Сегодня инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи (ИСМП) – огромная, трудно решаемая проблема для всех стран мира [1]. На фоне прогресса медицинской науки и несомненных успехов практической медицины взаимодействие микроорганизмов и человека привело к еще большему антагонизму между ними. Достижения медицины, фармацевтической науки и промышленности, определяющие спасение десятков миллионов человеческих жизней ежегодно по всему миру, в силу специфических особенностей оказания медицинской помощи и биологической природы возбудителей инфекции породили нескончаемые эпидемии, вспышки, постоянное наличие очагов ИСМП и быстрое распространение такой инфекции среди больных в медицинских учреждениях и вне их как в развивающихся, так и экономически высокоразвитых странах. Так, даже в наиболее экономически развитых странах (например, в США), несмотря на организованные мероприятия, препятствующие распространению инфекции, и адекватные архитектурно-планировочные решения, уровень заболеваемости ИСМП остается достаточно высоким, достигая (по данным на 2002 г.) 1,7 млн случаев, что составляет 5% от числа лиц, поступивших в стационар, или 9,3 инфекций на каждые 1000 пациенто-дней при смертности около 6% [2]. Сходные цифры наблюдались и в европейских странах – 9,1% в Греции (1999 г.), 5,1 в Норвегии (2002 г.), 4,6 в Словении (2001 г.). По данным, представленным на последнем Международном Конгрессе по профилактике ИСМП (Москва, ноябрь 2013 г.), в России не менее 5% больных лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) заражаются ИСМП. По данным российских экспертов, в Российской Федерации возникает порядка 2–3 млн случаев ИСМП ежегодно, при этом смертельные исходы доходят до 15% [3].

Безусловно, и дефицит профессионально подготовленных кадров, и невыполнение персоналом правил внутрибольничной и личной гигиены, и недостаточность медико-технического оснащения отечественных ЛПУ, и различия в подходах к определению длительности госпитализации (большая длительность оказания медицинской помощи несет потенциал увеличения вероятности развития ИСМП) в значительной степени являются факторами, определяющими уровень заболеваемости населения ИСМП. Вместе с тем, согласно многочисленным данным Международного консорциума по контролю за нозокомиальными инфекциями, невозможно отрицать и значение уровня социально-экономического развития страны, региона, а также особенностей оказания медицинской помощи в конкретных учреждениях (частных или государственных больницах, университетских клиниках) в поддер­жании различий по частоте ИСМП [4–7]. При этом в развивающихся странах уровень ИСМП и смертность от наиболее распространенных инфекций существенно выше показателя 5–9%, характерного для России и стран Европы и Северной Америки, доходя, например, в Марокко, как типичной развивающейся стране, до 14,5% по частоте, а по смертности – превышая 18, 57 и 75% для катетер-ассоциированных инфекций, вентиляционной пневмонии и внутрисосудистых катетеров соответственно [8]. Постоянное обучение методам гигиены и проведение противоэпидемических мероприятий в 15 развивающихся странах существенно (в 1,5 раза) снизили частоту и смертность (более чем на 50%), например, от внутрисосудистых (центральных) катетеров, однако более серьезного снижения, которое ожидалось, не произошло [9]. Приведенные данные говорят о том, что иные факторы вовлечены в такой же или даже в большей степени в развитие, течение и исходы ИСМП.

Поэтому становится понятно, что имеются относительно «социально независимые» причины развития ИСМП, такие как селекция высоковирулентных штаммов патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) с множественной устойчивостью к физическим и химическим факторам, в том числе лекарственным препаратам, дезинфицирующим средствам и антисептикам; появление новых возбудителей инфекционных заболеваний с неизвестной или на данный момент достоверно не изученной устойчивостью к внешним факторам воздействия; увеличение контингентов риска, снижение иммунитета пациентов, а также формирование бактерионосительства госпитальных штаммов у персонала; появление молчащих (дормантных) персистирующих форм бактерий (персистеров), толерантных к множеству антибиотиков.

В ноябре 2011 г. Главным Государственным сани­тарным врачом Российской Федерации Г.Г. Они­щенко была утверждена Национальная Концепция профилактики инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (далее Концепция), среди основных задач которой указано развитие научных исследований в области эпидемиологии и профилактики ИСМП. Причем одними из главных приоритетов развития научных исследований декларируется изучение особенностей этиологии и свойств возбудителей, обусловливающих развитие инфекционных заболеваний, а также условий и факторов появления и развития ИСМП [10].

В этой связи реализация положений Концепции в плане совершенствования подходов и методов многоуровневой профилактики ИСМП должна идти по следующим направлениям:

• преодоление различных типов антимикробной резистентности и антибиотикотолерантности;
• повышение резистентности макроорганизма к патогенному воздействию инфектов;
• разработка системы стратификации профилактических мероприятий, направленных как на клеточные и молекулярные мишени микроорганизмов, так и на возможные пути распространения персистирующей (молчащей) инфекции.

Преодоление антимикробной резистентности

Широкое распространение устойчивых к антимикробным препаратам (АМП) штаммов патогенных микроорганизмов и УПМ приводит к развитию инфекционных осложнений у разных групп пациентов, доходящее у больных со злокачественными новообразованиями до 70–80% [11–12], что является у пациентов с данной нозологией главной причиной смертности, не связанной с основным заболеванием. В качестве примера можно привести рост заболеваемости Clostridium deficille, число случаев которой в США равняется 250 000 в год [13]. При этом штаммы C. deficille становятся более устойчивыми к антибактериальной терапии, приводя к увеличению летальности от этой инфекции (в 4 раза за период с 2000 по 2007 г.), и достигающей 14 000 случаев в год [14].

Согласно существующей парадигме, возникновение антибиотикорезистентности (АР) рассматривается как процесс, связанный с модификацией генома бактерий в результате спонтанных мутаций и/или модификации бактериального генома внутри- и внеклеточными мобильными элементами, а также за счёт рекомбинации. Эти генетические изменения приводят к изменениям экспрессии белков, участвующих в рецепции, трансмембранном транспорте из клетки и метаболизме антибиотиков, обеспечивая выживаемость микроорганизмов в присутствии антибиотических препаратов. В рамках этой доминирующей концепции АР рассматривается как свойство вегетирующих форм микроорганизмов, проявляющих метаболическую и пролиферативную активность. Наряду с указанными формами микроорганизмов существуют формы, характеризующиеся резким снижением метаболической и пролиферативной активности. Следствием этого состояния является отсутствие у микроорганизмов чувствительности к АМП, получившее в литературе название антибиотикотолерантности (АТ). Такое состояние наблюдается у субпопуляции микроорганизмов, именуемых персистерами [15]. В отличие от АР АТ клеток-персистеров не связана с генетическими изменениями микроорганизмов [16], и характеризуется возможностью отмены и восстановления чувствительности АМП в случае перехода микроорганизма к метаболически активному состоянию и вступлению в цикл пролиферации [17]. Кроме самостоятельного значения покоящихся форм в формировании устойчивости бактерий к АМП, анализ литературных данных даёт основания полагать, что АТ и развитие АР у патогенных микроорганизмов и УПМ в значительной степени взаимосвязаны [18]. Показано, что при индукции образования покоящихся форм микроорганизмов и клеток-персистеров (КП), в том числе и в присутствии АМП, происходит образование клонов с фенотипом АР.

В настоящее время установлена роль покоящихся форм в патогенезе так называемых катетер-ассоциированных инфекций [18], персистенции возбудителя туберкулёза [19–20], при пневмонии, ассоциированной с муковисцидозом, легионеллёзе [21]. Для КП характерны толерантность к АМП, в составе биопленок – недоступность («невидимость») для антител и клеток иммунной системы, образование при окислительном стрессе и накопление в процессе иммунодепрессивных воздействий.

Таким образом, выявление и изучение клеточных и молекулярных механизмов формирования покоящихся форм и КП и связанной с ними АТ УПМ имеет фундаментальное значение для понимания молекулярных основ развития хронических инфекций и инфекционных осложнений соматических заболеваний сложной этиологии, включая онкологические заболевания. Новым научно-методическим подходом в реализации данного направления является изучение влияния факторов врождённого и адаптивного иммунитета, а также некоторых пептидных регуляторных молекул (антибактериальных пептидов и нейромедиаторов) на формирование покоящихся форм и КП УПМ. При этом целесообразно комплексное исследование функциональной роли молекул межклеточной коммуникации, антибиотиков, медиаторов врождённого и адаптивного иммунитета (провоспалительные и антивоспалительные цитокины, антибактериальные пептиды, нейромедиаторы) в формировании АТ бактерий, на основе которого могут быть предложены направления поиска фармакологически активных соединений, минимизирующих выживание микробной популяции при лекарственной (антибиотической) атаке.

Снижение восприимчивости макроорганизма

В настоящее время во всем мире проводится интенсивная работа по открытию и изучению биологических маркеров, этих ключей к персонализированной медицине, указывающих на изменения в метаболических процессах конкретных пациентов. Биомаркеры стали основой профилактической медицины, играющей одну из главных ролей в генезе заболевания и прогнозировании течения болезни.

В области профилактики инфекционных заболеваний представляет интерес изучение фенотипических проявлений иммунной реакции, информативных для прогноза развития генерализации инфекционного процесса, так называемая иммунофеномика. Также биомаркеры могли бы найти применение на генетической платформе, используя массовый анализ вариантных генов, регулирующих иммунные реакции на инфекционный агент. Представляется целесообразным исследовать варианты генов врожденного иммунитета, толл-подобных рецепторов, например, TLR-4, или полиморф­ных генов цитокинов, таких как ИЛ-6 или ИЛ-10.

В качестве примера можно представить молекулу NKG2D, экспрессирующуюся на поверхности естественных клеток-киллеров (ЕКК), Т-лимфоцитов и некоторых других клеток, играющую одну из ключевых ролей в инициации и поддержании их противоинфекционной активности, в том числе и при модельных инфекциях, вызываемых Streptococcus pneumonia, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus [22].

NKG2D – важнейший мембрано-ассоциированный молекулярный компонент механизмов врожденного (естественного) иммунитета, являющегося самым первым звеном профессиональной защиты организма от возбудителей инфекционных заболеваний [23]. Фагоцитоз, внутриклеточное разрушение возбудителя, продукция активных радикалов кислорода и азота, противомикробных пептидов, связывание бактерий с помощью молекул клеточной ДНК – все эти факторы не являются единственными ключевыми механизмами уничтожения чужеродного агента. Усиление экспрессии лигандов NKG2D (ULBP, MICA, MICB) под влиянием стресса, вызванного клеточной инфекцией, приводит к взаимодействию рецептор NKG2D – лиганд, что обеспечивает активацию NKG2D+ ЕКК инфицированными клетками, экспрессирующими соответствующий лиганд. Продукция провоспалительных цитокинов, активирующих другие клетки иммунной системы и запуск механизма уничтожения инфицированной клетки-мишени, являются результатом такого взаимодействия. Рецепторы NKG2D играют роль и в активации клеток второй линии защиты – Т-клеток адаптивного (приобретенного) иммунитета, тоже принимающих участие в элиминации инфекции. Вместе с тем считается, что одно из центральных мест в противоинфекционной защите молекулы NKG2D заняли именно за счет своей роли как структуры, побуждающей ЕКК или Т-клетки продуцировать интерферон-гамма и запускающей механизмы, направленные на лизис контактно взаимодействующих инфицированных клеток-мишеней [24].

Имеющиеся данные говорят о существовании генетически полиморфных вариантов NKG2D и значении этого полиморфизма в определении силы реакций иммунитета, связанных с теми же клетками (ЕКК), которые активно участвуют в противоинфекционном иммунитете. Так, только гаплотип NKG2D (HNK1/HNK1), определяющий высокую активность ЕКК, но не гаплотип LNK1/LNK1, ассоциируемый с низкой активностью ЕКК, коррелировал с низким риском развития колоректального рака (двукратная разница была обнаружена между двумя группами клеток, содержащих два разных гаплотипа) [25].

Поскольку ЕКК играют одинаковую роль в борьбе с онкологическими и инфекционными заболеваниями, следует полагать, что существенная пропорция лиц, генетически предрасположенных к относительно слабой активности ЕКК, возможно, частично объясняет наследственную предрасположенность к тяжелому течению инфекционных заболеваний. Не исключено, что гаплотип LNK1 будет чаще встречаться среди больных сепсисом или больных с тяжелой системной воспалительной реакцией. В этом случае генетическое типирование гаплотипов NKG2D может явиться одним из генетических предсказательных биомаркеров.

Иммунофенотипические маркеры также широко используются в практическом здравоохранении. Одним из самых хорошо изученных биомаркеров является прокальцитонин, концентрация которого прямо зависит от тяжести системной воспалительной реакции вплоть до развития инфекционно-токсического шока [26]. Есть достаточно большое количество подобных биомаркеров риска развития септических состояний. Это и высокий уровень СD64 на нейтрофилах [27], и повышение количества эндотелиальных клеток-предшественников, и появление поверхностных структур, характерных для апоптоза макрофагов [28], и изменения уровня некоторых провоспалительных цитокинов [29–32].

Определение профиля генетического полиморфизма маркеров-кандидатов с помощью скрининговых методов с использованием одной из платформ микрочипов [33–35] может методически обеспечить широкую клиническую валидацию маркеров риска развития гнойно-септической инфекции и совместно с количественными иммунофенотипическими маркерами составить панель биомаркеров для персонализированного оказания своевременной и высокотехнологичной медицинской помощи тем, кто наиболее в ней нуждается в связи с высоким риском неблагоприятного исхода ИСМП или уже начавшегося сепсиса [36].

Разработка системы стратификации

Наличие воспалительной реакции в ответ на высвобождающиеся при разрушении клеток и тканей собственные молекулярные структуры или соответствующие молекулы инфекционного возбудителя приводит к изменению продукции факторов врожденного иммунитета. Создающийся иной молекулярный профиль экспрессии структур, определяющих ключевые параметры врожденного иммунитета, может затрагивать особенности развития инфекционного процесса при наличии возбудителя – в условиях добольничного заражения или при ИСМП.

Имеющиеся в мировой литературе данные последнего 5-летия четко указывают на наличие нарушения развития антибактериальной защиты организма при выраженной вирусной инфекции. Так, экспериментальные исследования свидетельствуют о серьезных нарушениях локального фагоцитоза, связанных со снижением экспрессии скавенджер-рецептора MARCO на поверхности альвеолярных макрофагов в результате гиперпродукции интерферона-гамма, вызванного предшествующей инфекцией вирусом гриппа [37]. Активация толл-подобных рецепторов TLR3 двухцепочечной РНК, приводящая к усилению продукции интерферонов, приводила к усилению воспалительного ответа в легких, усиливая иммунопатологические поражения легких при инфицировании респираторно-синцитиальным вирусом и вирусом гриппа у грызунов. Патологический и бактериологический анализ 8398 индивидуальных архивных аутопсий умерших от гриппозной пандемии 1918–1919 гг. выявил, что большинство умерших имели бактериальную пневмонию. Аналогичные данные были получены и при изучении аутопсий при гриппозных пандемиях 1957 и 1968 гг. [38]. Приведенные данные подтверждают значение усиления активности систем приобретенного и адаптивного иммунитета, включая гиперпродукцию интерферона-гамма, в опосредовании летального воздействия вирусных инфекций, в том числе и при непрямом действии, т. е. как фактора, способствующего развитию летальной бактериальной инфекции. Это в свою очередь ставит, казалось бы, парадоксальный вопрос о патогенетическом значении активации систем врожденного и адаптивного иммунитета как фактора неблагоприятного исхода смешанного инфекционного процесса. Подобная постановка вопроса меняет наши представления о значении иммунной системы при инфекционном процессе, определяя место клеточных и молекулярных факторов иммунитета в прогрессировании заболевания и естественном прекращении жизнедеятельности организма. Иными словами, активация иммунитета в случае суперинфекции инициирует летальный исход конкретного индивидуума, тем самым осуществляя разрыв эпидемической цепочки. Это положение, при всей его дискутабельности, может иметь и эвристическое значение как дополнительное основание, во-первых, для использования количественных параметров иммунной системы в качестве биомаркеров неблагоприятного исхода для персонализации лечения, и, во-вторых, для более осторожного отношения к использованию иммуномодулирующих препаратов, в особенности при вероятности суперинфекции. Изобилие подобных препаратов и их назначение, не основанное на научной верификации сопутствующих эффектов, может приводить к трагическим последствиям.

В настоящее время становится ясна необходимость обоснования конкретного применения иммуномодулирующих препаратов при инфекционном процессе с учетом проведения исследований, направленных на выяснение последствий активации молекулярных и клеточных механизмов врожденной и приобретенной систем иммунитета для развития суперинфекции, в том числе с количественной оценкой менее благоприятных исходов лечения. Именно такие критерии должны быть задействованы в массовых, хорошо организованных исследованиях, при которых изучаются не только отдельные эффекты на иммунные механизмы, но и проводится тщательный молекулярный анализ инфекционных возбудителей, включая возможную молекулярную диагностику комбинированной вирусно-бактериальной инфекции.

В качестве примера такого комплексного подхода можно привести пилотное исследование, проведенное Центральным НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора. В клиническом исследовании участвовали дети в возрасте 3–17 лет с диагнозом «пневмония». Наличие инфицирования вирусами и бактериями выявляли с помощью ПЦР и иммуноферментного анализа, используя мазки, образцы крови и пневмослайды. В 62 случаях выявили вирусную инфекцию или ее последствия (наличие антител), как правило – гриппозную, парагриппозную, часто сочетающуюся с развитием иммунного ответа к другим вирусам – респираторно-синцитиальному, аденовирусу, вирусу герпеса. Более чем в трети случаев вирусная инфекция сочеталась с наличием бактерий или выраженным иммунным ответом на бактериальные возбудители оппортунистической легочной инфекции – Chlamidia pneumonia, Mycobacterium pneumoniae, Legionella pneumonia. Больные с лабораторно выявленными признаками оппортунистической легочной инфекцией, получавшие стандартную терапию, находились в стационаре почти на 3 дня дольше, чем больные без лабораторных признаков оппортунистической бактериальной легочной инфекции. Последние при этом имели значительное (пятикратное) снижение содержания интерферона-гамма в циркуляции. Интересно, что добавление регуляторного пептида имунофана к стандартной схеме лечения больных с лабораторно выявленными признаками оппортунистической легочной инфекции приводило как к достоверному сокращению срока лечения больных, так и к значительному снижению содержания интерферона-гамма [39].

Таким образом, наличие (или недавнее наличие) оппортунистической инфекции в легких определяет и дополнительную продукцию интерферона-гамма, и замедление выздоровления. Негативная модуляция продукции данного цитокина с помощью имунофана приводит к ускорению излечивания на фоне стандартной терапии. Такое предположение вполне соответствует современными представлениями о нетрадиционной, «неблаговидной» роли избыточной продукции интерферона-гамма в патогенезе вирусной и бактериальной инфекции.

Полученные результаты дают начало обоснованию новой концепции стратификации иммунокоррекции с учетом инфекционного профиля. Конечная цель применения такой концепции – персонификация иммуномодулирующей терапии инфекционных заболеваний. Для ее полной разработки необходима как валидация полученных результатов на другой выборке больных с целью ее расширения, так и применение современных молекулярно-генетических методов ранней (в течение первого дня госпитализации) диагностики наличия атипичной микрофлоры. В России выпускаются такие наборы, основанные на ПЦР и разработанные в Центральном НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора. Их использование в комбинации с препаратом имунофан, также разработанным в нашем институте, и другими препаратами, хорошо зарекомендовавшими себя при лечении иммунокомпрометированных больных [40], позволит персонифицировать и повысить эффективность комбинированного лечения больных с инфекциями, в частности внутрибольничного характера.

Еще одним потенциалом для разработки практической технологии стратификации иммунокоррекции обладают исследования, направленные на выявление генетических факторов риска развития жизнеугрожающих осложнений при ИСМП (тяжелая пневмония, тяжелый сепсис и септический шок, респираторный дистресс-синдром) [41–44]. Недавно опубликованы результаты исследования, инициированного НИИ общей реаниматологии им. В.А. Неговского, позволившие выявить ряд генетически полиморфных локусов (CYP1A1, ACE, IL-6, CYP1A1, GCLC, AGT, AGTR1) в развитии жизнеугрожающих критических состояний, в том числе при ИСМП [45–47]. Также недавно начаты исследования по определению информативности другой группы полиморфных генов – генов иммунного ответа и цитопротекции – как генетических маркеров-кандидатов течения ИСМП. Ожидается, что масштабирование и валидация подобных исследований в области иммуногеномики ИСМП приведут к новым подходам к персонификации лечения больных.