Резистентность энтерококков к антибактериальным препаратам

Большинство видов энтерококков природно резистентны к разным антибиотикам — β-лактамным, линкозамидам, аминогликозидам, ингибиторам обмена веществ с участием фолиевой кислоты, триметоприму и сульфаниламидам. Резистентность к β-лактамным препаратам обязана низкому аффинитету пенициллин-связывающих белков (ПСБ), образуемых некоторыми видами энтерококков. Минимальные подавляющие (ингибирующие) концентрации (МИК) пенициллинов могут в 2 раза и более превышать уровень 64 мкг/мл в зависимости от специфичности антибиотика, вида энтерококка или даже штамма. При более высоких значениях МИК для иолусинтетических пенициллинов и цефалоспоринов они клинически неэффективны.

Энтерококки, резистентные к аминогликозидным препаратам, имеют значения МИК от 8 до 250 мкг/мл в зависимости от аминогликозида, вида энтерококка или даже от штамма, что связано с ограничением транспорта препарата через клеточные мембраны. Природная резистентность энтерококков к β-лактамным антибиотикам, так же как и к аминогликозидам, может меняться при использовании комбинации антибиотиков (β-лактамных с аминогликозидами). Присутствие ингибитора синтеза клеточной стенки, такого как β-лактам, приводит к повышению захвата аминоглико-зидов энтерококками, что способствует их гибели. Приобретение высокого уровня резистентности ко всем клинически значимым аминогликозидам может привести к элиминации достигнутого синергетического эффекта в лечении многих вызываемых энтерококками инфекций.

Энтерококки также природно устойчивы к линкозамидам, таким как линкоми-цин и клиндамицин, со значениями достигаемого уровня МИК до 100 мкг/мл.

Природная резистентность энтерококков к ингибиторам обмена веществ с участием фолиевой кислоты обусловлена их способностью усваивать экзогенно тимидин, тимин и фолаты, такие как фолиевая кислота, гидрофолаты и тетрагидрофолаты.

а) Повышение уровня резистентности энтерококков к амидогликозидам. Описаны три типа ферментов, модифицирующих аминогликозиды, включая: фосфотрансферазы (APHs), ацетилтрансферазы (AACs) и нуклеотидилтрансферазы (ANTs), которые соответственно осуществляют фосфорилирование гидроксильной группы на аминогликозиде в присутствии АТФ-ацетилирования аминогрупп, используя коэнзим А в качестве донора, и аденилирование гидроксильной группы АТФ.

Приобретение этих ферментов обычно кодируется плазмидами, в результате чего возникает высокий уровень резистентности энтерококков к аминогликозидам, т.е. МИК этих антибиотиков доходит до 2000 мкг/мл и даже может быть выше 40 000 мкг/мл.

Высокий уровень устойчивости энтерококков к стрептомицину наблюдался более чем у 50% штаммов, выделенных от больных в середине 50-х годов прошлого столетия. Были описаны два типа ферментов, модифицирующих стрептомицин. Мутации в рибосомальной субъединице 30S приводят к снижению связывания стрептомицина с рибосомой, что, в свою очередь, способствует повышению уровня МИК препарата до 128 000 мкг/мл.

Большинство клинически значимых энтерококковых генов, приводящих к модификации активности аминогликозидов, являются aac (6)-Iе-Iа, которые кодируют бифункциональный энзим ААС (6 )-АРН (2), обусловливающий резистентность к гентамицину, тобрамицину, амикацину, канамицину, нетилмицину и дибекацину. Этот ген был впервые описан при определении высокого уровня резистентности к гентамицину у штамма E. faecalis, который также оказался резистентным к канамицину и тобрамицину, но не к стрептомицину.

Описаны более 90% штаммов, устойчивых к гентамицину, которые кодируются бифункциональными энзимами и обеспечивают резистентность к гентамицину, а также к другим аминогликозидам.

б) Повышение уровня резистентности энтерококков к бета-лактамам. Выделенный в 1981 году штамм Е. faecalis НН22 был первым энтерококком, проявляющим β-лактамазную активность. Второй такой же штамм энтерококка был обнаружен и описан в США в 1983 году. Вскоре штаммы Е. faecalis, образующие β-лактамазу, были выделены в 4 странах. Многие их этих штаммов были выделены вне- и внутрибольнично. Даже среди изолированных штаммов, которые не были клональными, β-лактамазная активность всегда ассоциировалась с высоким уровнем резистентности к гентамицину, и только единственный штамм Е. faecalis, образующий β-лактамазу, экспрессировал высокий уровень резистентности ко всем аминогликозидам. Высокий уровень резистентности энтерококков к β-лактамным антибиотикам, в особенности к пенициллинам, может также быть обязан сверхэкспрессии низкого аффинитета пенициллин-связывающих белков (ПСБ), и/или мутациям ПСБ в структурном гене, которые снизили их аффинитет к пенициллинам еще в большей степени. Спонтанные мутации у штаммов Е. faecalis и E. faecium также способны приводить к образованию высокого уровня аффинитета ПСБ у штаммов с ранее низким его уровнем.

в) Резистентность энтерококков к гликопептидным антибиотикам. Первый штамм Е. faecalis, резистентный к гликопептидным препаратам, был выделен в 1986 г. Он содержал плазмиду, которая обеспечивала резистентность к ванкомицину и тейкопланину. Было установлено, что эта резистентность была обязана генам, закодированным на транспозоне Тп 1546, и продукты этих генов явились результатом синтеза скорее пептидогликанового предшественника, чем нормального пептидогликана, заканчивающегося D-Ala-D-Ala.

Этот оригинальный пептидогликановый фенотип резистентности в исследовании стал известен как фенотип A (VanA). Дополнительно были описаны еще пять фенотипов от VanB до VanE (табл. 1.3.2). Штаммы Е. faecalis фенотипа VanA экспрессируют высокие уровни резистентности к гликопептидным препаратам — ванкомицину и тейкопланину. Штаммы энтерококков фенотипа VanB экспрессируют вариабельные уровни резистентности к ванкомицину, но эти штаммы чувствительны к тейкопланину. В этом случае резистентность к ванкомицину обуславливается геном van В, более часто локализованном на хромосоме, но он может также присутствовать на плазмиде. Кластер генов vanB может также быть локализован на сложном транспозоне Тп 1547 внутри большого хромосомно-конъюгативного элемента. Фенотип VanB в основном ассоциирован со штаммами Е. faecalis, E.faecium и иногда с Е. casseliflavus и Е. gallinarum.

Фенотип VanC резистентности энтерококков не является приобретенным, а скорее может быть природным у штаммов Е. gallinarum, Е. casseliflavus и Е. flavescens. Для фенотипа VanD, выявленного в штаммах Е. faecium, характерен основной тип резистентности к ванкомицину и тейкопланину. Ген vanD, локализованный только на хромосоме, но может быть также трансмиссивным. Пептид, имеющийся в VanD, как и в штаммах фенотипа А, заканчивается D-лактатом.

Фенотип VanЕ в штамме Е. faecalis, детерминированный на хромосоме, обеспечивает низкий уровень резистентности к ванкомицину и чувствительности к тейкопланину. Этот фенотип обязан своим возникновением индуцированному ванкомицином синтезу пептидогликана, заканчивающегося пептидом D-Ala-D-Ser.

г) Гены, обеспечивающие резистентность энтерококков к гликопептидам. Резистентность к гликопептидам у энтерококков включает двухкомпонентные системы, в которых строение клеточной системы изменяется от предшественника пептидогликана D-Ala-D-Ala (чувствительность к ванкомицину) до D-Ala-D-lactate (D-Lac), который имеет в 1000 раз меньший аффинитет для ванкомицина, в то время как D-Ala-D-Ser имеет семикратное снижение аффинитета для ванкомицина, тем самым снижая чувствительность мишени. Генами, включенными в эту двухкомпонентную систему, являются vanS/vanR. VanS — сенсор-киназа, активированная в ответ на ванкомицин, в результате приводит к активированию D-Lac- или D-Ser- предшественника пептидогликана и репрессии D-Ala-D-Ala. Шесть кластеров генов, связанных с резистентностью к гликопептидам, были идентифицированы в энтерококках разных видов: от van А до van G.

Кластерами генов vanC, vanА и vanВ кодируются три главных типа резистентности. Природная резистентность фенотипа VanC является специфичной для Е. gallinarum, Е. casseliflavus и Е. flavescens, и оперон vanC, локализованный на хромосоме, не является трансмиссивным. Оперон резистентности vanA включает в себя семь генов (vanН, vanA, vanX, vanR, vanS, vanY и vanZ), которые приобретает через транспозон Tn1546.

д) Резистентность энтерококков к фторхинолонам. Был изучен механизм резистентности клинических штаммов Е. faecalis и Е. faecium к фторхинолонам. Для обоих видов высокий уровень резистентности связан с заменой аминокислот в детерминантной области фторхинолоновой резистентности. МИК ципрофлоксацина в отношении 10 изученных штаммов Е. faecium варьирует от 32 до более 256 мкг/мл.

е) Резистентность энтерококков к прочим антибиотикам. Резистентность энтерококков к некоторым антибиотикам обнаруживали в штаммах, выделенных от людей еще в первой половине 50-х годов прошлого столетия.

Более 50 % штаммов энтерококков, выделенных от больных в городской больнице Бостона в 1953-1954 гг. были резистентны к стрептомицину и тетрациклину, а 96 и 25 % штаммов были резистентны к хлорамфениколу и эритромицину соответственно. Не было обнаружено ни одного штамма, резистентного к ампициллину, гентамицину или ванкомицину.

Среди штаммов энтерококков, изолированных от больных Вашингтона и его окрестностей в середине 50-х годов прошлого столетия, половина имела минимальный уровень чувствительности к эритромицину, но не к линкомицину.

Более общий механизм резистентности к эритромицину среди энтерококков и других грамположительных бактерий включает деметилирование адениновых остатков в 23S рРНК внутри рибосомальной субъеденицы 50S.

Показано, что частота резистентных к хлорамфениколу штаммов энтерококков колеблется между >1% и <50%. Эта вариабельность зависела в большей степени от географического происхождения, времени выделения штаммов и самих изученных штаммов. Единственным описанным механизмом резистентности энтерококков к хлорамфениколу является ацетилирование гидроксильных групп в молекуле антибиотика, которое приводит к его инактивированию и элиминирует связывание с рибосомами. Это обусловлено геном cat, имеющим хромосомное или плазмидное происхождение.

Частота случаев резистентности энтерококков к тетрациклину варьировала между 50 и 80 % и, как в случае с резистентностью к хлорамфениколу, зависела от географического расположения и времени выделения штаммов. У энтерококков выявлено два механизма устойчивости к тетрациклину — активный выброс (эффлюкс) и рибосомальная защита. Энергозависимый эффлюкс-механизм, связанный с плазмидами, обеспечивает ген tetL, в то время как ген tetM ответственен за защиту рибосом. Ген tetM был обнаружен в энтерококках, а также в грамотрицательных и грамположительных бактериях. Обычно в штаммах энтерококков ген tetM связан с хромосомой и часто может быть локализован на транспозоне, но он может также присутствовать и на плазмиде.

ж) Резистентность энтерококков к линезолиду. Линезолид — единственный представитель нового класса антибактериальных препаратов — оксазолидонов, предназначенных для клинического лечения некоторых бактериальных инфекций, вызываемых грамположительными микроорганизмами, включая инфекции, обусловленные резистентными к ванкомицину штаммами энтерококков.

Первые оксазолидинолы были синтезированы еще в конце 70-х годов. В ходе их последней химической модификации были получены два сходных соединения — линезолид и энирезолид. Линезолид прошел все стадии доклинического и клинических испытаний и в 2000 году в США был разрешен для медицинского применения. Он зарегистрирован также и в России. Механизм действия линезолида уникален тем, что он тормозит синтез белков путем интерференции с комплексирующими 70S рибосомами мРНК, IF2, IF3, tmet-тРНК. Линезолид отличается от всех известных препаратов (макролидов, линкозамидов, хлорамфеникола и аминогликозидов) тем, что перекрестная резистентность с ними исключается.

Оказалось, что резистентность штаммов энтерококков к линезолиду развивается крайне редко. Впоследствии была собрана коллекция устойчивых к ванкомицину клинических штаммов энтерококков, чувствительных к линезолиду, которые были подвергнуты серийным пассажам с удвоенными концентрациями антибиотиков. В результате были выявлены резистентные к линезолиду варианты энтерококков. Штаммы Е. faecalis начали проявлять резистентность к линезолиду через три пассажа, их МИК к этому антибиотику достигли лишь уровня от 8 до 16 мкг/мл.

Значения МИК₉₀ этого препарата для различных видов энтерококков, независимо от устойчивости к препаратам различных классов, составляет 4,0 мкг/мл. Линезолид применяется внутривенно и внутрь и не применяется внутримышечно.

- Читать далее "Образование биопленок энтерококками"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 16.3.2020