Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий - Джессика Снайдер Сакс

Из двадцати четырех бактериальных культур, которые выращивались в лаборатории Белла под влиянием пексиганана, двадцать две выработали устойчивость к этому препарату72. Как же удалось специалисту по эволюционной биологии добиться выработки устойчивости, которую не смогли выявить микробиологи, такие как Заслофф? Белл и один из его студентов-младшекурсников, Габриэль Перрон, воспользовались проверенным методом отбора и выведения устойчивых организмов. Они начали с того, что стали выращивать свои бактериальные штаммы (двенадцать разновидностей кишечной палочки и двенадцать синегнойной палочки) в бульоне, в который была добавлена чрезвычайно низкая доза пексиганана, что, по сути, гарантировало выживание хотя бы нескольких клеток. Каждое утро Перрону приходилось выделять выжившие клетки и переносить их в новую пробирку. При этом доза пексиганана каждые несколько дней повышалась вдвое. Это давало немногим выжившим мутантам время для накопления дополнительных мутаций, которые могли усилить их устойчивость. Этот процесс, хотя его осуществление в лабораторных условиях и требует немалого труда, чем-то похож на то, что может происходить с бактерией, когда она распространяется и размножается в организмах или какой-либо другой среде, где присутствует антибиотик одной из существующих разновидностей.

Будучи специалистом по эволюционной биологии, а не генетиком, Белл оставил другим выяснение того, какие конкретно мутации давали микробам, живущим в содержащей АМП среде, возможность выжить. Его дело было сделано: он доказал, что даже если бактерии и не вырабатывают устойчивости к антимикробным пептидам в природе, длительное применение этих веществ в больших концентрациях (то есть именно то, что происходит при лечении инфекций) принципиально меняет характер давления отбора и устойчивость может вырабатываться. Что же касается Заслоффа, он принял этот результат с редким достоинством для человека, посвятившего почти двадцать лет работы антибиотикам, к которым, по его твердому убеждению, невозможно было выработать устойчивость.

“Если что-то может случиться в пробирке, весьма вероятно, что это может случиться и в реальной жизни”, – заявил он накануне публикации результатов исследования73. Белл, в свою очередь, согласился с Заслоффом, что такие результаты не должны послужить поводом для отказа от изучения антимикробных пептидов, но должны стать предупреждением, требующим более осторожного подхода к десяткам АМП-препаратов, готовящихся к применению в медицине и ветеринарии. Помимо более строгих проверок на устойчивость, Белл и Заслофф убеждали ученых исследовать также возможность перекрестной устойчивости, то есть подробнейшим образом проверять, могут ли АМП различных организмов, например насекомых, рыб или лягушек, вызывать выработку устойчивости к АМП человека, а также домашних и сельскохозяйственных животных. Такая перекрестная устойчивость с давних пор создает трудности при использовании обычных антибиотиков, выделяемых даже такими дальними родственниками, как грибы и бактерии (представители двух совершенно разных царств живой природы).

Более безопасный и перспективный подход состоит, возможно, в том, чтобы повышать уровень собственных антимикробных пептидов в организме пациента. И Заслофф и Белл высказались в поддержку этого подхода, сопряженного с меньшей угрозой выработки устойчивости, потому что у нас в организме АМП используются в сочетании со многими другими защитными средствами, такими как антитела или противобактериальные ферменты. В ходе первого испытания на животных лекарства, использующего этот подход, исследователям из Швеции и Бангладеш удалось вылечить зараженных шигеллами кроликов с помощью бутирата натрия – соли одной из жирных кислот, в норме присутствующей в толстой кишке в следовых количествах. Сам по себе бутират лишен антибиотических свойств.

Однако он стимулирует выработку кишечником кателицидина – мощного антимикробного пептида, не дающего бактериям прикрепляться к нежным клеткам выстилки кишечника. В эксперименте с кроликами те из них, кто получал бутират, начали выздоравливать от бактериальной дизентерии в течение суток, в то время как состояние контрольной группы, получавшей плацебо, продолжало явственно ухудшаться74.

В ходе другого исследования из той же области, связанного с клетками иммунной системы человека, Роберт Модлин из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе установил, что витамин D усиливает выделение этими клетками дефензинов, а также их способность уничтожать возбудителей туберкулеза в клеточной культуре75. Это открытие, возможно, объясняет пользу “лечения солнцем”, применявшегося в начале XX века в санаториях для туберкулезных больных, поскольку солнечный свет стимулирует естественную выработку витамина D нашей кожей. Кроме того, команда Модлина показала, что у людей африканского происхождения, отличающихся повышенной предрасположенностью к туберкулезу, сыворотка крови в меньших концентрациях содержит как витамин D, так и противомикробные пептиды – скорее всего потому что темная пигментация кожи предохраняет ее от воздействия солнечных лучей. Модлин уже перешел к клиническим испытаниям этого лабораторного открытия, которые должны показать, могут ли недорогие витаминные добавки повышать устойчивость к туберкулезу у представителей темнокожих народов. Значение данного открытия особенно велико в свете недавнего появления почти неизлечимых штаммов XDR TB, то есть крайне устойчивых к антибиотикам (extreme-Drug – Resistant) возбудителей туберкулеза76.

Тем временем, несмотря на недавно открывшуюся обратную сторону медали, интерес к разработке лекарственных препаратов на основе антимикробных пептидов сохраняется. Если тревоги по поводу перекрестной устойчивости к человеческим АМП окажутся напрасными, такие препараты могут оказаться безопасными и существенно продлить золотой век антибиотиков. Но стодневный эксперимент Белла и Перрона напоминает нам, что все, что убивает бактерий, неизбежно способствует также выработке и распространению устойчивости. Принимая во внимание эту суровую реальность, кажутся безрассудством надежды на то, что даже самое осмотрительное использование существующих и быстрая разработка новых антибиотиков позволят добиться чего-нибудь большего, чем отсрочка очередного кризиса.

Как наивно бы это ни звучало во времена, когда о супер-микробах-убийцах трубит вся пресса, среди ученых растет единодушное убеждение, что пора перейти от эскалации войны с микробами к поиску мира в том мире, который был и останется миром бактерий. И это не какая-то отвлеченная философия: исследования, ведущиеся в этом направлении, уже начали приносить результаты.

Это был один из тех экспериментов, которые не доставляют удовольствия ни одному ученому: нужно было ввести бактерий под кожу мыши, чтобы вызвать у нее развитие отвратительного гнойника. Но цель преследовалась огромная – остановить одну из разновидностей разрушения тканей, отнявшую бессчетное число жизней, а также рук и ног, с тех пор как началось сосуществование людей и стафилококков в переменчивом режиме то мира, то войны. Причем остановить, не пытаясь убить этих скользких бактерий, но ослабив их военную мощь.