×

Эпоха антибиотиков

Об изобретении, спасшем 200 миллионов жизней, рассказывает преподаватель Свято-Филаретовского института генетик Галина Муравник
+

Александр Флеминг был не первым, кого интересовал вопрос, можно ли плесень использовать во благо. Ещё древние египтяне, и греки, и китайцы, и индийцы применяли плесень для лечения инфицированных ран. Брали заплесневевший хлеб, счищали с него эту плесень и прикладывали к нагноившимся ранам или использовали просто кусочки такого хлеба. Каким образом в те отдалённые времена люди разных стран и культур догадались, что это помогает, неизвестно – это какое-то интуитивное знание. Однако в 1873 году русский врач Алексей Полотебнов опубликовал своё исследование о том, как можно использовать зелёную плесень для лечения кожных болезней. Но почему-то этот метод тогда не вошел в клиническую практику, впрочем, как и наблюдения других ученых, подметивших, что плесень выделяет какое-то вещество бактериостатического действия. До Александра Флеминга всё это были лишь отдельные несистематические исследования.

Детские слёзы 

История открытия пенициллина описана и самим Флемингом, и многократно пересказана. Она стала почти легендой. Во время Первой мировой войны, работая в госпитале, Флеминг видел, что глубокие осколочные раны, как бы тщательно их ни обрабатывали имевшимися дезинфицирующими средствами, продолжали нагнаиваться, далее начиналось общее воспаление, сепсис, и человек умирал. В те годы была высочайшая смертность даже от неопасных ран. Многие искали средства, чтобы с этим бороться. Флеминг по какой-то причине решил для экспериментов брать слизь из собственного носа. В чашках Петри он сеял на неё бактерии. Возможно, он рассуждал примерно так: нос – это первый «рубеж обороны»: мы вдыхаем нестерильный воздух со множеством вирусов и бактерий, и в нём всё должно проходить какую-то очистку, чтобы в легкие воздух попадал чистым. Он понимал, что у заболевшего человека неспроста в носу накапливается много слизи, поскольку организм борется с болезнью, и слизь в этой борьбе принимает какое-то участие. Ему удалось из слизи выделить вещество лизоцим, которое, как теперь хорошо известно, разрушает бактериальную стенку, следовательно, бактерия погибает. Флеминг потратил немало усилий, чтобы выделить и изучить этот лизоцим. Так оказалось, что он содержится не только в носу, но и во многих других жидкостях в организме, таких как слёзы, слюна, кожные выделения. Пишут, что он брызгал своим сотрудникам в глаза сок лимона, чтобы у них текли слёзы, и затем эти слёзы собирал. Была даже такая лабораторная шутливая карикатура: Флеминг сечёт детей, они плачут, а он собирает слёзы в банки для экспериментов.

 Медиапроект s-t-o-l.com

Александр Флеминг

Но потом произошло то, что одни считают случайностью, другие – Божьим промыслом. Видимо, в его микробиологической лаборатории не была обеспечена полная стерильность, поэтому в одной из чашек Петри с посеянными бактериями золотистого стафилококка он вдруг увидел выросшие ниточки плесневого гриба. К его удивлению, в этом месте вместо колонии бактерий получилось какое-то месиво, жижа. Флеминг догадался, что плесень выделяет что-то, что не позволяет размножаться бактериям. Он не прошел мимо этого необычного, непонятного в то время факта и продолжил исследования. В результате из плесени ему удалось выделить некое вещество. Как автор открытия он дал ему название – пенициллин, поскольку плесень, а это один из видов низших грибов, по-латыни называется Penicillium.

Пенициллина много не бывает

Новое вещество удавалось выделять в крошечных количествах: трудность состояла в отсутствии эффективных методов очистки пенициллина от других белков плесени. Но важно другое – Флеминг доказал, что пенициллин обладает мощными бактерицидными свойствами, он не позволяет синтезироваться бактериальной стенке, поэтому бактерии не могут размножаться и гибнут. Сразу встал вопрос, как этот драгоценный пенициллин нарабатывать хотя бы для экспериментов, потому что нужно было выяснить, на какие штаммы бактерий он действует, а какие к нему устойчивы, в каких дозах работает препарат, не токсичен ли он для животных и человека.

Флеминг долго искал учёных для совместной работы и только в начале 40-х годов вышел на группу Чейна и Флори в Оксфорде. Эрнст Чейн взялся выделять вещество, а Говард Флори – испытывать его на животных. Исследования показали, что пенициллин действует на так называемые грамположительные бактерии: стафилококки, стрептококки, гонококки, возбудители сифилиса. И, главное, удалось установить, что он не токсичен для животных.

Первое испытание на человеке произошло в феврале 1941 года. В лондонской клинике от заражения крови умирал полицейский, он был уже в коме, когда ему ввели пенициллин. Словно по мановению волшебной палочки, умирающий пришёл в себя. Через два дня у него снизилась температура, он начал есть – дело шло к выздоровлению. Но тут произошло трагическое: тот пенициллин, который огромными усилиями удалось наработать, закончился, а курс лечения не был завершён. У больного произошел рецидив, и он умер. Однако принципиально стало ясно, что открыто лекарство, которое обладает мощными антибактериальными свойствами.

В 1943 году Флори передал технологию его производства в США – видимо, в Англии во время войны не было возможности эффективно заниматься наукой и налаживать его синтез. В кратчайшие сроки, уже к 1944 году, американцы наладили промышленный выпуск пенициллина. Буквально за несколько лет вся Северная Америка была снабжена этим чудо-препаратом. Так началась эпоха антибиотиков.

Если в XIX веке от послеоперационного сепсиса умирали 60% пациентов, поскольку не было эффективных средств борьбы с бактериями, то теперь ситуация кардинально изменилась. В тех странах, где начали использовать антибиотики, средняя продолжительность жизни в кратчайшие сроки повысилась на 20-25 лет! Хотя надо признать, что этот показатель не совсем «чистый», поскольку на эти же годы приходится начало активной, систематической вакцинации от самых разных инфекций, что внесло свой вклад в повышение продолжительности жизни и предотвращение смертности, в том числе детской. Но то, что в этом «демографическом рекорде» есть и заслуга антибиотиков, несомненно.

Соцсоревнование антибиотиков

Интересно, что и наш российский, тогда советский, микробиолог Зинаида Виссарионовна Ермольева ещё в тридцатые годы, чуть позже Флеминга, также из плесени выделила антибактериальное вещество. Это был другой штамм и несколько другое вещество, которое она назвала крустозином. Но судьба её открытия была совсем иной. Произошло то, что неоднократно происходило в нашей стране в советское время. Отдел по науке ЦК решил, что из «этой гадости» – плесени ничего хорошего получить нельзя, поэтому исследования запретили, а лабораторию Зинаиды Виссарионовны закрыли. Ермольева не смогла отстоять свое право на продолжение работы, поскольку была в «чёрных списках». В 1937 году повторно арестовали её первого мужа, величайшего вирусолога Льва Зильбера, по доносу о попытке заражения Москвы энцефалитом через городской водопровод, а второго её мужа, микробиолога Алексея Захарова, в 1938 году расстреляли на печально известном спецобъекте «Коммунарка» в Москве. Вероятно, судьба не только открытия, но и сама жизнь Ермольевой висела на волоске. И лишь в 1943 году, когда американцы начали выпускать пенициллин, вспомнили о её работах и дали возможность возобновить исследования. Позднее был организован Институт пенициллина (ныне Институт антибиотиков).

 Медиапроект s-t-o-l.com

Зинаида Ермольева

Известна любопытная история – «соревнование» антибиотиков, которое устроили в начале 1944 года, когда Флори впервые привез в Москву свой пенициллин. Английским и советским пенициллинами лечили две группы раненых с сепсисом, находившихся в одинаково тяжелом состоянии. Оказалось, что крустозин Ермольевой в меньшей дозе дает такой же терапевтический эффект, то есть её штамм плесени более активен, чем тот, который обнаружил Флеминг…

И всё же первыми были они – Флеминг, Флори и Чейн, в 1945 году удостоенные Нобелевской премии, а имя Зинаиды Ермольевой осталось лишь а анналах истории отечественной медицины и микробиологии. Кто теперь подсчитает, сколько людей, погибших от раневых инфекций, было бы спасено во время войны, не запрети партия эти работы. Зинаида Ермольева сказала как-то, что Пушкин не умер бы от раны, полученной в живот, если бы в XIX веке был пенициллин. Ведь у поэта начался перитонит, который сейчас успешно лечат антибиотиками.

Грибы против бактерий и наоборот

После пенициллина как из рога изобилия посыпались открытия других антибиотиков. Зельман Ваксман открыл стрептомицин и получил Нобелевскую премию в 1952 году, потом открыли грамицидин, хлорамфеникол и так далее. Сейчас уже получены десятки тысяч разных – и выделенных, и синтетических антибиотиков, которые применяют для лечения не только бактериальных инфекций, но даже для борьбы с онкологическими заболеваниями. Раковые клетки тоже оказались чувствительны к некоторым из них.

«Механизм» действия антибиотиков основан на банальной межвидовой борьбе за существование. Грибы и бактерии занимают одну экологическую нишу, а потому стараются вытеснить друг друга. И грибы нашли своего рода «химическое оружие» – они синтезируют вещество, которое убивает бактерии.

Кстати, Флеминг уже в начале применения антибиотиков предвидел связанную с ними проблему. Он неоднократно говорил и писал о том, что ни в коем случае нельзя нарушать дозировки и сроки применения лекарства. А ведь как порой бывает: человек начал принимать антибиотик, ему стало лучше, он думает, зачем я буду зря свой организм травить этой «химией» – и прекращает приём. Как видно, история с первым пациентом, которого лечили и не долечили пенициллином, ничему нас не научила. И ещё Флеминг говорил, что нельзя принимать антибиотики профилактически, чтобы впредь не болеть, не кашлять, не сморкаться – это бессмысленно. Эти нарушения использования антибиотиков приводят к выработке у бактерий сопротивляемости (резистентности) к действию антибиотиков. Александр Флеминг не мог знать механизма приобретения резистентности, который сводит на нет усилия больших групп учёных: они открывают новый антибиотик, проводят длительные испытания, налаживают производство, но проходит несколько лет – и бактерии к нему адаптируются, ведь они тоже ищут способы выживания и мутируют. Эти бактерии-мутанты, на которых лекарство уже не действует, быстро распространяются в человеческой популяции. Теперь хорошо известно, что гены устойчивости, или резистентности, передаются через плазмиды – небольшие кольцевые молекулы ДНК. Бактерии, пользуясь этими плазмидами как транспортным средством, обмениваются между собой генетической информацией, таким образом, она довольно быстро распространяется в популяции. А если антибиотик не работает, значит надо искать другой, но бактерии и к нему через несколько лет опять становятся устойчивыми. Причиной этого «соревнования» антибиотиков и бактерий отчасти являются люди, которые сами себе назначают препараты и неправильно их принимают. Или начинают лечить антибиотиками вирусные инфекции, что совершенно недопустимо, поскольку на вирусы антибиотик не действует, так как у него нет клеточной стенки, ведь вирусы – это неклеточная форма жизни.

200 000 000 жизней

Переоценить вклад Флеминга в медицину и историю человечества невозможно. По разным оценкам, благодаря его открытию были спасены около двухсот миллионов жизней. Когда в 1955 году Александр Флеминг умер, в Греции, где они никогда не был, объявили национальный траур, в Барселоне цветочницы высыпали все цветы  к мемориальной доске с его именем, а в Мадриде перед ареной Пласа-де-Торос-де-Лас-Вентас, где проходят корриды, ему поставили памятник на средства, собранные местными тореро. Дело в том, что матадоры часто гибли от сепсиса после операций и травм. Так провожали Флеминга, которого считали благодетелем человечества, полагая, что теперь при помощи медицинских открытий мы вот-вот справимся со всеми бактериальными болезнями.

Пожалуй, только одно открытие можно сравнить с антибиотиками – вакцинацию. Когда появились эффективные, надежные вакцины, и во всех странах были введены национальные календари профилактических прививок, продолжительность жизни резко пошла вверх. Закончились эпидемии и целые пандемии, когда гибли миллионы людей от чёрной оспы, чумы, дифтерии, кори, скарлатины…

Остается ещё череда непобедимых смертельных болезней – наиболее известные, наверное, рак и СПИД. Но есть надежда, что в XXI веке, неслучайно названном веком генетики, мы научимся справляться с ними и другими заболеваниями. И поможет в этом генетическая терапия, за которой, я думаю, будущее медицины. После 2003 года, когда был полностью прочитан геном человека, началось изучение работы генов в норме и при патологиях. Это открыло путь к профилактической медицине с учётом индивидуальных генетических особенностей каждого человека. Генотерапия позволит лечить болезнь не после того, когда она уже поразила человека, а до этого. Существует огромное количество наследственных синдромов, их описано около семи тысяч, и прочтение генома человека даёт надежду на то, что все эти болезни будут рано или поздно изучены, мы будем понимать, что произошло в том или ином гене, какая «опечатка», или мутация, которая привела к тем или иным сбоям. По прогнозам Френсиса Коллинза, руководителя проекта «Геном человека», к 2040 году всё здравоохранение будет полностью основано именно на геномике. И тогда лекарства в привычном понимании будут заменяться продуктами генов – организм сам будет вырабатывать «лекарства»-генетические пули, бьющие точно в цель тот ген, в котором возникла «неполадка». Это будущее рождается на наших глазах. Нет-нет да появляется сообщение, что, к примеру, с помощью генной терапии лечат тяжёлые формы наследственного иммунодефицита (так называемые «дети в пузыре»), некоторые виды лейкемии, фенилкетонурию, дистрофию Дюшена и ещё много тяжёлых болезней. Недавно в США начались клинические испытания, связанные с болезнью Паркинсона. И уже сейчас развернулась дискуссия о том, имеем ли мы право ещё до зачатия редактировать геномы эмбрионов или половых клеток, несущие те или иные мутантные гены.

 Медиапроект s-t-o-l.com

Галина Муравник

Конечно, в связи с генетической терапией, собственно как и в борьбе с онкологией и другими тяжелыми болезнями, есть еще один сдерживающий фактор – не научный. Это проблема доступности. Генотерапевтическая помощь, конечно, пока очень дорогая – она высокотехнологична, трудоемка. Но порой те, кто владеют медицинскими технологиями, всё больше ориентированы на рынок и меньше – на исцеление больных. Патентуются не только сами технологии и лекарства, но и конкретные мутантные гены. Информация стоит больших денег. У нас в России завышаются цены и на лекарства, например, необходимые для поддержания жизни ВИЧ-инфицированных – в разы, по сравнению с европейскими странами, где и уровень жизни, и доходы выше. Так что вызов медицине брошен не только со стороны патогенных микроорганизмов и поврежденных мутациями генов. Много сил и стараний нужно инвестировать еще во что-то, чтобы человечество не пало жертвой внутривидовой борьбы, подобной той, которая существует между грибами и бактериями.