Свойства бактерий, контролируемые плазмидами

Плазмиды лекарственной резистентности.

Общая характеристика и механизмы действия.

По данным японских исследователей, первый случай выделения бактерий, устойчивых к нескольким лекарственным веществам с различными механизмами действия, был отмечен в 1955 г. в клинике при обследовании женщины, больной дизентерией. От нее была выделена шигелла, устойчивая к действию сульфамидов, стрептомицина, хлорамфеникола и тетрациклина. Вскоре после этого в 1956 г. было выделено большое количество дизентерийных штаммов, обладавших резистентностью к тем же четырем лекарственным веществам, причем во многих случаях лечение проводилось лишь одним из них. Вслед за японскими работами появились сообщения о множественной резистентности, выявленной у других представителей семейства энтеробактерий и стафилококков. Японские ученые доказали возможность передачи всего комплекса устойчивости от его носителей к чувствительным бактериям. Для обозначения комплекса генетических детерминантов множественной лекарственной устойчивости японские исследователи предложили символ R.

R-плазмиды детерминируют резистентность бактерий к лекарственным веществам — главным образом антибио-тикам и сульфаниламидам. В широком плане к плазмидам резистентности относят плазмиды, кодирующие резистентность бактерий к бактериофагам, бактерио-цинам, сыворотке, ионизирующему излучению, тяжелым металлам и др. Наиболее полно изучены R-плазмиды грамотрицательных бактерий. Большинство из них конъюгативные, а R-плазмиды грамположительных — неконъюгативные.

Большинство генов устойчивости транспозонного происхождения. Их отличительная особенность в том, что они включаются в определенных местах. Такие последовательности именуются интегронами, а их носителями являются обычно транспозоны.

ДНК R-плазмид представлена в виде ковалентно закрытых кольцевых молекул, предположительно в суперспирализированной форме.

Молекулярная масса, копийность.

И другие свойства некоторых R-плазмид.

плазмиды зигозис бактерия лекарство.

Резистентность бактерий, содержащих R-плазмиды, обычно зависит, от вида бактерий и типа антибиотиков. Например, клетки E. coli в большинстве устойчивы к стрептомицину при его концентрации в среде 10 — 25 мкг/мл, тогда как шигеллы — при концентрации 10 000 мкг/мл, сальмонеллы резистентны к тетрациклину при концентрации 10 мкг/мл, тогда как шигеллы — при концентрации 100 — 250 мкг/мл.

Для плазмидных детерминантов резистентности часто характерно повышенная экспрессивность. Повышение копийности плазмид в результате мутаций генов репликации сопровождается значительным повышением уровня резистентности и подчиняется закономерности «доза-эффект». Повышении экспрессии плазмидных детерминантов лекарственной устойчивости может происходить также и посредством других механизмов: амплификация, приобретение множественных копий транспозонов, повышение интенсивности транскрипции генов.

При смешанном культивировании бактерий различной видовой принадлежности возможен межродовой перенос некоторых плазмид. Например, S. typhimurium ® V. cholerae, S. marcescens ® Y. pestis, P. aeruginosa ® E. coli.

В результате систематического мониторинга лекарственной резистентности кишечных бактерий разных видов, предпринятого в 60-х гг. в Японии, были получены результаты, свидетельствующие, что клетки — 58% штаммов, устойчивых к тетрациклину, канамицину, стрептомицину, сульфаниламидам, содержат плазмиды. Исследования последних лет свидетельствуют о том, что и конъюгативные и неконъюгативные R-плазмиды, детерминирующие резистентность к антибиоти-кам и сульфаниламидам, присутствуют в бактериях многих видов, в разных зонах мира.

Лекарственная резистентность энтеропатогенных штаммов E. coli, выделенных в Англии в 1980;81 гг.

Всего 232 штамма, из них 134 — с резистентностью, а 65 — с трансферрабельной резистентностью.

Исследование 24 энтеропатогенных штамма E. coli, выделенных от больных людей и домашних животных в 70-е гг. в СССР показало, что 16 из них являются резистентными к 1 или более антибиотиков, чаще всего к стрептомицину, тетрациклину, канамицину. В клетках 9 штаммов были конъюгативные плазмиды.

Возрастание частоты резистентности и встречаемости в резистентных штаммах R-плазмид происходит по мере использования антибиотиков и др.

Значительный рост резистентности, обусловленный плазмидами, отмечается у стрептококков, причем частота зависит от антибиотика. Например, большинство выделенных в Японии S. pyogenes резистентны к 1 — 2 антибиотикам, более 50% штаммов резистентны одновременно к тетрациклину, эритромицину и хлорамфениколу. Резистентность к тетрациклину особенно часто встречается среди стрептококков этого вида, групп B, D. Для многих штаммов S. pneumonie показана множественная лекарственная резистентность.

Возрастание частоты резистентности четко видно на стафилококках (S. aureus) — частых возбудителей внутригоспитальных инфекций.

После открытия пенициллина, период эффективной пенициллинотерапии был очень коротким, т. к. уже к 1946 г. госпитальные штаммы были на 50% резистентны к нему. В начале 60-х гг. были введены в практику метециллин и оксациллин, бывшие достаточно эффективными до конца 60-х гг.

Начиная с 50-х гг., начиная с США, стали выделять штаммы одновременно резистентные и к пенициллину, и к стрептомицину, хлорамфениколу и эритромицину. Неомицин-резистентные штаммы стафилококков появились в 1959;60 гг., а через 10 лет развилась резистентность к родственным антибиотикам: канамицину и парамицину. В 1976 г. были зарегистрированы внутригоспитальные вспышки, вызванные стафилококками, резистентными и к гентамицину и др. аминогликозидам. В этом же году появились сообщения о выделении стафилококков, резистентных и к гентамицину и метициллину, но и к пенициллину и стрептомицину, выделенных в Мельбурне, Лондоне, Дублине и США.

Как выяснилось, плазмиды могут участвовать в формировании хромосомной резистентности в качестве векторов транспозируемых генетических элементов.

Частота, с которой появляются резистентные бактерии в среде очень высока. Поскольку лекарственные вещества и кормовые антибиотики используются в ветеринарии и растениеводстве, то распространение селекционированных резистентных организмов от одного к другому хозяину, а так же от животных к человеку имеет важное эпизоотическое и эпидемиологическое значение.

Механизмы лекарственной резистентности.

Ферментативная инактивация антибиотика происходит в среде за пределами клетки. Одиночные клетки поэтому беззащитны. Ферменты b-лактамазы инактивируют.

B-лактамные антибиотики путем гидролиза еще до того, как они успеют проникнуть через клеточную мембрану и достичь пенициллинсвязывающих белков в ЦПМ.

Изменение сайтов-мишеней в качестве механизма резистентности показаны с случае многих антибиотиков. Однако прямое отношение доказано лишь в случае эритромицина и линкомицина. Механизмы резистентности к этим антибиотикам заключаются в специфическом N6-диметилировании 2-х адениновых остатков в рРНК, в результате чего, такие рибосомы в значительно меньшей степени связываются с антибиотиком (такое связывание привело бы к ингибированию белкового синтеза).

Efflux-механизм характерен для резистентности к тетрациклинам. Он связан с удалением из клетки этого антибиотика. Не исключено, что пониженное действие тетрациклина связано как с пониженным его восприятием клеткой, так и с efflux-механизмом.

Обходные механизмы лежат в основе плазмидной резистентности к сульфонамидам и триметоприму. Плазмиды обеспечивают клетки новым ферментом, заменяющий подавленный и нечувствительный к ингибирующему действию антибиотика.

Кроме всего перечисленного плазмиды определяют также и резистентность к тяжелым металлам и др.

Резистентность к ртути и ртутьорганическим соединениям. Токсичность ионов ртути для бактериальной клетки определяется тем, что они очень легко связываются с сульфгидрильными группами мембранных белков и ферментов, ингибируя синтез макромолекул и др. действия ферментов.

Резистентность к кадмию, который, связываясь с сульфгидрильными группами мембранных белков, прекращает клеточное дыхание.

Резистентность к серебру (действует в том же направлении, что и кадмий).

А также ко многим другим веществам (медь, висмут, Свинец, бор, хром, кобальт, никель, соединения цинка).