О книге Джессики Сакс

Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий

Jessica Snyder Sachs. Good Germs, Bad Germs: Health and Survival in a Bacterial World

Купить книгу можно в Литресе, Озоне или Амазоне.

Заметки на память

Вступление

Содержание

Как ведут себя микробы во время рождения младенца

Цитаты фоточками

Пролог. Поражения в победоносной войне

История Рики

В тот морозный день 6 декабря 2003 года Тереза Ланнетти заняла место на открытой трибуне для болельщиков команды хозяев на стадионе «Персон» в лесистом городке Уильямспорт в Пенсильвании. Как и все окружающие, она пришла болеть за «воинов» колледжа Лайкоминг в четвертьфинале их секции чемпионата по американскому футболу Национальной спортивной ассоциации, где они играли против «орлов» из Бриджуотера. Но на этот раз Тереза не стала искать в толпе других родителей, с которыми она успела подружиться за последние три года. Она знала, что мало кто ожидает встретить ее здесь и некоторых может смутить ее присутствие.

Прошлой ночью в отделении реанимации местной муниципальной больницы Тереза обняла Шона Хеннигара, жившего с ее сыном в одной комнате, и сказала, что хорошо бы ему заработать на следующий день для своей команды тачдаун — за Рики. Утром Тереза поняла, что ей лучше остаться в Уильямспорте и погрузиться в привычные звуки игры. Она видела, как игроки команды, за которую раньше играл Рики, выбежали на поле из раздевалки, видела стиснутые зубы и сжатые кулаки его лучших друзей и тут же заметила цифру 19, нарисованную черной краской у них на руках, рукавах и шортах. Чирлидеры поднялись со своих мест, приветствуя команду, и на спинах их курток из неровных полосок пластыря тоже была составлена цифра 19, и она же, нанесенная голубой краской, светилась на их пухлых щеках, по которым стекали слезы. У самой Терезы глаза оставались сухими, пока она не увидела еще одну цифру 19, футов пятнадцать в высоту, — на заснеженном склоне холма рядом с трибунами болельщиков команды гостей. И тут же человек, сделавший эту надпись, отложил лопату для снега и упал на спину, добавив одного безупречного снежного ангела, а затем и еще одного — две звездочки над номером ее сына. Они, должно быть, означали те два рекорда, которых Рики Ланнепи добился в этот сезон для своей команды, приняв пас шесть раз за одну игру и семьдесят раз за весь сезон. В облаках появился просвет — впервые за эту неделю.

В прошлый вторник налетела первая за зиму метель, припорошившая поле снегом после дневной тренировки «воинов». Прогноз погоды обещал снежные бури на всю неделю, но в кампусе на это мало кто обратил внимание: здесь кипели страсти — ведь предстоял четвертьфинал, в котором, как все надеялись, команда Лайкоминга наконец выйдет в полуфинал секции после шести лет неудач. В то утро у Рики начался кашель, а к концу тренировки на пронизывающем ветру приступы тошноты заставили его пропустить последние игры. Когда на следующий день Тереза позвонила из Филадельфии, Рики сразу прервал разговор: «Мама, я не могу сейчас говорить. Неважно себя чувствую. Я буду в порядке. Все пройдет. Меня сейчас вырвет, прости».

Тереза подумала, что Рики, наверное, прав: к концу недели он будет в порядке. Она, как всегда, предвкушала возможность поболеть за своего сына и была вполне готова преодолеть ради этого 180 миль, разделяющие ее малоэтажный квартал на северо-востоке Филадельфии и Уильямспорт в центральной части Пенсильвании, где Рики учился в колледже по специальности «уголовное судопроизводство» и где он отучился уже половину последнего курса. Хотя Тереза рассталась с отцом Рики еще в 1991 году, спортивные занятия сына, особенно футбол, связывали их семью и общих друзей: они с интересом следили за расписанием тренировок и игр, праздновали победы. В начальной школе Рики заслужил репутацию «могучего малютки»: он всегда был одним из самых маленьких на поле, но при этом поймать его или убежать от него было делом нелегким. Другие ребята его возраста никак не могли понять, как мальчугану, едва доходившему им до плеча, удавалось так сильно бить или вдруг высоко подпрыгивать, ловя мяч. К тому времени, как Рики перешел в среднюю школу, Тереза уже чаще радовалась, чем сжималась от страха, когда ее сын выдерживал захваты, которые свалили бы с ног и игрока вдвое выше ростом. Ей пришлось смириться и с тем, что его никакими силами нельзя было вытащить из игры, даже если он получил травму. За четыре года, что он играл за команду Лайкоминга, он пропустил всего одну игру из-за сильного вывиха лодыжки, которая, как он утверждал, пришла в норму уже через неделю.

Но в те дни, перед игрой четвертьфинала, Тереза встревожилась не на шутку. Когда Рики перезвонил ей в четверг, его по-прежнему постоянно рвало. «На такие вещи нельзя не обращать внимания! — настаивала она. — Ты должен сходить к врачу». Она позвонила главному тренеру, Фрэнку Нею, и он пообещал показать Рики своей жене, семейному врачу, чтобы убедиться, что у него обычный грипп, который начал косить студентов после каникул по случаю Дня благо, дарения. В тот же день Стейси Ней послушала легкие Рики. Судя по всему, они были чистыми. Она померила ему тепературу: немного повышена. Поскольку основными симптомами были тошнота, утомление и боли, это указывало на грипп. Антибиотики, как объяснила Стейси, тут не помогут, потому что они убивают бактерий, а не вирусов.

Снег шел по всей Пенсильвании и в пятницу утром когда у Рики начались боли в ногах. Его соседи по комнате Шон Хеннигар и Брайан Коннерс, уговаривали его пить спортивные напитки и воду, они полагали, что постоянная рвота вызвала у Рики обезвоживание. Вечером того же дня Тереза выехала из Филадельфии, но из-за снега двигалась она с черепашьей скоростью. Она не одолела еще и полпути к половине десятого, когда Рики позвонил ей на сотовый и сказал, что хочет спать. Они увидятся утром. Но заснуть Рики не мог. И каждый раз, поворачиваясь с боку на бок, он невольно стонал. В четыре утра он сказал своим соседям: «Ребята, если я отсюда не уберусь, вам не удастся выспаться перед игрой». Он позвонил своей маме и попросил забрать его к ней в гостиницу.

Поначалу Рики наотрез отказывался ехать в больницу, как ни настаивала Тереза. Но когда она услышала, что у него началась одышка, ей удалось его переубедить. В двадцать минут восьмого они были уже в кабинете неотложной помощи, и тут у Рики началась кровавая рвота. Не прошло и пяти минут, как полдюжины врачей и медсестер вставили Рики в ноздри трубки кислородного дыхания и начали внутривенное вливание жидкости в его левую руку. Они взяли у него кровь для лабораторных анализов и подключили его к кардиомонитору.

Главный реаниматолог отметил у Рики учащенный пульс, пониженное давление, одышку и немного повышенную температуру. «Нет, болит все тело, — ответил Рики в на вопрос, нет ли у него болей в груди или животе. — И я устал, очень устал». Легкие, судя по всему, были по-прежнему чистыми. Нос и горло выглядели нормально. Доктор спросил у Рики, когда он в последний раз мочился. «Кажется, в четверг», — ответил тот. Тереза заметила, что доктора это встревожило, и он немедленно велел принести катетер. Как только сестра его установила, присоединенный к нему баллон Фолея наполнился мутной коричневой мочой. У Рики отказывали почки.

Все симптомы по-прежнему указывали на вирусное заболевание, хотя и очень тяжелое, но реаниматолог решил, что нельзя ждать сутки, пока будет готова гемокультура, которая могла бы исключить бактериальную инфекцию. Он добавил к жидкости, поступавшей в руку Рики, два сильнодействующих антибиотика: цефепим и ванкомицин. Тем временем Тереза дозвонилась до отца Рики, тоже ехавшего в Уильямспорт, чтобы увидеть игру, которая должна была состояться днем, и велела ему ехать в больницу. Рики старший добрался туда ближе к одиннадцати, его потряс вид сына, опутанного проводами и трубками, с каплями засохшей крови на лице и на губах.

Тем временем в колледже Лайкоминг сотрудники Национальной спортивной ассоциации бродили по занесенной снегом искусственной траве на стадионе и били ногами в слой льда, покрывший центр поля. В десять часов они объявили о своем решении перенести игру на воскресенье, чтобы не рисковать здоровьем игроков. Ближайшие друзья Рики из его команды отправились в больницу, где, к немалому их удивлению, из кабинета неотложной помощи их отвели в отделение реанимации. Казалось, что Рики стало лучше. Его раздражали врачи, сновавшие туда-сюда, он просил, чтобы у него из носа вынули кислородные трубки и сказали, когда отпустят домой. «Говорят, игру перенесли, — обратился он к Шону. — Это здорово. Может, я все-таки смогу сыграть».

Но в самом начале второго Рики потерял сознание и раздались сигналы прибора, предупреждающего, что уровень кислорода у него в крови опустился до опасно низкого уровня. Сеара выставила футболистов из палаты, а врачи тем временем ввели Рики в горло трубку, чтобы аппарат искусственной вентиляции мог взять на себя функции его отказывающих легких. Эхокардиограмма показывала, что сердце тоже слабеет, и врачи вызвали вертолет, чтобы перевезти Рики в Филадельфию, в Медицинский центр Университета Темпл, и подключить к аппарату, поддерживающему кровообращение. Специалист по инфекционным заболеваниям велел ввести ему еще антибиотиков на случай любых мыслимых разновидностей бактериальных инфекций. Что-то разрушало органы Рики, но что именно и где оно пряталось в его организме, никто, на беду, по-прежнему не знал. Но вертолет из Темпла не прилетел: пилот решил, что из-за продолжающейся метели лететь слишком опасно.

Сердце Рики остановилось в тридцать шесть минут шестого. В течение сорока минут медсестры и врачи проводили процедуру сердечно-легочной реанимации в ожидании кардиохирурга. К половине седьмого хирург подсоединил артерии Рики к аппарату искусственного кровообращения, который начал прокачивать по его телу шестнадцать единиц насыщенной кислородом крови.

Но по прошествии часа сердце Рики так и не забилось, глаза с расширенными зрачкам и застыли. Хирург вышел из операционной, чтобы переговорить с родителями. В тридцать шесть минут восьмого он отключил Рики от аппарата. Тереза попросила сестер помочь ей привести Рики в порядок и перенести его обратно в палату. Она хотела, чтобы парни, которые, глотая слезы, стояли в коридоре, еще раз увидели своего друга. Она поняла, что поступила правильно, когда отец Рики обратил их внимание на улыбку на лице сына, и лайнбекер Тим Шмидт заметил: «Черт, а ведь точно так же он ухмылялся, когда как-нибудь нас разыгрывал!»

Через несколько минут родители Рики узнали имя его убийцы. Гемокультура, которую врачи отправили на анализ еще утром, вернулась с положительным результатом на метициллин-устойчивого золотистого стафилококка (MRSA) — микроба, которому нипочем не только антибиотики метициллиновой группы, но и полдюжины других. Хуже того, этот конкретный штамм MRSA, теперь известный как USA300, к тому же содержал гены целого набора токсинов, иные из которых и запустили смертельную бурю внутренних реакций, называемую септическим шоком, характерными симптомами которого служат резко падающее давление, общее свертывание крови и отказ внутренних органов.

На следующее утро после смерти Рики, когда команда начала собираться и готовиться к игре, в раздевалке Лайкоминга висела тяжелая тишина. Несколько игроков провели в больнице всю ночь и чувствовали себя совершенно вымотанными. Но все сошлись во мнении: Рики «просто взбесился бы», если бы они отказались играть. Убитого горем отца Рики один из друзей семьи повез домой, а Тереза заняла место на трибуне. Игра началась стремительно: «воины» изо всех сил пытались следовать приемам, нацеленным на их знаменитого ресивера. В начале первой четверти квотербек Фил Манн, какое-то время колебавшийся во время совещания на поле, закричал: «Всем направо!» Этот прием всегда был завязан на Рики, который несся сломя голову из бэкфилда нападающих на узкое пересеченное пространство. На этот раз его место занял Шон, вырвавшийся из-за тринадцатиярдовой линии. Когда Шон повернулся, снаряд Манна шлепнулся прямо ему в руки. Неумолимо, как бульдозер, он преодолел последние три ярда, отделявшие его от тачдауна. На этом и закончились очки команды Лайкоминга, не сумевшей-таки в этот день пройти в полуфинал. Но Тереза кричала на трибуне вместе с толпой болельщиков, дрожала и плакала в тот момент когда там, на поле, Шон Хеннигар поднял мяч высоко над головой, в сторону открывшегося голубого неба.

История Дэниэла

Семилетний Дэниэл пытается не обращать на это внимания. Но все же немного страшно, когда одноклассники кричат, что от их бутербродов с арахисовым маслом ему будет крышка. «Меня это приводит в ужас, — говорит его мать Энн, радиопродюсер из Нью-Йорка. — Как кто-то вообще может думать, что это смешно?» Она помнит тот ноябрьский вечер пять лет назад, когда чуть не потеряла своего чудного ребенка с ямочками на щеках. Начиналось все вполне невинно. Энн вышла из своего офиса на Манхэттене и тотчас достала сотовый, чтобы сказать приходящей няне, что немного опаздывает. Няня сообщила, что Дэниэла только что вырвало, после того как он съел бутерброд с миндальным маслом. «Ладно, бывает, — успокоила ее Энн. — Просто последите за ним». Через пятнадцать минут Энн позвонила домой с Пенсильванского вокзала — у Дэниэла начался понос. Когда она позвонила в третий раз из поезда по дороге из Нью-Йорка, Дэниэл задыхался. «Я прыскаю ему его аэрозоль от астмы», — сказала няня. «Звоните 911. Немедленно», — велела Энн.

Когда мать увидела Дэниэла, он лежал на каталке, выезжавшей из машины «скорой помощи» в их местной больнице в Нью-Джерси, лицо его покрывали большие красные пятна. Врачи «скорой помощи» застали Дэниэла в состоянии анафилактического шока, с раздувшимся горлом, перекрывающим дыхание, и давлением крови, стремительно приближающимся к нулю. Они вернули его к жизни, вколов ему дозу сильного стимулятора — адреналина, а также стероида, подавляющего воспалительные реакции. Так родители Дэниэла узнали, что он страдает опасными для жизни формами пищевой аллергии — особенно на арахис, следовые количества которого, вероятно, содержались в качестве примеси в съеденном им миндальном масле.

«Теперь мне ясно, что аллергии у него начались задолго до того, как мы это осознали», — говорит Энн. Когда Дэниэлу было два месяца, у него развилась сильная экзема — аллергическая реакция кожи, от которой его щеки порозовели и зашелушились, а кожа под мышками и под коленками стала влажной и сочащейся. Вскоре после того, как Дэниэлу исполнился год, у него началась астма — еще один синдром, часто вызываемый аллергией, в данном случае на респираторные аллергены, такие как клещи домашней пыли и перхоть. К двум годам у него в стуле стала встречаться свежая кровь. Поначалу ее было немного, и педиатр сказал Энн, что беспокоиться не о чем. У детей часто бывают небольшие кровотечения из маленькой трещины или раздраженной ранки на внутренних стенках прямой кишки.

Но в течение следующих трех лет не только аллергии Дэниэла стали очевидны и начали представлять угрозу для жизни, но и кровотечения усилились, дошло до того, что кровавый стул бывал у него по двадцать раз в день, сопровождаясь ужасными болями. Колоноскопия показала открытые язвы по всей длине толстой кишки. У мальчика был неспецифический язвенный колит — воспалительное расстройство, при котором иммунная система по ошибке принимает пищу или в норме обитающих в прямой кишке бактерий за вторгнувшихся чужаков, заслуживающих масштабной атаки. В начале второго класса Дэниэл три недели пролежал в больнице на противовоспалительных средства и выписался оттуда с рекомендацией постоянно принимать препараты сульфаниламида, чтобы воспаление не повторилось. Но в течение года у Дэниэла появилась характерна сыпь, свидетельствующая о развитии аллергии на эти лекарства. Осенью 2006 года у него повторился колит, создав опасность прободения толстой кишки, которое может быть таким же смертоносным, как лопнувший аппендикс.

«Ни один ребенок не должен проходить через такое, говорит Энн. — Мы прилагали все усилия, чтобы разд. браться, как защитить его от этих болезней, не лишая при этом возможности жить нормальной жизнью». Энн пришлось, например, решать, позволять ли Дэниэлу есть свой обед в школьной столовой, ведь его аллергии настолько сильны, что даже крупинка арахиса может вызвать у него анафилактический шок. Она пришла к компромиссному решению: Дэниэл сидит на краю обеденного стола рядом со своим лучшим другом, мама которого знает, что в пакете с его обедом не должно быть арахисового масла и любых других продуктов из списка еды, запрещенной для Дэниэла.

Но Дэниэл отнюдь не одинок. «Пять человек у них в классе носят адреналиновые ручки», — говорит Энн, имея в виду продаваемые по рецепту автоматические шприцы, заранее заполненные достаточной дозой адреналина, чтобы остановить аллергическую реакцию, представляющую угрозу для жизни. Дэниэл никогда не выходит из дома без двух таких ручек, которые он носит на специальном поясе. Школьная медсестра говорит, что экзема, астма и респираторные аллергии для некоторых одноклассников Дэниэла — еще более обычное дело, чем для него. По ее оценке, 40% учеников его школы страдают какой-нибудь формой серьезного аллергического расстройства. «Речь идет не о каком-то чихании в период сенной лихорадки, — говорит она. — Эти дети по-настоящему больны. Многие из них не могут выходить на улицу во время перемен или на экскурсии». Она тридцать лет работает медсестрой, и ее поражает, как распространились в последнее время среди учеников воспалительные заболевания внутренних органов — не только язвенный колит Дэниэла, но и более обычные болезнь Крона и синдром раздраженного кишечника — недуги, которых раньше она никогда не встречала у детей.

Месть микробов?

На первый взгляд может показаться, что между историями Рики и Дэниэла мало общего. В одном случае речь идет о смертельной инфекции, устойчивой к медикаментам, в другом — о троице опасных для жизни воспалительных заболеваний. Но корни обеих лежат, судя по всему, в нашей нынешней войне с микробами. За пятьдесят лет, прошедших с тех пор, как антибиотики нашли широкое применение, мы вывели породы с разной степенью устойчивости к антибиотикам среди всех известных возбудителей человеческих заболеваний. Отчасти это стало результатом того, что каждый раз, когда мы лечим инфекции, вызываемые тем или иным чужаком, мы подвергаем ковровым бомбардировкам микроорганизмы, в норме обитающие внутри нас. Мы также пичкаем антибиотиками наших сельскохозяйственных животных, и не только чтобы вылечить их от инфекций, но и ускоряя рост, чтобы снизить затраты на производство мяса и сократить время его производства. Некоторые из их высокоустойчивых бактерий тоже оказываются внутри нас через продукты, которые мы употребляем в пищу.

По ходу дела мы исчерпали возможности сотни с лишним различных антибиотиков, сделав устойчивость к ним одной из обычных проблем современной медицины в самых разных ее областях — от лечения детских ушных инфекций до совершенно неостановимых штаммов туберкулезной палочки. Подобно убийце Рики, стафилококковому штамму USA300, блуждающему теперь по всей Север, ной Америке, некоторые из этих супермикробов соединяют в себе устойчивость ко многим антибиотикам с крайне высокой болезнетворностью.

Тем временем иммунологи и другие медики-специалисты убедительно обосновали точку зрения, согласно которой корни нынешней беспрецедентной эпидемии воспалительных заболеваний связаны со вторым фронтом нашей давней войны с микробами — улучшением санитарных условий, от современных систем канализации и хлорирования воды до холодильников и технологий производства пищевых продуктов. Эти расстройства, которые до XIX века были редки, если вообще существовали, включают различные формы аллергии и аллергической астмы (происходящие оттого, что клетки нашей иммунной системы начинают реагировать на безвредные вещества из нашей пищи и окружающей среды), а также воспалительные заболевания внутренних органов вроде того, которым страдает Дэниэл. Резко растет в развитых странах и частота десятков аутоиммунных заболеваний, таких как сахарный диабет первого типа, волчанка, рассеянный склероз и ревматоидный артрит, каждое из которых развивается оттого, что иммунная система по ошибке разрушает здоровые ткани. Что характерно, все эти воспалительные расстройства остаются редкими в тех регионах, где люди по-прежнему живут в тесной связи с почвой, пьют нефильтрованную воду и едят минимально обработанную пищу, часто сохраняемую с использованием самых примитивных технологий.

А как обстоят дела с бактериями, полезными для нашего здоровья? Медицинские исследования, сосредоточенные в течение столетия исключительно на болезнетворных микробах, еще только начали углубляться в эту область. Экологи, напротив, уже давно поняли, что сама наша атмосфера и весь круговорот биогенных элементов в природе зависят от непрекращающейся деятельности царства бактерий. Линн Маргулис, известный специалист по эволюционной микробиологии, отметила: «На Луну — вот на что была бы похожа наша планета, не будь на ней микроорганизмов».

Не так быстро пришло понимание того, что бактерии доминируют также и на просторах человеческого тела, если судить по такому критерию, как число клеток. Эти крошечные одноклеточные организмы, покрывающие нашу кожу и выстилающие стенки нашего пищеварительного тракта и верхних отделов дыхательной системы, на порядок превосходят человеческие клетки числом (хотя и не размером).

И оказывается, что это очень хорошо, потому что живущая в нашем теле и на его поверхности микрофлора образует что-то вроде защитной мульчи, издавна служившей нам лучшей защитой от инфекционных заболеваний. Кроме того, эволюция нашей иммунной системы научила ее терпимости к целому морю преимущественно безвредных бактерий, проходящих через наш организм вместе с пищей, водой и воздухом. Отсутствие их постоянного, обнадеживающего притока, судя по всему, приводит иммунную систему в состояние повышенной боеготовности, вызывая у нее отвратительную склонность открывать стрельбу по мирным соседям.

И все же никто не тоскует по тем временам, когда у нас не было антибиотиков и когда любой врач мог помочь лежащему в лихорадке пациенту едва ли не только тем, что сидел и ждал, доживет ли тот до утра. Точно так же ни один разумный человек не предложит променять улучшенные санитарные условия нашего времени на эпидемии холеры, дизентерии, брюшного тифа и бубонной чумы, которые начали убивать каждого десятого с возникновением цивилизации, порядка пяти тысяч лет назад. Вместо этого оформляется некоторый консенсус, согласно которому, только разобравшись в симбиотических аспектах наших давних отношений с микроорганизмами, можно найти надежные решения проблемы инфекционных заболеваний и в то же время исправить те нарушения равновесия, которые послужили причиной нынешней эпидемии аллергии, аутоиммунных заболеваний и других воспалительных расстройств.

Ясно, что непосредственные атаки на царство бактерий всегда были делом безрассудным, учитывая, как быстро эти организмы способны эволюционировать, обходя любые биохимические орудия, которыми мы пытаемся их бить. Сегодня многие ученые, вместо того чтобы поощрять эскалацию гонки вооружений, которую мы никогда не сможем выиграть, занимаются разработкой лучших подходов к этой проблеме, в том числе приучая врачей выбирать правильные «снайперские пули» антибиотика, вместо популярных «больших орудий», как правило убивающих защитных бактерий нашего организма наряду с болезнетворными микробами;

  • исследуя новые пути разработки лекарственных средств, направленные на ослабление вредоносного воздействия микробов без выработки у них устойчивости к медикаментам;

  • изучая, почему во многих случаях из двух носителей одного и того же болезнетворного микроба лишь один оказывается болен. В эпоху, когда мы можем сравнить геном одного человека с геномом другого, у нас есть принципиальная возможность использовать результаты таких сравнений для разработки методов лечения, оставляющих микроба на месте, но вылечивающих пациента;

  • прислушиваясь к задушевным биохимическим беседам между микроорганизмами, населяющими наше тело, и его собственными клетками, чтобы лучше разобраться в том, почему организм, наполненный правильными микробами, оказывается наделен крепким здоровьем.

Мы даже начали одомашнивать опасных микробов, подобно тому как наши предки когда-то сделали из волков животных, которые охраняют, а не режут наших овец. Этот многообещающий подход уже принес некоторые ранние плоды, такие как «пробиотический» аэрозоль для носа, насыщенный полезными бактериями, которые помогают предупредить развитие хронических ушных заболеваний у детей, или полученный методами биоинженерии штамм бактерий ротовой полости, предотвращающих, а не вызывающих развитие кариеса, или так называемая «вакцина из грязи», которая, судя по всему, помогает при целом ряде хронических воспалительных заболеваний, при этом переключая иммунную систему в режим борьбы с раком. Некоторые ученые мечтают даже о «пробиотических» очищающих препаратах: моющих и чистящих средствах и аэрозолях, в состав каждого из которых будет входить определенный запатентованный набор защитных и полезных для здоровья микроорганизмов.

Но мы находимся на распутье. Призывы к мирному сосуществованию с микроорганизмами могут показаться наивными перед лицом нашей отчаянной нужды в новых антибиотиках для противодействия растущей угрозе устойчивых к медикаментам смертельных инфекций. Кроме того, представители нового поколения охотников за микробами начали использовать генетический анализ, или ДНК-дактилоскопию, прочесывая человеческий организм в поисках инфекций, о существовании которых мы даже не подозревали. Их теория, согласно которой в основе таких известных недугов, как артриты, пороки сердца или болезнь Альцгеймера, лежат скрытые инфекции, вполне может подтвердиться, по крайней мере отчасти. Опасность состоит в том что открытие таких инфекций может послужить призывом к оружию, который вызовет масштабное усиление использования антибиотиков, прежде чем мы научимся на деле применять уроки, с таким трудом извлеченные из нашей первой Столетней войны с микробами.

Поэтому эта книга и посвящена истории нашей коэволюции с теми бактериями, с которыми неразрывно связано все наше существование, нашим принципиально изменившимся взаимоотношениям с ними, а также возможности все же найти пути сохранения здоровья и выживания в мире, который всегда был — и, несомненно, навсегда останется — миром микробов.

Содержание

Как ведут себя микробы во время рождения младенца

Всех людей, живущих в наших Соединенных провинциях, не так много, как живых существ, которых я ношу в настоящий момент у себя во рту.

Антони ван Левенгук (1683)

Наше тело как экосистема

Экология как наука об окружающей среде оставалась неясным и малоисследованным направлением до начала шестидесятых годов прошлого века, когда такие биологи, как Рейчел Карсон, начали описывать принимавшие угрожающие размеры последствия ущерба, наносимого окружающей среде людьми. Слова «экология» и «энвайронментализм» сделались частью нашего повседневного лексикона едва ли не исключительно благодаря ее бестселлеру «Безмолвная весна», опубликованному в 1962 году. В том же году бактериолог из Университета Вашингтона в Сент-Луисе Теодор Роузбери опубликовал трактат об экосистеме, еще более близкой, но намного хуже знакомой нам, чем описанные Рейчел Карсон поля и леса, лишенные птиц. В своей книге «Микроорганизмы, населяющие тело человека» Роузбери обобщил все имевшиеся на тот момент сведения о жизненных формах бактерий, обитающих на просторах человеческого тела, и об их взаимодействиях с собственной «окружающей средой», как благотворных, так и вредны для нас. Эта книга стала первой в истории науки исчерпывающей переписью человеческой «микрофлоры», равно как и того немногого, что было известно о ее деятельности.

Хотя свою книгу Роузбери написал предельно сухим научным языком, этот куривший трубку профессор с бородкой клинышком имел у себя в университете дурную славу из-за склонности будоражить воображение студентов на лекциях и семинарах, увлекательно и колоритно описывая жизнь микрорельефа нашего тела. Эти описания выходили за пределы просто отталкивающих картин и достигали эффекта какой-то особой, странной красоты. Предметом одной из излюбленных его историй был взгляд «глазами микроба» на пиршество, показанное в знаменитой сцене оскароносного фильма «Том Джонс», которую часто называют самым сексуальным ужином в истории кино:

Я добавил к цветной кинокамере [Тони] Ричардсона свой воображаемый микроскоп и смог мысленно увидеть крупным планом маленькие углубления в деснах Тома и Дженни во время их пиршества и разглядеть кипящую там жизнь микробов: неистово движущихся и вибрирующих спирохет, скользящих взад и вперед более толстых, штопорообразных спирилл и вибрионов, а также вялые и неподвижные цепочки, скопления и колонии бацилл и кокков, сгрудившихся вокруг или бурлящих среди отстающих чешуек эпителия и волокон и остатков клеток и пищевых частиц. Как и те большие и прекрасные животные, во рту которых они живут, это тоже организмы, живые существа, и я представил себе, как они, в точности как Том и Дженни, самозабвенно насыщаются, утоляя голод, который им долго пришлось терпеть.

Роузбери понимал, что идея человеческого тела как микробной экосистемы была близка студентам шестидесятых. «Они отвергают многие наши ценности, в том числе целиком полностью нашу опрятность, видя в чистоплотности часть фальши лицемерного мира, — отмечал он. — Миф о том, что микробы и грязь — это всегда наши враги, вреден и дорогостоящ. От него следует избавиться». Тесно сплетенное сообщество микробов, населяющих наш организм, утверждал Роузбери, служит для человечества сильнейшим бастионом в его борьбе с вторжениями других микробов, не так хорошо адаптированных и вызывающих болезни. Коротко говоря, бактерии составляют неотъемлемую часть экосистемы здорового человека.

Описывая в этом ключе рождение человека, Роузбери называл его появлением нового надела микробной недвижимости, заселение которого приводит к слиянию двух крайне непохожих царств живой природы. Если в течение первых нескольких часов, дней, месяцев и лет человеческой жизни все пойдет нормально, конечным результатом этого слияния станет формирование защитной армии микробов. Эта «национальная гвардия» развернется на всей коже и на всех слизистых оболочках ребенка, от макушки до потеющих промежутков между пальцами ног, и по всем ходам дыхательной системы и пищеварительного тракта. При этом, как подчеркивал Роузбери, скорее всего процесс пойдет нормально. Младенец будет благополучно расти в мире, наполненном микробами, и инстинкты заставят его хватать руками и засовывать в рот все загрязненные бактериями предметы, до которых он сможет дотянуться. Такая же инстинктивная склонность, как предполагал Роузбери, подталкивает родителей, братьев, сестер и домашних животных прибавлять к этому свои несущие микробов поцелуи, тисканье и облизывание.

Приготовления к союзу микробов и человека начинаются еще до рождения. В середине беременности гормональный сдвиг приводит к тому, что клетки, выстилающие влагалище будущей матери, начинают накапливать углевод гликоген — излюбленную пищу толстых, похожих на сосиски микроорганизмов, которых называют лактобактериями.

Сбраживая гликоген и превращая его в молочную кислоту эти бактерии снижают показатель pH влагалища до уровня, препятствующего росту потенциально опасных чужеродных микробов. К таким микробам относятся некоторые кишечные бактерии, которые могут случайно попасть из заднего прохода во влагалище, а затем расплодиться и добраться до матки, вызывая развитие инфекции, угрожающей нормальному ходу беременности. Кроме того, производящие кислоту лактобактерии обеспечивают частичную защиту от передаваемых половым путем гонококков (Neisseria gonorrhoeae) и хламидий (Chlamydia trachomatis), которые могут вызывать слепоту у новорожденных, зараженных во время выхода из родовых путей.

Некоторые лактобактерии влагалища производят также перекись водорода, то есть, по сути, то самое шипучее дезинфицирующее средство, которым матери заливают ссадины на коленках своих детей. Эти чрезвычайно воинственные лактобактерии особенно успешно противостоят росту стрептококков группы В (Streptococcus agalactiae). Такие стрептококки, часто живущие во влагалищах женщин, лишенных производящих перекись водорода лактобактерий, по сей день остаются одной из главных причин детской смертности. Каждый год они вызывают в Соединенных Штатах тысячи опасных для жизни случаев пневмонии, менингита и кровяных инфекций преимущественно у младенцев в возрасте меньше месяца. Поскольку естественная защита лактобактерий далеко не вполне надежна, западные акушеры имеют обыкновение назначать антибиотики роженицам, чей анализ на стрептококков группы В оказывается положительным. Ирония состоит в том, что эти стрептококки часто попадают в родовые пути именно по вине антибиотиков, прописанных женщине ранее (для лечения какой-то другой инфекции), потому что эти антибиотики нередко нарушают работу защитных лактобактерий.

В уста младенцев

Разносторонний Теодор Роузбери изучал в течение своей жизни все: от определяемого бактериями «фекального запаха тела» (то есть запаха кишечных газов) до угрозы бактерий как биологического оружия. И все же его работа в Стоматологической школе Университета Вашингтона предполагала прежде всего исследования микробной экосистемы ротовой полости. Его глубокие познания в этой области дали нам первое исчерпывающее описание возникновения и созревания сообщества микроорганизмов, живущих во рту здорового человека.

Первый обильный посев бактерий в уста младенца обычно происходит во время родов, когда на его губы попадают лактобактерии из родовых путей матери. С первым глотком материнского молока к этим лактобактериям присоединяются миллионы бифидобактерий — родственной лактобактериям группы производящих кислоту микроорганизмов. Эти коренастые, вилочковидные бактерии загадочным образом появляются внутри и вокруг сосков набухающей женской груди на восьмом месяце беременности. Там бифидобактерии выделяют сильнодействующую смесь кислот и антибиотиков, отгоняющих таких потенциально опасных микробов, как золотистый стафилококк (с его отвратительной склонностью заражать даже маленькие ранки, возникающие у младенцев из-за прыщиков). Внезапное появление бифидобактерий на женской груди в конце беременности озадачивало Роузбери, потому что эти бактерии анаэробны, то есть «кислородобоязненны» — иными словами, не способны к выживанию на открытом воздухе.

Выяснилось, что они растут глубоко в бескислородных камерах млечных протоков и вытекают наружу с первыми незаметными каплями молозива, или «предмолока». Хотя сами бифидобактерии и гибнут на открытом воздухе, они оставляют после себя кислоты, которые часами сохраняются на поверхности груди и во рту младенца. Вместе с лактобактериями они помогают осуществить отбор первых постоянных обитателей ротовой полости. К таким обитателям относится устойчивый к кислоте слюнной стрептококк (Streptococcus salivarius) — похожие на бусины бактерии, появляющиеся на языке младенца в течение первого дня его жизни. С помощью сильных адгезинов (биохимических крючков-зацепок) этот «хороший» стрептококк прикрепляет свои цепочечные колонии к загрубевшей поверхности языка и остается там в качестве одного из преобладающих видов обитателей здоровой ротовой полости. Несколько других видов стрептококка, такие как S. oralis и S. mitis, поселяются во рту в течение первой недели человеческой жизни. То же относится и к одной или нескольким видам нейссерий (Neisseria), которые выглядят как парные шарики, расселяющиеся по деснам, нёбу и внутренней поверхности щек. Если новорожденному повезет, в числе поселившихся у него во рту нейссерий окажутся и пушистые бурые шарики вида N. lactamica, бурно растущего на лактозе (молочном сахаре). Раннее заселение ротовой полости этими бактериями вырабатывает у младенца сильный иммунитет к их опасному собрату N. meningitidis — самому распространенному возбудителю бактериального менингита, потенциально смертельного воспаления оболочек головного и спинного мозга.

Откуда берутся эти ранние поселенцы? Определив специфические разновидности бактерий, живущих во рту, исследователи выяснили, что подавляющее большинство их поступает напрямую изо рта матери, до которого во время кормления всегда могут дотянуться тонкие пальцы младенца. Остающиеся в кровотоке новорожденного материнские антитела (передаваемые во время беременности) могут дополнительно способствовать росту микроорганизмов, которых они признают за «своих». Второе место среди источников бактериальных поселенцев ротовой полости младенца занимают старшие братья и сестры, особенно братья — возможно, из-за их неидеальной личной гигиены.

По ходу установления постоянного режима кормления младенца (естественного или искусственного) население бактерий у него во рту идет то на подъем, то на спад, в соответствии с молочными приливами и отливами. С каждым приемом пищи происходит вспышка численности живущих во рту микроорганизмов, затем численность эта вновь снижается. Слюнные железы тоже служат для бактерий источником пищи, более постоянной, но менее обильной: водянистой смеси белков, углеводов и минеральных веществ. Эпителиальные клетки, выстилающие поверхность щек и миндалин, понемногу выделяют муцины — слизистые гликопротеины, то есть соединенные с углеводами белки. Муцины служат пищей живущим во рту бактериям, но не дают им непосредственно прикрепляться к нежному эпителию и повреждать его.

Аэробные бактерии первой волны поглощают во рту младенца достаточно кислорода, чтобы создать глубже расположенную зону, в которой могут процветать анаэробные бактерии. Если мы посмотрим в микроскоп на десны младенца, которому исполнилось полтора месяца, мы увидим скопления и цепочки разных бактерий из рода Veillonella и длинные ветвящиеся клетки нескольких разновидностей актиномицетов. Эти анаэробные бактерии питаются биохимическими отходами жизнедеятельности своих соседей, других микроорганизмов, тем самым делая экосистему которая постепенно становится густонаселенной, более устойчивой.

Пока экосистема ротовой полости не достигла зрелости, младенец остается уязвимым для молочницы полости рта, вызываемой грибком Candida albicans. Колонии этого грибка выглядят как приподнятые пятна, похожие на творог. Выходящие из них гифы, то есть нити, углубляются в ткани ротовой полости, вызывая воспаления и открытые язвочки. По мере роста плотности и разнообразия бактерий, живущих во рту, его грибковое население обычно сокращается до отдельных разрозненных клеток. Если экологическое равновесие полости рта будет чем-то нарушено, из этих клеток могут вновь разрастись болезнетворные колонии. Этим чем-то нередко оказывается курс антибиотиков, прописанных младенцу или кормящей матери.

Следующая волна иммиграции прибывает, когда у младенца начинают прорезаться зубы. Первым из них оказывается стрептококк Streptococcus sanguis — бактерия, отличающаяся непревзойденной способностью прикрепляться к гладкой поверхности эмали маленьких резцов. Когда прорезаются первые моляры (большие коренные зубы), к нему присоединяется Streptococcus mutans, печально известный своей способностью вызывать кариес. К счастью, S. mutans обычно легко удаляется как содержащимися в слюне ослабляющими бактерий антителами, так и напрямую — при приеме твердой пищи или чистке зубов зубной щеткой. Чаще всего он вызывает проблемы, когда ему удается угнездиться в глубоких тканях моляра или в узких щелях между плотно растущими зубами. Некоторые другие разновидности зубных бактерий склонны усаживаться на прикрепленных к эмали стрептококков. Вместе они создают слоистые сообщества, или биопленки, которые восстанавливаются уже через несколько часов после основательной чистки зубов. К середине детского возраста во рту здорового ребенка оказывается уже больше сотни видов бактерий Максимально возможное их число составляет пятьсот или семьсот видов, а их общая численность может достигать миллиардов клеток (что почти вдвое больше, чем численность человеческого населения Земли).

Роузбери исследовал также бактериальную экосистему носовой полости, связанной с ротовой полостью дыхательными путями. Уже с первым вдохом ребенок втягивает носом тысячи пылевых частиц, несущих бактерий. Эти бактерии сразу же сталкиваются с токсичным варевом из отравляющих веществ. Каждая капля носовой слизи битком набита лизоцимом и дефензинами, молекулы которых пробивают дыры в клеточных стенках бактерий. Кроме того, клейкая слизь носовой полости образует липкую ловушку, где накапливаются поступающие пылевые частицы, которые затем попадают на поле колышущихся ресничек. Эти реснички, напоминающие микроскопические пряди волос, представляют собой живые отростки эпителиальных клеток, выстилающих носовую полость. Их колючие основания непрерывно колеблются, проталкивая вязкую носовую слизь и отправляя попавших в нее микробов к задней стенке глотки, где они могут быть либо проглочены, либо выведены из организма вместе с мокротой.

Несмотря на эти защитные механизмы, носовая полость младенца недолго остается стерильной. В течение двух дней после его рождения там поселяется группа особо цепких бактерий. Во время первого месяца жизни среди них обычно преобладает золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), но к шести месяцам его, как правило, вытесняет или пневмококк (Streptococcuspneumoniae), или гемофильная палочка (Haemophilus influenzae). К концу первого года к ним присоединяется моракселла (Moraxella catarrhalis). В носовой полости эти бактерии безвредны, но каждая из них может вызывать инфекции в ушах околоносовых пазухах или легких, если случайно попадет туда и чрезмерно разрастется не на своем месте. Тонкие отличия в составе противомикробных веществ носовой полости младенца могут определять, какие из этих организмов станут ее постоянными жителями. Лишь у немногих людей в носу остаются все четыре вида бактерий.

В шестидесятых годах бактериологи открыли в носовой полости младенцев еще один, более необычный, источник неприятностей. До невозможности маленькие, мягкие клетки бактерии Mycoplasma pneumoniae относятся к числу мельчайших живых организмов. Это представители странного семейства микоплазм. Самые крупные из микоплазм едва достигают одной пятой размера более типичных бактерий, таких как кишечная палочка. Но главная их отличительная особенность — это отсутствие клеточной стенки. Эта кажущаяся уязвимость делает микоплазм невосприимчивыми к действию многих антибиотиков и производимых иммунной системой веществ, мишенью которых служат бактериальные клеточные стенки. Современные педиатры знают, что численность М. pneumoniae в общем составе микробных сообществ периодически возрастает и снижается, совершая пятилетние циклы и вызывая зимние эпидемии болезненных ушных инфекций, а также так называемой микоплазменной пневмонии, причем оба эти заболевания обычно проходят сами, без лечения антибиотиками.

Жизнь на поверхности

В 1965 году новозеландский микробиолог Мэри Марплс опубликовала книгу, послужившую ценным дополнением к труду Теодора Роузбери «Микроорганизмы, населяющие тело человека». Беспрецедентная по степени подробности ее монография «Экология человеческой кожи» была освящена исследованию того, как «климатические» факторы определяют, какие организмы будут жить у человека на коже. Под «климатом» она подразумевала не только такие факторы, как температура или влажность, но и характер одежды, которую носит человек, особенности его личной гигиены и даже его генетически обусловленные свойства, такие как интенсивность потоотделения. Мэри Марплс рассматривала поверхность человеческого тела не как единое населенное микроорганизмами пространство, но как совокупность разных ландшафтов, от настоящих пустынь на коже рук и ног до лесов умеренной зоны на голове и влажных джунглей под мышками и в паху.

Как и в случае с ротовой и носовой полостью, заселение человеческой кожи начинается при рождении — с лактобактерий из родовых путей матери. Эти защитные бактерии добавляют свою молочную кислоту и перекись водорода к антибактериальным ферментам, содержащимся в творожистой смазке, покрывающей тело новорожденного. Лактобактерии, как и бифидобактерии материнского молока, на открытом воздухе вскоре погибают. Но кислотный покров, оставляемый ими после себя, помогает отобрать их преемников из числа бактерий, которые сыплются на новорожденного вместе с частицами пыли и летающими по воздуху хлопьями эпидермиса окружающих людей. Прикосновения рук и дыхание родителей и акушеров тоже переносят бактерий на кожу ребенка.

В числе победителей в этой борьбе за территорию почти всегда оказывается толстая, кремового цвета кислотолюбивая бактерия Staphylococcus epidermis (более благовоспитанный родич золотистого стафилококка). Через два часа после рождения, когда на коже младенца уже погибают все лактобактерии из влагалища матери, стартовый набор S. epidermis успевает изрядно размножиться в геометрической прогрессии. Если в это время рассмотреть поверхность кожи в электронный микроскоп, на каждой ее клетке можно увидеть от трех до шестнадцати клеток S. epiderm которые выглядят как пушистые теннисные мячики, разбросанные на жестком цементном корте.

К концу первого дня жизни новорожденного к S. epidermis присоединяется около полудюжины разновидностей коринеформных (то есть булавовидных) бактерий Самые кислородолюбивые представители этой группы коринебактерии Corynebacterium jeikeium и С. urealyticum — расселяются по поверхности кожи. Более выносливые С. amycolatum, С. minutissimum и С. striatum поселяются в почти безвоздушных глубинах волосяных фолликулов, а жиролюбивый С. lipophilicus гнездится в кожном сале, обильно покрывающем кожу головы младенца. Как S. epidermis, так и коринебактерии выдерживают концентрации соли, способные вытравить большинство микроорганизмов, и поэтому благополучно процветают в присутствии пота. Через двадцать четыре часа после рождения рост бактериального населения кожи младенца приносит обильные плоды, и плотность кожной микрофлоры составляет уже более тысячи клеток на квадратный сантиметр (или шести тысяч на квадратный дюйм). Столь высокий темп роста сохраняется и на следующий день, так что через сорок восемь часов после рождения плотность бактерий уже превышает десять тысяч на квадратный сантиметр, а к шестой неделе переходит отметку в сто тысяч. При такой высокой плотности преимущественно аэробные первопоселенцы кожи начинают истощать ограниченные запасы кислорода внутри волосяных фолликулов, желез и других углублений, подготавливая почву для следующей волны поселенцев — ветвящихся колоний анаэробных пропионибактерий. К середине детского возраста микрофлора кожи по большей части стабилизируется. Несмотря на то что происходит непрерывный обмен микробами с друзьями и родственниками, запоздалые гости все реже и реже остаются надолго, eё экологические ниши кожи оказываются прочно заняты сплоченным климаксным сообществом бактерий, оставляющих мало места новоприбывшим, как безвредным, так и вредоносным.

«Хотя патогенные организмы постоянно высаживаются на поверхности кожи, они находят там весьма неблагоприятную для себя среду, — отмечала Мэри Марплс в 1969 году. — Способность кожи к самостерилизации, судя по всему, не относится, как предполагает термин, к свойствам самой кожи. Это скорее характерный признак любой развитой экосистемы». К самым густонаселенным из сообществ, исследованных Мэри Марплс, относились луга коринебактерий, растущие на предрасположенных к увлажнению участках кожи: в паху, на шее, между пальцев ног. Чем больше там коринебактерий, тем меньше таких микроорганизмов, как Candida, Microsporum, Trichophyton или Malassezia, — виновников грибковых заболеваний кожи: опрелостей, микозов стопы, стригущего лишая и себорейной экземы.

С началом полового созревания в дело вступает микроб propionibacterium acnes, способствующий образованию прыщей: эти бактерии застревают и бурно размножаются в слишком активно работающих сальных железах. Примерно в то же время коринебактерии, живущие под мышками, начинают пировать на совершенно новом источнике пищи — выделениях стероидных гормонов, преимущественно андростенона у юношей и андростенола у девушек. Продукты их усвоения бактериями и вызывают тот характерный запах, появлением которого сопровождается взросление. Хотя потребители и тратят миллионы долларов ежегодно на продукцию, подавляющую деятельность этих микроорганизмов, бактерии, живущие под мышками, возможно, играют у нас ту роль, которую у других животных играют пахучие железы, создавая половые феромоны привлекательные для противоположного пола, из стероидов, исходно лишенных запаха. Вызываемый бактериями запах подмышек юноши-подростка, конечно, перебьет запах подмышек девушки (или кого угодно другого). Но у ее запаха есть интересная особенность: он ослабевает и усиливается в ходе менструального цикла по определенной схеме, достигая пика непосредственно перед овуляцией то есть как раз тогда, когда вероятность зачатия особенно велика.

Повышенный уровень эстрогена при половом созревании у девушек, в свою очередь, способствует развитию лактобактерий во влагалище. Хотя плотность их в этот период и ниже, чем во время беременности, в норме она достаточно высока, чтобы препятствовать росту грибков и кишечных бактерий, попадающих во влагалище во время полового акта. При этом даже если девушка не живет половой жизнью, небольшое количество этих потенциально опасных микробов вполне может случайно попасть ей во влагалище — например, при пользовании туалетной бумагой. Но эти микробы скорее всего не вызовут никаких неприятностей, если у нее все в порядке с живущими во влагалище лактобактериями. Но поскольку антибиотики, особенно широкого действия, могут нарушать экологическое равновесие, их применение часто приводит к развитию «дрожжевых» инфекций (вызываемых грибком Candida albicans), бактериальных вагинозов (вызываемых кишечными бактериями) или отвратительных циклов, при которых они сменяют друг друга.

Как и работа Теодора Роузбери, исследования нюансов жизни человеческого организма, которыми занималась Мэри Марплс, вызвали живейший интерес общественности. Статья о ее трудах, опубликованная в 1969 году в журнале Scientific American, вдохновила английского поэта Уистена Хью Одена на написание хвалебной песни, посвящённой микрофлоре его собственного тела, напечатанной названием «Новогоднее поздравление». Вот отрывок из нее:

Поздравлю с Новым годом
всех тех, кому покровы
мои — как мне Земля.
Созданьям роста вашего
я выбрать дам жилище. Селитесь же в той зоне,
что лучше вам подходит в бассейнах пор, в тропических
лесах подмышек, паха, в пустынях на предплечье,
в тайге на голове.
Живите, размножайтесь,
я дам тепло и влагу, жиры и все, что нужно,
но только при условии, чтоб вы меня не злили,
как подобает гостю, без мятежей нарывов, микозов и прыщей.

Карточка №121

Последние изменения: 2 апреля 2017

Поделиться
Отправить