Глава 7. Лечение туберкулеза с лекарственной устойчивостью возбудителя

7.1. Механизмы формирования резистентности к противотуберкулезным препаратам

Приступая к разговору о лечении туберкулеза, вызванного лекарственно-устойчивыми штаммами МБТ, необходимо детально разобраться в механизмах и причинах формирования резистентности.

Под лекарственной резистентностью (устойчивостью) понимается природная или приобретенная способность возбудителя болезни сохранять жизнедеятельность при воздействии на него лекарственных средств.

История резистентности микобактерий возникла одновременно с появлением противотуберкулезных препаратов. Уже через 2 года после начала применения стрептомицина появились работы о развитии нечувствительности микобактерий к этому препарату. С этого времени начался бег наперегонки фармакологов, создававших новые классы антибактериальных препаратов, способных преодолеть нарастающую антибактериальную резистентность, и МБТ, развивающей все большую степень резистентности. Уже в 1960-х годах было сформулировано представление о полихимиотерапии, в основе которого лежит теория одновременного использования нескольких противотуберкулезных препаратов, что значительно снижает риск развития резистентности микобактерий. Объясняется данная теория тем, что противотуберкулезные препараты обладают разными механизмами воздействия на микобактерии, и используемые одновременно, не дают возможности микобактерии уклониться от комплексного воздействия. На основании комплекса генетических исследований было показано, что вероятность возникновения случаев туберкулеза с резистентностью может быть практически нулевой, когда для лечения используется комбинация из трех эффективных препаратов. Подтверждение этому было получено очень элегантным путем: было показано, что частота спонтанных мутаций в генах МБТ, ведущих к устойчивости к препаратам 1-го ряда по отдельности, варьирует в диапазоне 10^–4–10^–7, а применение комбинаций из трех противотуберкулезных препаратов снижает ее путем суммирования эффекта до 10^–18–10^–20. Данные результаты легли в основу основополагающей концепции полихимиотерапии туберкулеза. Стандартная 4-компонентная комбинация противотуберкулезных препаратов появилась в середине 1990-х годов.

В основе развития лекарственной устойчивости МБТ лежит селекция (отбор), в результате которой преимущество получают микобактерии, имеющие мутации в генах, позволяющие уклоняться от действия антибактериальных препаратов. В любой популяции микроорганизмов, в том числе и МБТ, всегда имеется незначительное количество предсуществующих мутантных бактерий, резистентных к тому или иному противотуберкулезному препарату, — истинная или врожденная резистентность (рис. 7.1, а). С учетом того что в туберкулезной каверне величина микобактериальной популяции составляет 10^8–11, в ней имеются мутанты ко всем противотуберкулезным препаратам. При применении антибактериального препарата (рис. 7.1, б) преимущество для продолжения размножения получают штаммы микобактерий, обладающие резистентностью к данному антибактериальному препарату. При этом уничтожение чувствительных штаммов микобактерий продолжается (рис. 7.1, в). Таким образом, через некоторое время чувствительная популяция микобактерий исчезает, а ее место занимает резистентная к действию данного антибактериального препарата популяция микобактерий (рис. 7.1, г, д).

Рис. 7.1. Механизм отбора бактериальной популяции под действием антибиотиков. Объяснение в тексте

Можно задаться вопросом, а почему при наличии мутантных штаммов МБТ даже в отсутствие антибиотиков в дикой популяции микобактерий не происходит накопления резистентных штаммов? Ответ прост: при отсутствии антибиотиков наличие мутаций резистентности не дает микобактериям конкурентного преимущества для выживания, соответственно отбора резистентных штаммов микобактерий не существует.

Помимо наличия в популяции естественно резистентных штаммов происходит постоянный процесс мутагенеза с формированием приобретенной резистентности. При каждом новом делении микобактерии, происходящем в присутствии антибиотика, происходит развитие мутаций, приводящих к развитию резистентности. Таким образом, помимо отбора исходно резистентных штаммов, происходит формирование вновь появившейся резистентной популяции микобактерий.

Устойчивость бактерий развивается благодаря двум механизмам: формированию мутаций резистентности и внехромосомному приобретению бактериями чужеродной генетической информации извне с помощью плазмид. Оба механизма вызывают сходные изменения структуры мишеней действия антибиотиков, механизмов их транспорта и метаболизма, приводящие к проявлению устойчивости к ним. В отличие от других видов бактерий, плазмиды в формировании лекарственной устойчивости МБТ роли не играют. Причиной возникновения лекарственно-устойчивых штаммов являются точечные мутации и небольшие инсерции (генетические мутации, при которых в последовательность ДНК происходит вставка другой последовательности ДНК) или делеции (хромосомные перестройки, при которых происходит потеря участка хромосомы) в геноме МБТ. В результате этого процесса случайным образом возникают повреждения ДНК — мутации. Они не взаимосвязаны, устойчивость к одному препарату не ассоциирована с резистентностью к препаратам других групп. Иными словами, при полирезистентности возникает накопление хромосомных мутаций, связанных с устойчивостью к различным препаратам. Это отличает микобактерии от других микроорганизмов, полирезистентность которых чаще всего обусловлена плазмидами или другими мобильными генетическими элементами.