Клинико-молекулярные аспекты резистентности Helicobacter pylori к антибактериальным препаратам

Ю.А. Кучерявый, к.м.н., Д.Н. Андреев, Е.В. Баркалова
ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава России

В обзоре литературы представлены современные представления о клинических и молекулярных аспектах антибиотикорезистентности Helicobacter pylori (H. pylori). На сегодняшний день рост количества штаммов H. pylori резистентных к основным препаратам, используемым в схемах терапии первой линии, рассматривается как главная причина неудач лечения инфекции. В общемировой популяции показатели распространенности резистентных штаммов H. pylori варьируют в различных географических зонах в широких пределах, коррелируя с общей частотой применения антибиотиков в популяции. Текущие мировые консенсусные рекомендации регламентируют дифференцированную стратегию выбора схем эрадикационной терапии в зависимости от уровня резистентности H. pylori к кларитромицину, что объясняется высокой клинической значимостью данного варианта устойчивости.

Ключевые слова: Helicobacter pylori, эрадикация, антибиотикорезистентность, кларитромицин, метронидазол, амоксициллин, тетрациклин, левофлоксацин, рифабутин, фуразолидон

Актуальность проблемы

На сегодняшний момент антибактериальные препараты являются основными компонентами схем эрадикационной терапии (ЭТ) инфекции H. pylori. При этом эффективность данных препаратов, а следовательно, и протоколов ЭТ напрямую зависит от чувствительности микроорганизма к ним. В настоящее время предметом внимания мирового гастроэнтерологического сообщества является снижение эффективности традиционных схем ЭТ. Интерес к данной проблеме подчеркивается колоссальным числом публикаций, включающим на сегодняшний день более 120 метаанализов контролируемых исследований, посвященных различным аспектам антихеликобактерной терапии. Главным образом данную негативную тенденцию напрямую связывают с ростом антибиотикорезистентных штаммов H. pylori в мире [1, 2]. Если в конце 1980-х гг. были описаны лишь единичные случаи выявления резистентных штаммов, то к настоящему времени эта проблема приобрела более массовый и значимый характер.

Первые случаи резистентности, зафиксированные в мире, относились к препаратам нитроимидазолового ряда. При этом в настоящее время спектр резистентности H. pylori охватывает фактически все антибактериальные препараты, используемые в целях эрадикации микроорганизма [3]. В основе механизмов формирования резистентности H. pylori к антибактериальным препаратам лежат преимущественно точечные мутации, обуславливающие альтерацию механизмов действия антибиотиков. При этом спектр мутаций отличается крайней гетерогенностью, что определяется различными точками приложения (мишенями) антибактериальных средств, используемых в схемах ЭТ [4, 5].

Согласно литературным данным распространенность резистентных штаммов H. pylori растет во всем мире [3, 6–9]. При этом среди антибиотиков, применяемых в схемах ЭТ H. pylori первой линии, наиболее остро проблема резистентности стоит к метронидазолу и кларитромицину, в то время как резистентность к амоксициллину и тетрациклину остается на довольно низком уровне (рис. 1) [9].
 

Рисунок 1. Резистентность H. pylori к основным антибактериальным препаратам первой линии ЭТ в мире [9]

Согласно систематическому обзору De Francesco и соавт. (2010) в общемировой популяции отмечаются следующие показатели резистентности H. pylori к основным антибиотикам, применяемым в схемах ЭТ:

кларитромицин – 17,2% (95% ДИ: 16,5–17,9),
метронидазол – 26,7% (95% ДИ: 25,2–28,1),
амоксициллин – 11,2% (95% ДИ: 9,6–12,7),
левофлоксацин – 16,2% (95% ДИ: 14,4–18),
тетрациклин – 5,9% (95% ДИ: 4,7–7,1),
рифабутин – 1,4% (95% ДИ: 0,81–9),
полирезистентность – 9,6% (95% ДИ: 8,5–10,7) [9]. 

Показатели распространенности резистентных штаммов H. pylori варьируют в различных географических зонах в широких пределах, коррелируя с общей частотой применения антибиотиков в популяции [7, 10]. Ярким отражением этой картины является Япония, где рост применения кларитромицина в период с 1993 по 2000 г. пропорционален росту резистентности к этому антибиотику [11]. Кроме того, следует упомянуть, что в современной Европе за последние десятилетия потоки миграции населения внесли свои изменения в общей карте антибиотикорезистентности как внутри страны, так и в отдельных городах [12]. В целом данный тренд можно экстраполировать и на другие части света.

Резистентность H. Pylori к кларитромицину

Тенденция к росту резистентности H. pylori к кларитромицину четко прослеживается в странах Европы, где общая резистентность к кларитромицину увеличилась с 9% (1998) до 17,6% (2008–2009) [13, 14]. Такой динамике роста кларитромициновой резистентности способствует широкое применение антибиотика в качестве монотерапии респираторных инфекций [4]. Наиболее высокие цифры резистентности к кларитромицину зарегистрированы в Испании – 49,2% (95% ДИ: 38,7–58,2) и Японии – 40,7% (95% ДИ: 28,5–53,3), а низкие в Нидерландах – 0,8% (95% ДИ: 0,3–1,4), Швеции – 1,5% (95% ДИ: 0,1–2,8) и Малайзии – 2,1% (95% ДИ: 0,06–4,2) [9]. В России показатель резистентности H. pylori к кларитромицину по обобщенным данным приближается к рубежу в 20% [15–19]. При этом в Санкт-Петербурге частота выделения кларитромицин-резистентных штаммов уже сейчас превышает этот рубеж (табл. 1).

Таблица 1. Частота выявления кларитромицин-резистентных штаммов H. pylori в России (последние 5 лет) [16–19]

Текущие консенсусные рекомендации регламентируют дифференцированную стратегию выбора схем ЭТ в зависимости от уровня резистентности H. pylori к кларитромицину [20, 21]. Данная позиция объясняется высокой клинической значимостью данного варианта устойчивости по сравнению с резистентностью к метронидазолу [3, 6]. Научным базисом этого положения являются результаты метаанализа L. Fischbach и E.L. Evans (2007), включившего 93 исследования (табл. 2). Так, в случае резистентности H. pylori к кларитромицину эффективность тройной терапии (ИПП + кларитромицин + амоксициллин) падает на 66,2% (95% ДИ: 58,2–74,2), а эффективность тройной терапии с метронидазолом (ИПП + кларитромицин + метронидазол) снижается на 35,4% (95% ДИ: 25,4–45,4) [22]. Эти данные согласуются с более ранней работой F. Megraud (2004), в которой эффективность стандартной тройной терапии в контексте резистентности к кларитромицину падала почти на 70% (с 87,8% до 18,3%) [7]. Таким образом, снижение эффективности стандартных схем тройной терапии при устойчивости к кларитромицину является критическим – 35–70%, определяя высокую клиническую значимость этой вариации резистентности.

Таблица 2. Снижение эффективности стандартных схем ЭТ в контексте резистентности H. pylori к кларитромицину и метронидазолу (адаптировано из [22])

Примечание: подчеркивается антибактериальный препарат, к которому имеется резистентность.

Рисунок 2. Схематическое изображение V домена 23S рРНК H. pylori . Замена нуклеотидных последовательностей в позициях 2142 и 2143 ассоциирована с формированием резистентности к кларитромицину (адаптировано из [8])

Резистентность H. pylori к кларитромицину детерминируется точечными хромосомными мутациями в регионе, кодирующем пептидилтрансферазу (основную мишень макролидов) в V домене 23S рРНК [4, 5, 7]. Наиболее часто встречающимися вариациями таких мутаций являются замена нуклеотидных последовательностей в позициях 2142 (A2142G и A2142С), 2143 (A2143G) (рис. 2) [4, 5, 23]. Замещение нуклеотидов в данных последовательностях приводит к снижению аффинности макролидов к рибосомам бактериальной клетки, тем самым формируя резистентность. К текущему моменту также описаны и другие точечные мутации: A2115G, G2141A, T2117C, T2182C, T2289C, G224A, C2245T, C2611A, однако их клиническое значение в контексте антибиотикорезистентности пока не установлено, за исключением T2182C и C2611A, ассоциированных с низким уровнем резистентности к кларитромицину [5, 24, 25].

Кроме вышеописанных изменений в формировании кларитромициновой резистентности может играть роль экспрессия эффлюкс-помп RND-семейства [4, 26]. Эффлюкс-помпы представляют собой белковые комплексы, обеспечивающие быструю транслокацию (выброс) ЛС из бактериальной клетки наружу, тем самым не давая антибиотику связаться с рибосомой [27]. Определенный интерес представляют данные о возможном взаимодействии ИПП с эффлюкс-помпами RND-семейства ввиду их структурной аналогии.

В частности, помимо супрессии продукции соляной кислоты ИПП могут оказывать ингибирующее действие на эффлюкс-помпы, снижая резистивный потенциал H. pylori [5, 28]. Тем не менее существенной доказательной базы эта позиция пока не имеет.

Резистентность H. Pylori к производным нитромидазола (метронидазол, тинидазол)

Резистентность H. pylori к производным нитроимидазола имеет довольно широкие географические границы. Наиболее высокие показатели резистентности выявлены в странах Африки – 92,4% (95% ДИ: 88,4–96,3), далее по убыванию: Америка – 44,1% (95% ДИ: 39,2–49,0), Азия – 37,1% (95% ДИ: 32,9–41,3) и Европа – 17,0% (95% ДИ: 15,5–18,5) [9]. В РФ показатель резистентности к метронидазолу, по данным Российской группы по изучению H. Pylori, стабилизировался в 2001 г. на уровне 55% [29]. По данным В.В. Цуканова и соавт. (2004), в Красноярске и Абакане выявлены критические уровни резистентности к метронидазолу: 78% и 81% соответственно [30]. Таким образом, высокий уровень устойчивости к метронидазолу не делает обоснованным широкое применение данного препарата в схемах тройной ЭТ в России [31].

Существуют данные, что в случае резистентности к метронидазолу эффективность тройной терапии (ИПП + кларитромицин + метронидазол) снижается на 18,7% (95% ДИ: 13,4– 24,0). В свою очередь метронидазол-резистентные штаммы H. pylori снижают эффективность стандартной квадротерапии (ИПП + тетрациклин + метронидазол + препарат висмута) в меньшей степени – на 14% (95% ДИ: 5,4–22,6) [22].

Механизмы устойчивости H. pylori к производным нитроимидазола мало изучены. Считается, что основной причиной резистентности к этой группе препаратов является невозможность антибактериального соединения преобразоваться в свою активную форму [4, 8, 10]. Причинами данного феномена могут быть мутации гена rdxA, кодирующего кислород-нечувствительную нитроредуктазу, и frxA, кодирующую флавиноксиредуктазу [8, 32]. Инактивация последних ведет к снижению трансформации (восстановления) метронидазола в активные дериваты (NO2- и NO22-), оказывающие повреждающее действие на структуру ДНК (рис. 3) [4, 5, 8]. Тем не менее описаны случаи резистентности H. pylori к производным нитроимидазола, не связанные с мутациями rdxA и frxA [33]. Предполагается, что часть из них может быть обусловлена низкой активностью NADH-оксидазы или механизмами эффлюкса [5, 34].

Рисунок 3. Роль дефектов кислород-нечувствительной нитроредуктазы (RdxA) и флавиноксиредуктазы (FrxA) в формировании резистентности H. pylori к нитроимидазолам (НЗ) [4, 5, 10, 32, 35]

Резистентность H. Pylori к амоксициллину

На сегодняшний день в мире не было идентифицировано роста резистентности H. pylori к амоксициллину, что оставляет его наиболее важным элементом в схемах ЭТ [1, 3, 6, 7, 10]. Так, в Европе уровень резистентности H. pylori к амоксициллину держится на стабильно низком уровне и не превышает 1% (0,5%, 95% ДИ: 0,06–1,06%). Контрастируя с данными европейской популяции, в ряде стран Африки и Азии были выявлены более высокие цифры резистентности к амоксициллину, в частности в Камеруне – 85,6% (95% ДИ: 76,9–91,5) и в Тайване – 36,1% (95% ДИ: 27,9–44,2) [9].

Основной причиной резистентности H. pylori к амоксициллину являются мутации в гене pbp1A, кодирующем пенициллин-связывающий белок 1A (PBP1), ответственный за катализацию терминальной стадии образования пептидогликана клеточной стенки бактерий [4, 5, 35, 36]. Наиболее часто с амоксициллиновой резистентностью ассоциированы три вариации замены аминокислот (Ser414 на Arg, Thr556 на Ser и Asn562 на Tyr) в структуре белка [4]. Также описаны точечные мутации генов, кодирующих других представителей семейства пенициллин-связывающих белков (PBP2, PBP3 и PBP4), однако их роль в развитии резистентности к амоксициллину рассматривается как аддитивная [5, 36, 37].

Кроме того, определенную роль в формировании резистентности H. pylori к амоксициллину могут играть механизмы, задействованные в снижении проницаемости мембраны микроорганизма. Последнюю биологическую характеристику связывают с альтерацией функций белков наружной мембраны H. pylori, кодируемых генами hopB и hopC [38].

Резистентность H. Pylori к тетрациклину

В целом резистентность H. pylori к тетрациклину в мире находится на низком уровне. Так, в Европе этот показатель составляет 2,1% (95% ДИ: 1,1–3,5), в Азии – 2,4% (95% ДИ: 1,0–3,8), а в Америке – 2,7% (95% ДИ: 1,1–4,4). В странах Африки резистентность встречается значительно выше (43,9%, 95% ДИ: 35,4–52,4) [9]. В России тетрациклин-резистентные штаммы H. pylori не выявлены [29].

Основной причиной резистентности H. pylori к тетрациклинам являются мутации в генах, кодирующих 16S рРНК (rrnA и rrnB) [4, 8, 39]. При этом наиболее частой мутацией считается замена нуклеотидного триплета AGA926-928→TTC (рис. 4), приводящая к снижению аффинности антибиотика к рибосоме на 24–52% [5, 40]. К другому механизму устойчивости к тетрациклину относят активность белка Tet(O), являющегося антагонистом антибиотика, препятствующим его связи с рибосомой и последующей остановке синтеза белка [41].

Рисунок 4. Схематическое изображение тетрациклин-связующего региона 16S рРНК. Замена нуклеотидного триплета AGA926-928^-TTC ассоциирована с формированием резистентности к кларитромицину (адаптировано из [8])

Резистентность H. Pylori к фторхинолонам 

Резистентность H. pylori к антимикробным препаратам фторхинолонового ряда в Европе составляет 24,1% (95% ДИ: 20,7–27,4), что выше по сравнению со странами Азии, где этот же показатель составляет 11,6% (95% ДИ: 9,5–13,7). Однако в странах Азии показатели резистентности сильно варьируют: от 2,6% (95% ДИ: 0,3–4,8) в Гонконге до 14,9% (95% ДИ: 11,8–18,0) в Японии [9]. Экспертами отмечается, что широкое использование препаратов этой линии в современной медицине четко коррелирует с ростом резистентных штаммов H. pylori в популяции [4, 10].

Несмотря на то что на настоящий момент препараты фторхинолонового ряда используются в схемах ЭТ второй линии, резистентность к ним может иметь существенное клиническое значение. В частности, ряд небольших исследований показывает, что резистентность к фторхинолонам может снизить эффективность схем с использованием данной группы препаратов на 30–60% [42, 43].

Резистентность к антимикробным препаратам фторхинолонового ряда связана с изменениями нуклеотидных последовательностей в гене gyrA (в позициях 87, 88, 91), кодирующем субъединицу А бактериальной ДНК-гиразы [4, 5, 8, 44, 45]. Значение мутаций гена gyrB в формировании резистентности к фторхинолонам является минимальным [46].

Резистентность H. Pylori к рифабутину

Рифабутин довольно редко используется в схемах ЭТ H. pylori. Отчасти в связи с этим считается, что устойчивость к данному антибиотику у микроорганизма довольно низкая [4, 7, 8, 10]. Существующие исследования в Европе подтверждают этот тезис. Так, в Германии показатель резистентности составляет 1,4% (95% ДИ: 0,8–1,9), а в Англии – 6,6% (95% ДИ: 3,6–9,7) [47, 48]. В недавнем исследовании T. Nishizawa и соавт. (2011) в Японии частота выделения рифабутин-резистентных штаммов оказалась предельно низкой – 0,24% [49].

Предполагается, что механизм резистентности к рифабутину связан с точечными мутациями в гене rpoB, кодирующем β-субъединицу бактериальной РНК-полимеразы [4, 5, 50].

Резистентность H. Pylori к нитрофуранам (фуразолидон)

Данных о частоте встречаемости нитрофуран-резистентных штаммов H. pylori очень мало. Текущие консенсусы не регламентируют применение фуразолидона в схемах как первой, так и второй линии терапии [20]. Однако невысокая стоимость препарата обуславливает его достаточно широкое применение в странах с низким доходом населения. В Китае была выявлена резистентность к фуразолидону на уровне 8,7% [51]. Наиболее высокий показатель резистентности был выявлен в Иране и составил 61,4% [52].

Устойчивость к нитрофуранам может быть опосредована мутациями в генах porD и oorD, кодирующих δ-субъединицы пируват-флаводоксин-оксидоредуктазы и 2-оксоглутаратре-дуктазы соответственно [51].

Мультирезистентность к H. Pylori

С начала 1990-х гг. отдельно стоит проблема появления и роста количества полирезистентных штаммов H. pylori [3, 7, 10]. Актуальность этой проблемы подчеркивается тем, что частота неудачной эрадикации в случае полирезистентности составляет 65% и выше [10].

В настоящее время в азиатской популяции уровень выявления мультирезистентных штаммов H. pylori составляет 8,3% (95% ДИ: 4,9–11,7), в Америке – 15,0% (95% ДИ: 11,3–18,7), а в Европе – 8,9% (95% ДИ: 7,8–10,1) [9]. В РФ также выявлена тенденция к росту полирезистентных штаммов H. pylori с 5,5% в 1996 г. до 11,2% в 2001 г. [29].

Вышеперечисленные данные о структуре антибиотикорезистентности H. Pylori, включая механизмы развития, мировую распространенность и влияние на эффективность традиционных схем ЭТ, представлены в таблице 3.

Таблица 3. Краткая характеристика структуры антибиотикорезистентности H. pylori (сводные данные [4, 5, 9, 22, 42, 43])

Заключение. Таким образом, растущая резистентность H. pylori к антибактериальным препаратам, используемым в первой линии ЭТ, рассматривается как главный фактор, негативно влияющий на эффективность лечения инфекции. К текущему моменту в мире не было идентифицировано роста резистентности H. pylori к амоксициллину, что оставляет его наиболее важным элементом в схемах ЭТ. В клинической практике в целях преодоления кларитромициновой и метронидазоловой резистентности целесообразно использование двойных доз ИПП, а также включение препаратов висмута четвертым компонентом в стандартную тройную схему ЭТ. С учетом преобладания в популяции микст-штаммов H. pylori перспективно рассматривать последовательную схему ЭТ (первые 5 дней: ИПП + амоксициллин, последующие 5 дней: ИПП + кларитромицин + тинидазол/метронидазол) как протокола первой линии лечения инфекции. Теоретическим обоснованием такого выбора является двухфазное действие последовательной ЭТ. Так, в течение первых 5 дней уничтожаются кларитромицин-резистентные штаммы H. pylori и большая часть бактерий на поверхности слизистой, а в течение последующих 5 дней – прочие, в т. ч. в глубине желудочных ямок и адгезированные на эпителии (с учетом действия кларитромицина на биопленки и высокой способности проникновения в ткани).

Литература

1. De Francesco V., Ierardi E, Hassan C., Zullo A. Helicobacter pylori therapy: Present and future // World J. Gastrointest Pharmacol. Ther. 2012. №3(4). Р. 68-73.
2. Castro-Fernandez M., Vargas-Romero J. Infection with Helicobacter pylori. Prevalence, research and impact of antibiotic resistance // Rev. Esp. Enferm. Dig. 2009. №101(11). Р. 743-756.
3. Georgopoulos S.D., Papastergiou V., Karatapanis S. Helicobacter pylori eradication therapies in the era of increasing antibiotic resistance: A paradigm shift to improved efficacy // Gastroenterol. Res. Pract. 2012. 2012. 757926.
4. Wu W., Yang Y, Sun G Recent Insights into Antibiotic Resistance in Helicobacter pylori Eradication // Gastroenterol. Res. Pract. 2012. 2012. 723183.
5. Francesco V.D., Zullo A, Hassan C., et al. Mechanisms of Helicobacter pylori antibiotic resistance: An updated appraisal // World J. Gastrointest. Pathophysiol. 2011. №2(3). Р. 35-41.
6. Iwa czak F., Iwa czak B. Treatment of Helicobacter pylori infection in the aspect of increasing antibiotic resistance // Adv Clin. Exp. Med. 2012. №21(5). Р. 671-680.
7. Megraud F.H. pylori antibiotic resistance: prevalence, importance, and advances in testing // Gut. 2004. №53. Р. 1374-1384
8. Gerrits M.M. Molecular mechanisms of antibiotic resistance in Helicobacter pylori // Erasmus MC. Netherlands, 2004. Сhap. 2. Р. 17-46.

Статья опубликована на сайте http://www.gastroscan.ru