12.04.2017

Карта устойчивости микробов к антибиотикам

Российские ученые создали интерактивную мировую карту резистентности микробиоты кишечника к антибиотикам. ResistoMap поможет выявить национальные особенности в потреблении антибиотиков и контролировать лекарственную устойчивость в глобальном масштабе. Технология представлена в журнале Bioinformatics, а сам ресурс доступен по адресу http://resistomap.rcpcm.org/. Кратко об итогах работы сообщает пресс-релиз Московского-физико технического института.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) в 2014 году в своем докладе впервые обозначила проблему устойчивости к антибиотикам как серьезную опасность здоровью людей. «В связи с отсутствием оперативных и согласованных действий, наш мир вступает в эпоху, когда антибиотики теряют эффективность, и обычные инфекции и небольшие травмы, которые можно было излечивать в течение многих десятилетий, сейчас начинают снова убивать», — сказал помощник генерального директора ВОЗ по безопасности здравоохранения Кейджи Фукуда. Микробная лекарственная устойчивость вызвана широким неконтролируемым использованием антибиотиков в медицине и сельском хозяйстве: прогнозируется, что к 2050 году около 10 миллионов человек будут умирать ежегодно из-за причин, связанных с лекарственной устойчивостью. Российские учёные из Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины, Московского физико-технического института и Лаборатории данных создали ResistoMap — веб-интерактивную визуализацию кишечного резистома (от лат. resisto — сопротивляюсь) — присутствия генов лекарственной устойчивости к действию антибиотиков в микробиоте кишечника человека. Навигационный слой географической карты позволяет сформулировать гипотезы относительно глобальных тенденций устойчивости к антибиотикам и сопоставить особенности резистома кишечника с национальными практиками по применению лекарств.

Почему микробиота?

Микробиота (микробиом, микрофлора) человека — это совокупность всех микроорганизмов в теле человека. Из всех органов, тканей и сред организма микрофлора кишечника является доминирующей по численности. Научные исследования последних лет показали, что по своей важности для жизни человека микробиота кишечника является еще одним органом, состоящим из огромного числа бактерий, — как прикрепленных к стенке кишечника, так и обитающих в его просвете. Оставаясь невидимым, этот «орган» весит около двух килограммов и насчитывает порядка 1013 (десяти триллионов) клеток микроорганизмов. По данным молекулярно-генетических исследований видовой состав микрофлоры стабилен во времени, но способен сильно меняться при резком изменении диеты или приёме антибиотиков. Кишечное сообщество представляет собой сложную экосистему из сотен видов, в геномах которых закодировано на два порядка больше генетической информации, чем в геноме человека. Совокупность этих геномов — метагеном — содержит, в том числе, “поведенческий код” для членов сообщества, определяющий их пищевые и другие связи между собой и внешним миром. Правильный обмен веществ, здоровые сосуды, нормальное пищеварение, устойчивость к внешним инфекциям (состояние иммунитета) человека во многом определяется стабильностью, можно сказать, «здоровьем» его микрофлоры.

Пул генов антибиотикорезистентности (дающих бактериям устойчивость к действию препарата), уровень которого увеличивается во время лечения антибиотиками, потенциально является «коромыслом» в передаче этих генов патогену и имеет серьёзные последствия как для отдельного человека, так и для общества в целом. Анализ функционального состава микробиоты с использованием метагеномики позволяет оценить распространённость генов устойчивости в микробиоте человека и, таким образом, в перспективе обеспечить индивидуальный прогноз для способности микробиоты человека внести вклад в устойчивость патогенов. К настоящему моменту опубликованы обширные объёмы метагеномных данных по микробиоте кишечника, которые дают возможность оценить разброс структуры резистома у здорового населения стран мира, а также у пациентов с различными заболеваниями.

ResistoMap содержит два основных интерактивных рабочих поля — географическую и тепловую карты. Пользователь может выбрать интересующую группу антибиотиков или страну, которые будут отображаться в тепловой карте, и получить срез резистома. Данные могут быть отфильтрованы по странам, полу, возрасту и диагнозу. В настоящий момент разработчиками проанализированы на предмет уровня резистома данные для более чем 1600 человек из 12 исследований, охватывающих 15 стран, при этом для пользователей ресурса имеется возможность добавления на карту резистома новых опубликованных данных в едином формате.

Особенности разных стран

Используя ResistoMap, можно оценить глобальное изменение потенциала резистентности к различным группам антибиотиков и изучить связи между специфическими лекарственными средствами и клиническими факторами. Например, метагеномы датчан, как правило, демонстрируют самый низкий уровень резистома среди европейских групп, тогда как французские образцы имеют самые высокие уровни, особенно фторхинолонов, антибактериальных лекарственных средств широкого спектра действия. Это согласуется с тем фактом, что Франция имеет самый высокий общий уровень использования антибиотиков в Западной Европе, а Дания и Германия — страны, где применение противомикробных препаратов умеренно как в здравоохранении, так и в сельском хозяйстве. С другой стороны, китайское и русское население имеет более высокий уровень резистома — вероятно, ввиду менее жестких правил применения антибиотиков, частого назначения антибиотиков широкого спектра, а также лёгкой доступности антибиотиков без рецепта. Самые низкие уровни резистентности микробиоты наблюдаются у изолированной популяции индейцев из Венесуэлы, практически не имеющих контактов с населением развитых стран. Анализ выявляет некоторые новые тенденции, которые ожидают дальнейшего толкования с клинической точки зрения.

Константин Ярыгин, один из авторов разработки: «Мы предполагаем, что разведочный анализ глобального ландшафта антимикробной устойчивости кишечной микробиоты с использованием ResistoMap подскажет исследователям новые идеи о том, как оптимизировать схемы применения антибиотиков в медицине, а также в сельском хозяйстве».

Что же делать читателям?

Какие правила следует соблюдать при лечении антибиотиками, чтобы не проиграть нашу битву с бактериями? Самое важное правило — применять антибиотики строго по назначению врача, проводить лечение до конца (даже если симптомы спали раньше) и не уменьшать назначенные врачом дозировки. По данным российских исследований, каждая четвёртая мама не доводит курс антибиотиков, прописанных её ребенку, до конца. В то же время нельзя затягивать приём на более длительный срок — это даёт инфекции дополнительный шанс найти способ борьбы с препаратом. Только «золотая середина» способна эффективно остановить инфекцию. Антибиотики узкого спектра, то есть действующие на ограниченное число бактерий, безопаснее и предпочтительнее препаратов широкого спектра. При возможности точной идентификации возбудителя инфекции чем точнее воздействие, тем меньше шансов на выживание патогенных бактерий.

Источники:

1. polit.ru