Бактерии полости рта: резервуар детерминант резистентности к антибиотикам

Бактерии полости рта: резервуар детерминант резистентности к антибиотикам

Мэрилин К. Робертс (Marilyn C. Roberts)

Школа общественного здравоохранения и медицины,
университет штака Вашингтон, Сиэтл, США.

Верхние дыхательные пути, включающие нос, полость рта, носо- и ротоглотку, колонизированы широким спектром грамположительной и грамотрицательной флоры, лишёнными клеточной стенки аэробами, а также анаэробными микроорганизмами. Состав микрофлоры полости рта является динамичным и изменяется в зависимости от возраста, гормонального фона, диеты, общего состояния здоровья индивидуума. Кроме этого, извне постоянно аспирируется в дыхательные пути и попадает в желудочно-кишечный тракт большое количество различных микроорганизмов. Точный видовой состав микрофлоры полости рта значительно варьирует у разных людей, а также у одного и того же индивидуума в разное время. Всего из периодонтальных карманов выделяют до 300 различных видов микроорганизмов, причём, до 100 видов может быть выделено из одного участка [1].

Такое разнообразие микроорганизмов представляет собой оптимальные возможности для передачи детерминант резистентности, в качестве резервуара которых выступает нормальная микрофлора человека [2]. Показана возможность обмена генетической информацией между бактериями из мочеполовых путей и полости рта; а в лабораторных условиях - и между таксономически отдалёнными видами микроорганизмов. Профилактическое использование антибиотиков в случаях, когда они не показаны (стоматологические вмешательства, болезни периодонта, абсцессы полости рта [3]) вносит значительный вклад в этот процесс. К наиболее часто назначаемым по этим показаниям антибиотикам относятся бета-лактамы, тетрациклины и метронидазол. Макролиды, клиндамицин и фторхинолоны используются реже, аминогликозиды обычно не применяют.

Устойчивость к бета-лактамным антибиотикам

Ферментативные механизмы резистентности

Устойчивость к бета-лактамным антибиотикам чаще всего связана с продукцией бета-лактамаз - ферментов, инактивирующих данные препараты путём гидролиза углерод-азотных связей. У грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов полости рта идентифицировано более 190 различных бета-лактамаз (Табл. 1) [4].

Таблица 1. Бета-лактамазы полости рта*

* грамположительные организмы выделены жирным шрифтом

** Группа 1: цефалоспориназы, слабо ингибируемые клавулановой кислотой; Группа 2а: пенициллиназы, ингибируемые клавулановой кислотой; Группа 2b: бета-лактамазы широкого спектра, ингибируемые клавулановой кислотой; Группа 2be: бета-лактамазы расширенного спектра, ингибируемые клавулановой кислотой; Группа 2c: карбенициллиназы, ингибируемые клавулановой кислотой; Группа 2e: цефалоспориназы, ингибируемые клавулановой кислотой.

*** Штаммы для независимого исследования представлены не были.

Первая бета-лактамаза у бактерий полости рта была описана на плазмиде у Haemophilus influenzae в начале 70-х гг. Она оказалась идентичной ТЕМ-1, впервые описанной у E.coli. Фермент ТЕМ-1 был описан также у Haemophilus parainfluenzae, Haemophilus paraphrohaemolyticus и других видов Haemophilus [2]. Этот фермент обычно находится на высокомолекулярных конъюгативных плазмидах, специфичных для рода Haemophilus [2], которые также несут детерминанты резистентности к хлорамфениколу, аминогликозидам и тетрациклину.

Приблизительно в то же время ТЕМ-1 бета-лактамаза появилась на плазмидах у штаммов Neisseria gonorrhoeae; эти плазмиды могли передаваться другим штаммам [2]. Данные плазмиды являются близкородственными низкомолекулярным плазмидам H.ducreyi и H.parainfluenzae [5]. Высказывается гипотеза, что именно H.parainfluenzae могла быть наиболее вероятным источником плазмид, кодирующих гены бета-лактамаз [5]. Периодически появляются сообщения об обнаружении аналогичных плазмид у Neisseria meningitidis; однако, нет ни одного штамма, выделенного в естественных условиях, который был представлен для независимого анализа. В то же время в лабораторных условиях была показана возможность конъюгативного переноса плазмиды, кодирующей бета-лактамазы, от N.gonorrhoeae к N.meningitidis.

Имеются сообщения об обнаружении ТЕМ бета-лактамаз у многих непатогенных видов рода Neisseria (Табл. 1), гены которых обычно локализуются на низкомолекулярных плазмидах, генетически более близких к плазмиде RSF1010 E.coli, чем к плазмидам гонококков [5]. Плазмиды, родственные RSF1010, также могут кодировать гены резистентности к сульфаниламидам и стрептомицину [5]. У N.sicca были описаны более крупные плазмиды, кодирующие гены резистентности к тетрациклинам, аминогликозидам и гены ТЕМ бета-лактамаз [5]. Штаммы Moraxella catarrhalis с множественной резистентностью при проверке в Центрах по контролю за заболеваемостью были идентифицированы как непатогенные нейссерии.

ROB-гены бета-лактамаз у H.influenzae были обнаружены на низкомолекулярных плазмидах, практически идентичных таковым у патогенных только для животных видов микроорганизмов: Actinobacillus spp. и Pasteurella spp.

Недавно бета-лактамазы были обнаружены у облигатных грамотрицательных анаэробов: Bacteroides forsythus, Fusobacterium nucleatum, Porphyromonas asaccharolytica, Prevotella spp., Veillonella spp. Только незначительная часть из них была охарактеризована (Табл. 1), а локализация генов (плазмидная или хромосомная) определена не была.

Неферментативные механизмы резистентности

Резистентность к пенициллину у микроорганизмов, легко подвергающихся трансформации в естественных условиях (Haemophilus, Neisseria, Streptococcus), может быть связана с заменой части генов, кодирующих пенициллинсвязывающие белки (ПСБ), соответствующими областями из генома резистентных микроорганизмов [6]. Этот механизм устойчивости распространён в меньшей степени, чем ферментативный, связанный с продукцией бета-лактамаз. У N.meningitidis участки генома, детерминирующие резистентность, являются близкими генам таких комменсалов, как N.flavescens и N.cinerea [6]. Один из генов ПСБ (penA) оказался необычайно неоднородным: у 78 изученных штаммов описано 30 различных мозаичных генов. Мозаичные ПСБ у S.pneumoniae содержат участки, полученные от S.mitis и других стрептококков [6].

Другим неферментативным механизмом резистентности, обнаруженным у метициллинрезистентных S.aureus, является наличие гена mecA – генетической детерминанты, кодирующей низкоаффинный к бета-лактамам дополнительный ПСБ (получивший название ПСБ2а). Ген локализован на фрагменте ДНК размером 30-40 kb и кодирует устойчивость ко всем бета-лактамам. При скрининге на наличие гена mecA 15 различных видов стафилококков, гибридизация была обнаружена у 150 штаммов S.sciuri [9]. Поскольку не все штаммы S.sciuri являются резистентными к пенициллинам, ген, гомологичный гену mecA, возможно, выполняет у этого вида стафилококков определённую физиологическую функцию, не связанную с устойчивостью к бета-лактамам [9].

Устойчивость к тетрациклинам

Описано 18 детерминант, кодирующих резистентность к тетрациклинам посредством двух основных механизмов: активного выведения антибиотика из микробной клетки и защиты рибосомы [10]. Распространение различных Tet детерминант широко варьирует, что частично связано с лёгкостью передачи конкретных детерминант между штаммами и видами [10]. Ген TetB, кодирующий активное выведение антибиотика у грамотрицательных микроорганизмов, распространён наиболее широко и обнаруживается у ряда бактерий полости рта (Табл. 2) [10]. Болезни периодонта вызывают и A.actinomycetemcomitans, и T.denticola. Детерминанту TetB обнаруживают на конъюгативных плазмидах Actinobacillus и Haemophilus [4,10]. Плазмиды, несущие детерминанты tet(B), из A.actinomycetemcomitans удаётся переносить в H.influenzae [11]. Детерминанты TetB из небольшого числа изученных штаммов Moraxella и Treponema мобилизовать не удалось [12].

Таблица 2. Механизмы резистентности к тетрациклину у грамотрицательных бактерий полости рта

Недавно нам удалось обнаружить характерные для грамположительных микроорганизмов гены, кодирующие активное выведение тетрациклинов [tet(K), tet(L)] у некоторых грамотрицательных бактерий полости рта (Табл. 2). У штамма Haemophilus aphrophilus, выделенного у больного с периодонтозом в 1990 г., обнаружен ген tet(K) [10]. У некоторых штаммов V.parvula были обнаружены гены tet(L) или tet(Q), однако большинство штаммов обладали детерминантой tet(M). У стрептококков, выделенных из полости рта, обнаруживали гены tet(M), tet(Q), tet(K), tet(L) как в изолированном виде, так и в комбинациях (Табл. 3). Недавно другие гены, обеспечивающие защиту рибосомы [tet(U), tet(S), tet(T)], были обнаружены у энтерококков [13,14,15]. Детерминанта TetS была обнаружена у S.milleri; кроме того, выделены тетрациклинрезистентные стрептококки, не обладающие ни одним из известных tet генов [15]. Tet(M) детерминанта, которая кодирует рибосом-ассоциированный протеин, широко распространена среди грамположительных и грамотрицательных бактерий (Табл. 2, Табл. 3).

Таблица 3. Механизмы резистентности к тетрациклину у грамположительных бактерий полости рта

Тетрациклинрезистентные стрептококки, не указанные в таблице, обладают Tet K, L, M, O или другими неизвестными детерминантами. Некоторые виды урогенитальных пептострептококков имеют Tet K, L, M, O. Возможно, что все эти четыре детерминанты присутствуют у пептострептококков, обитающих в полости рта.

Детерминанту tet(Q), впервые обнаруженную у Bacteroides из толстого кишечника, обычно выделяют у родственных бактероидам грамотрицательных анаэробов (например, у превотелл) (Табл. 2). У нескольких штаммов V.parvula были обнаружены гены tet(Q), однако, для большинства штаммов были характерны гены tet(M) [10]. Штаммы Mitsuokella и Capnocytophaga обычно содержат tet(Q) гены.

Другие механизмы резистентности

У ряда бактерий полости рта встречается устойчивость к метронидазолу, однако её генетический механизм неизвестен. У штаммов Bacteroides spp. из толстого кишечника описаны и секвенированы гены nimA, nimB, nimC, nimD. Они локализуются или на хромосоме, или на различных плазмидах. Гены nim, вероятно, кодируют 5-нитроимидазол редуктазу, которая восстанавливает 5-нитроимидазол до 5-амино производных [16].

Ферменты, ацетилирующие, фосфорилирующие или аденилирующие аминогликозиды, были обнаружены у пневмококков, стрептококков, стафилококков и, сравнительно недавно, у сапрофитных нейссерий и гемофил [3,5]. Обнаружен штамм C.ochraceus, устойчивый к аминогликозидам, хлорамфениколу и тетрациклину.

Ранние штаммы эритромицинрезистентных S.pneumoniae обладали рРНК метилазой класса ErmB, модифицирующей единственный остаток аденина в 23S РНК и опосредующей устойчивость к макролидам, линкозамидам и стрептограмину Б. Мы обнаружили рРНК метилазу у штаммов A.actinomycetemcomitans и Campylobacter rectus. Гены, кодирующие РНК метилазы у обоих штаммов, были локализованы на конъюгативных плазмидах; их удавалось перенести в Enterococcus faecalis, а от A.actinomycetemcomitans - к H.influenzae [11]. Известно об устойчивости к эритромицину или клиндамицину многих других микроорганизмов из полости рта.

Бактерии полости рта являются важным резервуаром детерминант резистентности к антибиотикам. Опасность их появления отражает избыточное или неоправданное применение антибиотиков, в результате чего создаются предпосылки для переноса детерминант резистентности к более патогенным видам.

Литература

1. Haffajee AD, Socransky SS. 1994;5:78-111.
2. Roberts MC In: Levy SB, Miller RV, eds. Gene Transfer in the Environment. New York: McGraw-Hill; 1989:347-75.
3. Walton, R.E. APUA Newsletter 1997;15:1-5.
4. Bush K, Jacoby GA, Medeiros AA. Antimicrob Agents Chemother 1995; 39: 1211-33.
5. Roberts MC. Clin Microb Rev 1989;S18-S23.
6. Dowson G, Coffey TJ, Spratt BG. Trends in Microbiology; Virulence, Infection, and Pathogenesis. 1994;2:361-4.
7. Archer GL, Niemeyer DM. Trends in Microbiology; Virulence, Infection, and Pathogenesis. 1994;2:343-7.
8. Berger-Bachi B. Trends in Microbiology; Virulence, infection, and Pathogenesis. 1992;2:389-93.
9. Couto I, de Lencastre H, Severina E, et al. Microbiol Drug Resist 1996;2:377-91.
10. Roberts MC, FEMS Microbiol Rev 1996; 19:1-24.
11. Roe DE, Roberts MC, Braham P, et al. Oral Microbiol Immunol 1995;10:227-32.
12. Roberts MC, Chung W, Roe DE. Antimicrob Agents Chemother 1996;40:1690-4.
13. Ridenhour MB, Fletcher HM, Mortensen JE, et al. Plasmid 1996;35:71-80.
14. Charpentier E, Gerbaud G, Gourvalin P. Antimicrob Agents Chemother 1994; 38: 2330-5.
15. Clermont D, Chesneau O, De Cespedes G, et al. Antimicrob Agents Chemother 1997; 41:112-6.
16. Olsvik B, Olsen I, Tenover FC. Oral Microbiol Immunol 1994;9:251-5.

МСРПА Робертс бактерии полости рта ферментативные механизмы резистентность бета-лактамазы устойчивость тетрациклины грамположительные грамотрицательные детерминанты