектр действия и отсутствие перекрестной резистентности, простота применения с преимущественным пероральным приемом и др. Следует иметь в виду, что не все потенциальные препараты подлежат дальнейшей разработке вследствие специфических ограничений, например: ингаляционные формы препаратов, комбинации соединений с целью синергизма действий, антибиотики узкого спектра действия. Данные вопросы не лежат в плоскости решений регуляторных органов, но именно последние могут в самом начале озвучить ключевые вопросы при создании нового препарата: кто получит пользу от нового препарата, как выявить эту группу, каков будет итоговый результат [28–30].

В настоящее время в мире насчитывается целый ряд одобренных с 2005 по 2019 г. антибиотиков против грамположительных возбудителей. Оценивая характеристики этих препаратов, необходимо учитывать их бактерицидную активность, период полувыведения, активность в отношении MRSA и MSSA, возможность применения в пероральной и внутривенной форме.

Один из новых препаратов, оритаванцин, имеет комбинированный механизм действия — ингибирование двух ключевых этапов синтеза клеточной стенки и нарушение целостности бактериальной мембраны, а также длительный период полувыведения. Данный препарат также обладает более низкой минимальной подавляющей концентрацией (МПК) в отношении стафилококков, стрептококков и энтерококков по сравнению с ванкомицином, даптомицином и линезолидом. Согласно результатам многоцентровых рандомизированных исследований третьей фазы, оритаванцин не уступал по эффективности ванкомицину, при этом его режим приема в виде одной дозы 1 раз/нед выгодно отличается от режима дозирования ванкомицина в отношении грамположительной флоры.

Еще один препарат — лефамулин с механизмом действия на бактериальную рибосому с последующим подавлением синтеза бактериальных белков, имеющий высокую активность в отношении стрептококков и стафилококков. Препарат характеризуется хорошим проникновением в альвеолярную ткань. В исследовании второй фазы при инфекциях кожи и мягких тканей лефамулин в дозе 100 мг показал хороший эффект по сравнению с ванкомицином. Также препарат сопоставим по активности и безопасности с моксифлоксацином при внебольничной пневмонии. Лефамулин является, таким образом, первым плевромутилином для системного применения, который может использоваться коротким курсом в виде внутривенной или пероральной эмпирической монотерапии.

Омадациклин — тетрациклин нового поколения, который на данный момент не подвержен механизмам резистентности патогенов ввиду модификации молекулы препарата. Он может применяться перорально и внутривенно, обладает длительным периодом полувыведения, стабильным показателем площади под фармакокинетической кривой, низкой МПК для стафилококков, энтерококков и стрептококков. При внебольничной пневмонии не отмечалось разницы в его эффективности и безопасности по сравнению с моксифлоксацином.

Далбаванцин в исследовании третьей фазы сравнивался с комбинацией ванкомицина и линезолида и не уступал им в эффективности при инфекциях мягких тканей. В другом исследовании сравнивались режимы терапии далбаванцином в одной и двух дозах, и в обоих случаях была продемонстрирована его эффективность. Препарат имеет высокую степень связывания с белками плазмы и может применяться 1 раз/нед, учитывая его период полувыведения. Показания к назначению далбаванцина — инфекции кожи и мягких тканей, но потенциально в дальнейшем он может применяться при инфекциях кровотока, костей и суставов, клостридиальной инфекции и эндокардите.

При выборе антибиотика в отношении MRSA нужно учитывать локализацию инфекции, останавливая выбор на соответствующем эффективном антибиотике в каждом конкретном случае. Также следует учитывать характеристики пациента — состояние почек, необходимость перорального приема и более ранней выписки либо возможность вообще избежать госпитализации, риск инфекции, вызванной C. difficile [31].

Роль микробиологических и молекулярно-биологических методов диагностики в определении антибиотикорезистентности

Сложность и длительность микробиологических методов диагностики в клинической практике — важные факторы, повышающие риск летального исхода у пациентов. Роль бактериологов заключается в том, чтобы обеспечить определение чувствительности и представление результатов клиницистам, а также представить рекомендации по терапии инфекций. Бактериологи также несут ответственность за быструю выдачу результатов и информирование клиницистов, подготовку сводных отчетов о чувствительности и, кроме того, являются полноправными членами группы или комитета по контролю антимикробной терапии, отвечая за все аспекты, связанные с лабораторией.

Антибиотик, очаг инфекции, патофизиология пациента и возбудитель инфекции с МПК представляют собой сложный пазл. Лаборатория должна не только выдавать категорию чувствительности (чувствительный, умеренно-чувствительный и резистентный), но и обеспечивать точную идентификацию и определение МПК, выявлять механизмы и гены резистентности и, возможно, тестировать комбинации антибиотиков. Таким образом, результаты работы бактериологов влияют на такие аспекты лечения, как дозирование, периодическая оценка и коррекция антибактериальной терапии [32].

Определение чувствительности к антимикробным препаратам проводится с помощью фенотипических или генотипических методов. Первый — на основе определения МПК. Фенотипические автоматизированные градиентные тесты должны «калиброваться» по референтному методу определения МПК. Пограничное значение — показатель, который заранее определяется специальным комитетом. Во многих странах применяются стандарты Европейского комитета по тестированию чувствительности к антимикробным препаратам (European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing, EUCAST), тогда как в ряде других это могут быть критерии Центрального НИИ эпидемиологии клинических и лабораторных стандартов (Clinical and Laboratory Standards Institute, CLSI). Пограничные значения стандартизированы.

До 2018 г. умеренно-чувствительные изоляты рассматривались как «серая» зона, когда мы не знали, что происходит со штаммом, и лучше либо не применять препарат, либо повысить его дозу, т.е. была некая неопределенность. С 2019 г. эти понятия были пересмотрены: как и прежде, ничего не изменилось для резистентной и чувствительной популяции, тогда как умеренно-чувствительные изоляты теперь относятся к категории чувствительных, но клиницист при этом должен назначать препарат с увеличенной экспозицией.

Немаловажный момент — адекватное использование антимикробных препаратов. Стартовая эмпирическая терапия адекватна, если антибиотик, назначенный пациенту в первые 24 ч с момента установления диагноза бактериальной инфекции, эффективен в соответствии с критериями чувствительности. Чем позже бактериолог предоставит данные, тем дольше будет продолжаться эмпирическая терапия, а если она неправильная, то отсутствует ее целесообразность. При назначении неадекватной терапии растет летальность пациентов и продолжительность госпитализации.

Для выбора адекватной терапии всегда необходимо основание. В связи с ростом доли полирезистентных штаммов бактерий и грибов следует проводить раннюю диагностику, идентификацию и чувствительность, а также готовить отчет об эпидемиологических данных. Для этого нужно применять более быстрые микробиологические методы диагностики. Быстрые молекулярные методы можно применять на колониях (экспресс-тесты или фенотипические тесты для подтверждения сомнительных результатов) или на клинических образцах при скрининге. Экспресс-тесты помогают также определить механизмы и гены резистентности. MALDI-TOF-масс-спектрометрия является примером настоящей революции в плане скорости и точности получения результатов.

В случае отсутствия генов резистентности в полученных результатах очень важно взаимодействие бактериолога с клиницистом и определение традиционной антибиотикограммы. Также можно применять простые в использовании мультиплекс-ПЦР-системы, выдающие результат по идентификации и чувствительности в течение 1 ч [33].

Таким образом, антибиотикограмма — один из наиболее важных инструментов, влияющих на выбор антимикробной терапии. Крайне важно наличие экспертов в бактериологии, которые знают и применяют новые технологии, понимают клиническую значимость результатов из клинического образца и могут контактировать с клиницистами. Чем больше сложностей, тем больше необходимо адаптировать работу бактериологов, потому что они играют важную роль в ведении пациентов с инфекцией.

Создание инновационных продуктов для выявления генов антибиотикоустойчивости в ультранизких концентрациях с применением системы CRISPR/Cas и петлевой изотермической амплификации (LAMP)

Для решения эпидемиологических задач по расшифровке вспышек инфекционных болезней, выявлению и идентификации возбудителя, а также детекции специ-фических бактериальных и вирусных генов необходимы разработка и внедрение в практику работы надзорных и мониторинговых служб современных технологий молекулярной эпидемиологии. Одна из таких технологий — использование элементов генетического редактирования системы CRISPR-Cas. Данная технология развивается достаточно эффективно в отношении создания средств лечения некоторых болезней, несмотря на ряд трудностей, связанных с возникновением непредвиденных мутаций. При углубленных исследованиях в области применения CRISPR-Cas системы было выяснено, что она может быть использована для тонких диагностических процедур при выявлении возбудителей инфекции у человека, а также их генотипирования [34, 35].

В ходе проведенных в Центральном НИИ Эпидемиологии исследований разработаны направляющие РНК, которые могут быть использованы в системах CRISPR-Cas12 в составе рибонуклеопротеиновых комплексов для выявления генов антибиотикоустойчивости (гена blaVIM-2 у P. aeruginosa, гена mecA у S. aureus и гена exoU, кодирующего экзотоксин P. aeruginosa). Результаты работы показали, что рибонуклеопротеиновые комплексы CRISPR-Cas, сформированные на основе LbCpf1 из Lachnospiraceae и соответствующих направляющих РНК, обладают способностью ультрачувствительно выявлять единичные копии гена blaVIM-2 у P. aeruginosa, гена mecA у S. aureus и гена exoU, кодирующего экзотоксин P. aeruginosa, в препаратах ДНК, выделенных из клинических образцов [36–38].

Важным результатом борьбы с пандемией стало создание новой для Центрального НИИ Эпидемиологии платформы для молекулярной диагностики с помощью одного из методов изотермической амплификации — LAMP. В данном подходе система из 4–6 праймеров обеспечивает высокую специфичность и лавинообразный рост накопления продуктов реакции. Полимераза с вытесняющей активностью дает возможность проводить реакцию при одной температуре. Время анализа при этом составляет всего 25–30 мин.

В настоящий момент в Центральном НИИ Эпидемиологии разработано и внедрено в производство 14 наборов реагентов на основе данной технологии: для выявления РНК вируса гриппа А, гриппа В, РНК SARS-CoV-2 одновременно по двум мишеням. На этапе внедрения в производство наборы реагентов для выявления ДНК Mycobacterium tuberculosis, MRSA, A. niger; на этапе разработки набор реагентов для выявления ДНК C. auris. Все перечисленные наборы реагентов позволяют выявлять ДНК/РНК инфекционного патогена в течение 20–30 мин и адаптированы к наиболее распространенным моделям оборудования, которые используются в лабораториях, проводящих ПЦР-диагностику, в том числе российского производства.

Эти разработки направлены на ускорение развития генетических технологий, создают научно-технический задел для реализации широкого спектра научных и прикладных проектов, связанных с внедрением в сферу здравоохранения новых медицинских изделий.

Заключение

Устойчивость микроорганизмов к противомикробным препаратам приводит к возникновению угрозы жизни и потере здоровья людей, требует значительных материальных и трудовых ресурсов, а также снижает эффективность программ здравоохранения в целом. Необходимо повышение уровня подготовки специалистов в соответствующих отраслях по вопросам, связанным с антимикробной резистентностью, включая: рациональное применение противомикробных препаратов, химических и биологических средств, в том числе средств защиты растений; совершенствование мер по предупреждению и ограничению распространения и циркуляции возбудителей с антимикробной резистентностью; обеспечение системного мониторинга распространения антимикробной резистентности; изучение механизмов возникновения антимикробной резистентности; разработка противомикробных препаратов и альтернативных методов, технологий и средств профилактики, диагностики и лечения инфекционных заболеваний человека, животных и растений; совершенствование мер по осуществлению контроля за оборотом противомикробных препаратов, химических и биологических средств; обеспечение межведомственного взаимодействия и развитие международного сотрудничества в области предупреждения и ограничения распространения антимикробной резистентности.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Рукопись подготовлена и опубликована за счет финансирования по месту работы авторов.

Конфликт интересов. Авторы данной статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.

Участие авторов. В.Н. Стародубов — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием; В.В. Береговых — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием; В.Г. Акимкин — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием; Р.С. Козлов — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; А.В. Тутельян — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; С.В. Углева — написание и редактирование статьи, работа с редакцией журнала; С. Стефани — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; Дж. Рэкс — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; А.В. Караулов — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; С.В. Сидоренко — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; М. Басетти — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; Т.В. Припутневич — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; И.О. Стома — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; А.В. Свидзинский — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; К. Экманн — разработка концепции исследования, руководство научным исследованием, написание текста статьи; А.И. Тюменцев — разработка концепции исследования, написание текста статьи; М.А. Тюменцева — разработка концепции исследования, написание текста статьи; А.Н. Преловская — разработка концепции исследования, написание текста статьи. Все авторы статьи внесли существенный вклад в организацию и проведение исследования, прочли и одобрили окончательную версию рукописи перед публикацией.

 

¹ Данная рукопись представляет собой научное сообщение по материалам заседаний бюро Отделения медицинских наук РАН, а также заседания Президиума РАН.

About the authors

Vladimir I. Starodubov

Russian Research Institute of Health

Author for correspondence.
Email: starodubov@mednet.ru
ORCID iD: 0000-0002-3625-4278
SPIN-code: 7223-9834

MD, PhD, Professor, Academician of the RAS

Russian Federation, Moscow

Valery V. Beregovykh

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: beregovykh@ramn.ru
ORCID iD: 0000-0002-0210-4570
SPIN-code: 5940-7554

PhD (Technical Sciences), Professor, Academician of the RAS

Russian Federation, Moscow

Vasily G. Akimkin

Central Research Institute of Epidemiology

Email: vgakimkin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4228-9044
SPIN-code: 4038-7455

MD, PhD, Professor, Academician of the RAS

Russian Federation, 3a Novogireevskaya str., 111123, Moscow

Roman S. Kozlov

Smolensk State Medical University

Email: roman.kozlov@antibiotic.ru
ORCID iD: 0000-0001-8728-1113
SPIN-code: 5108-3071

MD, PhD, Professor, Corresponding Member of the RAS

Russian Federation, Smolensk

Alexey V. Tutelyan

Central Research Institute of Epidemiology

Email: bio-tav@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2706-6689
SPIN-code: 8150-2230

MD, PhD, Corresponding Member of the RAS

Russian Federation, 3a Novogireevskaya str., 111123, Moscow

Svetlana V. Ugleva

Central Research Institute of Epidemiology

Email: uglevas@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1322-0155
SPIN-code: 8840-5814

MD, PhD, Professor

Russian Federation, 3a Novogireevskaya str., 111123, Moscow

Stefania Stephani

University of Catania

Email: stefania.stefani@unict.it
ORCID iD: 0000-0003-1594-7427

Professor

Italy, Catania

John Rex

McGovern Medical School

Email: john.rex@amr.solutions
ORCID iD: 0000-0003-3265-5872

Associate Professor of Medicine

United States, Houston, Texas

Alexander V. Karaulov

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: drkaraulov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1930-5424
SPIN-code: 4122-5565

MD, PhD, Professor, Academician of the RAS

Russian Federation, Moscow

Sergey V. Sidorenko

North-Western State Medical University Named after I.I. Mechnikov; Children’s Scientific and Clinical Center for Infectious Diseases of the Federal Medical and Biological Agency

Email: sidorserg@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-3550-7875
SPIN-code: 7738-7060

MD, PhD, Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Matteo Basetti

University Hospital of Sassari, University of Genoa, Policlinico San Martino

Email: matteo.bassetti@unige.it
ORCID iD: 0000-0002-0145-9740

MD, PhD, Professor

Italy, Genoa

Tatyana V. Priputnevich

National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology Named after Academician V.I. Kulakov

Email: priput1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4126-9730
SPIN-code: 8383-7023

MD, PhD, Professor, Corresponding Member of the RAS

Russian Federation, Moscow

Igor O. Stoma

Gomel State Medical University

Email: igor.stoma@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0483-7329
SPIN-code: 3791-9646

MD, PhD, Professor

Belarus, Gomel

Alexander V. Svidzinsky

University of Berlin Humboldt

Email: alexander.swidsinski@charite.de
ORCID iD: 0000-0002-7071-0417

MD, PhD, Professor

Germany, Berlin

Christian Eckmann

Hanoversch-Münden University Lübeck

Email: c.eckmann@khmue.de
ORCID iD: 0000-0002-4516-0441

MD, PhD

Germany, Lübeck

Alexander I. Tyumentsev

Central Research Institute of Epidemiology

Email: tymencev@cmd.su
ORCID iD: 0000-0003-0537-2586
SPIN-code: 5816-4642

PhD in Biology

Russian Federation, 3a Novogireevskaya str., 111123, Moscow

Marina A. Tyumentseva

Central Research Institute of Epidemiology

Email: tymenceva@cmd.su
ORCID iD: 0000-0002-3145-3702
SPIN-code: 1708-0751

PhD in Biology

Russian Federation, 3a Novogireevskaya str., 111123, Moscow

Anna N. Prelovskaya

Central Research Institute of Epidemiology

Email: prelovskaya@cmd.su
ORCID iD: 0000-0002-2471-3844
Russian Federation, 3a Novogireevskaya str., 111123, Moscow

References

Supplementary files