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

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 крови10. 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 американцев11. 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 скоростью больше 6 % в год12. “Непрерывный рост эпидемии тяжелого сепсиса в этой стране должен заставить нас забить тревогу”, – предупреждал Ангус. Отчасти этот рост связан с увеличением среднего возраста населения, потому что после восьмидесяти пяти лет риск развития сепсиса сильно возрастает. Но помимо этого, за последние пятьдесят лет изменился и “типичный” человеческий организм.

Сегодня в США хирурги имплантируют пациентам десятки миллионов искусственных структур ежегодно – от штифтов в сломанных костях и стентов в сосудах до искусственных суставов и сердечных клапанов. И каждый год полтора с лишним миллиона из них вызывают развитие инфекций13.

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 и 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 мышцы14. Но все это относится только к очевидным инфекциям, которые вызывают повышение температуры, боль и недомогание. Многие, если не все имплантаты рано или поздно заселяются скрытыми биопленками. Подавляющее большинство этих небольших бактериальных сообществ не вызывают никаких неприятностей, потому что склонны оставаться в состоянии спячки, не причиняя прямого вреда и обычно избегая обнаружения иммунной системой. Опасность возникает тогда, когда иммунной системе все же удается их учуять. Тогда она оказывается перед выбором: либо терпеть их присутствие, либо позволить им стать чем-то вроде мучительной занозы, вызывающей 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 колиты15. Результаты других исследований указывают на то, что антибиотики даже способствуют образованию бактериями биопленок – в порядке защитной реакции на химическую атаку16.

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 цель17. 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 бактерий18. 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 пациентам19. Дальнейшие испытания показали: противомикробное покрытие этого устройства действительно даже способствовало прикреплению к нему бактерий20.

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 собственного21. 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.