Общая микробиология - вирусы, бактерии, грибки >>>> Как бактерии противостоят антибактериальной терапии

Как бактерии противостоят антибактериальной терапии.

Для человечества механизм противостояния различным вредоносным микроорганизмам из года в год становится все более сложным, поскольку темпы разработки методов борьбы с патогенами начинают отставать от возможностей патогенных микроорганизмов сопротивляться губительному действию со стороны различных биохимических соединений.

Разберем механизм действия на патогены лекарственных препаратов и способы сопротивления, имеющиеся у микроорганизмов на примере бактерий. Чтобы понять механизм действия антибактериальных препаратов, необходимо вспомнить строение клетки бактерии:

  • Клеточная стенка бактерии придает ей форму и удерживает внутренние клеточные элементы.
  • Цитоплазматическая мембрана бактериальной клетки прилипает с внутренней стороны к клеточной стенке, отделяя ее от цитоплазмы.
  • Цитоплазма заполняет клетку изнутри и содержит смесь из разных органических элементов: рибосом и РНК, нуклеоида (в котором расположена ДНК) и других.

Все препараты антибактериальной терапии соответственно делятся на группы, различающиеся по механизму воздействия на определенные клеточные структуры – мишени (клеточные и цитоплазматические мембраны, процессы синтеза и метаболизма):

  • На формирование клеточной стенки действуют разрушающе ингибиторы синтеза клеточной стенки (Пенициллины, Монобактамы, Цефалоспорины, Карбапенемы, Гликопептиды, Бацитрацин, Циклосерин), при этом теряется ее прочность.
  • На защитные функции цитоплазматической мембраны действуют ингибиторы функций цитоплазматической мембраны (Полимиксины).
  • Метаболизм фолиевой кислоты нарушают антиметаболиты (Сульфонамиды, Триметоприм).
  • Тормозят синтез белков ингибиторы рибосом (Тетрациклины, Аминогликозиды, Макролиды, Хлорамфеникол, Линкомицин), причем на человеческие рибосомы они не действуют (другая структура).
  • Нарушают синтез ДНК и РНК (формирование цепочек) ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот (Хинолоны, Рифампицин).

Бактерии имеют в своем распоряжении тоже значительный арсенал для сохранения своих колоний:

  • Модифицируют мишени, то есть происходят мутации клеточных структур бактерий таким образом, что нарушаются механизмы взаимодействия химических соединений с мишенями вплоть до полной утраты этих контактов. Например, бактерии E.Coli или синегнойная палочка, перестраивая клеточную мембрану из модифицированных белков (неспецифических белков), снижают тем самым чувствительность к антибактериальной терапии
  • .
  • Защищают мишени, то есть бактерии способны к синтезу специальных белков, связывающихся с мишенью, модифицирующей ее и аннулирующих действие противобактериальных препаратов, например, тетрациклинов и хинолонов.
  • Инактивируют, то есть посредством ферментов модифицируют или разрушают антибиотики (например, присоединяют к их химическим конструкциям фосфаты или ацетилен, что нарушает связи с рибосомами бактерии). Это свойство бактерии получили от природы для защиты своего организма от вырабатываемых ими самими антибиотиков. Но что интересно – эти механизмы не могут инактивировать синтетические антибактериальные препараты, а только природные антибиотики (например, Пенициллины или антибиотики, получаемые из бактерии Streptomyces).
  • Имеют специальные транспортирующие системы в клеточной мембране для выведения антибактериальных препаратов из клетки, при этом одновременно формируют приобретенную резистентность.
  • Снижают проницаемость бактериальной оболочки (такой способ характерен для грамотрицательных бактерий) за счет нарушения проходимости пориновых каналов, через которые поступают в клетку бактерии антибактериальные вещества.

Все перечисленные механизмы защиты бактерии от антибактериальных препаратов можно отнести к механизмам резистентности. Существует ряд способов, с помощью которых бактерии приобретают механизмы резистентность в процессе своей жизнедеятельности. Раньше наука считала, что в процессе эволюционного усовершенствования бактериальное потомство приобретало генные конструкции, в которых закреплялась резистентность как фактор, улучшающий конструкцию бактерии как вид, то есть полезное свойство организма, передающееся из поколения в поколение. Но теперь исследования в этой области подтверждают теорию о том, что бактерии могут передавать свойство резистентности не только поколениям, но и делиться им между собой. Такой способ передачи устойчивости к антибактериальным веществам от одной бактерии к другой называется горизонтальным, в отличие от передачи выработанной резистентности путем размножения (вертикальный). Горизонтальный перенос с помощью генетических элементов – эта феноменальная способность, которая открыта исключительно у бактерий, у клеток растений и животных она не найдена.

Предполагают, что некоторые защитные механизмы от антибактериальных препаратов бактерии получили именно с помощью горизонтального переноса: гены кодирующих работу транспортировочных систем по выведению химически вредных для бактерии соединений; белки, кодирующие работу ферментов по изменению формулы антибактериальных веществ; белки, защищающие рибосомы. Например, так возникла устойчивость к антибактериальной терапии у энтеробактерий (E.Coli, эшерихий, сальмонелл).

Бактерии в своей структуре имеют внехромосомные подвижные генетические элементы: транспозоны и плазмиды.

Плазмиды, участвующие в переносах свойств резистентности (а точнее R-плазмиды или R-факторы) – кольцевидные молекулы ДНК бактерии, которые существуют независимо от геномных хромосом бактерии и автономно воспроизводятся. Они передаются от бактерии-носителя к другой бактерии при их контакте путем конъюгации (однонаправленного переноса генетического материала).

Транспозоны – фрагменты ДНК бактерии, способные к самостоятельному передвижению. Эти мобильные части ДНК отвечают за перенос резистентности между плазмидами, хромосомами и фагами.

Интересен способ переноса резистентности с помощью фагов (или трансдукция), которые при размножении в бактериальной клетке, встраиваются в ее геном, захватывают часть генетических элементов, генерирующих резистентность, и переносят их. При этом бактериофаг не размножается, а находится в состоянии профага. Замечено распространение резистентности к антибактериальной терапии путем фаговой трансдукции среди грамположительных бактерий (стрептококков, стафилококков) и грамотрицательной бактерии E.Coli.

Способности к устойчивости (резистентности) бактерии приобрели в процессе эволюционной борьбы с другими микро- и макроорганизмами за существование и, похоже, не собираются уступать человеку право на жизнь в их общей среде обитания.


Почитать



Почитать



Статьи по теме

Новое в разделах



Ортолинзы

Ортолинзы сегодня набирают обороты по причине большой востребованности методов исправления и замедления хода развития близорукости и астигматизма, которые связаны с нарушениями рефракционных свойств роговицы глаза

Мобильный диализ

Не так давно ученые нескольких стран огласили свои открытия в области инженерных новаторских изобретений в аппаратном диализе – испытывают мобильную почку

Дружба – недостатки и достоинства

Дружба подразумевает проявление положительных качеств личности. Но у дружбы есть обратная сторона, которая открывает

Порядок в голове

Есть несколько моментов в подходах к изменению жизни, которые сводятся к одному простому решению – навести порядок в голове

Витаминные напитки как приготовить?

Витаминные напитки нужны для того, чтобы баловать организм полезными веществами в ту пору, когда он их недополучает

Разгрузочная диета

Разгрузочная диета – это такой режим питания, который позволяет плавно перейти от высококалорийных блюд к низкокалорийным, и при этом не испытывать чувства голода

Как часто моют волосы по правилам?

Есть закономерность, которая позволяет отследить время загрязнения волос – их видимое загрязнение, и с учетом этого распределять дни на мытье волос

Волосы в стиле АЭРТАЧ

Окрашивание АЭРТАЧ позволяет обыграть неброский цвет волос контрастными прядями, одинаково хорошо вписывающимися как в офисный стиль, так и в праздничный образ

Растяжение ягодичной мышцы – упражнения для восстановления

Стоит ознакомиться с таким видом возможной травмы как надрыв или растяжение ягодичной мышцы, чтобы избежать ее или знать, как лечить

Реабилитация после травмы запястья

Полная реабилитация сустава зависит от качества восстановительных упражнений для разрабатывания области самого запястного сустава и прилегающих к нему мышц

У животного выпадает шерсть – почему?

Внимательность хозяина помогает заметить у животного признаки выпадения шерсти вне периода линьки. С чем может быть связано такое выпадение шерсти у животного

У домашнего животного беременность

Если ваш домашний питомец – самка, то недалек тот час, когда она принесет потомство. И к этому периоду надо подготовиться морально и материально

Лотос как лекарственное растение - свойства и пищевая ценность

Реликтовое растение Лотос - одно из экзотических растений с удивительной красотой, необычными местами обитания и широким набором полезных для здоровья и питания качеств

Стоун-массаж в домашних условиях

Популярная процедура физиотерапии в спа-салонах, стоун-массаж, полон загадок. На самом деле процедура стоун-массажа проста в понимании, а ее эффективность связана непосредственно с

Как выглядит рак полости рта - выявить рак во рту заранее?

Как выявить рак в полости рта заранее? Для этих целей существует очень простой тест, не требующий нервного напряжения со стороны пациента

Как сделать антисептическое средство в домашних условиях

Можно сделать антисептическое средство в домашних условиях не хуже фабричного и подходящее для обработки кожи и дезинфекции предметов обихода