Значение перекрестной устойчивости к противотуберкулезным препаратам при лечении резистентных форм туберкулеза

17-03-2017

Ключевые слова: перекрестная резистентность, лекарственно-устойчивый туберкулез, ВИЧ-инфекция.

Эпидемиологическая ситуация по туберкулезу (ТБ) во всем мире остается напряженной. Одна из основных причин такой обстановки связано с ростом лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза (ЛУ МБТ).

По данным многочисленных исследований появление и неуклонный рост ЛУ ТБ связан с генными мутациями [3,8].  ЛУ-это способность возбудителя болезни сохранять жизнедеятельность, включая размножение при воздействии на него терапевтических концентраций препарата. Возникновение ЛУ ТБ связано с наступлением эры антибактериальной терапии. Новая эра в лечении больных ТБ наступила в середине ХХ века и связана она с открытием стрептомицина и его широким применением в виде монотерапии при ТБ [14,29].

Одна из форм ЛУ МБТ к противотуберкулезным препаратам (ПТП) является перекрестная устойчивость (ПУ). ПУ обусловлена сходством  химических структур некоторых ПТП, в результате чего возникновение резистентности к одному лекарственному средству влечет за собой устойчивость к другому препарату. Часто ПУ выявляют внутри одной группы препаратов, что обусловлено одинаковой «мишенью» данной группы химиопрепаратов. При ПУ, резистентность ко второму лекарству может возникнуть необязательно на фоне лечения. При использовании второго препарата, его действие в организме вначале может иметь эффект, но если уже ПУ существует, вряд ли он будет действовать до конца достаточно долго и сильно.

Возникновение ЛУ микробной клетки связана с отбором  и выживанием той части популяции, которая имеет механизмы защиты против химиопрепаратов. На фоне проведенного лечения погибают чувствительные МБТ, а устойчивые размножаются, в результате чего чувствительные клетки замещаются резистентными. Постепенная селекция и привыкание МБТ к ПТП, при длительном воздействии ведет к изменению генома МБТ без обратимости чувствительности. Устойчивость МБТ определяется снижением чувствительности до такой степени, что данный штамм способен размножаться при воздействии на него препарата в более высокой концентрации. Большая популяция устойчивых МБТ в результате дополнительных мутаций может превратиться в мутантные клетки, резистентные сразу к нескольким ПТП [6].

Возможность возникновения ПУ необходимо учитывать в клинике при комбинированном лечении, а также замене одного препарата другим. Для прогнозирования ПУ обязательны исследования культуры МБТ на генетическом уровне в сочетании с микробиологическим изучением устойчивости.  Высокие уровни ПУ имеют рифампицин и рифабутин (82-94%) из группы рифамицинов,  повышение резистентности МБТ к которым связана с изменением структуры компонентов микробной клетки, а именно, изменение структуры РНК-синтез [4,5,30]. Повышение устойчивости к аминогликозидам связано с изменением структуры бактериальных рибосом. Амикацин является полусинтетическим производным канамицина, поэтому считается, что при появлении ЛУ к канамицину, лекарственная резистентность возникает и у амикацина [11,26]. ПУ между этими препаратами составляет 89-100%, т.к. связана с одной и той же мутацией, в то время как этот показатель у стрептомицина и канамицин/амикацина низкий. У канамицина и его производного амикацина наиболее частой мутацией устойчивости являюся мутации в гене rrs [11].

Мутации в этом гене приводят к ПУ к канамицину, амикацину, виомицину и капреомицину [21]. Еще одним механизмом ПУ к аминогликозидным препаратам являютя мутации в гене whiB7 [23]. Не относящийся к группе аминогликозидов, полипептид капреомицин имеет умеренную ПУ. При сопоставлении таких препаратов, как виомицин и капреомицин нужно отметить, что все штаммы, устойчивые к капреомицину, устойчивы также к виомицину; при этом не все штаммы, устойчивые к виомицину, резистентны также и к капреомицину. Так как протионамид является гомологом этионамида, то между ними имеется полная ПУ. Между этионамидом и протионамидом, также как и между канамицином и амикацином, кросс-резистентность настолько частая, что с точки зрения определения режима химиотерапии туберкулеза их рассматривают как один и тот же препарат. Аналоги  гидрозидов изоникотиновой кислоты (ГИНК) – тиоамиды-относятся к синтетическим противотуберкулезным средствам и имеют структурное сходство с производными гидразидов никотиновой кислоты и поэтому по своим основным свойствам напоминают ГИНК. Биомишени этионамид/протионамида совпадают с мишенью изониазида и в 86% случаев имеют ПУ с изониазидом при наличии мутаций в гене inhA [13].  Мутации в гене etaA приводит к полной ПУ ко всем тиоамидам [15,27]. Между циклосерином и тиоацетазоном также отмечается полная ПУ. Перекрестная резистентность тиоацетазона с изониазидом, этионамидом /протионамидом и ПАСКом регистрировалась, но в целом считается очень низкой [7]. При изучении ЛУ к фторхинолонам было установлено, что лекарственная резистентность к данной группе препаратов возникает в результате необоснованного применения их в эмперических режимах химиотерапии туберкулеза при неизвестной ЛУ МБТ к другим ПТП. Фторхинолоны являются одним из основных препаратов, под действием которых происходит деспирализация ДНК МБТ и ее гибель, используемых при химиотерапии больных с множественной и широкой лекарственной устойчивостью (МЛУ/ШЛУ) МБТ ТБ [22].  Генетической мишенью действия фторхинолонов в МБТ является ДНК-гираза, которая состоит из двух субъединиц А и В, кодируемых генами gyrA и gyrB [10, 19, 31]. Из них в 45-85%  резистентность к этой группе препаратов связана с мутациями в гене gyrA и около 7% в гене gyrB. По данным многих работ развитие устойчивости ко всей группе фторхинолонов носит перекрестный характер, при этом высший уровень устойчивости в основном связан с появлением мутаций в гене gyrA или мутаций в gyrA и gyrB  одновременно [16, 17, 28]. Резистентность микобактерий имеет место не только к фторхинолонам первого поколения, но и к препаратам четвертого поколения. Так, в работе Хахалиной А.А. (2004) было установлено, что высокий уровень устойчивости МБТ к левофлоксацину и моксифлоксацину связан с мутациями в гене gyrA, а мутация в гене gyrB связана с умеренным к левофлоксацину и низким к моксифлоксацину уровнем устойчивости, из которых большая часть мутаций выявлены у больных с хроническим течением процесса при сравнении с впервые выявленными.

Учитывая вышесказанное, необходимо обратить внимание, что увеличивается количество больных с резистентной формой ТБ в сочетании с ВИЧ-инфекцией. По данным Алексеевой Л.П. (2008) у умерших от ВИЧ-ассоциированного ТБ ЛУ МБТ выявляются чаще, чем у выписанных – соответственно 55,6% и 39,4% [1]. Больные с ко-инфекцией ВИЧ-ТБ являются группой повышенного риска по формированию резистентности у МБТ к ПТП. Отмечается нарастание частоты ЛУ не только к ПТП 1-ой линии, но и к резервным лекарственным средствам. Многолетние стандартные курсы химиотерапии, основанные на применении препаратов, разработанные десятилетие назад привели к существенной проблеме возникновения штаммов МБТ с МЛУ и ШЛУ, а также множеству других мутаций устойчивости. Сочетание ВИЧ-инфекции с МЛУ/ШЛУ-ТБ характеризуется более тяжелым и прогрессирующим течением. Такие больные относятся к опасным очагам инфекции, т.к. длительное время остаются бактерио-выделителями, что приводит к ухудшению эпидемической ситуации. В связи с тем, что пациенты с МЛУ/ШЛУ-ТБ не поддаются стандартной схеме химио-терапии из-за ограниченности набора ПТП резервного ряда и подобрать им адекватную терапию затруднительно, лечение часто бывает не эффективным. При сочетании же с ВИЧ-инфекцией положение у данной категории больных усугубляется. ЛУ развивается стремительно и к новым ПТП. Одним из таких лекарственных средств является бедаквилин, применение которого было одобрено в 2012 г., но вскоре и к этому препарату развилась резистентность, связанная с геном atp E [12, 25]. А в 2014 г. в результате выявленной мутации в гене Rv0578 МБТ, была установлена ПУ между бедаквилином и новейшим препаратом 3-й линии клофаземином, применяемый в комплексном лечении больных с ШЛУ-ТБ [18]. Развившаяся ЛУ к новым ПТП, а тем более кросс-резистентность, создает трудности с подбором таким пациентам адекватной противотуберкулезной химио-терапии, а при сочетании с ВИЧ-инфекцией задача становится еще более тяжело разрешимой. Также необходимо учитывать, что больные с ШЛУ-ТБ в сочетании с ВИЧ-инфекцией получают помимо противотуберкулезной терапии, еще и антиретровирусную. При наслоении двух схем лечения с использованием большого количества лекарственных средств токсического действия, приводит к возникновению ряда побочных реакций, что еще больше усложняет положение больного. Сочетание двух таких грозных заболеваний, как МЛУ/ШЛУ-ТБ и ВИЧ-инфекция являются мощным фактором прогрессирования и генерализации процесса, что резко снижает вероятность успешного излечения пациента и увеличения риска смертельного исхода [2,9].

По механизму действия ПТП во многом совпадают. Данные препараты способны ингибировать в различной степени рост МБТ, повышать бактерицидную активность крови и фагоцитарную активность альвеолярных макрофагов, а также усилить действие других туберкулостатиков. Необходимо помнить что при использовании в лечении МЛУ/ШЛУ-ТБ препаратов нового поколения, возможно совпадение биомишеней  различных лекарственных средств, в результате чего может развиться  ПУ даже с новыми препаратами. Поэтому все больные с диагнозом МЛУ - ТБ должны пройти фенотипическое тестирование на наличие лекарственной резистентности для инъекционных препаратов и фторхинолонов, а также молекулярно-генетические анализы для определения мутаций устойчивости к ПТП второго ряда. Исследуя химические соединения, достигающих несколько миллионов, отбираются нужные лекарственные средства с хорошей активностью в отношении как активно реплицитирующих, так и покоящихся микобактерий, сопряженные со способностью проникать через клеточную стенку ткани и гранулемы, а также низкой цитотоксичностью. Основным требованием является действие на новую мишень в клетке МБТ, что позволит преодолеть МЛУ-ТБ и ШЛУ-ТБ [20,24]. Таким образом, создание новых химиотерапевтических средств, отличающихся механизмом антимикробного действия и мишенями при правильном выборе схемы лечения больных с ЛУ ТБ имеют большое значение для практической медицины.

 

ƏDƏBİYYAT - ЛИТЕРАТУРА– REFERENCES:

 

1.Алексеева Л.П. Особенности выявления, клинические течения и лечения больных туберкулезом и ВИЧ-инфекцией: Aвтореф. дис. … канд. мед. наук, Москва,2008, 43 с.
2.Асанов Б.М., Пантелеева Л.Г., Дубровина В.И. ВИЧ-инфекция в Ульяновской области / Научно-практич. конференция (проблема туберкулеза у больных с ВИЧ-инфекцией ), 2009, №7, c.28-29.
3.Коровкин В.С. Молекулярные основы лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза // Мед. новости, 2003, №9,с.10-15.
4.Пасечник О.А., Астафурова Е.Д., Бокарева Р.В., Кортусова Л.Н. Особенности спектра лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза у впервые выявленных больных  // Современные проблемы науки и образования, 2014, №6, с.16-20.
5.Пасечников А., Майкл Л.Рич. Руководство по лечению туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью, 2003, 173 с.
6.Прозоров А.А., Зайчикова М.Д., Даниленко В.Н. Мутанты Mycobacterium Tuberculosis с множественной лекарственной устойчивостью: история появления, генетические и молекулярные механизмы устойчивости, возникновения проблемы // Генетика, 2012, Т.48 (1), с.5-20.
7.Руководство по лечению туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью.2-ое издание / Партнеры во имя здоровья. Бостон, США, 2013, 304с. 
8.Тунгусова О.С., Марьяндышев А.О. Молекулярная генетика микобактерий туберкулеза  // Проблемы туберкулеза, 2001, №6,с.48-49.
9.Охтярина В.В., Лехляйдер М.В., Долгина Л.Г. Некоторые особенности течения туберкулеза среди ВИЧ-инфекции / Научно-практич. конференция ( проблема туберкулеза у больных с ВИЧ-инфекцией ), 2009, №7, c.32-34.
10.Хахалина А.А. Молекулярно генетический анализ мутаций в генах gyrA и gyrB, связанных с устойчивостью Mycobacterium Tuberculosis к фторхинолонам: Автореф.дис. ...канд. биол. наук. Москва, 2004., 21с.
11.Alangaden G.J.,Kreisnirth B.N., Aouаd A. et.al. Mechanizm of resistance amikacin and kanamycin in Mycobacterium tuberculosis.// Antimicrob Agents Chemother,1999,V.42 (5), p.1295-1297.
12.Andries K., Villelas C., Coeck N. et.al. Acquired resistance of Mycobacterium tuberculosis to bedaquiline // PLoS ONE, 2014, V.9 (7), p. 102-135.
13.Banerjee A., Dubnau E., Quemard A. et. al. inhA, a gene encoding a target for isoniazid and ethionamide in Mycobacterium tuberculosis // Science, 1994, V. 263 (5144), p. 227-330.
14.Crofton J. and Mitcheson D.A. Streptomycin resistance in pulmonary tuberculosis // Br. Med. J. 1948, V.2 (4588), p.1009-1015.
15.De Barber A.E. Mdululi K., Bosman M. et. al. Ethionamide activation and sensivity in multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis // Proc. Natl. Acad. Sci.USA, 2000, V.97(17) , p.9677-9682.
16.Devasia R.A., Blackman A., May C. et.al. Fluoroquinolone resistance in Mycobacterium tuberculosis: an assesement of  MGIT 960, MOPS and nitrate reducatse assay and fluoroquinolone cross-resistance // J.Antimicrob. Chemother, 2009,V.63(6), p.1173-1178.
17.Ginsburg A., Grosset J., Bishai W. Fluoroquinolanes, tuberculosis and resistance // Lancet infect.dis, 2003,V.3, p.432-442.
18.Hartkoorn R.C. Uplekar S., Cole S.T. Cross-resistance between clofazimine and bedaquiline through upregulation of MmpL 5 in Mycobacterium tuberculosis // Antimicrob. Agents Chemother, 2014,V. 58 (5), p. 2979-2981.
19.Lau R., Hop., Kao R. et.al. Molucular characterization of fluoroquinolane resistance in Mycobacterium tuberculosis: Functional analysis of gyrA mutation in position // Antimicrob Agaents Chemother., 2011, V.55 (2), p.608-614.
20.Lechartier B., Rybniker J., Zumla A., Cole S.T. Tuberculosis drug discovery in the post-postgenomic era // EMBO Mol.Med,2014,p. n/a-n/a.
21.Maus C.E., Plikaytis B.B., Shinnick T.M. Molecular analysis of cross-resistance to capreomycin, kanamycin, amikacin and viomycin in Mycobacterium tuberculosis // Antimicrobov. Agents Chemother, 2005, V.49(8), p. 3192-3197.
22.Mayev C., Takiff H. The Molecular Genetics of Fluoroquinolone Resistance in Mycobacterium tuberculosis // Microbiol Spectr., 2014, V.2 (4), MGM-0009-2013.
23.Reeves A.Z., Campbell P.J., Sultana R. et.al. Aminoglucoside cross-resistance in Mycobacterium tuberculosis due to mutations in the 5ʹ untranslated region of whiB7// Antimicrob Agents Chemother, 2013, V. 57(4), p. 1857-1865.
24.Sandgren A., Strong M., Multhukrisnan P. et.al. Tuberculosis drug resistance mutation database // PLoS Med., 2009, V.6 (2), p.100000 2-5.
25.Segala E., Sougakoff W.,  Nevejans-Chauffour A., et.al. New mutations in the mycobacterial ATP synthase C-ring // Antimicrob. Agents Chemother, 2012, V. 56(5), p.2326-2334.
26.Tsukamura M., Misuno S., Cross-resistant relationship among the aminoglucoside antibiotics in mycobacterium tuberculosis // J. Gen Microbiol., 1975, V. 88(2), p.269-274.
27.Vannelli T.A., Dykman A., Ortiz.de Montellano P.R. The antituberculosis drug ethionamide is activated by a flavoprotein monooxygenase. // J.Biol.Chem., 2002, V.277 (15), p. 12824-12829.
28.Wang J., Lee L., Lai H. et.al. Fluoroquinolane resistance in Mycobacterium tuberculosis isolates: associated genetic mutations and relationship to antimicrobial exposure // J. Antimicrob. Chemother, 2007, V.59 (5), p.860-865.
29.Wolinsky E., Reginster A., Streenken W. Drug-resistant tubercule basili in patients under treatment with streptomycin // Am. Rev. Tuberc., 1948, V.58(3), p.335-343.
30.Yen W., Chan E., Chan C., Cheng A., Genotypic and phenotypic resistance of mycobacterium tuberculosis to rifampicins and fluoroquinolos // Int. J. Tuberc. Lung. Dis., 2002 , V.6(10), p.936-737.
31.Yin X., Yu Z., Mutation characterization of gyrA and gyrB genes in levofloxacin-resistant  mycobacterium tuberculosis isolates from Guangdone Province in China // J. Infect., 2010,V. 61(2), p.150-154.