Жизнь замечательных веществ - Аркадий Курамшин

Бактерия, отвечающая за ботулизм, была открыта в конце XIX века Эмилем Пьером ван Эрменгемом, бактериологом из Бельгии. Открытие ван Эрменгема было сделано после вспышки ботулизма отравления копченым окороком в одной бельгийской деревушке в 1895 году, патогенный микроорганизм получил название clostridium botulinum. Затем было обнаружено, что существует несколько форм этого микроорганизма, которые зависят от источника. Все эти виды бактерий объединяет то, что они анаэробны: для того, чтобы они выработали опасное для человека количество токсина, необходимо отсутствие воздуха.

Симптомы ботулизма вызваны определенным токсином, который вырабатывается этими бактериями, – ботулотоксином, который впервые был выделен в начале ХХ века. Все известные образцы ботулотоксина представляют собой большие белки, молекулярный вес которых составляет 150 тысяч Дальтон (атомных единиц массы). Токсин состоит из двух субъединиц (пептидных цепочек) – тяжелой с молекулярной массой 100 тысяч Дальтон и короткой – с молекулярной массой 50 тысяч Дальтон, связанных друг с другом дисульфидным мостиком. Тяжелая цепь распознает поверхность клетки нервного волокна и связывается с клеточной мембраной, после чего клетка может абсорбировать токсин.

После абсорбции в клетку токсина начинает работать более короткая цепь. Под действием ферментного комплекса протеаз ботулотоксин начинает разрушать белки, которые высвобождают нейротрансмиттеры (например – ацетилхолин), которые отвечают за сокращение мышечной ткани. В результате в организме развивается атонический паралич – состояние, при котором мышцы не способны к сокращению. Большинство смертей, вызванных ботулизмом, связано с тем, что токсин достигает дыхательной системы, что может вызвать дыхательный паралич, в большинстве случаев несовместимый с жизнью. Средняя смертельная доза токсина для человека составляет всего 30 нанограммов, 50 граммов ботулотоксина хватило бы, чтобы уничтожить все население Земли.

К счастью, смерть от отравления ботулотоксином не является мгновенной, поэтому при своевременном обнаружении симптомов жертва отравления может получить медицинскую помощь и спастись. Предательское ослабление мышц первоначально приводит к тому, что в глазах начинает двоиться, происходит потеря мимической пластики лицом, наблюдаются трудности в глотании и нечленораздельная речь. Однако особенно опасным является детский ботулизм, особенно если дети не могут разговаривать и, соответственно описать симптомы словами.

В группе риска в плане отравления ботулотоксином находятся не только любители колбасных изделий – clostridium botulinum могут размножиться в ряде консервированных пищевых продуктов. Одним из источников ботулотоксина может быть, как это ни удивительно, мед, и именно из-за этого, равно как из-за сложностей диагностики детского ботулизма педиатры строго рекомендуют не давать мед или изделия на его основе детям до годовалого возраста. Возбудители ботулизма могут также развиваться в гнойных ранах, и этому риску подвергаются наркоманы, прибегающие к внутривенным инфекциям. Возбудитель ботулизма живет в почве, часто обнаруживается в кишечнике лошадей и других животных, реже встречается в кишечнике человека. Из почвы или испражнений споры возбудителя попадают на различные объекты и могут загрязнять пищевые продукты.

В общем, ботулотоксин выглядит как такое вещество, которого следует избегать. Однако очень тщательный контроль дозы токсина может приводить к тому, что его взаимодействие с нашими нервными клетками позволяет использовать его в терапевтических целях. Этот токсин применяется для терапии ряда спазматических состояний, косоглазия, повышенного потоотделения и даже хронических мигреней. Однако большая часть народонаселения знает ботулотоксин в виде продукта с торговой маркой «Ботокс» и главным образом благодаря его применению в косметологии.

На рубеже 1980–90 годов было обнаружено, что ботулотоксин весьма эффективен для удаления лицевых морщин, и это открытие вскоре переросло в целое направление рынка косметических процедур. Инъекция ботокса в лицо удаляет морщинки на время от нескольких недель до нескольких месяцев. Несмотря на контроль этой процедуры, иногда что-то идет не так, могут проявляться побочные эффекты как в виде, например, ротика а-ля «куриная гузка», так и (хотя и редкие) смертельные случаи. Что же касается лично меня, я остаюсь в группе риска поражения ботулотоксином.

Выше было описано, как странствующие химики XVI–XVII веков добывали стратегическое сырье для производства пороха, перелопачивая землю скотных дворов, однако получение чего-то полезного из отходов и грязи для химии является не то чтобы неординарным, а даже вполне закономерным. Этот сюжет о замечательном веществе, также «отрытым из грязи», но уже в гораздо более близкую к нам историческую эпоху, чем расцвет порохового оружия, – тетрациклине. Это замечательное вещество лишний раз подтверждает поговорку «грязь и деньги ходят вместе», но не в фигуральном, как это обычно интерпретируется, а в самом что ни на есть прямом смысле.

Открытие пенициллина, антибиотика, подавляющего и угнетающего рост и размножение болезнетворных бактерий, стало революцией в медицине. Промышленное производство пенициллина позволило спасти огромное количество жизней во время Второй мировой войны (главным образом имеется в виду – жизней американских солдат и на Тихоокеанском театре военных действий, где из-за особенностей климата любая царапина грозила инфекцией, воспалением и заражением крови). По окончании войны исследователи начали активный поиск других антибиотиков, поскольку многие фармацевтические компании хотели найти новое чудо-средство.

Тут (точнее, еще во время Второй мировой) и начинается история открытия тетрациклина. В 1943 году известный специалист по патологии растений Бенджамин Даггар достиг предельного возраста 70 лет для американского профессора и был с почестями отправлен на пенсию. Суровый мир западной науки, однако, – 70 лет и ты не имеешь право вести занятия. Однако Даггар был весьма активным 70-летним профессором в отставке и быстро нашел себе место под солнцем: его приняла в штат в качестве консультанта одна химическая компания. Может, мир суровой западной науки оказался суров, а скорее сам Даггар был полон сил, но его консультации не сводились к ритуальному похрапыванию на заседаниях, посвященных обсуждению научных проблем, крепкий старик лично работал руками в лаборатории.