Проблему усугубляет еще и то, что большая часть рукотворных антибиотиков выделена из грибков. Грибков, с которыми бактерии контактируют уже очень и очень давно. С учетом всего вышесказанного становится понятно, почему история с антибиотиками стала развиваться по плачевному сценарию.
«Развитие антибиотикорезистентности у бактерий происходит по аналогии с развитием резистентности к пестицидам у сельскохозяйственных вредителей. В 1938 году насчитывалось всего семь видов летающих насекомых и клещей, приобретших устойчивость к пестицидам. К 1984 году их количество возросло до 447, а в список пестицидов, которые отныне на них не действовали, попали самые распространенные химикаты. Масштабное использование пестицидов и их большое разнообразие привело к тому, что у насекомых выработались механизмы противодействия смертельным ядам. А еще пестициды уничтожают естественных врагов вредителей, точно так же как антибиотики убивают естественных врагов вредоносных бактерий в нашем организме».
Возможно, если бы мы стали использовать антибиотики не так расточительно, то проблем было бы меньше. Но, увы, этого не произошло. Никогда за всю историю человечества в окружающую среду не сбрасывалось такое количество антибиотиков. Это оказало и продолжает оказывать огромное влияние на бактериальное сообщество Земли. Бактериям ничего не остается делать, как бороться. Так же как и мы, они хотят жить и умеют вертеться. На самом деле, в плане умения адаптироваться нам до них очень и очень далеко.
Развитие резистентности
Когда бактерия встречается с антибиотиком, она начинает генерировать возможную ответную реакцию. Обычно этот процесс требует смены нескольких бактериальных поколений. Бактерии живут не так долго, как мы, поэтому у многих видов смена поколений происходит каждые двадцать минут. Это в 500 тысяч раз быстрее, чем у людей. За это время бактерии выработали множество механизмов реагирования на созданные нами антибиотики.
Уменьшение проницаемости
Бактерии научились ограничивать количество антибиотика, которое в них проникает. Как правило, противомикробным веществам необходимо внедриться в бактериальные клетки, чтобы их уничтожить. Для этого им нужно пройти сквозь защитную оболочку, которая окружает бактерию. Некоторые антибиотики пользуются для транспортировки веществами, которые ежедневно поступают в бактериальные клетки для поддержания их жизнедеятельности. Иными словами, они определенным образом прикрепляются к питательным веществам или сами выступают в роли таких веществ, и ничего не подозревающие бактерии их поглощают.
Чтобы избежать нежелательного проникновения, бактерии сократили проницаемость своих клеточных мембран. Как? В большинстве случаев они изменили структуру «дверного проема», через который внешние субстанции проникают в клетку. В результате антибиотикам стало гораздо сложнее, а порой невозможно проскользнуть внутрь. Прежде всего, эта стратегия позволила бактериям удерживать концентрацию антибиотика внутри своих клеток на безопасном для себя уровне.
Модификация мишени
Бактерии научились менять свою внутреннюю структуру, чтобы не дать антибиотику нанести удар по намеченной цели. Вот что пишет об этом Дэвид Хупер, врач-инфекционист Массачусетской больницы общего профиля: «Резистентность с использованием общих механизмов модификации мишени может осуществляться самыми разными способами, что, как мы видим на практике, и делают клинически значимые бактерии. Такая модификация обычно приводит к изменению структуры мишени антибиотика, в результате чего антибиотик связывается с ней очень слабо или не связывается вообще» (11).
Если говорить проще и понятнее, бактерии меняют структуру таким образом, что те их части, которые должны были подвергнуться нападению антибиотиков, этому нападению не подвергаются. Антибиотик внедряется в бактериальную клетку и ничего не может с ней сделать.
Модификация антибиотика
Бактерии научились разрушать и уничтожать антибиотик, даже если он уже проник внутрь. Чаще всего деактивация антибиотика осуществляется за счет действия специальных «обезоруживающих» соединений – обычно это ферменты, такие как бета-лактамазы расширенного спектра (БЛРС). Вот что пишет Гарри Табер из Департамента здравоохранения штата Нью-Йорк: «Нас нисколько не удивляет наличие деактивирующих антибиотики ферментов в защитной оболочке бактериальных клеток. Бета-лактамазы и аминогликозид-модифицирующие ферменты – яркий тому пример» (12).