Еволюція антибіотиків: що таке антибіотики та як вони діють? Частина 1

До появи антибіотиків 30% смертей в США траплялися через бактеріальну інфекцію. У 2018 році ринок оцінювався у $42,6 млрд. Як працюють антибіотики, у чиїх скелетах їх вперше виявили та чому пеніцилін – не перший протимікробний засіб.

ВООЗ сьогодні називає стійкість до антибіотиків однією з головних ризиків  для глобальної охорони здоров’я. До прикладу, все складніше стає лікувати пневмонію, туберкульоз, гонорею та сальмонельоз. Очікується, що до 2050 року супербактерії знищать людей набагато більше, ніж рак. Наразі, через стійкість до антибіотиків щорічно помирає 700 тис. людей.

Хто такі бактерії

Бактерії — це мікроскопічні однокліткові організми, які ширяться в сприятливих умовах. Перші з них існували на Землі біля 3,4 млрд років тому. Секрет успіху мікроорганізмів в тому, що вони чудово адаптуються під зміни навколишнього середовища. Бактерії можуть жити в землі, океані та в організмі, в тому числі і в організмі людини.

Завдяки природному відбору наступне покоління бактерій отримає кращі якості батьківських клітин. У мікроорганізмів це виходить краще, ніж у людей, тому, що нове потомство у них з’являється кожні 20-30 хвилин, а людей – приблизно кожні 20-30 років.

Бактерії стали причиною декількох епідемій. У 542 році почалася перша пандемія (світова епідемія) чуми – Юстиніанова чума. Сучасні оцінки показують, що до того як вона закінчилася в 700-х роках, від неї загинуло біля 100 млн жителів Європи.

Під час «Чорної смерті», яка почалась у 1334 році в Китаї та поширилася вздовж торгового шляху до Європи в 1340-х роках, загинуло біля 25 млн людей – третина населення континенту.

Збудник чуми – бактерії виду чумна паличка (Yersinia pestis). Її відкрили в 1894 році лікар Олександр Єрсін. Ліки проти неї з’явилися в 1947 році: радянські лікарі першими у світі використали стрептоміцин, аби вилікувати чуму в Маньчжурії.

Види бактерій

Раніше вважалося, що в організмі людини мікробних клітин, приблизно в десять разів більше, ніж особистих. Але дослідження 2016 року показує, що їх приблизно стільки ж, скільки клітин людини, та їх кількість може змінюватись.

Декотрі з них допомагають в процесі харчування, запобігають розвитку патогенних бактерій та розвивають імунну систему. Вони синтезують вітаміни та розщеплюють їжу на поживні речовини, що можуть засвоюватися.

Бактерії також бувають патогенними, тобто такими, що провокують хворобу, якщо придушать імунну систему. Інші бактерії – умовно патогенні – провокують захворювання лише при певних обставинах (опортуністичні інфекції), наприклад, коли імунітет пригнічений через ВІЛ-інфекцію, хіміотерапію, генетичну схильність або ж брак харчування. Зазвичай вони являються власною мікрофлорою, яка живе у людини на шкірі або ж в кишківнику.

Шляхи зараження:

  • Вода та їжа (сальмонела та кишкова паличка).
  • Тварини – зоонозні інфекції (сибірська виразка, ящур, туберкульоз).
  • Статевий шлях (гонорея та хламідії).
  • Повітряно-крапельним шляхом.
  • Брудна поверхня.

Як працюють антибіотики?

Між бактеріями та клітинами людини існує схожість, але в останніх відсутня кліткова стінка. Антибіотики вбивають бактерії, тому що вони активно взаємодіють зі стінкою. Інший спосіб – вплив на механізм формування ДНК, котре специфічне для бактерій.

Тому антибіотики неефективні проти вірусів (у них відсутня кліткова стінка), наприклад, проти грипу та застуди. Вони також не лікують грибкові інфекції (грибок нігтя чи стригучий лишай).

Між шкідливими та корисними бактеріями мало відмінностей, тому антибіотики вбивають навіть тих, що підтримують імунітет. Саме через це у патогенних мікроорганізмів з’являється можливість розмножуватися.

Один зі способів, який рекламують для відновлення мікрофлори після курсу антибіотиків, — це приймання пробіотиків. Але мало переконливих доказів, що вони справді працюють. Ізраїльські вчені взагалі виявили, що приймання пробіотиків може сповільнити відновлення здоров’я кишківника.

Також відсутні дослідження, котрі доказали б безпеку приймання пробіотиків. Але при цьому попит на препарати продовжує зростати. У 2017 році ринок пробіотиків складав понад $1,8 млрд, до 2024 року планується зростання до $66 млрд.

Ринок антибіотиків

У 2018 році світовий ринок антибіотиків оцінили в суму $42,7 млрд, а до 2024 року очікують $56,4 млрд. На зростання ринку вплине поява препаратів проти MRSA — золотистого стафілокока, що стійкий до метіциліну та розробка дженериків.

Компанія, котра спочатку винайшла запатентований препарат, намагається отримати максимальний прибуток до закінчення строку дії патенту. Як тільки він закінчиться, конкуренти почнуть виробляти ліки з тим же складом та фармакологічною активністю. Наразі майже 80% антибіотиків не запатентовані, через що знижується ціна на них.

Резистентність золотистого стафілокока

Золотистий стафілокок (Staphylococcus aureus) чутливий практично до будь-якого антибіотику, який хоч колись розроблявся, в тому числі до відкритого Флемінгом пеніциліну. Але вже до середини 1940-х років бактерія стала стійкою до нього та на протязі наступних десяти років стала серйозною проблемою для суспільства. Це була перша хвиля боротьби з інфекцією.

Друга хвиля розпочалась в 1959 році, коли був винайдений метіцилін. Проте, до нього теж швидко виробилась резистентність.

Інфекції, викликані стійкими до антибіотиків штамами, досягнули епідемії по всьому світові. MRSA — метиціллин резистентні стафілококи – представляють загрозу для всього населення. Вони не чутливі до пеніцилінів, цефалоспоринів та карбапенемів.

Вперше MRSA виділили у пацієнта в Великобританії у 1960 році.

До 1970-х років клони штаму циркулювали у лікарнях по всій Європі. Також були окремі повідомлення про MRSA в лікарнях США.

До 1980-х роках через незрозумілі причини архаїчні штами MRSA значною мірою зникли з європейських лікарень, ознаменував кінець другої та початок третьої хвилі пошуку антибіотику.

В кінці 1970-х років в лікарнях США зареєстрували спалахи інфекцій, викликаних MRSA. До середини 1980-х років вони стали ендемічними, тобто характерними для цієї місцевості. Потім вони захопили весь світ, що привело до всесвітньої пандемії MRSA в лікарнях, що продовжується до сьогоднішнього дня.

Через те, що інфекція швидко поширилась, проти неї почали використовувати ванкоміцин – єдиний антибіотик, до якого золотистий стафілокок залишався чутливим. Таким чином закінчилась третя хвиля та розпочалась четверта.

На початку 1990-х років в Західній Австралії знайшли позалікарняні випадки інфекції — CA-MRSA. В США перші подібні захворювання знайшли у здорових дітей в 1997-1999 роках. Вони не входили до зони ризику MRSA та померли від повзучої інфекції, що дає право припустити наступне: це були хворобливі штами MRSA. Як і в Австралії, ці CA-MRSA ніяким чином не були пов’язані з лікарняними штамами та були чутливі до більшості антибіотиків.

Спалахи та епідемії CA-MRSA в наш час відбуваються по всьому світові та мають схожу епідеміологію, хоча утворювані клони відрізняються, в залежності від географічного розташування.

Середній час перебування пацієнтів в стаціонарі з цією інфекцією – 76 діб, а вартість терапії оцінюється в 33,5 тис. доларів.

Світовий ринок ліків проти MRSA у 2018 році оцінювався в $922 млн. Аналітики Coherent Market Insights прогнозують зростання до $1,3 млрд до 2026 року, в основному шляхом покращення формул вже схвалених ліків.

У 2016 році фармацевтична компанія Allergan отримала дозвіл FDA на оновлення ін’єкції Dalvance — достатньо протягом 30 хвилин вводити одноразову дозу внутрішньовенно для лікування гострих бактеріальних інфекцій шкіри.

Очікується, що подібні фактори будуть сприяти росту ринку лікарняних засобів проти MRSA. Інша причина – схвалення та запуск доступних препаратів. Наприклад, у 2015 році Glenmark Pharmaceuticals схвалили виробництво аналогу препарату Zyvox, котрий випускає норвезька компанія Fresenius Kabi Norge.

У другій частині статті ми детально розглянемо історію винайдення та розвитку антибактеріальних препаратів до нашого часу.

БІЛЬШЕ ЦІКАВОГО:

Читайте также:

Робот Microsure MUSA — перше використання на реальних пацієнтах

Розумний унітаз — повна маячня, чи корисний інструмент?

Медичні консультації через YouTube та Instagram — добро чи зло?

Як штучний інтелект може покращити здоров’я жінок