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

В более глубоком плане, говорит Трейси, наши новые знания о причинах развития сепсиса помогли найти новые стратегии борьбы с инфекциями. Если раньше единственная стратегия была направлена исключительно на уничтожение микробов, теперь у нас есть методы лечения, корректирующие реакцию организма на их вторжение. “Древние греки были правы, — продолжает он. — В течение двух тысяч лет в основе созданной ими теории медицины лежало представление о равновесии жизненных соков, согласно которому пациент выздоровеет, если в его организме будет равновесие. Все изменилось в XIX веке — с появлением микробной теории болезней”. Микробная теория дала нам много спасительных средств, но открытие того, что иммунная система сама может отравлять наш организм, заставляет нас вновь сосредоточиться на лечении больного, а не болезни.

Пока весь мир ожидает появления универсальных антисептических средств, долю летальных исходов септического шока удалось снизить благодаря применяемым реаниматорами достижениям в области методов поддержания жизни, таких как быстрое внутривенное вливание замещающих жидкостей, более эффективные сосудосуживающие средства и даже жесткий контроль уровня глюкозы в крови. Сегодня уже почти две трети жертв сепсиса выживают, хотя еще четверть века назад доля выживших едва достигала половины. Тревожно то, что этих достижений оказалось недостаточно, чтобы компенсировать рост заболеваемости. По оценкам, полученным недавно в Центрах по контролю и профилактике заболеваний, за период с 1979 по 2000 год заболеваемость сепсисом в США выросла примерно с 164 000 до почти 660 000 случаев в год, или с 83 до 240 случаев на каждые 100 000 американцев. Хуже того, эти оценки роста заболеваемости оказались сильно заниженными, потому что учитывали только пациентов, у которых гемокультуры подтвердили наличие бактерий в крови. Однако, как прекрасно известно врачам-реаниматорам, инфекция, вызвавшая сепсис, нередко так и остается невыявленной.

Исследования Дерека Ангуса из Питсбургского университета показали, что общее число случаев сепсиса в США независимо от результатов анализа гемокультур — в 1999 году уже приближалось к миллиону и росло со скотью больше 6 % в год. “Непрерывный рост эпидемии Целого сепсиса в этой стране должен заставить нас забить тревогу”, — предупреждал Ангус. Отчасти этот рост связан с увеличением среднего возраста населения, потому после восьмидесяти пяти лет риск развития сепсиса сильно возрастает. Но помимо этого, за последние пятьдесят лет изменился и “типичный” человеческий организм.

Инфекции от имплантации

Сегодня в США хирурги имплантируют пациентам десятки миллионов искусственных структур ежегодно — от штифтов в сломанных костях и стендов в сосудах до искусствен- Hbix суставов и сердечных клапанов. И каждый год полтора с лишним миллиона из них вызывают развитие инфекций'’ На заре истории медицинской имплантации хирурги полагали, что достаточно тщательно стерилизовать имплантируемую структуру и прописать пациенту одно- или двухдневный курс антибиотиков в качестве дополнительной страховки. Но в восьмидесятые годы, когда число пациентов, которым имплантировали всевозможные искусственные структуры, еще не достигло отметки в один миллион, стало ясно, что наш кровоток далеко не так стерилен, как мы привыкли считать.

Теперь мы знаем: бактерии, обитающие у нас на коже к слизистых оболочках, регулярно попадают во внутренние уголки нашего тела, причем не только через открытые раны, но и через вездесущие прыщи, воспаления десен и микротравмы, постоянно вызываемые твердой пищей при ее прохождении через пищеварительный тракт. Этого не боятся здоровые живые ткани, которые могут быстро призывать на помощь иммунный ответ. Но сталь, оргстекло, медицинский текстиль и тому подобное предоставляют бактериям гостеприимные убежища, где те могут на какое-то время задержаться, иногда — завести семью, а еще лучше — построить себе хитроумные цитадели, называемые биопленками.

Оказывается, большинство бактерий, когда у них есть такая возможность, стараются не плавать в среде поодиночке, как это бывает в пробирках, где ученые содержат их в виде монокультур. В природе они сразу образуют разнообразные сообщества, распределяя между собой различные функции — от производства еды и утилизации мусора до гражданской обороны. Формирующиеся при этом биопленки обладают природной устойчивостью к антибиотикам — отчасти благодаря своей способности отгораживаться от окружающей среды, а отчасти благодаря тому, что они могут себе позволить держать некоторых членов сообщества в состоянии спячки, и на них не действуют антибиотики, мишенями которых служат механизмы роста или жизнедеятельности.

Налет, образующийся на зубах, если их не чистить, — тоже биопленка, и именно поэтому антибактериальные ополаскиватели для рта никогда не заменят механического очищения зубов от налета. Когда биопленка образуется на внутреннем имплантате, единственным выходом часто оказывается его хирургическое удаление. По этой причине ежегодно приходится проводить десятки тысяч открытых операций на сердце и операций по удалению искусственных суставов, в последнем случае — неизбежно задевая и травмируя окружающие кости и мышцы. Но все это относится только к очевидным инфекциям, которые вызывают повышение температуры, боль и недомогание. Многие если не все имплантаты рано или поздно заселяются крытыми биопленками. Подавляющее большинство этих больших бактериальных сообществ не вызывают никаких неприятностей, потому что склонны оставаться в состоянии спячки, не причиняя прямого вреда и обычно избегая обнажения иммунной системой. Опасность возникает тогда, когда иммунной системе все же удается их учуять. Тогда она называется перед выбором: либо терпеть их присутствие, либо позволить им стать чем-то вроде мучительной занозы, взывающей хронические воспаления или даже септическую катастрофу.

Теперь, когда ряды носителей имплантатов насчитывают уже десятки миллионов человек, медикам пришлось реагировать на растущую угрозу таких инфекций, хотя их реакция не всегда была благоразумной. Например, когда стало ясно, что на имплантатах часто поселяются представители микрофлоры ротовой полости, многие стоматологи стали прописывать ударный курс антибиотиков даже перед регулярным удалением зубного камня всякому пациенту, у которого был хоть один штифт в костях. Дальнейшие исследования показали, что это не особенно помогло снизить риск заражения имплантатов, но часто приводило к другим неприятностям, таким как связанные с антибиотиками поносы и колиты. Результаты других исследований указывают на то, что антибиотики даже способствуют образованию бактериями биопленок — в порядке защитной реакции на химическую атаку.

Но что, если сделать так, чтобы имплантаты сами выделяли антибиотики? Разве это не превратит их поверхности в запретную территорию для микробов? Сотрудники некоторых биотехнологических компаний преследуют именно эту сомнительную цель. Другие ученые предостерегают: этот подход только кажется разумным, а на самом деле опасен. Они указывают на урок, который следует извлечь из истории с имплантацией во время хирургических операций гранул с антибиотиками, которые должны были предотвращать развитие послеоперационных инфекций. Хирурги уже много лет как убедились, что такие гранулы нужно удалять не позже, чем через несколько недель (или делать их саморазлагающимися). В противном случае сами эти гранулы покрываются налетом из устойчивых к антибиотикам бактерий. Как и предсказывали те, кто против этого предостерегал, первый антибиотический имплантат — искусственный сердечный клапан марки Silzone — не понижал, а только повышал риск развития инфекции, когда его вживляли пациентам. Дальнейшие испытания показали: противомикробное покрытие этого устройства действительно даже способствовало прикреплению к нему бактерий.

Недавно были сделаны первые попытки помешать образованию биопленок и более хитрым способом — нарушая работу сигналов о наличии “кворума”, которыми обмениваются члены бактериального сообщества для координации своей деятельности. В девяностых годах принстонский биолог Бонни Басслер показала, что бактерии вырабатывают сигнальные молекулы, позволяющие им общаться с широким кругом видов, отличных от своего собственного. Она назвала этот второй тип сигналов о наличии кворума “бактериальным эсперанто”. Судя по всему, эти сигналы необходимы для роста многовидовых биопленок, а значит, дают нам удобную мишень для препаратов, предназначенных для предотвращения образования таких пленок.

Сегодня не только Бонни Басслер, но и больше дюжины других специалистов по молекулярной биологии сотрудничают с фармацевтическими компаниями, работая над претворением их открытий, связанных с бактериальным “чувством кворума”, в препараты, препятствующие образованию биопленок. Но Бонни Басслер по-прежнему сомневается, разумно ли наводнять человеческий организм такими веществами. В конце концов, биопленки — что не всегда плохо. Вспомним защитные сообщества — биоплёнки, образуемые лактобактериями во влагалище, или колоссальное разнообразие бактерий, живущих у нас в кишечнике. В обоих случаях нарушение бактериальных сообществ явно создает предпосылки для развития болезней. Недавно Бонни Басслер и Карина Шавьер, работавшая у нее постдоком, получили данные, указывающие на то, что некоторые кишечные бактерии могут защищать нас от болезнетворных микробов, таких как холерный вибрион (Vibrio cholerae), регулируя концентрации некоторых сигнальных веществ “чувства кворума” и тем самым сбивая врага с толку. С учетом всех этих уже известных опасностей, а также возможность других, пока неизвестных, применение препарата, нарушающего “чувство кворума” у бактерий по всему организму, может иметь катастрофические последствия.