Лекарственную устойчивость бактерий нанесли на карту

Устойчивость бактерий к разным антибиотикам зависит от того, в какой стране они живут.

Устойчивость бактерий к лекарствам давно превратилась в большую медицинскую проблему: антибиотики, помощью которых совсем недавно можно было избавиться от той или иной инфекции, все чаще отказывают. По прогнозам Всемирной организации здравоохранения, к 2050 году около 10 миллионов человек будут умирать ежегодно из-за причин, связанных с лекарственной устойчивостью бактерий.

По сути, это эволюция в действии: под действием внешнего фактора – то есть лекарств – в популяциях бактерий получают преимущество те, у которых появились благоприятные мутации. Например, какая-то бактерия благодаря случайным изменениями в ДНК получила усовершенствованный молекулярный насос, откачивающий токсин из клетки; или же какой-то жизненно важный белок, на который действовал антибиотик, из-за мутации стал «невидимым» для лекарства; или же бактерия просто научилась расщеплять вредное для себя вещество.

Проблема осложняется тем, что у бактерий очень распространен так называемый горизонтальный перенос генов, когда клетки делятся друг с другом своей ДНК, или же подбирают бесхозную ДНК из внешней среды. (Для нас это не очень привычно: мы, да и вообще все животные и растения, передаем гены вертикально, от родителей к потомкам; хотя в последнее время появляются данные о том, что горизонтальный перенос генов играет существенную роль и среди многоклеточных эукариот.) Причем гены у бактерий могут «гулять» между разными штаммами.

И поэтому считается, что одна из основных причин распространения лекарственной устойчивости – это антибиотическая профилактика, которую практикуют в сельском хозяйстве. Скоту, чтобы он не заболел, дают антибиотики в виде пищевой добавки, так что, во-первых, у бактерий коров, свиней и т. д. появляется масса шансов приспособиться к лекарствам, а во-вторых, «животные» штаммы могут потом передать гены устойчивости другим бактериальным разновидностям, в том числе и тем, которые «специализируются» на человеке.

Но антибиотики принимают и люди, хотя обычно только по делу, а не ради профилактики. Однако тут надо учитывать, что, когда мы принимаем такие лекарства, то они действуют не только на вредную инфекцию – они действуют и на кишечную микрофлору. И наши кишечные бактерии тоже обзаводятся генами лекарственной устойчивости, которыми они вполне могут поделиться – с помощью механизма горизонтального переноса генов – с каким-нибудь опасным штаммом.

С другой стороны, в разных странах антибиотики используют по-разному, где-то отдают предпочтение одним препаратам, где-то – другим, где-то их применяют щедро, где-то, наоборот, сравнительно экономно. Возникает мысль, что если проанализировать геномы бактерий кишечной микрофлоры, то можно составить своеобразную карту устойчивости к антибиотикам.

Именно такую карту под названием ResistoMap описывают в статье в Bioinformatics исследователи из Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины, Московского физико-технического института и Лаборатории данных. Карта представляет собой интерактивный ресурс, в котором можно выбирать интересующую группу антибиотиков, чтобы увидеть, на каких территориях к ним у бактерий выработалась устойчивость, или же можно выбрать конкретную страну, чтобы посмотреть, как у ее населения обстоят дела с бактериальной лекарственной устойчивостью.

Данные можно также отфильтровать по полу, возрасту и диагнозу. (На всякий случай подчеркнем еще раз, что речь идет не о лекарственной устойчивости вредных бактерий, а о лекарственной устойчивости обычной кишечной микрофлоры – однако по ее лекарственной устойчивости можно судить о том, каких сюрпризов стоит ждать от инфекционных штаммов.)

Пока что в карту включены результаты 12 исследований, охватывающих 15 стран и более 1600 человек. Этого может показаться мало, однако ресурс сконструирован так, чтобы его можно было пополнять новым данными. И уже сейчас на ResistoMap можно увидеть, как меняется характер устойчивости к антибиотикам в разных странах. Например, микрофлора датчан, по-видимому, одна из самых чувствительных к антибиотикам среди европейцев, а микрофлора французов – самая устойчивая, особенно по отношению к лекарствам из группы фторхинолонов (поскольку у фторхинолонов нет природного «предка», как у антибиотиков, то их иногда называют не антибиотиками, а антимикробными препаратами).

Это вполне согласуется с тем, что во Франции самый высокий общий уровень использования антибиотиков в Западной Европе, а в Дании (и Германии) их, напротив, применяют весьма умеренно, как в здравоохранении, так и в сельском хозяйстве. В Китае и в России уровень устойчивости достаточно высок – вероятно, потому, что и там, и там правила применения антибиотиков достаточно мягкие, часто назначают антибиотики широкого спектра, и вообще их довольно легко купить без рецепта. Самыми «беззащитными» перед противобактериальными средствами оказались бактерии индейцев Венесуэлы, живущих изолированной группой и крайне редко контактирующих с «внешними» людьми, от которых к ним могли бы попасть как антибиотики, так и лекарственноустойчивые штаммы.

С помощью пополняемого новыми данными ResistoMap’а можно отслеживать возможные пути бактериальной эволюции в разных странах, что, в свою очередь, было бы очень кстати как для здравоохранительной политики – врачи должны знать, к каким антибиотикам становятся устойчивыми микробы на их территории, – так и для фундаментальных исследований, направленных на поиск новых, более совершенных антибактериальных препаратов.