Эффект микробиома
Шрифт:
Первый антибиотик, пенициллин, был случайно открыт шотландским биологом Александром Флемингом в Лондоне в 1928 году [27, 28]. Как гласит легенда, Флеминг, вернувшись из отпуска, открыл одну из оставленных в своей лаборатории чашек Петри, в которой находился стафилококк (бактерия, вызывающая фурункулез, ангину и абсцессы). Он обнаружил там нечто необычное: почти вся поверхность чашки была покрыта колониями бактерии, за исключением одного участка, где росла сине-зеленая плесень. Область, окружающая плесень, была чистой; казалось, что плесень выделяет некое вещество, останавливающее рост бактерий. Флеминг вырастил чистую культуру подавляющей рост бактерий плесени, которую Чарлз Том позже назвал Penicillinum notatum. Это вид грибка, который сегодня называется Penicillinum chrysogenum.
Плесень Флеминга была в состоянии уничтожить большой набор патогенных бактерий, включая стрептококк, менингококк и дифтерийную палочку, но она оказалась крайне неустойчивой во внешней среде, и произвести ее в больших количествах было трудно. Лишь в 1939 году Говард Уолтер Флори и Эрнст Борис Чейн вместе с коллегами из Оксфордского университета смогли превратить пенициллин в спасающий жизни препарат.
Открытие Флеминга и последующие разработки Флори и Чейна по использованию пенициллина в медицинских целях являются, безусловно, одними из величайших прорывов века, спасших миллионы жизней. Ученым была присуждена Нобелевская премия по медицине в 1945 году [29].
С 1940-х годов фармацевтические компании в США начали работу по производству пенициллина в промышленных масштабах. Их целью стало защитить раненых солдат от смерти в результате инфекционных заболеваний. Требовался высокопроизводительный штамм, способный вырастить большое количество плесени. В результате культура была выделена из плесневой мускусной дыни, купленной на фруктовом рынке в г. Пеория, штат Иллинойс [28]. Этот заплесневевший фрукт перевернул всю систему здравоохранения века.
Антибиотики сегодня
Антибиотики стали основой современной медицины, они ежедневно спасают жизнь и здоровье людей. Их применяют как поддерживающее средство при большом количестве процедур и состояний: для безопасного проведения операций в общей и трансплантационной хирургии, в химиотерапии, в лечении некоторых опасных бактериальных инфекций – и это лишь некоторые сферы применения. Профессор Стефан Эльбе, директор Центра глобальной политики в сфере здравоохранения, считает, что благодаря широкой доступности антибиотиков в последние несколько десятилетий, «мы живем в весьма привилегированный период человеческой истории».
Однако привилегия эта имеет свою цену. Мы все чаще прибегаем к использованию антибиотиков, а в промышленных странах даже злоупотребляем ими. Это злоупотребление привело к угрозе глобальной резистентности к антибиотикам, и эта проблема в настоящее время активно обсуждается в политических и медицинских кругах по всему миру.
Резистентность к антибиотикам означает, что препараты, ранее бывшие эффективными в отношении определенных штаммов бактерий, перестали быть таковыми. Соответственно, некоторые серьезные инфекционные заболевания более не поддаются антибактериальному лечению. В соответствии с точкой зрения, выраженной Майком Тернером в газете «Гардиан» в мае 2014 года [30], основанной на отчете ВОЗ по глобальной резистентности к антибиотикам того же года [31], шесть заболеваний, считавшихся преодоленными в развитых странах, «могут вспыхнуть вновь с удвоенной силой». Речь идет о туберкулезе, гонорее, клебсиелле, тифе, сифилисе и дифтерии. В статье говорится, что «инфекции, бывшие в прошлом излечимыми, такие как туберкулез, сегодня становятся смертельными, другие движутся в том же направлении. И самое ужасающее заключается в том, что проблема уже существует в реальном мире, это не научная фантастика, а современная реальность».
Выбиваем ли мы свою внутреннюю экосистему из равновесия?
В некоторых случаях антибиотики необходимы и могут спасти жизнь, например в случае сепсиса. Иногда врач назначает их при инфекциях, не угрожающих жизни, но в тех случаях, когда они могут помочь излечению. Однако в то время как антибиотики действительно могут помочь справиться с бактериальной инфекцией, они также
Вы могли наблюдать этот эффект у себя, если когда-либо страдали от диареи после курса антибиотиков. Иногда требуется некоторое время, чтобы вернуть систему в исходное состояние. Как говорит доктор Нина Моди, «это ворчит наш микробиом: “Что-то со мной сделали не так”».
Женщинам, возможно, приходилось переживать после применения антибиотиков грибковую инфекцию влагалища, известную в Великобритании как кандидозный кольпит. По данным британского Министерства здравоохранения, это состояние развивается у трети женщин, применявших антибиотики [32]. Курс антибактериальных препаратов может вывести микробиом влагалища из равновесия. Антибиотики широкого спектра действия уничтожают многие виды бактерий по всему организму, в том числе некоторые полезные влагалищные микроорганизмы, держащие под контролем колонии дрожжей во влагалище. При недостатке этих полезных бактерий дрожжи (обычно это грибы кандида) разрастаются, вызывая симптомы кандидозного кольпита. Продаваемые без рецепта популярные препараты легко справляются с этим состоянием, а на сайте министерства здравоохранения также перечислены дополнительные нелекарственные меры для восстановления естественного баланса, например употребление живого йогурта, который полон полезных бактерий.
Хорошим способом объяснить важность микробного разнообразия в организме взрослого человека служит аналогия. Родни Дитерт сравнивает человека с тропическим лесом: «Если убрать половину видов деревьев из очень разнообразного по видам деревьев леса, то для сохранившихся деревьев лес не останется прежним. Появятся пустые места. Динамика взаимодействия между растениями полностью изменится. Из-за изменений в среде обитания могут измениться насекомые и животные, и лес в целом примет совершенно другой вид. В некоторых случаях вид этот может стать совершенно непредсказуемым».
Удаления всего одного вида достаточно для того, чтобы изменилось взаимодействие между всеми оставшимися видами внутри экосистемы. Меняется среда обитания: некоторые виды вымирают, другие, напротив, чрезмерно разрастаются. Баланс сдвигается, экосистема меняется, все выходит из равновесия.
Развивая метафору доктора Дитерта, если убрать из экосистемы широколиственный дуб, на землю будет попадать больше солнечного света. Растения, любящие прохладную тень, вымрут, их место займут более солнцелюбивые. Насекомые, ранее питавшиеся растениями, произраставшими на тенистом лесном покрытии, в поисках новых источников пищи переместятся на другие территории, а за ними и животные, поедающие этих насекомых. Придут новые виды насекомых и приведут за собой других животных. Возможно, новые условия будут подходить лишь одному виду насекомых. Он размножится до размеров, мешающих солнцелюбивым растениям устойчиво существовать на данной территории. Растения погибают, и вся экосистема снова начинает меняться. И все из-за того, что изначально был удален всего один вид деревьев.
Микробы, подобные широколистному дубу в описанной метафоре, Мартин Блейзер называет «ключевыми видами». Это виды, представленные в небольшом количестве, но оказывающие мощный эффект на здоровье всей экосистемы. Согласно доктору Блейзеру, в нашем теле живет ряд таких ключевых видов. Если нарушить стабильность какого-либо из этих видов микроорганизмов, например применяя антибиотики, последствия могут отразиться на всем человеческом суперорганизме.
Подобный процесс может происходить в вашем организме прямо сейчас. Любые действия, которые вы предпринимаете, могут затрагивать внутреннюю микробную экосистему. Выражаясь языком доктора Блейзера, если какой-то фактор нарушает хрупкое равновесие, это может сделать всю систему беззащитной перед агрессивными нападениями. «С каждым микробом, который мы теряем, мы становимся более уязвимыми перед такими заболеваниями, как ожирение, диабет и астма. Эти состояния сокращают продолжительность жизни. Они означают большую восприимчивость к пандемиям. И они, в основном, смертельны. Речь идет о большом риске». Подробнее мы обсудим эту тему в восьмой главе книги.