Механизмы резистентности к противотуберкулёзным препаратам

Особенности патогенеза туберкулёза и биологии возбудителя (медленная пролиферация, длительное персистирование в организме и последующая реактивация инфекции) накладывают определенные отпечатки на формирование устойчивости у микобактерий. Из-за крайне ограниченных возможностей генетического обмена между микобактериями формирование у них резистентности практически всегда связано с накоплением хромосомных мутаций в генах, кодирующих мишени действия препаратов.

Терминология антибиотикоустойчивости микобактерий отличается некоторыми особенностями, что связано с чисто практическими задачами. Согласно рекомендациям ВОЗ, в зависимости от того, получал ли пациент специфическую противотуберкулёзную терапию до выделения возбудителя, различают первичную и приобретённую устойчивость. К микроорганизмам с первичной устойчивостью относят штаммы, выделенные от пациентов, не получавших специфическую терапию. Если устойчивый штамм выделен у пациента на фоне противотуберкулёзной терапии, то устойчивость расценивают как приобретённую. В тех случаях, когда невозможно достоверно установить факт применения противотуберкулёзных препаратов, используют термин «начальная» устойчивость. К множественно устойчивым микобактериям относят микроорганизмы, устойчивые, как минимум, к рифампицину и изониазиду – Multy Drag Resistans (MDR – ТВ - резистентность к 1-2 препаратам).

Риск развития мутаций, опосредующих устойчивость, составляет: 3,32 x 10^-9 на одно деление клетки для рифампицина; 2,56 x 10^-8 - для изониазида; 2,29 x 10^-8- для стрептомицина; 1,0 x 10^-7- для этамбутола. Риск одновременного развития устойчивости к двум препаратам меньше чем 10^-15. Вероятность такого события крайне низка, особенно, если учесть тот факт, что обсемененность микобактериями очага инфекции обычно не превышает 10⁸ КОЕ. Учитывая приведённые факты, формирование у микобактерий множественной устойчивости (XDR – ТВ - туберкулез с суперустойчивостью) связывают с нарушением режимов антибактериальной терапии, хотя прямых доказательств этому нет.

С точки зрения природной чувствительности к АМП, микобактерии представляют собой не совсем однородную группу. Так, «атипичные» микобактерии M.avium-intracellulare устойчивы к изониазиду и пиразинамиду, микроорганизмы группы M.chelonae устойчивы к изониазиду, пиразинамиду, рифампицину, стрептомицину и этамбутолу. Но, с другой стороны, перечисленные микроорганизмы высокочувствительны к макролидам - азитромицину и кларитромицину, эти АМП составляют основу терапии соответствующих инфекций. Микроорганизмы группы M.chelonae также чувствительны к тетрациклинам и сульфаниламидам.

Рифамицины

Мишенью действия рифамицинов является фермент ДНК-зависимая РНК-полимераза (ген rpoB). Устойчивость к рифамицинам (рифампицину, рифабутину и др.) в подавляющем большинстве случаев (более 95 % штаммов) связана с мутациями в сравнительно небольшом фрагменте β-субъединицы этого фермента. Размер указанного фрагмента составляет 81 пару оснований (27 кодонов). Мутации в отдельных кодонах различаются по своему значению. Так, при мутациях в кодонах 526, 516 и 531, обнаруживают высокий уровень резистентности к рифампицину (МПК< 32,0 мкг/мл) и другим рифамицинам. Мутации в кодонах 511, 516, 518 и 522 сопровождаются низким уровнем устойчивости к рифампицину и рифапентину, при сохранении чувствительности к рифабутину. В незначительной части случаев резистентность к рифамицинам связана с мутациями в других участках гена rpoB.

Изониазид

Изониазид по существу представляет собой пролекарство. Для проявления антибактериальной активности молекула препарата должна быть активирована внутри микробной клетки, однако химическая структура активной формы изониазида окончательно не выявлена. Активация происходит под действием фермента каталазы-пероксидазы (ген katG). Мутации в этом гене (обычно в положении 315), приводящие к снижению активности фермента на 50 %, обнаруживают приблизительно у половины изониазидорезистентных штаммов микобактерий.

Вторым механизмом устойчивости микобактерий к изониазиду является гиперпродукция мишеней действия активных форм препарата. К указанным мишеням относятся белки, участвующие в транспортировке предшественников миколовой кислоты и ее биосинтезе: ацилированный белок-носитель (ген acpM), синтетаза (ген kasA) и редуктаза (ген inhA) белка-носителя. Миколовая кислота является основным компонентом клеточной стенки микобактерий. Мутации обычно выявляются в промоторных областях перечисленных генов. Уровень устойчивости, связанной с гиперпродукцией мишеней, как правило, ниже, чем при мутациях в генах каталазы-пероксидазы.

Пиразинамид

Он, как и изониазид, является пролекарством. После пассивной диффузии внутрь микробной клетки пиразинамид превращается в пиразиноивую кислоту под действием фермента пиразинамидазы (ген pncA). Пиразиноивая кислота, в свою очередь, ингибирует ферменты биосинтеза жирных кислот. У 70-90 % штаммов микобактерий, устойчивых к пиразинамиду, в структурных или промоторных областях пиразинамидазы обнаруживают мутации. Здесь же необходимо отметить, что M.bovis обладает природной устойчивостью к пиразинамиду, благодаря специфической точечной мутации в 169 кодоне.

Стрептомицин

В отличие от большинства других микроорганизмов, устойчивость микобактерий к аминогликозидам не связана с продукцией АМФ. У штаммов микобактерий, устойчивых к стрептомицину, обнаруживаются два вида мутаций, приводящих к модификации участка связывания антибиотика с малой субъединицей (23S) рибосомы: мутации в генах, кодирующих 16S рРНК (rrs), и генах, кодирующих S23 рибосомальный протеин (rspL).

Этамбутол

Мишенью действия этамбутола является белок embСАB (арабинозилтрансфераза), участвующий в биосинтезе компонента клеточной стенки микобактерий - арабиногалактона. Устойчивость к этамбутолу, в подавляющем большинстве случаев, связана с точечной мутацией в 306 кодоне.

Фторхинолоны

Механизмы устойчивости микобактерий к фторхинолонам не

отличаются от механизмов, выявляемых у других микроорганизмов, и связаны с мутациями в генах ДНК-гиразы.

Макролиды

Устойчивость M.avium-intracellulare к макролидам определяется модификацией мишени их действия. У устойчивых штаммов обнаруживают замену аденина в 2058 положении молекулы 23S РНК.

 

В заключение необходимо отметить, что механизмы резистентности некоторых видов микобактерий к противотуберкулёзным препаратам не установлены.