Аннотация результатов, полученных в 2014 году
До последнего времени исследования резистентности бактерий с помощью динамических систем in vitro были проведены лишь с некоторыми антибиотиками, поэтому методология таких исследований пока еще находится в стадии разработки. Одним из спорных остается вопрос о выборе стартового инокулума. Использование высоких посевных доз, содержащих спонтанные резистентные мутанты, оказалось успешным в экспериментах со фторхинолонами и Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Enterococcus faecium и другими патогенными бактериями, но не с антибиотиками группы оксазолидинонов, для которых характерна очень низкая частота мутаций, по крайней мере, для S. aureus. Для решения этой проблемы и стандартизации условий экспериментов по изучению резистентности бактерий предложено использовать комбинированные инокулумы, содержащие наряду с чувствительными клетками предварительно культивированные резистентные мутанты родительского штамма. Применимость этого подхода доказана фармакодинамическими экспериментами с линезолидом и S. aureus с использованием динамической системы, моделирующей фармакокинетические профили у человека. Установленные взаимосвязи между селекцией резистентных стафилококков и концентрацией линезолида удалось объяснить в рамках недавно предложенной теории «окна резистентности мутантов» (MSW). Согласно этой теории селекция резистентных мутантов наиболее вероятна в тех случаях, когда концентрация антибиотика выше MIC, но ниже концентрации, предотвращающей селекцию мутантов (MPC). Поскольку длительность экспозиции микроорганизмов по отношению к антибиотику и продолжительность наблюдения за численностью мутантов могут быть критическими для установления соотношений «концентрация – резистентность», проведены фармакодинамические исследования с S. aureus, имитирующие 10-дневные курсы введения даптомицина человеку. Показано, что четкие взаимосвязи между площадью под кривой «концентрация антибиотика – время», отнесенной к МIC (AUC/MIC), и несмещенные оценки «антимутантных» значений AUC/MIC могут быть установлены и в более коротких экспериментах с 3-5-дневным введением антибиотика в динамическую систему. Для установления количественных соотношений «концентрация – резистентность» предложен новый интегральный параметр – площадь под кривой изменения численности резистентных мутантов (AUBCM- Area Under Bacterial concentration – time Curve for Mutants). С помощью этого параметра установлена зависимость селекции ципрофлоксацинорезистентных мутантов S. aureus и Escherichia coli от отношения AUC/MIC. Показано, что указанная селекция происходит в тех случаях, когда концентрация ципрофлоксацина находилась внутри «окна резистентности мутантов» на протяжении всего или большей части интервала дозирования, но не тогда, когда концентрация антибиотика близка к MIC или выше MPC.

Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Динамические системы, которые позволяют моделировать in vitro фармакокинетические профили антибиотиков, реализуемые у человека, все шире применяются в исследованиях антибиотикорезистентности бактерий. Ранее с помощью этого подхода был установлен вид зависимости между селекцией резистентных стафилококков и площадью под кривой «концентрация фторхинолонов – время», отнесенной к MIC. Кривые этой зависимости имели куполообразную форму, которую удалось объяснить с позиций недавно предложенной концепции «окна резистентности». В соответствии с этой концепцией селекция резистентных мутантов наиболее вероятна, когда концентрация антибиотика выше MIC, но ниже MPC. Исследования, проведенные в 2015 г., позволили установить, что та же концепция применима и к грамотрицательным бактериям, подвергнутым воздействию фторхинолона (ципрофлоксацин), а также к стафилококкам, подвергнутым воздействию оксазолидинона (линезолид), глико- (ванкомицин) и липопептидов (даптомицин). По данным популяционного анализа антибиотикочувствительности бактерий кривые зависимости «AUC/MIC-резистентность» для изученных пар «патогенный микроорганизм – антибиотик» во всех случаях имели куполообразную форму. Это позволяет рассматривать отношение AUC/MIC как штаммо-независимый параметр, позволяющий прогнозировать селекцию резистентных мутантов одного и того же вида. Для установления количественных соотношений «концентрация – резистентность» был использован интегральный параметр AUBCM – площадь под кривой изменения численности резистентных мутантов во времени. Значения AUBCM были рассчитаны для каждой пары «бактериальный штамм – антибиотик», а также для объединенных данных по каждому виду бактерий для каждого из моделируемых режимов дозирования. Наряду с этим были рассчитаны значения времени, в течение которого концентрация антибиотика находилась в пределах между MIC и MPC, т.е. внутри «окна резистентности» (TMSW). В отличие от куполообразных кривых зависимости AUBCM от AUC/MIC, кривые зависимости AUBCM от TMSW содержали петлю гистерезиса. Для точек, относящихся к восходящей ветви кривой зависимости AUBCM от AUC/MIC (когда концентрации антибиотика ниже MPC), значения AUBCM при одном и том же значении TMSW были выше, чем для точек, относящихся к нисходящей ветви кривой зависимости AUBCM от AUC/MIC (время, в течение которого концентрация превышает MPC). Каждая из ветвей описывалась сигмоидой значительно лучше, чем объединенные данные по обеим ветвям. Таким образом, оказалось возможным объяснить противоречивые сообщения о прогностической ценности параметра TMSW и рекомендовать корректный способ его использования для штаммо-независимого прогнозирования селекции резистентных мутантов.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Впервые проведено сравнительное изучение фармакодинамики цефтаролина и линезолида с использованием динамической системы с диализными ячейками, позволяющими изучать фармакодинамику антибактериальных препаратов с короткими периодами полувыведения, в данном случае – цефтаролина. Для сравнительной оценки антистафилококковых эффектов цефтаролина и линезолида моделировали клинические схемы их введения: 60-минутные инфузии с интервалом в 12 ч. Моделируемые значения периодов полувыведения цефтаролина и линезолида соответствовали установленным при изучении фармакокинетики антибиотиков у человека. Заданные отношения площади под кривой «концентрация – время» (AUC) к MIC цефтаролина и линезолида были равны клинически достижимым значениям или были вдвое ниже их. Длительность многократного введения антибиотиков составляла 3 суток. В работе использовали клинический метициллинорезистентный штамм S. aureus. Отбор проб из диализных ячеек динамической системы осуществляли на протяжении 72 ч. Установлено, что в отношении стафилококков как при терапевтических, так и при субтерапевтических значениях AUC/MIC цефтаролин эффективнее линезолида. С целью оценки прогностического потенциала параметров AUC/MIC и AUC/MPC (MPC –концентрация, предотвращающая селекцию резистентных мутантов) для каждой пары антибиотик – патоген были установлены зависимости селекции мутантов от AUC/MPC, которые, как и в случае параметра AUC/MIC, удовлетворительно описывались функцией Гаусса, однако интенсивность селекции мутантов лучше коррелировала с AUC/MIC, чем с AUC/MPC. На основании проведенных исследований сделан вывод о преимуществах параметра AUC/MIC перед AUC/MРC для штаммо-независимого прогноза антибиотикорезистентности бактерий. Этот вывод был подтвержден применительно к штаммо-независимому прогнозированию анти-мутантных значений AUC/MIC и AUC/MPC. Для оценки анти-мутантных значений AUC/MIC и AUC/MPC проводили регрессионный анализ точек, относящихся к нисходящей ветви графиков зависимости площади под кинетической кривой изменения численности резистентных мутантов (AUBCM) или отношения конечного MIC к исходному от AUC/MIC или AUC/MPC. За анти-мутантное значение AUC/MIC или AUC/MPC принимали точку пересечения регрессионной прямой с абсциссой. Независимо от способа отображения резистентности коэффициенты корреляции регрессии были выше в случае AUC/MIC. Установленные анти-мутантные значения AUC/MIC были сопоставлены с клинически достижимыми для каждого из изученных штаммов (AUCTher/MIC), а также со значениями AUCTher/MIC50. Показано, что установленные анти-мутантные значения AUC/MIC ципрофлоксацина значительно ниже значений AUCTher/MIC для E.coli, но не для P. aeruginosa и K. pneumoniae. Таким образом, применение ципрофлоксацина при инфекциях, вызванных P. aeruginosa и K. pneumoniae, чревато развитием антибиотикорезистентности. Поскольку анти-мутантные значения AUC/MIC линезолида, ванкомицина и даптомицина значительно ниже соответствующих значений AUCTher/MIC, при клиническом применении этих антибиотиков селекция резистентных штаммов S. aureus (за исключением пары «ванкомицин – MRSA») маловероятна. В целом, расчеты для изученных нами штаммов каждого вида были близки к расчетам для гипотетических представителей того же вида.