Антибактериальная терапия: кризис жанра или свет в конце тоннеля?

Профессор С.В. Сидоренко
Государственный научный центр по антибиотикам, Москва

Современныя достижения в области этиотропной терапии (химиотерапии) инфекционных болезней основаны на развитии идей Пауля Эрлиха о возможности создания веществ, избирательно подавляющих жизнедеятельность микроорганизмов, но практически не влияющих на функции организма человека. Наиболее впечатляющие достижения химиотерапии связаны с лечением бактериальных инфекций, хотя необходимо отметить, что в последние годы наблюдается значительный прогресс и в лечении заболеваний вирусной природы. Успехи антибактериальной терапии, программ вакцинации, а также возможность обеспечения населения качественной водой и продуктами питания создали в конце 60-х годов иллюзию близкой и окончательной победы над инфекционными заболеваниями. Так, выступая в 1969 г. в Конгрессе США, William Stewart (Surgeon General) заявил, что пришла пора «зарыть книгу инфекционных болезней».

Изменения этиологической структуры инфекционных болезней и тенденции распространения антибиотикорезистентности

Но на фоне резкого снижения эпидемической заболеваемости кишечными и некоторыми респираторными инфекциями в развитых странах обострилась проблема госпитальных инфекций. Во многом это оказалось связанным с прогрессом медицинских технологий, позволяющих поддерживать жизнедеятельность организма человека даже при нарушении функции важнейших систем (сердечно-сосудистой, дыхательной и др.). В то же время до сих пор отсутствуют технологии, которые позволяли бы корригировать противоинфекционную резистентность пациента, находящегося в критическом состоянии, которое, как правило, сопровождается нарушением основных барьерных функций в результате оперативных вмешательств или инвазивных лечебно-диагностических процедур.

Высокая частота развития госпитальных инфекций в современных стационарах вызывает необходимость массивного применения антибактериальных препаратов, причем на практике эти препараты применяются даже при подозрении на развитие инфекционного процесса. При широком применении антибактериальных препаратов на ограниченном пространстве современных стационаров реальные преимущества для размножения получают микроорганизмы, обладающие природной или приобретенной резистентностью. Превалирование в госпитальной среде резистентных микроорганизмов неизбежно приводит к утрате клинической эффективности при госпитальных инфекциях соответствующих антибактериальных препаратов. Приведенные теоретические рассуждения полностью подтверждаются наблюдающимися циклическими изменениями в этиологии госпитальных инфекций.

До появления пенициллина ведущими возбудителями как внебольничных, так и госпитальных инфекций были грамположительные микроорганизмы: Streptococcus spp. (включая S. pneumoniae), а также Staphylococcus spp. На фоне успешной терапии природными и пенициллиназостабильными пенициллинами инфекций, вызываемых грамположительными микроорганизмами, начиная с середины 60-х годов, среди возбудителей госпитальных инфекций было отмечено повышение роли грамотрицательных микроорганизмов, прежде всего представителей семейства Enterobacteriaceae. Последующее (70-80-е гг.) внедрение в медицинскую практику полусинтетических пенициллинов, аминогликозидов, фторхинолонов, цефалоспоринов и карбапенемов обеспечило высокую эффективность лечения большинства госпитальных инфекций, вызываемых грамотрицательными микроорганизмами. В этот период отмечается некоторое снижение исследовательской активности по разработке новых антибактериальных препаратов.

Приблизительно в это же время начала проявляться тенденция к уменьшению значимости грамотрицательных микроорганизмов и возрастанию роли грамположительных. Яркой иллюстрацией этой тенденции являются данные о динамике этиологической структуры сепсиса в США, представленные на рисунке 1 [1]. Определенные изменения произошли и в значимости отдельных видов грамположительных микроорганизмов. На фоне уменьшения роли стрептококков, как возбудителей госпитальных инфекций, возросло значение стафилококков (в том числе и коагулазонегативных), серьезной проблемой стали энтерококковые инфекции.

Рис. 1. Динамика этиологической структуры сепсиса в США

Однако, кроме изменений в этиологической структуре госпитальных инфекций, в 80-х - начале 90-х годов произошли и серьезные изменения в уровне антибиотикочувствительности возбудителей.

Наиболее неблагоприятной тенденцией, сохраняющейся и в настоящее время, является распространение метициллинрезистентных стафилококков и энтерококков, устойчивых к b-лактамам и аминогликозидам.

Первые сообщения о появлении штаммов S. aureus, устойчивых к пенициллиназостабильным пенициллинам (MRSA - methicillin-resistant Staphylococcus aureus) появились в 1961 г. [2]. Механизм этого явления долгое время оставался неясным, но вместе с тем достаточно быстро было установлено, что метициллинрезистентность связана с неудачами лечения всеми b-лактамными антибиотиками. По существу, устойчивость к метициллину оказалась маркером устойчивости ко всему классу b-лактамных антибиотиков. Метициллин в настоящее время практически не применяется, его место занял аналогичный по свойствам препарат оксациллин, но термин «метициллинрезистентность» сохранился (в качестве синонима употребляют термин «оксациллинрезистентность»).

Механизм устойчивости стафилококков к метициллину был расшифрован в начале 80-х годов. Он оказался связанным с приобретением микроорганизмами дополнительного пенициллин-связывающего белка (ПСБ2а или ПСБ2’), со сниженной аффинностью к b-лактамным антибиотикам. ПСБ2а кодируется геном mecA, входящим в состав подвижного генетического элемента «стафилококковой хромосомной кассеты mec» (staphylococcal cassette chromosome mec - SCCmec) [3, 4].

Клиническое значение метициллинрезистентности является предметом интенсивного изучения. В недавно опубликованном мета-анализе было показано, что летальность при бактериемиях, вызываемых MRSA, достоверно выше, чем при инфекциях, вызываемых чувствительными штаммами [6]. Особое беспокойство вызывает практически повсеместное увеличение частоты выделения MRSA. Так, в США в 2000 г. частота выделения этих микроорганизмов в отделениях интенсивной терапии по сравнению с периодом 1995-99 гг. возросла на 29% и достигла 53% [7]. В 1996 г. в отделениях реанимации Москвы частота выделения MRSA колебалась от 0,8 до 40% [8], а в 2000-2001 гг. средняя частота выделения этих микроорганизмов достигла 54,8% [9]. В последние годы MRSA начали выделять и при внебольничных инфекциях.

Проблемы лечения инфекций, вызываемых Enterococcus spp., связаны, в первую очередь, с природной устойчивостью микроорганизмов к антибиотикам многих групп. Наиболее эффективным режимом лечения тяжелых и генерализованных энтерококковых инфекций является комбинированное назначение ампициллина с одним из аминогликозидов (гентамицином или стрептомицином). Однако частота устойчивости энтерококков к указанным антибиотикам постоянно нарастает.

В течение длительного времени препаратами выбора для лечения инфекций, вызываемых MRSA, а также энтерококками, устойчивыми к b-лактамам и аминогликозидам, считались гликопептидные антибиотики, и прежде всего ванкомицин. Несмотря на то, что ванкомицин применяется в медицинской практике с начала 50-х годов, первое сообщение об устойчивости энтерококков к этому антибиотику появились только в конце 80-х годов (Vancomycin-resistant Enterococcus faecium - VRE faecium).

Наиболее широкое распространение VRE получили в Северной Америке, что во многом объяснялось неоправданно широким профилактическим применением ванкомицина в отделениях интенсивной терапии. Устойчивость Enterococcus spp. к ванкомицину опосредуется достаточно сложным механизмом. В норме гликопептиды связываются с концевым дипептидом D-Ala-D-Ala, входящим в состав дисахарид-пентапептида - предшественника пептидогликана - основного компонента клеточной стенки микроорганизмов. В результате такого связывания происходит блокада последних стадий синтеза пептидогликана - включения предшественника в растущую цепь этого полимера и образования поперечных сшивок. У штаммов энтерококков, устойчивых к гликопептидам, обнаруживается модифицированный предшественник: вместо дипептида D-Ala-D-Ala, в его состав входит дипептид D-Ala-D-Lac (у некоторых видов энтерококков дипептид D-Ala-D-Ser). Аффинность гликопептидов к модифицированному дипептиду резко снижена. Для синтеза модифицированного дипептида микроорганизму необходим новый метаболический путь, входящие в его состав ферменты кодируются группой генов, локализованных, как правило, на плазмидах. Для России устойчивость энтерококков к гликопептидам в настоящее время не является серьезной проблемой (обнаруживаются лишь единичные штаммы).

Устойчивости к гликопептидам среди стафилококков долгое время также не обнаруживали. Впервые устойчивость стафилококков к гликопептидам была описана у коагулазонегативных стафилококков. У штаммов S. haemolyticus устойчивость к гликопептидам распространена в большей мере, чем среди штаммов S. epidermidis. Механизмы резистентности у коагулазонегативных стафилококков детально не изучены.

В 1996 г. в Японии были выделены штаммы S. aureus [10, 11] со сниженной чувствительностью к ванкомицину, в последующие годы подобные штаммы были выделены и в других географических регионах. МПК ванкомицина в отношении таких штаммов колеблется в пределах 8,0-16,0 мкг/мл (vancomycin intermediate Staphylococcus aureus или glycopeptide intermediate Staphylococcus aureus - VISA или GISA). При лечении ванкомицином вызываемых такими микроорганизмами инфекций наблюдают клинические неудачи. Снижение чувствительности к ванкомицину связано с усилением синтеза пептидогликана и уменьшением образования поперечных сшивок, клеточная стенка у штаммов GISA значительно толще, чем у чувствительных штаммов. В результате описанных изменений значительная часть ванкомицина связывается в верхних слоях клеточной стенки и не достигает мишени действия.

Кроме описанного механизма устойчивости, в эксперименте была показана возможность передачи стафилококкам от энтерококков плазмиды, кодирующей детерминанты высокого уровня устойчивости к ванкомицину [12], однако в клинике такой феномен не обнаруживали до 2002 г. В 2002 г. с небольшим интервалом появились два сообщения из США о выделении в различных географических регионах (Пенсильвания и Мичиган) штаммов S. aureus с высоким уровнем устойчивости к ванкомицину [13, 14]. У выделенных штаммов был обнаружен ген vanA, характерный для ванкомицинустойчивых энтерококков. Вероятно, что ранее наблюдавшийся только в эксперименте феномен передачи от энтерококков к стафилококкам плазмиды, кодирующей устойчивость к ванкомицину, произошел и в клинике.

Появление микроорганизмов, устойчивых к ванкомицину, в определенный период времени породило пессимистические настроения среди ряда экспертов, появились публикации, предрекавшие конец «эры антибиотиков». Справедливости ради следует отметить, что для такого пессимизма существовали определенные предпосылки.

Так, после внедрения в практику фторхинолонов (конец 70-х - начало 80-х гг.) и до конца XX века в клинической практике не появлялось препаратов с принципиально новыми механизмами действия. Однако отмеченные выше крайне неблагоприятные тенденции в распространении антибиотикорезистентности среди стафилококков и энтерококков были своевременно осознаны профессиональным сообществом и стимулировали фармацевтическую промышленность многих стран к поиску и разработке новых антибактериальных препаратов, преодолевающих известные механизмы устойчивости указанных микроорганизмов, а также к переоценке значения известных антибиотиков.

Так, возрос интерес к давно известному препарату, представляющему собой комбинацию двух стрептограминовых антибиотиков – хинупристина и дальфопристина, однако недостатком этого препарата является отсутствие активности в отношении E. faecalis. Среди других препаратов, находящихся на различных стадиях доклинического и клинического изучения, необходимо упомянуть липопептидный антибиотик даптомицин, обладающий бактерицидным действием, новый гликопептид - оритаванцин. Определенные перспективы могут быть также связаны с новыми фторхинолонами, обладающими повышенной антиграмположительной активностью (моксифлоксацин, гемифлоксацин), ингибиторами пептидил деформилазы.

К новым антибактериальным препаратам, способным решить большинство проблем, связанных с лечением инфекций, вызванных устойчивыми грамположительными микроорганизмами, относится первый представитель оксазолидинонов - линезолид.

Характеристика линезолида

Первые оксазолидиноны были синтезированы еще в конце 70-х годов, в ходе их последующей химической модификации были получены два сходных соединения - линезолид и эпирезолид. Линезолид, как обладающий более благоприятными фармакологическими характеристиками, прошел все стадии доклинических и клинических испытаний и в 2000 г. был разрешен в США для медицинского применения. Несколько позже линезолид был зарегистрирован и в других странах, в том числе и в России.

Механизмы действия и устойчивости

Линезолид оказался первым антибактериальным препаратом с принципиально новым механизмом действия, вошедшим в медицинскую практику за более чем 20 последних лет. Линезолид ингибирует биосинтез белка, однако по конкретному механизму действия препарат отличается от всех известных ингибиторов этого процесса (макролидов, линкозамидов, хлорамфеникола, тетрациклинов и аминогликозидов), чем и объясняется отсутствие перекрестной резистентности с перечисленными антибиотиками. Блокада синтеза белка происходит на одном из самых ранних этапов - связывании N-формилметионил-т-РНК с бактериальной рибосомой. Участок связывания линезолида находится в V домене 23S РНК большой (50S) субъединицы рибосомы [15]. Устойчивость к линезолиду возникает в результате нуклеотидных замен в 2447 или 2576 положениях [16, 17]. Указанные мутации были обнаружены как у лабораторных мутантов, так и единичных клинических штаммов энтерококков, проявляющих устойчивость к антибиотику.

Спектр антибактериальной активности

К наиболее важным с практической точки зрения характеристикам линезолида относится его активность в отношении полирезистентных грамположительных микроорганизмов: Staphylococcus spp. и Enterococcus spp. [18 - 29]. Значения МПК линезолида в отношении S. aureus колеблется в пределах 2,0-4,0 мкг/мл (МПК₉₀ = 4,0 мкг/мл), коагулазонегативные стафилококки несколько более чувствительны (МПК₉₀ = 2,

8 мкг/мл). Препарат проявляет одинаковый уровень активности как в отношении чувствительных штаммов, так и в отношении устойчивых к оксациллину, аминогликозидам, фторхинолонам, макролидам и гликопептидам. Значения МПК₉₀ в отношении различных видов энтерококков (независимо от наличия устойчивости к препаратам различных классов) составляет 4,0 мкг/мл. Несколько большую активность линезолид проявляет в отношении Streptococcus pneumoniae (МПК₉₀ = 1,6 мкг/мл). В ходе доклинических и последующих испытаний изучены по несколько тысяч штаммов перечисленных видов микроорганизмов. Из других грамположительных микроорганизмов чувствительность к линезолиду (МПК₉₀ < 2,0 мкг/мл) проявляют Bacillus spp., Corynebacterium spp., Listeria monocytogenes, Mycobacterium tuberculosis и Rhodococcus spp. Некоторую чувствительность проявляют также отдельные виды микоплазм.

Определенный уровень чувствительности к линезолиду проявляют и некоторые грамотрицательные бактерии: Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Legionella spp. Bordetella pertussis и B. parapertussis, Neisseria gonorrhoeae. МПК линезолида в отношении перечисленных микроорганизмов колеблется в пределах 4,0-16,0 мкг/мл и выше. Представители семейства Enterobacteriaceae и Pseudomonas spp. к линезолиду устойчивы. Активность линезолида в отношении Chlamydia и Coxiella burnetii изучена недостаточно.

Значительный интерес представляет высокая активность линезолида в отношении большинства анаэробов. В отношении грамположительных анаэробов (Clostridium perfringens, C. difficile, Peptostreptococcus spp.) МПК препарата составляет от 0,25 до 4,0 мкг/мл. Bacteroides fragilis несколько менее чувствительны (МПК 2,0-4,0 мкг/мл).

Клиническое значение активности линезолида в отношении грамотрицательных бактерий и анаэробов в настоящее время не определено.

Характер антибактериального действия in vitro и in vivo, фармакокинетика и фармакодинамика

В отношении Staphylococcus spp. и Enterococcus spp. in vitro линезолид проявляет лишь бактериостатическое действие, бактерицидный эффект отмечается при воздействии препарата на стрептококки, прежде всего на Streptococcus pneumoniae [18]. В то же время при ряде экспериментальных инфекций in vivo линезолид проявлял выраженный бактерицидный эффект. При этом особый интерес представлял бактерицидный эффект линезолида при наиболее жестких моделях экспериментальных инфекций. Так, препарат продемонстрировал бактерицидный эффект при генерализованной энтерококковой инфекции, вызванной ванкомицинустойчивым штаммом, у мышей на фоне нейтропении [30], такой же эффект наблюдали при экспериментальном эндокардите у кроликов [31]. Важно отметить, что при перечисленных экспериментальных инфекциях, в отличие от большинства других удается в значительной степени исключить эффект собственных противоинфекционных факторов «хозяина».

В качестве одной из вероятных причин наличия у линезолида бактерицидной активности in vivo рассматривают способность препарата ингибировать продукцию микроорганизмами факторов вирулентности. Показано, что под действием препарата, даже в субингибирующих концентрациях, происходит резкое снижение продукции стафилококками таких важных факторов вирулентности, как гемолизины и коагулаза [32]. Обнаружена также ингибиция продукции факторов вирулентности (пирогенного экзотоксина, стрептолизина-О и ДНК-зы) стрептококками [33]. Определенное клиническое значение может также иметь постантибиотический эффект, проявляемый линезолидом in vitro и in vivo в отношении грамположительных микроорганизмов.