Разрушители. Грибки и грядущая пандемия
Шрифт:
Последующий анализ образцов, собранных в период с 2004 по 2015 год, выявил всего четыре случая и только один до 2013 года. Этот грибок еще более примечателен тем, что отдельные его «залежи» настолько разбросаны по карте мира, что мы можем гадать, откуда они взялись и почему именно сейчас активно вышли на поверхность. Чтобы понять, насколько странной является модель появления C. auris, подумайте о том, что в течение нескольких месяцев после появления SARS-CoV-2 его смогли отследить до одного региона в Китае и обнаружили, что в какой-то момент времени вирус мог перейти от летучих мышей, панголинов или других диких животных к людям25. Вирус Эбола тоже возник в одном районе Центральной Африки, а затем распространился по другим регионам26. Недавно появившееся грибковое заболевание Sporothrix brasiliensis, которое передается от кошек к людям (и от кошек к кошкам), было обнаружено в Бразилии, Аргентине, Парагвае и Панаме. Впервые болезнь была выявлена в Рио-де-Жанейро в 1998 году и стала диковинкой27,
Новый захватчик, которым стал C. auris, в 2019 году получил неожиданного союзника в распространении, и им оказался вирус SARS-CoV-2. В то время как миллионы людей попали в больницы с диагнозом COVID-19, C. auris уже терпеливо «дремал» в палатах. Все, что ему требовалось для пробуждения, – чтобы число ослабленных пациентов стало больше, а система здравоохранения смотрела в сторону, занятая борьбой с другим опасным противником29. В одной из больниц Флориды вспышка грибковой инфекции произошла во время вирусного всплеска 2020 года. Из пятнадцати выявленных случаев C. auris в двенадцати речь шла о пациентах с COVID-19. Было установлено, что вспышка произошла от одного источника, которым, возможно, стал недавно поступивший тяжелобольной пациент. Когда всплеск вирусных заболеваний спал, утихли и грибковые. По мере того как ситуация будет меняться и SARS-CoV-2 станет очередным эндемичным вирусом человека, C. auris ждет другая судьба: он не только останется угрозой, но и будет способен оказывать еще более разрушительное влияние, чем то, которое мы уже наблюдали.
C. auris представляет собой тройную угрозу: он плохо реагирует на лекарства, живуч и никуда не денется с этой планеты. Но будут и другие. К счастью, большинство из нас не настолько беззащитны, чтобы дать себя заразить. Если у нас и есть какая-то суперсила против патогенов, так это иммунная система. Каждый день мы подвергаемся воздействию тысяч различных микроскопических организмов, включая десятки грибков, в том числе и дрожжевых. Кожа – наша первая линия обороны: она является физическим барьером, укрепленным вторичной сетью бактерий, грибков и других микробов, соседствующих в нашем теле. Наши легкие похожи на сложное ветвистое дерево жизни, и всего одна клетка отделяет то, что находится внутри нашего тела, от того, что снаружи. Пожалуй, легкие являются самым уязвимым органом нашего организма. Они защищены постоянно работающим биологическим конвейером из слизи, которая перемещается по нижнему слою клеток, обильно покрытых ресничками – тонкими волосковидными структурами. Слизь действует как ворсистый валик, задерживая микроскопический мусор – в том числе споры, пыль и пыльцу, – а реснитчатые клетки перемещают всю эту грязь в сторону от легких. Когда мы чихаем или кашляем, то избавляемся от слизи, содержащей мусор. Некоторые заболевания, например муковисцидоз, не позволяют этой системе работать должным образом, в результате чего больные становятся более восприимчивыми к инфекциям из-за отсутствия этого физического барьера. Наш пищеварительный тракт также выстлан клетками, вырабатывающими слизь, которые помогают защитить нас от проникновения инфекции.
Иногда даже передовые системы дают сбой, и тогда в дело вступает клеточный иммунный ответ – макрофаги, Т-клетки и другие. Они притягиваются к захватчикам, поглощают или убивают их. Некоторые имеют целый арсенал химических защитных средств, который также идет в дело. В результате нас лихорадит, и мы испытываем весь букет сопутствующих реакций, которые заставляют нас чувствовать себя плохо, но это всего лишь побочный эффект борьбы, которую ведут наши защитники. Лихорадка спасает нас от захватчиков, которые не способны выдерживать высокую температуру. Эта неспецифическая реакция позволяет выиграть время для более мощной и целенаправленной защиты – адаптивного ответа, в котором ключевую роль играют Т-клетки. Они убивают инфицированные клетки, привлекают другие и помогают регулировать иммунный ответ. Еще один тип иммунных клеток – В-лимфоциты, которые вырабатывают специфические антитела, направленные против патогена. Именно эти клетки отвечают за иммунную память – способность противостоять тем же бактериям, вирусам или грибкам во второй или третий раз. Когда мы делаем прививку, то провоцируем эту реакцию, чтобы она была готова к любым будущим воздействиям. Эта система в той или иной форме защищала позвоночных – от лягушек до людей – на протяжении сотен миллионов лет. Она не идеальна, но настолько многогранна, что в условиях, когда одна стратегия может не сработать, другая вполне способна помочь.
«Если Т-клетки не уничтожат захватчика, это сделают нейтрофилы, – считает Стюарт Левитц. – Или макрофаги. Некоторые организмы заболевают только тогда, когда у них отказывают сразу несколько защитных систем»30. Левитц – врач-инфекционист и миколог из Медицинской школы Массачусетского университета, занят изучением реакции иммунных клеток на грибки. Он любит показывать студентам-медикам мультфильм Гэри Ларсона, в котором пожарные растягивают сетку для женщины, выпрыгивающей из горящего здания. Она отскакивает и попадает через окно в другое горящее здание. «Подобным образом устроена и иммунная система у многих организмов: они выживают в одной ситуации, чтобы затем броситься в другую. Так что в этом отношении C. auris ничем не отличается от многих других
Раньше инвазивная грибковая инфекция была редким явлением. «Если таковой случай происходил, – вспоминает Левитц о своих первых днях в медицине, которые пришлись на 1980-е годы, – его выносили для обсуждения на конференции – вот насколько редкими были грибковые инфекции. Теперь же мы наблюдаем их постоянно»31. Причина в том, что мы живем в эпоху людей с ослабленным иммунитетом. Иммунная система увеличивающегося населения планеты в той или иной степени нарушена. Достижения в области трансплантации органов позволили бесчисленному количеству молодых и пожилых людей жить полноценной жизнью с пересаженными почками, легкими, сердцем и другими органами. Только в Соединенных Штатах ежегодно проводится около 40 тысяч операций по пересадке органов. И все эти пациенты принимают иммуноподавляющие препараты, чтобы снизить вероятность отторжения, а некоторые нуждаются в них до конца жизни. Люди, пережившие рак, в зависимости от его типа также могут жить с ослабленной иммунной системой, как и многие из нас, кто просто стареет или использует мощные стероидные препараты для борьбы с такими заболеваниями, как астма, хроническая обструктивная болезнь легких (chronic obstructive pulmonary disease, или COPD) и муковисцидоз. За фантастические достижения медицины приходится платить, и в некоторых случаях такой платой становится ослабление иммунной системы. Мы живем дольше и лучше, но становимся все более восприимчивыми к инвазивным грибкам32.
Левитц начал свою практику, когда вирус иммунодефицита человека, или ВИЧ, который вызывает СПИД, был на подъеме, но еще не достиг своего пика в США. Под ударом вируса находятся клетки CD4, или Т-клетки. Левитц так вспоминает о начале своей работы: «Мы наблюдали в больнице все эти случаи грибковой инфекции под названием Cryptococcus»33. Обычно этот грибок редко поражает иммунокомпетентные организмы, но было похоже, что ВИЧ вступил в сговор с бактериями и грибками, которые обычно не могут жить на человеке. Подавляя нашу иммунную систему, он открыл ворота и впустил оппортунистов. Левитц продолжил изучать и лечить пациентов с Cryptococcus и другими инвазивными оппортунистическими грибковыми инфекциями.
Спустя четыре десятилетия для людей, которые получают лечение, ВИЧ уже не является смертным приговором, тем не менее число инфицированных по-прежнему поразительно огромно – во всем мире противовирусную терапию получают более 28 миллионов ВИЧ-инфицированных. Это составляет около 75 % всех людей с вирусом, то есть 9,7 миллиона человек не лечатся, к тому же каждый год диагностируется еще несколько миллионов заболевших34. Также от криптококкового менингита ежегодно умирают сотни тысяч людей. Вирус СПИДа, а также рост числа людей с ослабленным иммунитетом и активное использование антибиотиков создали благодатную почву для оппортунистических инфекций. Единственным выходом в обстоятельствах, когда наши естественные защитные силы не справляются или не могут ответить, становятся противогрибковые препараты.
Работу противогрибковых препаратов можно сравнить с химической войной, которая ведется на микроскопическом поле. Хитрость заключается в том, чтобы уничтожить врага, оставив невредимыми мирных жителей, что может быть непросто, учитывая, что их бывает трудно отличить друг от друга. Несмотря на сходство между дрожжами и бактериями, грибы в большей степени близки к животным. Например, и наши клетки, и грибковые являются эукариотическими, при этом у нас генетический материал находится в ядре, и это то, что отличает клетки человека от других, допустим бактериальных. И наши, и грибковые клетки также имеют общую структуру и схожий состав, что, в свою очередь, затрудняет уничтожение грибковых клеток без вреда для наших собственных. Несмотря на это, антибиотики, такие как пенициллин, относительно безопасны, поскольку их действие направлено на компонент клеточной стенки бактерий, которого у нас нет. Мощный противогрибковый препарат амфотерицин B, появившийся на рынке в 1959 году, стал настоящим спасением. Он действует, создавая дыры в мембранах грибковых клеток и нарушая их нормальное функционирование. Одной из мишеней для противогрибковых препаратов, таких как амфотерицин, является химическое вещество эргостерол, которое необходимо грибкам для создания мембран, окружающих их клетки. В мембранах наших клеток эргостерола нет, зато есть холестерин. Эти две молекулы имеют во многом схожую химическую структуру, поэтому химическое вещество, воздействующее на одну из них, может случайно воздействовать и на другую, вызывая потенциально смертельные побочные эффекты, такие как почечная недостаточность. Левитц говорит, что врачи назвали этот процесс «амфоужасным»35, то есть катастрофическим для обеих сторон. Сейчас доступны менее токсичные составы, а также другие, не настолько токсичные классы противогрибковых препаратов. Однако их не так много.
Препараты принято классифицировать по способу уничтожения или по тому, на какую часть клетки или клеточного механизма направлено их действие. Существуют три основных класса противогрибковых препаратов, используемых для лечения системных инфекций: полиены (к которым относятся амфотерицин и нистатин), азолы и эхинокандины. Для сравнения: существует более десятка классов антибиотиков, направленных против бактерий. Амфотерицин действует на сам эргостерол. Азолы – на фермент, с помощью которого грибки его производят (к слову, в нашем организме есть похожий фермент, на который некоторые азольные препараты также могут воздействовать). Эхинокандины не позволяют грибкам производить еще одно важное химическое вещество, задействуемое для построения клеточной стенки грибов, – 1,3-?-d-глюкан36. Наши клетки не используют эту молекулу, что позволяет снизить риск побочных эффектов.