Микробы хорошие и плохие. Наше здоровье и выживание в мире бактерий - Джессика Сакс 28 стр.


И наконец, предупреждает Ливи, микробиологи должны бдительно отслеживать действие любой вакцины, направленной против микробов, входящих в состав нормальной микрофлоры нашего организма. "Всякий раз, когда мы выбиваем микроба из его ниши, мы должны помнить, что что-то другое займет его место", – объясняет он. В качестве главного примера он приводит вакцину против гемофильной палочки (Haemophilus influenzae) типа b (Hib) – обычного обитателя нашей носоглотки. До появления эффективных вакцин (для годовалых детей и старше в 1987 году и для младенцев в 1990 году) Hib был самым распространенным возбудителем бактериального менингита, вызывая в США около 20 тысяч случаев инфекции и почти тысячу смертей ежегодно. Вакцины против Hib-инфекции снизили связанные с этим микробом заболеваемость и смертность более чем на 80 %.

Радуясь этой новости, некоторые осторожные микробиологи, такие как Ливи, в то же время с опаской следили за тем, кто займет место Hib. В число наименее приятных из возможных вариантов входили пневмококк и золотистый стафилококк. В результате на смену Hib пришел набор родственных ему бактерий других типов, иногда вызывающих синусит, особенно у взрослых. "Так что в итоге мы променяли опасную для жизни болезнь на болезнь, мешающую жить, – говорит Ливи. – Неплохой обмен, но когда-нибудь нам может и не повезти".

Приручать и использовать

Стюарт Ливи и многие другие исследователи интересуются возможностью не оставлять этот обмен на волю случая, а принимать профилактические меры, заменяя тех из населяющих наш организм бактерий, которые могут вызывать неприятности, на штаммы и виды, специально отобранные или даже созданные нами.

Концепция преднамеренного улучшения качественного состава наших постояльцев-микробов, как бы мы ее ни называли (концепция пробиотиков, или конкурентного исключения, или бактериальной замещающей терапии), восходит к Илье Мечникову – тому самому микробиологу XIX века, который ошибочно считал бактерий нашей кишечной микрофлоры исключительно паразитами. Хотя Мечников и жестоко заблуждался, предлагая хирургическим путем удалять нашу толстую кишку (только для того, чтобы избавить нас от населяющих ее вредных бактерий), он, похоже, стоял на верном пути, пропагандируя ежедневное употребление напитков брожения и сыров, в которых содержатся молочнокислые бактерии. Мечников полагал, что эти "хорошие" бактерии воюют с нашей обычной микрофлорой. Теперь нам известно, что они, напротив, сотрудничают с нашими кишечными бактериями, изгоняя потенциальных захватчиков, таких как ротавирусы, а также листерии, сальмонеллы и другие возбудители желудочно-кишечных инфекций.

Самый подробно изученный из современных пробиотиков – это пищевая добавка на основе необычайно живучего штамма бактерии Laccobacillus rhamnosus, получившая название Laccobacillus GG, которое дали ей в честь самих себя ее создатели – Шервуд Горбах и Барри Голдин из Университета Тафтса. Горбах с начала шестидесятых сотрудничал с молочной промышленностью, занимаясь поисками самых полезных для здоровья бактерий из числа молочнокислых. В частности, он стремился найти штаммы и виды, которые могли бы надолго поселяться в толстой кишке человека. Однако за двадцать с лишним лет исследований у него не получалось найти сколько-нибудь живучих в условиях человеческого кишечника бактерий ни в американских, ни в европейских, ни в азиатских молочных культурах. Хотя большинство содержащихся в пище живых бактерий и гибнут в кислотной ванне нашего желудка, многим из исследованных молочнокислых бактерий удавалось живыми добраться до толстой кишки. Тем не менее в течение одного или двух дней они исчезали.

Затем, в 1983 году, в лабораторию Горбаха пришел Голдин, и они оба решили отказаться от исследований молочных продуктов и вместо этого сосредоточиться на поисках полезных бактерий в пищеварительной системе человека. Чтобы пойти по этому новому пути, им потребовалась помощь других ученых, а также родных и близких, которых Голдин убедил пожертвовать для исследований образцы стула.

Начиная анализ полученного урожая, Горбах и Голдин подготовили список критериев, которым искомые бактерии должны были соответствовать. Они решили, что наилучшим кандидатом на роль основы пробиотической пищевой добавки будет бактерия, способная выживать в ваннах из желудочного сока и выделяемой в кишечник желчи, надежно прикрепляться к лабораторной культуре клеток кишечника и освобождать себе место в чашке Петри, заполненной нормальными кишечными бактериями, такими как кишечная палочка, а также более опасными микробами, такими как сальмонеллы.

Весной 1985 года им удалось выделить бактерию, которая с неплохим результатом прошла проверки по всем критериям, – Lactobacillus GG, продаваемую теперь в качестве пищевой добавки под названием Culturelle. За два десятка лет, минувших со дня открытия этого штамма, Горбах, Голдин и многие другие исследователи опубликовали больше сотни научных статей, свидетельствующих о разных полезных свойствах данной бактерии, из которых особенно убедительно показана ее способность помогать при гастроэнтерите и предотвращать его развитие. Это расстройство, представляющее собой раздражение и воспаление кишечника, может развиваться или в результате заражения некоторыми микробами, или из-за вызываемых антибиотиками нарушений кишечной микрофлоры.

Пробиотики демонстрируют свою способность защищать от инфекций и за пределами кишечного тракта (хотя и совсем рядом с ним): они с успехом используются для профилактики распространенных заболеваний мочевых и половых путей и снижают риск передачи венерических заболеваний. В начале семидесятых годов канадский уролог Эндрю Брюс показал, что у женщин, страдающих от рецидивов инфекций мочевых и половых путей, во влагалище особенно часто обнаруживаются случайно занесенные туда кишечные палочки, в то время как вагинальная микрофлора женщин, переносивших такие инфекции редко или не переносивших никогда, состоит из группы избранных лактобактерий. Судя по всему, эти лактобактерии агрессивно препятствуют вторжению чужаков из расположенного по соседству кишечного тракта. Результаты множества последующих работ подтвердили, что здоровье половых путей неразрывно связано с преобладанием в их микрофлоре лактобактерий.

В восьмидесятых годах Грегор Рид из Университета Западного Онтарио продолжил дело Брюса, занявшись поисками вагинального аналога Lactobacillus GG. Подобно Горбаху и Голдину, Рид выяснил, что лактобактерии из молочных продуктов, такие как L. acidophilus, лишены необходимых качеств, чтобы закрепиться там, куда он хотел их подселять. У Lactobacillus GG тоже не обнаружилось этих качеств. Тогда Рид начал собирать образцы вагинальных мазков у женщин, несколько лет не переносивших инфекций половых и мочевых путей. Из сотен штаммов-кандидатов он отобрал два, в лабораторных условиях успешно теснивших кишечных бактерий. Lactobacillus rhamnosus G-1 и L. fermentum RC-14 отбивают наступления конкурентов, в большом количестве выделяя перекись водорода и разнообразные биосурфактанты (скользкие вещества, мешающие другим бактериям уцепиться за субстрат). Эти две лактобактерии, кроме того, обладали еще одним, дополнительным достоинством – невосприимчивостью к спермицидным веществам, имеющим отвратительную склонность уничтожать вагинальных бактерий, делая половые пути уязвимыми для инфекций.

Тестируя свой пробиотик, Рид следил за здоровьем сотни с лишним женщин, либо глотавших капсулы с бактериальной добавкой, либо вводивших ее себе в виде вагинальных суппозиториев. В обоих случаях бактерии из пробиотика попадали в половые пути, становились там преобладающими обитателями и тем самым восстанавливали лакто-бактериальную микрофлору, обеспечивающую устойчивость к инфекциям. В ходе исследований, проведенных на сорока женщинах, страдавших бактериальным вагинозом, этот пробиотик показал себя как более эффективное средство, чем стандартное прописываемое в таких случаях лекарство – антибиотик метронидазол, применяемый в форме геля. Вагинальная микрофлора вернулась к нормальному состоянию у восемнадцати из двадцати женщин, принимавших пробиотик, то есть эффективность лечения составила 90 %. При этом метронидазол позволил вылечить лишь немногим более половины – одиннадцать из двадцати женщин. Рид опубликовал результаты этого небольшого клинического испытания в 2006 году – в тот же год, когда его пробиотик появился на полках магазинов диетических продуктов в США и Канаде под названием FemDophilus.

К сожалению, на каждый проверенный научными методами пробиотик, стоящий на полках витаминных магазинов и аптек, приходятся десятки на первый взгляд похожих продуктов, заполненных микроорганизмами сомнительных достоинств, иногда к тому же снабженных неправильными этикетками. Большинство из этих добавок, вероятно, безвредны. Но некоторые содержат бактерий, устойчивых к антибиотикам, что вызывает огромные опасения у микробиологов, понимающих, как легко гены устойчивости могут передаваться от пробиотиков кишечной микрофлоре человека, а оттуда – болезнетворным микробам. При этом некоторые производители пробиотиков даже рекламируют устойчивость своей продукции к антибиотикам.

Лечение пробиотиками

В начале восьмидесятых годов Кристиан Роос, тогда еще молодой врач, долго ломал голову над упорными рецидивами стрептококкового тонзиллита, от которого страдали многие его пациенты в больнице Гётеборгского университета. Некоторые из них приходили на прием несколько раз в год, и он вновь и вновь видел белые пятнышки, рассыпанные на ярко-красном горле и миндалинах. Роос знал, что примерно у четверти из нас пиогенный стрептококк сохраняется в носоглотке даже после того, как лечение антибиотиками сокращает его численность в достаточной степени, чтобы остановить активную форму инфекции. Эта живучесть микроба отчасти объясняла, почему у некоторых людей сохраняется предрасположенность к повторному развитию инфекции. Но по-прежнему неясно было, почему одни люди надолго остаются носителями этих живучих микробов, а другие полностью излечиваются от них.

Не могло ли это объясняться тем, что у пациентов, предрасположенных к тонзиллиту, стрептококк сталкивался с менее сильными конкурентами, чем у более здоровых людей? В 1985 году Роос возглавил отоларингологическую клинику Больницы Лундбю в Гётеборге, где у него было больше возможностей для поисков ответа на этот вопрос. Работая в Лундбю, Роос еще чаще сталкивался с интересовавшей его распространенной инфекцией. Не менее важно было то, что проводимые в его клинике регулярные медосмотры давали ему возможность изучать мазки, взятые из горла не только больных, но и здоровых людей.

И действительно, Роос обнаружил, что, в то время как в горле у большинства людей в массе присутствовали безвредные альфа-стрептококки, у переносчиков пиогенного стрептококка их обычно было мало или вообще не было. Может быть, "хороший" стрептококк непосредственно сдерживал размножение своего вредного родственника? Случай одной семьи, судя по всему, подтверждал подозрения Рооса. После того как у младшего ребенка развилась хроническая кожная инфекция, вызываемая пиогенным стрептококком, его мать начал регулярно мучить тонзиллит. Анализ образцов показал, что у них обоих инфекцию вызывал один и тот же подтип стрептококка, несмотря на то что у мальчика тонзиллита никогда не было. Разница, как выяснил Роос, состояла в том, что в горле у мальчика в массе обитали альфа-стрептококки, в то время как у его мамы их совсем не было.

Роос и несколько его коллег занялись изучением тех многочисленных разновидностей стрептококков, которые живут в горле здоровых людей. К 1995 году они разработали аэрозоль для горла, содержащий несколько таких микробов. В ходе предварительного испытания нового средства пациенты, страдавшие стрептококковым тонзиллитом, после прохождения курса антибиотиков в течение недели ежедневно обрабатывали себе горло либо этой пробиотической смесью, либо безвредным, но и бесполезным солоноватым водным раствором. В течение следующих девяти недель только у одного из 51 пациента, пользовавшегося пробиотиком, стрептококковый тонзиллит развился повторно, в то время как из 61 пациента, применявшего плацебо, инфекция вернулась к 14 – разница на порядок. По результатам более масштабного исследования, в котором участвовали 342 пациента в течение десяти с лишним недель, разница оказалась не столь значительной, но статистически достоверной: среди тех, кто опрыскивал себе горло живыми альфа-стрептококками, менее 20 % впоследствии повторно заболели тонзиллитом, в то время как среди тех, кто пользовался солоноватым раствором, этот показатель составил 30 %. Кроме того, в конце исследования среди пациентов, пользовавшихся пробиотиком, оказалось вдвое меньше носителей неактивного пиогенного стрептококка, чем среди пользователей плацебо.

Ожидая и надеясь, что найдется фармацевтическая компания, которая заинтересуется выпуском его пробиотического аэрозоля, Роос задумался о том, не может ли недостаток защитных бактерий быть также одной из причин повторяющихся ушных инфекций, от которых страдает так много маленьких детей. Эти инфекции вызывают бактерии, живущие в носоглотке, случайно попадающие в полость среднего уха и застревающие там. Зная, что одни бактерий носоглотки вызывают больше неприятностей в ушах, чем другие, Роос занялся изучением состава бактерий, живущих в горле здоровых детей. В ходе этих исследований его команда собрала коллекцию из шести сотен разновидностей альфа-стрептококков и проверила их способность подавлять бактерий четырех разновидностей, чаще всего вызывающих воспаления среднего уха у детей: пневмококка (Streptococcus pneumoniae), гемофильной палочки (Haemophilus influenzae) и несколько менее патогенных пиогенного стрептококка (Streptococcus pyogenes) и Moraxella catarrhalis.

В 1996 году Роос составил на основе пяти бактерий с наилучшими защитными свойствами аэрозоль для носа, который он давал родителям маленьких детей, страдавших хроническими ушными инфекциями. В ходе исследования, проведенного на 108 маленьких пациентах, половине из них в течение десяти дней ежедневно впрыскивали в нос этот пробиотический аэрозоль, а другой половине – солоноватую воду. По прошествии трех месяцев почти у половины детей, получавших пробиотик, ушные инфекции прекратились. При этом среди детей, получавших плацебо, данный показатель составил меньше четверти.

Хотя за пределами Скандинавии о Роосе и его исследованиях тонзиллита мало кто слышал, распространение высокоустойчивых к антибиотикам ушных инфекций привело к тому, что после публикации его данных в British Medical Journal в январе 2001 года о "микробном аэрозоле" для носа трубила пресса по всему миру. В 2000 году Американская академия педиатров отчасти признала свое поражение в борьбе с ушными инфекциями с помощью антибиотиков. Исследования, проводившиеся в то время, подтверждали, что антибиотики плохо помогают против этих инфекций и отчетливо делают детей предрасположенными к устойчивым к антибиотикам респираторным и кишечным инфекциям.

Тем не менее со стороны фармацевтических корпораций Роос не встретил особого интереса к производству защитного пробиотического средства от ушных инфекций. Он признаёт, что проблема здесь может быть в коммерческой выгоде. В отличие от таких препаратов, как Culturelle и FemDophilus, продаваемых в качестве "пищевых добавок", пробиотические аэрозоли для медицинского применения пришлось бы провести сквозь строй дорогостоящих клинических испытаний, которые доказали бы их безопасность и эффективность. Прежде чем вкладывать миллионы долларов в такое средство, инвесторы хотят быть уверены, что получат эксклюзивные права на его распространение. "Но несмотря на то, что мы вполне можем запатентовать нашу конкретную смесь микроорганизмов, – говорит Роос, – ничто не помешает кому-нибудь другому взять и составить немного другую смесь из каких-то представителей сотен с лишним защитных штаммов, встречающихся у людей в горле".

Еще на одном фронте – борьбы с кишечными инфекциями – за последние несколько лет произошел крутой поворот в отношении к использованию пробиотиков для профилактики и лечения колитов, вызываемых Clostridium difficile. Еще в 2001 году американские гастроэнтерологи по-прежнему считали такие методы шарлатанством, несмотря на их ширящееся применение в Европе и Австралии. Но вскоре началось распространение смертоносных, гиперпатогенных штаммов C. difficile. Проведенный в 2006 году повторный анализ результатов тридцати с лишним клинических испытаний с использованием плацебо в качестве контроля, многие из которых проводились в Европе, подтвердил, что по крайней мере два из имеющихся в продаже пробиотиков, Lactobacillus GG и "пекарские дрожжи" Saccharomyces boulardii, помогают предотвращать вызываемые C. difficile инфекции, если принимать эти пробиотики непосредственно после курса антибиотиков. Кроме того, было показано, что дрожжевой пробиотик можно использовать как эффективное средство для лечения пациентов, уже страдающих от вызываемой C. difficile инфекции, сокращающее почти вдвое число случаев возобновления инфекции после стандартного лечения такими антибиотиками, как метронидазол или ванкомицин.

Еще более эффективное средство против вызываемых C. difficile колитов будет, возможно, получено на основе нетоксичных штаммов того же микроба, пока протестированных только на животных. Эти безвредные разновидности C. difficile были взяты из коллекции штаммов, которую составил микробиолог из Северо-западного университета Дейл Гердинг, идентифицировавший в 2005 году гиперпатогенный штамм, убивавший госпитализированных пациентов по всей Северной Америке и Великобритании. Гердинг отобрал из своей коллекции три нетоксичных штамма на том основании, что они часто встречались в образцах стула госпитализированных пациентов, не заболевавших поносом или колитом, находясь в окружении людей, страдавших от этих расстройств. В 2002 году Гердинг показал, что в результате впрыскивания хомячкам любого из этих трех безвредных штаммов более 90 % из них оказываются защищены от впрыскиваемых им впоследствии токсичных штаммов. Поскольку C. difficile не становится постоянным обитателем кишечника, маловероятно, что безвредные штаммы при этом конкурируют с токсичными. Гердинг полагает, что они могут играть роль живой вакцины, повышая уровень защитных антител, которые впоследствии предотвращают развитие инфекций. С 2006 года Гердинг работает на биофармацевтическую компанию ViroPharma (базирующуюся в Экстоне, штат Пенсильвания), тестируя свои защитные штаммы на людях.

Назад Дальше