Гонококковая инфекция является проблемой общественного здравоохранения в глобальном масштабе в связи с широким распространением [49], патогенным влиянием, частым субклиническим течением, развившейся устойчивостью ко всем антимикробным препаратам (АМП), рекомендованным ранее для эмпирической монотерапии первой линии, включая цефалоспорины широкого спектра действия (ESCs, extended-spectrum cephalosporins) [3; 4; 34; 39; 42]. Основными средствами управления гонококковой инфекцией на сегодняшний день остаются эффективная диагностика, лечение и профилактика. Обновленные современные европейские рекомендации по диагностике и лечению гонококковой инфекции у взрослых (2012) [38], подготовленные по поручению Европейского отделения Международного союза по борьбе с инфекциями, передаваемыми половым путем (IUSTI-Europe), Европейской академии дерматологии и венерологии (EADV); Европейского форума дерматологии (EDF); Союза европейских медицинских специалистов (UEMS); Европейского центра по контролю и профилактике заболеваний (ECDC) и Европейского бюро ВОЗ (WHO-Europe), содержат расширенные показания для обследования на N. gonorrhoeae, рекомендации антибактериальной терапии неосложненной инфекции с неизвестной чувствительностью двумя АМП (цефтриаксон 500 мг и азитромицин 2 г). Важны определение и информирование о случаях неудач рекомендованной схемы лечения, идентификация и проверка резистентных штаммов N. gonorrhoeae, поскольку недолеченная инфекция имеет решающее значение в распространении цефалоспорин-резистентных и полирезистентных штаммов N. gonorrhoeae. Для эффективного выявления и контроля излеченности, в том числе резистентных штаммов N. gonorrhoeae, необходима оптимизация диагностики. В настоящее время все шире применяются возможности молекулярно-биологических методов (широкий спектр клинического материала, некультивируемые образцы (моча), высокая чувствительность, специфичность [3; 12; 13; 15; 17; 44; 48]. Важное значение для усиления наблюдения за антимикробной резистентностью гонококковой инфекции, особенно при низкой доступности определения фенотипических проявлений резистентности, имеют генотипирование, анализ детерминант антимикробной резистентности N. gonorrhoeae [6; 41]. Механизмы устойчивости гонококков к АМП полностью не изучены, но накоплены сведения о генетических мутациях, влияющих на повышение минимальной ингибирующей концентрации (МИК) и, как следствие, на устойчивость к АМП [1; 27; 35; 45; 48].
Пенициллины и цефалоспорины (β-лактамные АМП) ингибируют образование сшивок пептидогликана в клеточной стенке бактерий путем связывания β-лактамного кольца с пенициллин-связывающим белком - ферментом транспептидазой или PBP (Penicillin-binding proteins), что приводит к бактерицидной активности АМП [35]. В составе клеточной стенки N. gonorrhoeae выделены три основных пенициллин-связывающих белка: PBP1 (молекулярная масса - 87000), PBP2 (59000), PBP3 (44000). В формировании устойчивости N. gonorrhoeae к β-лактамным АМП в большей степени участвует PBP2 [3]. Значимость мутаций определяется близостью к активным сайтам фермента, влиянием на вторичную и третичную структуру при сохранении активности фермента и, как следствие, снижением сродства транспептидазы к АМП [40; 45-47]. Мутации в консервативных участках гена PenA уменьшают восприимчивость к пенициллину в 6-8 раз; наиболее значима – инсерция аспартата Asp345a. Мутации, расположенные на С-терминальном конце транспептидазы F504L, A510V(T), A516G, P551S(L) в различных комбинациях, осуществляют молекулярный механизм уменьшения скорости связывания АМП, препятствуют конформационным изменениям белка PBP2 [31; 45; 47]. Детерминанты резистентности N. gonorrhoeae к β-лактамным АМП представлены в таблице.
Детерминанты резистентности N. gonorrhoeae к β-лактамным антибиотикам
|
Гены |
Белок/ механизм |
Влияние на МИК |
|
|
Пенициллины |
Цефалоспорины |
||
|
Pen A Немозаичные аллели |
PBP2 /снижение восприимчивости к АМП |
Вставка Asp345 и 4-8 сопутствующие мутации карбоксильной области PBP2 увеличивают МИК в 6-8 раз |
SNP A501V(T) G542S, P551S(L) увеличивают МИК |
|
Pen A Мозаичные аллели |
PBP2 /снижение восприимчивости к АМП |
До 70 изменений аминокислот (АК) увеличивают МИК |
До70 изменений АК A311V, I312M, V316T(P), T483S, A501P(V), N512Y G545S увеличивают МИК |
|
PonA |
РВР1/снижение восприимчивости пенициллина |
SNP L421P/ увеличивает МИК в 3-4 раза |
Большинство штаммов имеют мутацию L421P, на МИК не влияет |
|
mtrR |
Эффлюксный насос MtrCDE/ повышение оттока АМП из клетки |
G45D увеличивает МИК |
Увеличивает МИК |
|
PenB
|
PorB1b/ снижение притока АМП
|
SNP G120K(D)/A121D; фенотип PenB проявляется только у штаммов с MTRR |
SNP G120K(D)/A121D; фенотип PenB проявляется только у штаммов с MTRR |
|
PilQ |
Порообразующий секретин/уменьшение притока АМП |
SNP Е666К обнаружен только в лабораторных условиях |
На МИК не влияет |
|
FtsX |
Мало изучен/ увеличение МИК АМП |
Увеличивает МИК в 3-6 раз |
Увеличивает МИК |
|
blaТЕМ -1 blaТЕМ-135 плазмиды |
Фермент β-лактамаза/ гидролиз β-лактамного кольца пенициллинов |
Устойчивость |
На МИК не влияет |
Устойчивость к цефалоспоринам связана с мозаичными генами PenA, которые возникли в естественных условиях от синантропных видов Neisseria путем горизонтального переноса фрагментов или целых генов PenA [5; 11; 12; 18; 20; 28; 33; 35; 36; 43]. Мутации G545S, I312M, V316T в белке PBP2 ограниченно влияют на МИК цефалоспоринов, но повышают устойчивость при наличии дополнительных мутаций в мозаике PenА аллели, используя механизм эпистаза, подавления других неаллельных генов [36; 43]. Для штаммов N. gonorrhoeae с широкой лекарственной устойчивостью подтверждено влияние мутаций A311V, V316P, T483S в PBP2 [37]; а также мутации A501P [8; 41].
РonA1 аллель, которая кодирует мутацию Leu421Pro в белке PBP1, снижает скорость связывания пенициллина в 3-4 раза по сравнению с диким типом РonA [32]. Универсальной детерминантой устойчивости к АМП являются мутации в гене mtrR (multiple transferrable resistance Regulator), приводящие к избыточной экспрессии системы эффлюкса, увеличению экспорта из клетки АМП [10; 22; 24; 41; 43; 50]. Вся система оттока работает только в сочетании со снижением проницаемости канала PorB1b наружной мембраны [19; 24; 25; 28; 43; 50]. Мутация E666K в гене PilQ в сочетании с изменениями в генах PenА, mtrR, и РenB повышает устойчивость к пенициллину [16]. Неизвестная детерминанта фактор Х (ftsX) может увеличивать МИК пенициллина в 3-6 раз [24; 36; 43] и влиять на МИК цефалоспоринов [50]. Штаммы N. gonorrhoeae, обладающие высоким уровнем устойчивости к пенициллину, содержат плазмиды с геном blaТЕМ-1, который кодирует фермент β-лактамазу, переводя АМП в неактивное состояние [21]. Опасность появления β-лактамаз широкого спектра действия, учитывая скорость распространения плазмидных детерминант устойчивости, ограничивается относительной консервативностью генетического материала плазмид. Однако всего один однонуклеотидный полиморфизм может привести к способности ферментов гидролизовать цефалоспорины, как, например, SNP в аллели гена blaТЕМ-135, дополнительно увеличивает МИК ампициллина [21; 23]. Для грамотрицательных бактерий описаны более 170 разновидностей β-лактамаз широкого спектра действия [29; 31; 32]. У штаммов, развивших в лабораторных условиях устойчивость к цефтриаксону, была зафиксирована перекрестная резистентность к пенициллину и цефуроксиму; выявлена повышенная скорость метаболизма (оттока) за счет избыточной экспрессии генов, кодирующих АВС-транспортеры FarB, Tfq, Hfq и ExbB, снижение импорта веществ за счет подавления генов pilM, pilN и pilQ, а также дефекты приспособленности - медленный рост колоний [14].
Изучение значимых генетических детерминант N. gonorrhoeae, с доказанным влиянием на развитие резистентности, и поиск новых мутаций важны как для научных исследований, так для эпидемиологического надзора и мониторинга резистентности в популяции клинических штаммов N. gonorrhoeae к АМП [2; 15; 45].