Охотники за микробами. Как антибиотики, санация и дезинфекция ослабляют иммунитет и приводят к развитию новых заболеваний - Мартин Блейзер

Если фермеры могут целенаправленно влиять на рост своих животных, давая им в молодом возрасте антибиотики, что же мы делаем с нашими детьми, давая им курсы похожих лекарств? Может ли широкое применение антибиотиков в лечении инфекционных заболеваний иметь у детей аналогичный эффект?

На ферме дают небольшие дозы медикаментов постоянно. Это, очевидно, работает: те набирают вес. Мы даем детям большие терапевтические дозы, но эпизодически, чтобы лечить инфекции. В каком-то смысле это огромная разница, но в общем одно и то же: воздействие антибиотиков на ранней стадии жизни вызывает микробные пертурбации, когда органы и системы только развиваются. Идея, что антибиотики могут вызывать лишний вес, что они – «недостающее звено» в эпидемии ожирения, кажется довольно оправданной. Но чтобы убедиться в этом, нужны эксперименты.

* * *

Нет никаких сомнений, что использование лекарств фундаментальным образом изменяет развитие молодых животных. Чем раньше фермеры начинают давать их цыплятам, телятам и поросятам, тем больше меняется развитие. Самое интересное – фермеры обнаружили, что практически любой антибиотик стимулирует рост. Они все влияют, несмотря на различия в химическом классе и структуре, принципе и спектре действия.

Это значит, что работают медикаменты благодаря воздействию на микробном в целом и его взаимодействие с носителем, а не из-за уникальных побочных эффектов или уничтожения конкретных бактерий. Судя по всему, они воздействуют на все аспекты роста и развития метаболических систем в критически важный период.

Кроме того, меня очень заинтересовал временной аспект: чем раньше давать лекарства, тем сильнее эффект. Самое простое объяснение – происходит сдвиг равновесия микробного состава кишечника. Некоторые бактерии начинают сильнее доминировать, другие угнетаются. Как мы знаем, микробы эволюционируют вместе с носителем. Теперь же фермеры умышленно изменяют условия, в которых происходило совместное эволюционирование, добиваясь равновесия. Как предсказывает модель Джона Нэша, если его нарушить, может произойти что-то плохое [7, см. с. 153]. Идея проста, но вот последствия огромны.

Чтобы исследовать, как субтерапевтические дозы влияют на развитие, мы начали серию лабораторных экспериментов на мышах. Это стало самой интересной работой за всю карьеру.

Примечания

1. «…одному из коллег по Нью-Йоркскому университету» (см. с. 147): Льюису Голдфрэнку, доктору медицины, председателю факультета неотложной медицинской помощи в Лэнгонском медицинском центре Нью-Йоркского университета и в госпитале Белльвю.

2. «…деревни в Гватемале» (см. с. 148): L. Mata, The Children of Santa Maria Cauque: a Prospective Field Study of Health and Growth (Cambridge, MA: MIT Press, 1978).

3. «…происходит в первые несколько лет после рождения» (см. с. 149): Мы до сих пор точно не знаем, как в раннем возрасте происходит передача Я. pylori. Мы знаем, что отсутствие Я. pylori у матери сильно снижает вероятность наличия бактерии у ребенка, но во влагалище ее не нашли, и даже в поселениях, где почти у всех матерей бактерия есть, мы очень редко находим ее у детей в возрасте до года. Либо она есть у детей с самого начала, но угнетается, либо же они получают ее позже – от матери, братьев и сестер, отца, друзей (в детском саду или школе). Или, возможно, если взять сто детей с Я. pylori, какой-то одной общей причины у всех них не обнаружится, но тем не менее пути приобретения до сих пор остаются загадкой. Мы точно знаем, что ее нельзя получить от собаки, потому что у собак нет Я. pylori – у них свои хеликобактерии.

4. «…тем же фекально-оральным путем» (см. с. 149): Это механизм по перемещению микробов из фекалий одного человека в рот другого. Промежуточные ступени – еда, вода, руки. Так передаются инфекционные болезни, в частности полиомиелит, гепатит А и брюшной тиф.

5. «…гормонов грелина и лептина» (см. с. 149): С. U. Nwokolo et al., "Plasma ghrelin following cure of Helicobacter pylori," Gut 52 (2003): 637-40; F. François et al, "The effect of Я pylori eradication on meal-associated changes in plasma ghrelin and leptin," BMC Gastroenterology 11 (2011): 37.

6. «…собирают информацию о росте солдат» (см. с. 149): Beard and Blaser, «The ecology of height.»

7. «…может произойти что-то плохое» (см. с. 152): M. J. Blaser and D. Kirschner. «The equilibria that allow bacterial persistence in human hosts,» Nature 449 (2007): 843-49.

Целью было воссоздать в лаборатории увеличение веса и размеров, наблюдаемые у сельскохозяйственных животных, а затем выявить причины, которыми они обусловлены. Понадобилась большая команда, но ключевые роли в ней играли несколько ученых: Ильсын Чхо, врач и стипендиат-исследователь по гастроэнтерологии; Лори Кокс, аспирантка, чья диссертация была посвящена экспериментам на мышах и которая еще в четырнадцать лет начала работать с бактериями в компании отца, производившей материалы для бактериологических лабораторий; студентка-бакалавр Яэль Нобель. Без таких умных и целеустремленных помощников я бы не проверил ни одной своей идеи. К поискам присоединились и многие другие: от школьников, подрабатывавших летом, до студентов, занимавшихся независимыми исследованиями, и гостей – ученых со всего мира [1, см. с. 166].

В 2007 году, после нескольких попыток запустить модель, мы наконец начали первый полный набор экспериментов по изучению фермерских практик, добавив четыре разных субтерапевтических курса антибиотиков (СТК) в воду в мышиных поилках. Рассматривали только самок, потому что они дерутся гораздо реже самцов, и это облегчило работу. Первые результаты оказались не слишком многообещающими: разницы в весе между мышами, получавшими СТК, и контрольной группой не наблюдалось.

Когда исследовательскому комитету Ильсына сообщили, что мыши не набирают вес, один из экспертов спросил: «А как меняется состав их тела?» [2, см. с. 167] Он имел в виду массовую долю жира, мышц и костей. Мы не знали ответа.

– Может быть, провести ДЭРА и узнать? – предложил он.

Это аббревиатура от «двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии», теста, который измеряет у женщин толщину костей и связанный с этим риск остеопороза. Но кроме этого, говорит, сколько в теле жира, а сколько – мышц.

Предложение оказалось полезнейшим. Мы обнаружили, что у всех четырех групп СТК-мышей на 15 % больше жира, чем у контрольной группы – такую разницу нельзя объяснить простой случайностью.

Это было первое доказательство, что антибиотики изменяют обмен веществ и влияют на состав тела. СТК-мыши были жирнее, но вот мышечная масса была почти такой же, как у контрольной группы. Кроме того, обнаружилась неожиданная вещь: в возрасте семи недель, через три недели после начала курса антибиотиков, мыши начали ускоренно набирать костную массу. Это говорило о том, что они должны стать больше, длиннее и выше. Но к возрасту в десять недель костная масса была одинаковой у всех. Более ранний набор проявился только у мышей, которым давали лекарства. В последующих экспериментах мы также обнаружили изменения роста костей, некоторые остались на всю жизнь. Этот эффект опять-таки не ограничивался только одним антибиотиком. Иначе все можно было бы списать на побочные эффекты конкретного лекарства. Повторюсь, он проявлялся для всех, использованных в эксперименте. Наша работа подтверждает идею, что вместе с улучшенным питанием и чистой водой медикаменты – один из факторов, благодаря которым люди в среднем сейчас выше, чем когда-либо.