Мартин Блейзер

Плохие бактерии, хорошие бактерии: Как повысить иммунитет и победить хронические болезни, восстановив микрофлору

Посвящается моим детям и будущим детям с ярким будущим

Мы живем в эпоху бактерий (как было вначале, как есть сейчас и как должно быть всегда, пока миру не настанет конец…)

Стивен Джей Гоулд, Кембридж, штат Массачусетс, 1993

Henry Holt and Company, LLC

Publishers since 1866

175 Fifth Avenue

New York, New York 10010

Henry Holt ® is registered trademark of Henry Holt and Company, LLC.

Copyright © 2014 by Martin J. Blaser

All rights reserved.

© Martin J. Blaser, 2014

© Захаров А.В., перевод, 2016

© ООО «Издательство «Э», 2016

Мартин Блейзер — руководитель программы, посвященной микрофлоре человека, в Университете Нью-Йорка; экс-президент Общества инфекционных заболеваний в Америке. Более 30 лет изучает связь бактерий, болезней и здоровья человека.

Глава 1. «Чума современности»

Я не знал двух сестер отца. Они родились в маленьком городке в начале прошлого века и не дожили до второго дня рождения. В один из дней у них поднялась высокая температура и, наверное, появилось что-то еще. Ситуация была настолько серьезной, что мой дедушка пошел в молитвенный дом и изменил имена своих дочерей, чтобы обмануть ангела смерти. Ни одной это не помогло.

В 1850 году каждый четвертый ребенок в Америке умирал еще до первого дня рождения. Смертельные эпидемии проносились по перенаселенным городам, где люди жили в темных, грязных комнатах с затхлым воздухом и без проточной воды. Из знакомых нам болезней тогда свирепствовали холера, пневмония, скарлатина, дифтерия, коклюш, туберкулез и оспа.

Сейчас лишь шесть американских младенцев из тысячи не доживают до года – это значительное улучшение. За последние полтора столетия и Соединенные Штаты, и другие развитые страны стали намного здоровее{1}. Это произошло благодаря улучшению санитарных условий, дератизации, чистой питьевой воде, пастеризованному молоку, детским прививкам, современным медицинским процедурам (в том числе анестезии) и, конечно, почти семидесяти годам применения антибиотиков.

В современном мире дети растут без деформированных из-за недостатка витамина D костей или «замутненных» из-за инфекции дыхательных путей. Почти все женщины выживают после родов. Восьмидесятилетние старики, уйдя на пенсию, бодро бегают за теннисными мячами, часто, благодаря металлическому бедренному суставу.

Тем не менее за последние несколько десятилетий, несмотря на все медицинские достижения, что-то пошло не так. Мы становимся слабее, страдаем от разнообразной «чумы современности»: ожирения, ювенильного диабета, астмы, сенной лихорадки, пищевых аллергий, гастроэзофагеального рефлюкса, рака, целиакии, болезни Крона, язвенного колита, аутизма, экземы. И это далеко не весь список. Об этом каждый день пишут в газетах. Скорее всего, мы сами, кто-то из членов семьи или знакомых страдает одним из этих заболеваний. В отличие от смертоносных болезней прошлых веков, которые протекали скоротечно и били наверняка, вышеперечисленные – хронические, они портят жизнь жертвам в течение десятилетий.

Самая заметная – ожирение, которое определяется по индексу массы тела (ИМТ) – отношению между ростом и весом человека. У людей с нормальным весом ИМТ равняется 20–25. ИМТ 25–30 – лишний вес, больше 30 – уже ожирение. У Барака Обамы, например, ИМТ 23. У большинства президентов США он был меньше 27, за исключением Уильяма Говарда Тафта, который однажды застрял в ванне Белого дома. Его ИМТ составлял 42.

В 1990 году этим недугом страдали около 12 % американцев. К 2010 году показатель составил уже 30 %. Когда попадете в американский аэропорт, супермаркет или торговый центр, оглядитесь по сторонам и убедитесь в этом сами.

Эти цифры не просто тревожат: по-настоящему шокирует тот факт, что накопление веса шло не постепенно, в течение нескольких веков, а стремительно, всего за два десятилетия. Богатая жирами и сахаром пища, которую часто обвиняют во всех смертных грехах, была распространена и раньше. Да и страны третьего мира, где новые поколения страдают от избытка веса, не совершали внезапного перехода на диету из кентуккийской жареной курицы в американском стиле. Эпидемиологические исследования показывают, что повышенный прием калорийной пищи, конечно, способствует набору веса, но не является единственной причиной распространения эпидемии ожирения{2}.

Помимо этого в индустриальных странах каждые двадцать лет удваивается количество случаев аутоиммунной формы диабета, которая начинается в детстве и требует инъекций инсулина (диабет 1 типа). В Финляндии, где ведется подробнейшая статистика, с 1950 года заболеваемость возросла на 550 %{3}. И дело не в том, что мы научились лучше диагностировать диабет. Эта болезнь всегда была смертельной, пока в 20-х годах прошлого века не открыли инсулин. Сейчас же при правильном лечении большинство детей выживают. Но это не болезнь изменилась, а мы сами. Кроме того, диабет 1 типа теперь поражает детей во все более раннем возрасте. Когда-то его диагностировали в среднем в девять лет, сейчас – в шесть. У некоторых проявляется и в три года.

Эпидемия ожирения – проблема не только США, но и всего мира. В 2008 году, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 1,5 миллиона взрослых имели лишний вес: из них более 200 миллионов мужчин и 300 миллионов женщин страдали ожирением. При этом многие из них живут в развивающихся странах, которые обычно ассоциируются с голодом, а не с перееданием.

Рост заболеваемости астмой, хронического воспаления дыхательных путей тоже пугает. В 2009 году ею страдал каждый двенадцатый американец (около 25 миллионов – 8 % населения), за десять лет до этого – каждый четырнадцатый. А 10 % детей в США мучаются от хрипоты, одышки, стесненного дыхания и кашля. Хуже всего приходится негритянским – из них болеет каждый шестой. Заболеваемость с 2001 по 2009 год повысилась на 50 %, причем не пощадила ни одной этнической группы.

Астму часто вызывают внешние причины: табачный дым, плесень, загрязнение воздуха, тараканьи отбросы, простуда, грипп. Когда начинается приступ, астматикам не хватает воздуха, и, если под рукой нет лекарства, их срочно отправляют в комнаты экстренной помощи. Даже при лучшем уходе они могут умереть, как, например, сын моего коллеги-врача.

Повсюду и пищевые аллергии. Поколение назад реакция на арахис была редкостью. Сейчас же в любом американском детском саду можно найти «безореховую зону». Все больше детей страдают от иммунной реакции на пищевые белки, которые содержатся не только в орехах, но и в молоке, яйцах, сое, рыбе, фруктах. Назовите любой продукт – кому-нибудь обязательно противопоказано его есть. Целиакия, аллергия на глютен, главный белок пшеничной муки, тоже распространяется все шире. И 10 % детей страдают от сенной лихорадки. Экзема, хроническое воспаление кожи, проявляется у 15 % детей и 2 % взрослых в США. В индустриальных странах количество детей с экземой увеличилось втрое за последние тридцать лет.

Перечисленные болезни говорят о том, что будущие поколения столкнулись с никогда прежде не наблюдавшимся уровнем иммунной дисфункции, а также с такими расстройствами, как аутизм. Эту современную «чуму», вокруг которой много обсуждений и споров, изучает моя лаборатория. Впрочем, взрослым тоже досталось. Количество случаев воспаления кишечника, в том числе болезни Крона и язвенного колита, растет, куда ни посмотри.

Когда я был студентом-медиком, гастроэзофагеальный рефлюкс, из-за которого возникает изжога, был не слишком распространен. Но за последние сорок лет количество случаев этого заболевания выросло в разы, а рак, который вызывает эта болезнь, – аденокарцинома пищевода, – самый быстро распространяющийся в США и в других странах, где ведется статистика по этому вопросу. Особенно страдают белые мужчины.

* * *

Почему все эти недуги одновременно поразили развитые страны, а теперь «покоряют» и развивающиеся, которые перестраиваются на западный лад? Может ли это быть совпадением? Если существует десять «болезней современности», то у них десять отдельных причин, верно? Мне это кажется маловероятным.

Или может быть существует какая-то единственная причина параллельного роста заболеваемости? Ее легче распознать. Но какая грандиозная причина может объединять в себе помимо прочего астму, ожирение, изжогу, ювенильный диабет и аллергию на конкретный продукт? Слишком калорийным питанием можно объяснить ожирение, но не астму: многие дети, страдающие от нее, худые. Загрязнением воздуха – астму, но не пищевые аллергии…

Для объяснения причин выдвигались разнообразные теории: недостаток сна делает вас толстыми; прививки вызывают аутизм; генетически модифицированная пшеница – яд для кишечника, и т. д.

Самое популярное объяснение роста детской заболеваемости – так называемая гигиеническая гипотеза. Идея в следующем: «чума современности» поразила нас, потому что мы сделали мир слишком чистым. В результате иммунные системы стали спокойнее и уязвимее для ложных тревог. Многие родители пытаются усилить иммунитет детей, заводя домашних животных или устраивая экскурсии по скотным дворам, или, еще лучше, разрешая есть грязь.

Позволю себе возразить. Я считаю, что подобные меры никак не сказываются на нашем здоровье. Микробы, которые водятся в грязи, эволюционировали для жизни в почве, а не в нас. А те, что в домашних и сельскохозяйственных животных, тоже не слишком связаны человеческой эволюцией. Гигиеническую гипотезу понимают неправильно.

В первую очередь, нужно внимательнее присмотреться к микроорганизмам, которые живут в наших телах, к огромным собраниям сотрудничающих и конкурирующих между собой микробов, известным как микробиомы. В экологии биомом называется совокупность растений и животных в отдельном районе, например в джунглях, лесу или на коралловом рифе. Огромное число разнообразнейших организмов, больших и малых, взаимодействуют, образуя сложнейшие сети поддержки. Когда главный вид биома пропадает или вымирает, экология страдает. Может даже коллапсировать.

В каждом человеке живет не менее разнообразная экосистема, которая эволюционировала вместе с нами на протяжении тысячелетий. Они живут во рту, кишечнике, носовых пазухах, ушном канале, на коже, у женщин – во влагалище. Микробы, из которых состоит ваш микробиом, обычно приобретаются в раннем детстве; как ни удивительно, к трем годам популяция у ребенка почти не отличается от взрослой{4}. Они играют важнейшую роль для иммунитета. Короче говоря, именно ваш микробиом поддерживает ваше здоровье. А сейчас он по частям исчезает.

Причины этой экологической катастрофы вокруг нас. Например, избыточное применение антибиотиков, кесарево сечение, широкое использование дезинфицирующих средств и антисептиков. Сопротивляемость антибиотикам – сама по себе большая проблема: старые убийцы, вроде туберкулеза, все эффективнее борются с ними, и заболеваемость снова начинает расти. Например, Clostridium diffi cule (C. diff), очень опасная бактерия из пищеварительного тракта, противостоит нескольким антибиотикам, как и широко распространенный патоген – Staphylococcus aureus (метициллин-резистентный золотистый стафилококк), который можно подхватить практически везде. Слишком активное использование антибиотиков лишь усугубляет ситуацию.

Конечно, резистентные патогены ужасны, но еще опаснее – потеря разнообразия в личном микробиоме. Это приводит к изменению развития самого организма, влияя на обмен веществ, иммунитет и когнитивные способности.

Я назвал этот процесс «исчезающей микробиотой»{5}. Вряд ли вы слышали этот термин раньше, но считаю, что он верен. По разным причинам мы теряем древние микробы. Именно эта переделка, в которую мы попали, – центральная тема книги. Готов предположить, что в будущем станет только хуже. Непредвиденные эффекты обнаружились у двигателей внутреннего сгорания, расщепления атома, пестицидов. Есть они и у злоупотребления антибиотиками и некоторыми другими медицинскими и квазимедицинскими практиками (например, использования дезинфицирующих веществ).

Если не изменить своего поведения, то впереди нас ждет худшее будущее. Оно настолько мрачно, подобно бурану, свирепствующему над замерзшим полем, что я называю его «антибиотической зимой». Мне не хочется, чтобы дети будущего погибли так же, как мои несчастные тетки. Именно поэтому я бью тревогу.

* * *

Мой личный путь к пониманию, что у наших друзей-микробов возникли проблемы, начался 9 июля 1977 года. Эта дата хорошо запомнилась – именно тогда я впервые услышал название микроба Campylobacter, которое буквально дало старт делу всей моей жизни. Я тогда был новоиспеченным аспирантом факультета инфекционных болезней в медицинском центре Университета штата Колорадо в Денвере.

Тем утром меня попросили осмотреть 33-летнего пациента, прибывшего в госпиталь несколькими днями ранее. Он страдал от высокой температуры и потери ориентации. Спинномозговая пункция определила у него менингит – серьезное воспаление нервной системы. Врачи отправили образцы крови и спинномозговой жидкости в микробиологическую лабораторию, чтобы определить, бактериальная ли это инфекция, и если да, то узнать, какая именно. Пока готовились анализы, пациенту назначили лечение антибиотиками, потому что он выглядел ужасно. Врачи посчитали, что если сразу не дать большую дозу лекарств, он умрет. И оказались правы.

Анализы показали наличие медленно растущей бактерии Campylobacter fetus, организма, о котором никто в госпитале никогда не слышал. Именно поэтому позвали меня и дали девять дней, чтобы я узнал, в чем дело.

Campylobacter – это род спиралевидных бактерий. Словно маленькие штопоры, они, благодаря своей форме, проникают сквозь желеобразную слизь, которой покрыты стенки желудочно-кишечного тракта. Но почему у вида такое странное название – fetus? (В биологии каждый организм определяется сначала названием рода, в данном случае – Campylobacter, а затем – вида, в данном случае – fetus. В каждом роде есть много видов и подвидов. Люди, например, – Homo sapiens: род Homo, вид sapiens.) Копаясь в медицинской литературе, я обнаружил, что микроб получил странное название, потому что поражал беременных овец и коров, вызывая выкидыш. У людей встречается крайне редко. Как наш пациент им заразился – загадка. Ведь городской житель, музыкант.

После того как мы узнали имя «виновника», подобрали подходящие антибиотики для лечения, и через две недели молодой человек выздоровел. Мне, тем временем, предстояло прочитать лекцию на клинической конференции, и я решил выбрать темой Campylobacter. Это же здорово – рассказывать о редкой инфекции, о которой никто ничего толком не знает. При этом была надежда, что никто не заметит мое невежество новичка.

Читая о Campylobacter fetus, я вскоре выяснил, что у нее есть «кузина» – Campylobacter jejuni (на латыни – «тощая кишка»). Литературы было не очень-то много, но удалось узнать, что люди, пораженные C. fetus, обычно страдают бактериемией (наличием бактерий в крови), а вот C. jejuni чаще всего вызывает диарею. Два практически одинаковых организма совершенно по-разному ведут себя в нашем теле. Почему один остается в кишечнике, где ему, собственно, самое место, а другой убегает, словно ниндзя, в кровеносную систему?

За последующие несколько лет, переходя из преподавательского состава в Центры по контролю и профилактике заболеваний и обратно (университет штата Колорадо и университет Вандербильта), я стал настоящим экспертом по C. fetus, моей «любимой» бактерии, и обнаружил некоторые тайны, объясняющие ее ловкость Гудини.

С этой точки зрения C. fetus сыграла важную роль в эволюции моей гипотезы об исчезающем микробиоме, преподав фундаментальный урок: я узнал, как бактерии могут выживать в своих носителях. Да, они вызывают болезни, но, как стало понятно позже, в нас живут микроогранизмы, которые пользуются разнообразными похожими инструментами, чтобы прятаться от иммунной системы. Обычно они не вредят, даже наоборот – защищают. В своем деле бактерии пользуются бесчисленным множеством трюков, отточенных миллионами лет проб и ошибок. И могут либо помочь, либо навредить носителю в зависимости от обстоятельств. Эту идею мы еще рассмотрим более детально.

C. fetus, в частности, рассказала мне о маскировке – как микроорганизмы приобретают способность избегать защитной системы носителя. И 99,9 % всех бактерий, в том числе C. jejuni, умирают при контакте с веществами крови, но вот C. fetus попадает в кровеносную систему, надевая своеобразную «мантию-невидимку»{6}. Тем не менее даже она может угодить в плен клетки здоровой печени. Но если ее не вычистить из крови человека с больной печенью (позже я узнал, что тот самый молодой пациент был хроническим алкоголиком), это может привести к менингиту.

Пока я в начале 80-х работал с C. fetus и C. jejuni, открыли их родственницу – как ни странно, в желудке. Тогда ее назвали «желудочным кампилобактер-подобным организмом» («ЖКПО»), а сейчас – Helicobacter pylori.

Как оказалось, она владеет немалым набором трюков и, словно Джекил и Хайд, может либо навредить нам, либо защитить. Я гоняюсь за этим организмом уже двадцать восемь лет с верой (и надеждой доказать) в то, что он может стать путеводной звездой в решении загадки «чумы современности».

Наша первая встреча произошла в октябре 1983 года на Второй международной конференции по кампилобактериальным инфекциям в Брюсселе. Там я познакомился с доктором Барри Маршаллом, молодым врачом из Австралии, который открыл ЖКПО и заявил, что тот вызывает гастрит и язву желудка. Ему никто не поверил. На тот момент «знали», что их вызывает стресс и избыток желудочного сока. Я тоже скептически отнесся к данной идее и, конечно, сразу понял, что ученый открыл новую бактерию. Но, как по мне, убедительных доказательств, что она вызывает язву, предоставлено не было.

Лишь через два года, когда другие ученые подтвердили связь микроба с гастритом и язвенной болезнью, я решил посмотреть, смогу ли внести вклад в исследование ЖКПО (в 1989 году бактерию переименовали в Helicobacter pylori, обнаружив, что это отдельный от Campylobacter вид). Они родственники примерно такой же дальности, как лев (Pantera leo) и домашняя кошка (Felis catus){7}: определенное сходство есть, но различия достаточно большие, благодаря которым их можно отнести к разным родам. Моя лаборатория разработала анализ крови на этот микроб и показала: если он живет в вашем организме, то у вас есть и естественная защита от него{8}.

Но врачи объявили войну H. pylori не на жизнь, а на смерть, прописывая антибиотики при любом желудочном дискомфорте. Их девизом стала фраза «Хорошая H. pylori – мертвая H. pylori»{9}. Я тоже принадлежал к этому лагерю почти десять лет.

Однако к середине девяностых изменил мнение. Начали накапливаться свидетельства, что H. pylori – часть нормальной микрофлоры нашего кишечника{10} и играет огромную роль в здоровье. Лишь отказавшись от догмы, провозглашавшей «гастрит – это плохо», удалось заново оценить биологию этой бактерии. Да, она портит жизнь некоторым взрослым, но позже мы узнали, что она очень полезна для детей. Ее уничтожение может принести больше вреда, чем пользы.

Большим достижением Маршалла и его партнера-исследователя Робина Уоррена стали клинические исследования, показавшие, что уничтожение H. pylori с помощью антибиотиков лечит язву. Другие подтвердили и расширили наблюдения. За это открытие ученые получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 2005 году.

В 2000 году я перешел в Нью-Йоркский университет и оборудовал там лабораторию с целью узнать, чем эта древняя бактерия занималась в наших желудках и каковы были последствия. За четырнадцать лет набралось большое количество доказательств, что исчезновение этого почтенного микроба, возможно, стало одной из причин нынешних эпидемий. А потом H. pylori привела меня к более широкому исследованию – человеческого микробиома в целом.

Сейчас в моей лаборатории постоянная суета. Мы работаем более чем над двадцатью проектами – наблюдаем, как антибиотики действуют на микробы и их носителей, проводя опыты как на мышах, так и на людях. В типичном эксперименте над животными мы даем им лекарства в питьевой воде и сравниваем с теми, кто их не получает. Начинаются исследования очень рано, иногда еще до рождения детеныша. Потом даем подрасти и следим за состояниями и изменениями: насколько толстыми становятся, как работает печень, как вырабатывается иммунитет в кишечнике, как растут кости, что происходит с гормонами и мозгом.

Это очень интересная работа, потому что в каждой из областей мы видим изменения, вызванные антибиотиками, причем на ранней стадии жизни. Стало понятно, что младенчество – ключевое «окно» уязвимости. Совсем в юном возрасте существуют критические периоды роста, и наши эксперименты показывают: потеря дружественных кишечных бактерий на этой стадии развития приводит к ожирению – по крайней мере, у мышей. Также проводим исследования по социальному развитию и целиакии. У нас много идей по поводу того, как применить полученные данные о мышах к людям. Главная цель – помочь восстановиться после перенесенного урона, в том числе разработать стратегии возвращения исчезнувших микробов. Ключевой шаг во всех этих стратегиях – уменьшить дозировку и частоту приема антибиотиков при лечении детей, причем чем быстрее это произойдет, тем лучше.

Моя одиссея, начавшаяся почти тридцать семь лет назад, после того самого больного менингитом, убедила меня, что сейчас – важнейший этап моей карьеры. Годы работы врачом-инфекционистом и научные эксперименты помогли оформить собственную точку зрения на «чуму современности». Я не ожидал, что все так сложится. Но, словно подталкивая, работа переносила меня через долины, горы и океаны научных медицинских исследований. Она же привела к новым идеям о меняющейся современной жизни, которыми я хочу поделиться с вами. Сегодняшняя «чума» – совсем не такая, которая унесла жизни сестер моего отца, но и не менее смертоносная.

Глава 2. Наша микробная планета

Первоначально, 4,5 миллиарда лет назад, наша планета была безжизненной сферой из расплавленного металла. Но через миллиард лет океаны уже кишели свободно живущими клетками. Каким-то образом, еще не совсем ясным для науки, в этих первобытных морях зародилась жизнь. Одни говорят, что первые «кирпичики» жизни прилетели пылью из открытого космоса – это так называемая гипотеза панспермии. Другие считают, что самовоспроизводящиеся молекулы появились в залежах глины на дне океана, в горячих гидротермальных источниках, или в пенных пузырях, появлявшихся, когда волны разбивались о скалы. У нас по-прежнему нет точного объяснения, как же все началось.

И все же мы более-менее понимаем, как благодаря простым правилам появилась богатая и разнообразная жизнь нашей планеты и продолжают появляться сложные организмы. Вся биология основывается на незыблемых принципах эволюции, конкуренции и сотрудничества, впервые появившихся в первобытных океанах.

Мы живем на микробной планете, где полностью доминируют формы жизни, не видные невооруженному глазу. Около 3 миллиардов лет бактерии были единственными живыми обитателями Земли. Они жили повсюду на земле, в воде и воздухе, запуская химические реакции, создавая биосферу и условия для эволюции многоклеточной жизни. Они же создали кислород, которым мы дышим, почвы, которые возделываем, пищевые сети для наших океанов. Медленно, неумолимо, с помощью проб и ошибок в бездне времени они построили сложные и прочные системы обратной связи, и по сей день поддерживающие всю жизнь на Земле.

Человеку очень трудно представить себе эту бездну времени, миллиарды лет деятельности микробов, которые превращали неорганическую материю в живую. Эта идея произошла из геологии – из нашего понимания, как континенты формировались, дрейфовали, расходились, врезались друг в друга, создавая горные цепи, которые затем подвергались миллионам лет эрозии ветром и дождем. Тем не менее бактерии жили на Земле задолго до появления гигантских суперконтинентов Лавразии и Гондваны, образовавшихся полмиллиарда лет назад; именно они – родоначальники нынешних континентов.

Джон Макфи в одной из своих классических книг привел замечательную аналогию с местом человечества в этой огромной хронологии: «Давайте представим, что вся история человечества – это один старый английский ярд, равнявшийся расстоянию от носа короля до кончика его вытянутой руки. Стоит один-единственный раз провести по ногтю среднего пальца пилочкой, и вы сотрете всю человеческую историю»{11}.

Или вот другое. Если 3,7 миллиарда лет жизни на Земле представить в виде 24-часовых суток, то наши предки-гоминиды появились бы за 47–96 секунд до полуночи. Наш собственный вид, Homo sapiens, – за 2 секунды до полуночи.

Но есть еще кое-какие потрясающие данные, которые по-настоящему позволяют оценить, насколько огромен мир микробов. Они не видны невооруженным глазом, за несколькими исключениями, лишь подтверждающими правило{12}. Миллионы могут одновременно пройти через ушко одной иголки. Но если собрать всех вместе, их будет не только больше, чем всех мышей, китов, людей, птиц, насекомых, червей и деревьев – вообще всех видимых форм жизни на Земле – вместе взятых: они окажутся еще и тяжелее. Задумайтесь об этом. Невидимые микробы составляют бóльшую часть биомассы Земли: млекопитающие, пресмыкающиеся, морская живность и т. д.

Без микробов мы не могли бы есть и дышать, а вот без нас почти все они жили бы отлично.

Термин микроб относится к нескольким типам организмов. В этой книге говорится в основном о домене бактерий, также называемых прокариотами – об одноклеточных безъядерных организмах. Но это вовсе не означает, что они примитивны. Бактериальные клетки – полностью самодостаточные существа: они могут дышать, двигаться, есть, избавляться от выделений, защищаться от врагов и, что важнее всего, размножаться. Они бывают самых разных форм и размеров. Есть похожие на мяч, морковь, бумеранг, запятую, змею, кирпич, даже треножник. Все великолепно адаптированы к жизни в этом мире, в том числе и те, кто живет в телах и на них. Когда они нас покидают, начинаются большие проблемы.

Еще один микробный домен, археи, с первого взгляда напоминает бактерии, но, как говорит само название, это очень старая, глубокая ветвь древа жизни с иной генетикой, биохимией и независимой эволюционной историей. Их обнаружили в экстремальных средах, в частности горячих источниках и соленых озерах, но на самом деле археи можно найти во многих нишах, в том числе в человеческом кишечнике и пупке.

Третья ветвь микробной жизни – эукариоты, одноклеточные организмы с ядром и другими органеллами, которые являются «кирпичиками» для строительства более сложных, многоклеточных форм жизни. За последние 600 миллионов лет от эукариот произошли насекомые, рыбы, растения, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие – вся «большая» жизнь, от муравьев до секвойи. Впрочем, некоторые примитивные относят к микробам, в том числе грибы, водоросли, некоторые амебы и слизистая плесень.

Вот еще один пример, который поможет оценить масштабы. Все знают, что такое семейное древо. Вы расставляете на нем своих предков – родителей, бабушек и дедушек, прабабушек и прадедушек и т. д., причем их количество растет с каждым поколением. Теперь представьте семейное древо всей жизни на Земле – тут столько разных форм жизни, что оно больше похоже на куст с ветками, торчащими во все стороны. Представьте на секунду, что это круглый куст, в котором первое поколение – самый первый живой организм – находится в центре, а ветки торчат наружу. Затем поместим куда-нибудь нас, людей, допустим, на восемь часов, если смотреть по циферблату.

Теперь вопрос. Где находится форма жизни, которую мы называем «кукуруза» и которая растет на наших полях? Вы, наверное, посчитаете, что она вряд ли находится слишком близко к нам, в конце концов это же зеленое растение. Наверное, где-то на противоположной стороне куста. А вот и нет, кукуруза находится, примерно, в точке 8:01. Если люди и кукуруза настолько близкие, как оказалось, родственники, кто же занимает остальные ветки? Ответ: по большей части бактерии. Например, расстояние между E. coli и Clostridium – двумя часто встречающимися – намного больше, чем между нами и кукурузой{13}. Человечество – всего лишь песчинка в мире, населенном микроорганизмами. Нужно привыкать к этой идее.

А еще есть и вирусы, которые, строго говоря, неживые; они распространяются, вторгаясь в живые клетки и пользуясь их ресурсами. Вспомним грипп, простуду, герпес и ВИЧ, которые считаются проблемой человечества. Но большинство в этом мире вообще нами не интересуются: они заражают клетки бактериальные, а не животные, типа наших. Их количество в океанских водах не поддается никакому исчислению: больше, чем звезд во Вселенной. За миллиарды лет сражений между вирусами и микробами и те и другие разработали оружие для убийства друг друга. На самом деле один из возможных способов лечения бактериальных инфекций – использование фагов, вирусов, убивающих бактерии. Эту идею я затрону ближе к концу книги.

В нашем мире обитает (и формирует его) множество разных микробов, но сосредоточимся в основном на бактериях и на том, что происходит, когда мы без разбора убиваем их мощными лекарствами. Есть, конечно, немало эукариот (например, Plasmodium falciparum, один из главных возбудителей малярии), вызывающих сильнейшие страдания, но проблемы, которые они доставляют, другого рода. Вирусов, которые приносят большой вред, тоже хватает – вспомните хотя бы ВИЧ, – они не лечатся антибиотиками. Но это отдельная тема и отдельная книга.

* * *

Микробы живут везде, куда ни посмотри. В океане их столько, что и представить невозможно, хотя некоторые оценки дают определенное понимание. Не менее 20 миллионов (а возможно, и миллиарда) типов микробов составляют 50–90 % океанской биомассы. Количество таких клеток в столбе воды (от поверхности моря до дна) превышает 10^30, или нониллион (тысячу миллиардов миллиардов миллиардов). Весят они столько же, сколько 240 миллиардов африканских слонов{14}.

Международная перепись океанских микроорганизмов, проект длиною в десять лет, собравший образцы морских микробов из 1200 разных мест, утверждает, что различных родов микроорганизмов на самом деле в сто раз больше, чем считалось ранее. В каждом изученном месте некоторые обязательно доминировали и количественно, и по активности. Но, к удивлению, обнаружилось немало таких, кто представлен популяциями менее десяти тысяч особей (для бактерий это мизерное число), в том числе одиночными экземплярами. Ученые сделали вывод, что многие редкие бактерии вошли в режим ожидания, готовясь к расцвету и доминированию, как только условия окружающей среды окажутся подходящими. То же верно и для микробов, обитающих в наших телах. Способность «прятаться» немногочисленными колониями в течение длительных периодов, а затем спонтанно «расцветать» – это важный аспект их жизни.

Многие морские микробы – так называемые экстремофилы. Они живут в гидротермальных источниках, где кипящая вода, богатая серой, метаном и водородом, поднимается из мантии и встречается с ледяной водой, формируя конусообразные расщелины. Это адская смесь кислот и тяжелых химикатов, но даже в таких условиях, без кислорода и солнечного света, процветают богатые сообщества. То же самое видим в горячих прудах и гейзерах Йеллоустонского национального парка в Вайоминге и в пузырящемся битумном озере на острове Тринидад в Карибском море. Бактерии живут и в огромных ледниках Антарктики, и в ледяных глубинах Северного Ледовитого океана.

Океанское дно, состоящее из темных вулканических пород и составляющее 60 % земной поверхности, служит домом, пожалуй, самой большой популяции микроорганизмов на планете. Они живут за счет энергии, получаемой от реакции горных пород с водой.

Недавно были обнаружены бактерии, которые едят частицы пластика, плавающие в Мировом океане. Это медленный процесс, и все же не менее тысячи различных видов участвуют в превращении «пластисферы» в более здоровую биосферу. Мы не делали ничего, чтобы стимулировать их – разве что кидали пластиковый мусор в океан. Некоторые добрались до него, и тем, кому такая еда пришлась по вкусу, стали быстрее размножаться – вот вам естественный (пластиковый) отбор в действии{15}.

В самом глубоком месте на Земле, в Марианской впадине, недавно обнаружили активное сообщество микроорганизмов, причем там в десять раз больше бактерий, чем в осадочных породах окружающей впадину абиссальной равнины. Гигантские «ковры» – размером с Грецию – живут на дне океана у западного побережья Южной Америки, питаясь сероводородом.

Ветры, в том числе ураганные, поднимают немало микроорганизмов в воздух; некоторые выживают и даже остаются там. Вокруг формируются частички льда, снежинки, и возникают перистые облака. Они оказывают влияние на погоду и климат, перерабатывают питательные вещества и разлагают загрязняющие.

На поверхности Земли микробы заведуют почвой – одним из самых драгоценных ресурсов. Запущены проекты по сбору почвенных бактерий в разных уголках мира, некоторые эксперты называют это «поисками темной материи Земли» по аналогии с изучением природы неизведанных просторов космоса.

Живут они и в горных породах. Например, на золотом прииске Мпоненг в ЮАР выживают благодаря радиоактивному распаду: уран разделяет молекулы воды, а получившийся свободный водород объединяют с сульфат-ионами, получая пищу. Больше того, они едят даже золото. Delftia acidovorans с помощью особого белка превращает ионы золота, ядовитые для нее, в инертную форму, которая осаждается из окружающей воды и формирует минеральные залежи. Самая же живучая бактерия в мире, Deinococcus radiodurans, живет в радиоактивных отходах.

Мы знаем, что наша планета обитаема благодаря микроорганизмам. Они разлагают мертвую материю – это очень ценная услуга. Кроме того, превращают инертный азот из атмосферы в свободный, которым могут пользоваться живые клетки. И тем самым приносят пользу растениям и животным. После утечки нефти в скважине Deep Water Horizon в Мексиканском заливе бактерии съели большую часть загрязняющих веществ, потому что сумели приправить питательные вещества в нефти азотом из воздуха, устроив себе комплексный обед.

Но мой любимый пример описали несколько лет назад. Геологи бурили исследовательскую скважину и изучали извлеченные оттуда керны. Один, который достали с глубины в милю, состоял всего из трех компонентов: базальта (коренной породы), воды и бактерий – множества бактерий{16}. Они жили и размножались на диете из камней и воды.

Наконец, целые отрасли промышленности основаны на их работе: изготовление хлеба, который мы едим, алкогольных напитков, которые пьем, современных лекарств, разработанных биотехнологической отраслью. Вполне можно утверждать, что микроорганизмы способны провести любой необходимый нам химический процесс. В огромном разнообразии кроются неслыханные возможности. Нужно лишь четко определить проблему и найти бактерии, которые могут ее решить, или изменить их с помощью генной инженерии.

* * *

История микроорганизмов – это сага о бесконечных войнах и сотрудничестве. Поскольку многие знакомы с дарвиновскими идеями о конкуренции и выживании наиболее приспособленных видов, начнем именно оттуда.

Тщательные наблюдения Дарвина показали, что индивидуальные представители вида всегда отличаются, в качестве примера возьмем птиц или людей. Ученый разработал теорию эволюции, выдвинув постулат, что при существовании различных вариантов природа «отберет» тот (или тех), кто наиболее адаптирован («приспособлен»), кто лучше всего использовал свой цикл жизни и оставил потомство. Именно они побеждают в конкуренции с другими видами и со временем начнут количественно превосходить их. Возможно, даже вызовут вымирание последних. Естественный отбор – причина часто упоминаемого «выживания наиболее приспособленных». Но Дарвин не знал, что тот же принцип можно отнести к микробам. Как и мы, он сосредоточился, в первую очередь, на том, что видел своими глазами – растениях и животных. Но на деле едва ли не лучшие доказательства естественного отбора удалось получить с помощью наблюдений и экспериментов именно над микроорганизмами.

Например, я могу вырастить культуру распространенной кишечной бактерии E. coli{17}, поместив немного существующих клеток в чашку с питательным веществом. За ночь в теплом инкубаторе она может дать до 10 миллиардов новых клеток. Вся чашка будет покрыта настолько плотным ковром, что отдельные колонии различить невозможно. А теперь предположим, что я сделал такой же посев в другую чашку, но добавил стрептомицин – антибиотик, убивающий большинство штаммов E. coli. На следующее утро я увижу всего десяток изолированных колоний размером с миниатюрный прыщик, в каждой из которых будет от силы миллион клеток. Каждое скопление происходит от одной-единственной, которая пережила контакт с антибиотиком, а затем размножилась. Как объяснить разницу в результатах между посевом со стрептомицином и без него?

Во-первых, мы видим, что антибиотик сработал. Вместо 10 миллиардов клеток всего 10 миллионов, то есть в тысячу раз меньше. Можно сказать, что антибиотик убил 99,9 % клеток, позволив выжить лишь малому количеству. Но все же лекарство сработало не полностью. Некоторым удалось выжить. Так почему же одни клетки уцелели, а другие – нет? Просто повезло? И да, и нет.

Везение состоит в том, что клетки, резистентные к стрептомицину, имеют вариант гена, необходимого всем E. coli для выработки белков, без которых они не смогут существовать. Он не очень эффективен, но его хватает, чтобы помочь резистентным штаммам выжить и произвести потомство. Остальные же умирают, потому что антибиотик вмешивается в действие обычной версии того же белка.

Генетические варианты, обеспечивающие это свойство, появляются интересным образом. Вполне возможно, что у некоторых клеток (в данном примере – десяти) из исходной культуры в миллиард был подобный вариант гена. Эти клетки существовали изначально. Описывая эксперимент в дарвиновских терминах, можно сказать, что стрептомицин «отбирает» в популяции варианты с резистентной формой гена, а вот отсутствие антибиотика в окружающей среде «отбирает» более эффективную, но уязвимую к нему обычную форму. Количество E. coli с данным свойством зависит от того, как часто и как давно они контактировали со стрептомицином. Это простой пример естественного отбора, но конкуренция вечна. Пусть победит сильнейший микроб.

Одни конкурируют с другими, охотятся на них и даже эксплуатируют, но есть и бесчисленные примеры сотрудничества и синергии. Например, если кишечная бактерия Bacteroides может очистить химическое вещество в окружающей среде, мешающее развитию E. coli, то это выгодно второй. Одностороннее полезное отношение такого рода называется комменсализмом.

Еще более сильным бывает взаимодействие, если оно выгодно обеим сторонам. Представьте, что выделения E. coli служат хорошим источником пищи для Bacteroides. В таком случае два этих вида будут собираться в одной среде. Оба всего лишь следуют собственной программе, но при этом помогают друг другу. Это симбиоз.

В иных условиях создают симбиоз другие бактерии. Например, в быстром ручье бактерия А поедает выделения бактерии Б, а также прилипает к острым краям камней. Бактерия В прилипать не умеет, но может прицепляться к бактерии А. Бактерия Б производит вещество, питательное для В. Вот вам и ситуация, где бактерии А, Б и В будут встречаться вместе, причем к выгоде для всех трех.

За более чем 4 миллиарда лет эволюции бактерий, учитывая, что некоторые делятся каждые двенадцать минут, а также их астрономическое количество, вариантов было практически бесконечное множество. Благодаря этому постоянному процессу появились отдельные бактерии, населившие все доступные ниши на Земле.

Иногда они стабильно живут вместе, формируя консорциум. Подобные кооперативные группы в изобилии встречаются в окружающей среде – в почве, ручьях, гниющих бревнах, горячих источниках – практически везде, где есть жизнь. Самое древнее однозначное доказательство существования жизни – это окаменевшие цианобактериальные маты возрастом 3,5 миллиарда лет, найденные в Австралии. Консорциумы, состоявшие из огромных лежащих друг на друге листов, – полноценные миниатюрные экосистемы. Скорее всего, одни занимались фотосинтезом, другие дышали кислородом, третьи осуществляли ферментацию, четвертые ели необычные неорганические соединения. То, что для одного вида – еда, для другого – яд. Собравшись в слои и объединив усилия, они смогли обеспечить выживание для всех.

Существуют микроорганизмы, которые умеют создавать вокруг себя слои вещества, похожего на желатин. Этот плотный гель называется биопленкой. Состав бывает разным, но он защищает бактерию от высыхания, избыточной жары, нападения иммунной системы. Его существование объясняет присутствие бактерий в самых жестоких условиях.

Микробы образуют консорциумы и огромные сети сотрудничества не только в почве, океане или каменистых поверхностях, но и в животных. В человеческом теле это главные персонажи моей истории про «пропавших микробов». Великий биолог Стивен Джей Гоулд дал нам точку отсчета для всей земной биологии, написав:

Мы живем в эпоху бактерий (как было вначале, как есть сейчас и как должно быть всегда, пока миру не настанет конец…){18}

Вот контекст человеческой жизни – и передний, и задний ее план.

Глава 3. Микробиом человека

Задумайтесь ненадолго о своих жизненно важных органах. Сердце, мозг, легкие, почки и печень – сложные структуры, выполняющие необходимые функции для поддержания жизни. Каждое мгновение и днем, и ночью они перекачивают жидкости, переносят отходы, принимают воздух и питание, передают сигналы, которые позволяют нам чувствовать мир и передвигаться по нему. Когда в результате болезни или травмы отказывает любой из этих органов, мы умираем. Все просто.

А если я вам скажу, что есть еще один жизненно важный «орган», который поддерживает жизнь, но которого вы никогда не видели? Он находится на нас и внутри нас, и лишь недавно мы поняли, какую важную роль играет в поддержании нашего здоровья.

Возможно, самое интересное то, что эта часть тела кажется совершенно чуждой. Она состоит не из человеческих клеток и сделана не по чертежам человеческих генов. Это триллионы маленьких живых существ, микробов и их родственников. Вы, может быть, решите, что называть подобное собрание жизненно важным органом уже чересчур, но именно это и представляет собой микробиом с функциональной точки зрения. В отличие от мозга и сердца его развитие начинается не в утробе, а с момента рождения. В первые несколько лет жизни его развитие продолжается благодаря получению микробов от людей, окружающих нас. Но не обманывайте себя. Потерять сразу весь свой микробиом – практически то же самое, что потерять печень или почки. Если при этом не будете жить в скафандре, долго не протянете.

Микроорганизмы, живущие в нашем теле, не просто случайная смесь всех видов, обитающих на Земле. Скорее, каждое существо эволюционировало совместно со своим набором микробов, которые осуществляют метаболические и защитные функции. Иными словами, они работают на нас. Есть микробиом у морской звезды и у акулы, есть даже у губки. У рептилий, у каждой совы, голубя и шалашника. Когда выживает вид, выживают и они. Млекопитающие, от маленьких лемуров до дельфинов и от собак до людей, полны микроорганизмов, специализирующихся на поддержании в них жизни и хорошего самочувствия.

Микробы – симбионты{19} – предоставляют носителю, в котором обитают, жизненно необходимые услуги в обмен на кров и пищу. Термиты могут переваривать дерево исключительно благодаря бактериям в их кишечнике. Коровы усваивают питательные вещества из травы, которую едят, благодаря микробам в их четырехкамерном желудке. Даже у тли они есть, в том числе группа Buchnera, впервые поселившаяся в них более 150 миллионов лет назад. Эти микроорганизмы имеют ключевые метаболические гены, которые помогают производить белки – благодаря им тля может употреблять в пищу богатый сахарами сок растений. В свою очередь, жучки являются для Buchnera отличным домом. Взаимовыгодная ситуация. Ученые построили эволюционное семейное древо и для Buchnera, и для тлей. Сравнивая структуру обоих деревьев, мы видим, что они почти одинаковы. Вероятность того, что это случайное совпадение, стремится к нулю. Единственный возможный ответ – совместная эволюция: тля и живущие в них бактерии{20} взаимно влияли на развитие друг друга в течение более чем 100 миллионов лет.

Если присмотреться к микробиому млекопитающих, видно, что гены, отвечающие за производство красных кровяных телец и белков в теле человека, сравнимы с похожими генами других млекопитающих. Ваши бактерии – часть большого семейного древа. В этом смысле микробный состав может считаться наследственным маркером и помогает объяснить, почему вы больше похожи на обезьян, а не на коров{21}. Возникает интересный вопрос: это происходит из-за животных или микробных «генов»? Люди всегда считали, что верен первый вариант, но не исключено, что и второй. Скорее всего, в какой-то степени и то и другое.

Как уже упоминалось, ваше тело – это экосистема, такая же, как коралловый риф или тропические джунгли: сложная организация, состоящая из взаимодействующих живых организмов. И для любой из них критически важно разнообразие. В джунглях, например, это все виды деревьев, лиан, кустов, цветковых растений, папоротников, водорослей, птиц, пресмыкающихся, земноводных, млекопитающих, насекомых, грибов и червей. Широкое разнообразие защищает обитателей экосистемы, потому что благодаря их взаимодействию возникают прочные сети захвата и круговорота ресурсов. Его потеря приводит к болезни или даже к коллапсу системы, если погибает «краеугольный камень» – вид, который оказывает непропорционально большое в сравнении с численностью влияние на окружающую среду.

Например, когда семьдесят лет назад из Йеллоустонского парка выгнали волков, пережила взрывной рост популяция лосей. Внезапно они смогли безопасно поедать (и в конце концов уничтожили полностью) ивы, растущие на берегах речек. Численность певчих птиц и бобров, которые строили из ее веток гнезда и плотины, резко сократилась. Эрозия рек заставила водоплавающих птиц покинуть регион. Из-за отсутствия убитой волками падали на спад пошла популяция воронов, орлов, сорок и медведей. Увеличение численности лосей привело к уменьшению численности бизонов из-за конкуренции за пищу. В парк вернулись койоты и поели мышей, которыми раньше питались многие птицы и барсуки. И так далее, и так далее – сложная сеть взаимодействий разрушилась, когда из нее вынули краеугольный камень. Эта концепция применима и к «большому» миру, и к вашему микробиому, где история исчезновения желудочной бактерии Helicobacter pylori, колонизировавшей людей еще в доисторические времена, должна послужить серьезным предостережением.

Ваше тело состоит примерно из 30 триллионов человеческих клеток, но при этом в нем живут еще 100 триллионов клеток бактерий и грибков, дружественных микробов, эволюционировавших совместно с нашим видом. Подумайте хорошенько: их в теле значительно больше – от 70 до 90 %. Они живут на каждом дюйме кожи, во рту, в носу и ушах, в пищеводе, желудке и кишечнике, и т. д.

* * *

Из 50 известных типов{22} бактерий в людях нашли от 8 до 12. Но 99,9 % клеток в теле принадлежат к шести из них, в том числе Bacteroidetes и Firmicutes. Самые успешные микробы – победители в соревновании за право жить в людях, – происходят от очень небольшого набора предков и составляют основу человеческого микробиома. Со временем они развили специализированные свойства, которые помогли им занять определенные ниши человеческого тела. Среди них: умение выживать в кислой среде, питаться конкретной пищей, предпочитать сухие, а не влажные условия (или наоборот).

Коллективно эти бактерии весят около полутора килограммов, примерно столько же, сколько ваш мозг, и представляют собой около десяти тысяч отдельных видов. Ни в одном зоопарке США не наберется такого разнообразия животных, как в нашем, невидимом человеческом.

Пока вы находились в чреве матери, у вас не было бактерий{23}. Но во время родов и после них вас колонизировали триллионы микробов. Позже рассмотрим подробнее этот потрясающий процесс. Микроорганизмы очень быстро размножаются с нуля до триллионов. В первые три{24} года происходит сложный и тщательно отработанный процесс перехода от бактерий-«основателей» к последующим обитателям.

В конце концов, на каждом участке внешней и внутренней поверхности тела образуется уникальная популяция. Бактерии, грибки и вирусы, например на ваших руках – не такие, как во рту или в кишечнике.

Ваша кожа – огромная экосистема размером чуть больше половины стандартного листа фанеры; площадь ее плоскостей, складок, морщин и щелей составляет немногим меньше двух квадратных метров. Большинство этих пространств очень маленькие, даже микроскопические. Гладкая кожа, если присмотреться внимательнее, больше напоминает поверхность Луны с ее кратерами, холмами и долинами. Какие микробы где живут, зависит от условий: маслянистая ли поверхность, как на лице, влажная, как в подмышке, или сухая, как на предплечье. У потовых желез и волосяных фолликул тоже есть свои микробы. Одни едят мертвую кожу, другие производят увлажнители из масел, выделяемых ею, третьи мешают вредным бактериям и грибкам вторгнуться в ваше тело.

Если говорить о носе, то исследователи недавно обнаружили, что многие патогены (болезнетворные микробы) совершенно мирно живут в носовой полости здоровых людей. Один из них, Staphylococcus aureus, обладает особенно плохой репутацией. Он вызывает фурункулы, синуситы, отравления и даже заражения крови. Но при этом может вполне безопасно существовать, ничего не делая. В каждый момент времени треть, а то и больше, людей переносят в носу золотистый стафилококк.

Больше всего микробов обитают в пищеварительном тракте – начиная с самого верха, рта. Посмотрев в зеркало, вы сразу увидите, что он разделен на несколько зон – например, зубы, язык, щеки, нёбо. У каждой по несколько поверхностей. У языка есть верх и низ. У каждого зуба несколько поверхностей, плюс место соединения с деснами. Можно смело утверждать, что на каждой живут разные бактерии{25}. Мы немало узнали об этом из проекта «Микробиом человека», пятилетней программы, запущенной Национальным институтом здравоохранения в 2007 году. Среди прочего в его рамках занимались секвенированием генетического материала микробов, взятых у 250 здоровых молодых людей{26}. Один из основных выводов – хотя перепись бактериального населения и показала немалое сходство между подопытными – каждый человек уникален. На уровне микроорганизмов мы отличаемся друг от друга куда сильнее, чем на генетическом. Наш набор микробов – действительно наш, личный. Тем не менее существуют и общие принципы организации. Можно их рассмотреть на примере желудочно-кишечного тракта.

Исследователи проекта взяли много мазков изо рта. Некоторые семейства, например Veillonella, Streptococci и Porphyromonas, оказались распространены во многих частях тела, но распределены были по-разному. Другие организмы, напротив, населяли ограниченное пространство.

Самая богатая микроорганизмами зона во рту – десневая борозда, место между зубами и деснами. Она просто кишит ими, причем многие анаэробны – не любят кислород{27}, даже погибают из-за него. Может показаться странным, что у нас во рту, где постоянно находится воздух, в котором, естественно, содержится кислород, живут бактерии, которые к нему очень чувствительны, но это так. Значит существуют особые ниши, в том числе очень маленькие, где могут жить и процветать анаэробные бактерии.

Вам когда-нибудь было интересно, почему с утра изо рта пахнет иначе, чем днем? Все потому, что во время сна вы в основном дышите носом. Воздухообмен во рту замедляется, и популяция анаэробных бактерий растет. Они вырабатывают химические вещества, в том числе летучие, которые и вызывают «утренний запах». Чистя зубы, вы удаляете частички пищи и уничтожаете целые популяции бактерий. Общее количество уменьшается, пропорции меняются. Этот цикл продолжается и в течение дня.

Микробы вызывают запахи не только во рту, но и везде, где они есть. В некоторых местах, например в подмышках и паху, концентрация очень высока, причем в популяциях доминируют микробы, производящие особенно пахучие вещества. Хотя сейчас с этим борются целые отрасли промышленности, их наличие не случайно. Начиная с насекомых, микробные запахи показывают, кто мы такие: кто – друзья, кто – родные, кто – враги, кто – любимые, кто – потенциальные партнеры по спариванию, а еще говорят, какое время лучше всего подходит для этого. Матери знают, как пахнут их дети, и наоборот. Запах очень важен, и по большей части создают его микробы. Он определяет даже привлекательность для комаров{28}! Поняв, как именно все это работает, мы сможем воспользоваться информацией, чтобы стать невидимыми или даже отвратительными для этих вредителей. Но я отвлекся.

Итак, над вашей пищей во рту поработали зубы, слюна, ферменты и дружественные бактерии. Дальше пищевод – длинная трубка, отделяющая рот и глотку от желудка. До 2004 года никто и не подозревал, что там живут бактерии – до того, как нашли богатое микробное сообщество из десятков видов{29}.

Затем еда попадает в желудок, где начинается переваривание с помощью желудочного сока и пищеварительных ферментов. Несмотря на кислую среду, бактерии живут и там, в том числе вышеупомянутая H. pylori, которая, если уж присутствует, то обычно доминирует. Другие виды встречаются в меньшем количестве. Ваш желудок производит гормоны, как железа, – например, щитовидная. Стенки содержат иммунные клетки, которые помогают бороться с инфекцией как селезенка, лимфатические узлы или толстая кишка. H. pylori играет роль в производстве желудочного сока и гормонов, в состоянии иммунной системы.

Следующая остановка – тонкая кишка, длинная трубка, содержащая основные элементы: детергенты, ферменты, транспортеры – для разложения и впитывания пищи. Именно там вы перевариваете большую часть еды. Бактерий там сравнительно мало – возможно потому, что излишняя микробная активность может помешать ключевым функциям – перевариванию и усвоению питательных веществ.

В конце концов, то, что осталось от еды, достигает толстой кишки, где бактерии живут от стенки до стенки. Там как раз располагается подавляющее большинство микроорганизмов вашего тела. Количество просто потрясает. В одном миллилитре содержимого толстой кишки (а ее объем – несколько тысяч) их больше, чем людей на Земле. Это целая вселенная микроорганизмов, плотно упакованных, химически активных, сопровождающих вас в течение жизни. Такая ситуация может показаться неизбежной сделкой: мы даем им еду и жилье, а они за это поддерживают нас. Но такое упрощение не полностью верно. Тысячи людей теряли толстую кишку и все содержащиеся в ней бактерии из-за болезней или травм, но при этом многие потом прожили несколько десятков лет вполне здоровыми. Так что, хотя этот океан бактерий очень полезен, он не жизненно необходим. (Повторюсь: этого нельзя сказать обо всем микробиоме в целом; полная его потеря скорее всего обернется катастрофой.)

Микробы в толстой кишке разлагают волокна и переваривают крахмал. В каком-то смысле все, что дошло до конца вашей тонкой кишки, будет исторгнуто из организма, потому что вы это переварить не смогли. Голодные бактерии много чего усваивают, переваривают и превращают в еду – в основном, чтобы прокормить себя. Но некоторые вещества, произведенные ими, в частности молекулы, которые называются короткоцепными жирными кислотами, все же идут в пищу нам – начиная с клеток стенки толстой кишки. Кормят хозяина своей «гостиницы».

До 15 % калорий из еды перерабатываются в толстой кишке и используются, чтобы кормить вас. Как и все микробы, ее обитатели не просто случайные гости – мы эволюционировали, помогая друг другу. У всех млекопитающих, даже тех, чьи последние общие предки жили десятки миллионов лет назад, есть заметное сходство между типами кишечных бактерий и их функциями{30}.

Там тепло и влажно; есть несколько «районов», населенных специализированными микроорганизмами. Те из них, что производят конкретные витамины, могут располагаться на маленьких пятачках, а вот те, которые перерабатывают крахмал в простые сахара, живут на более обширной территории. Есть и конкуренция. Как в городах: хорошие парковки и места в престижных школах легко не достаются. Бактерии, питающиеся одними и теми же веществами, вооружены одинаковыми ферментами и, словно львы и гепарды, охотящиеся на одну и ту же добычу, жестко конкурируют между собой. Мне кажется, многие из них хотят забраться в одни и те же мягкие слои слизи и воспользоваться одними и теми же немногочисленными укрытиями, защищенными от жестоких дождей из желудочного сока или желчи. В то же время клетки, которыми устлан желудочно-кишечный тракт, каждый день сбрасываются, так что сегодняшнее укрытие может завтра превратиться в тонущий корабль. В конце концов, когда остатки переваренной пищи покидают ваше тело в качестве фекалий, вместе с ними выходит смесь бактериальных клеток, а также старые клетки стенок кишечника. Вместе они, их фрагменты и вода составляют основную часть вашего стула.

Чтобы понять, насколько важную роль играют микроорганизмы в обмене веществ, подумайте вот о чем: почти все химические субстанции в крови – результат деятельности микробов{31}. Кроме того, бактерии переваривают лактозу, производят аминокислоты и разлагают волокна в клубнике или, например, если вы едите суши, – в водорослях.

С помощью производимых ими веществ удается сохранять стабильное кровяное давление – благодаря особым рецепторам в кровяных тельцах (и, как ни странно, в носу). Эти сенсоры засекают небольшие молекулы, создаваемые микробами, которые населяют кишечник. Реакция на них влияет на давление. Таким образом, после еды оно обычно понижается. Сможем ли мы когда-нибудь получить лекарство от гипертонии, где используются эти бактерии? Вполне вероятно.

Микробы перерабатывают лекарства. Например, миллионы людей по всему миру принимают дигоксин – вещество, добываемое из наперстянки, для лечения различных заболеваний сердца. Сколько его конкретно попадет в кровь зависит от состава микробиома человека; первая химическая обработка и усвоение{32} происходят в кишечнике. Химические различия имеют последствия. Если доза получится слишком низкой, лекарство не сработает. Если, напротив, слишком высокой, пациент может получить дополнительные проблемы с сердцем, изменение в цветовосприятии и расстройство желудка. В будущем врачам, возможно, удастся контролировать этот процесс, активизируя или угнетая кишечных микробов.

Некоторые бактерии производят витамин K, который необходим для свертываемости крови, чего не делают собственные клетки организма. Возможно, положиться на бактерии для его выработки оказалось для человеческого тела эффективнее, чем идти на дополнительные метаболические трудности, то есть вырабатывать самостоятельно. Так что наши предки выиграли конкуренцию у собратьев, которым пришлось либо самим над ним потрудиться, либо собирать из растений. В каком-то смысле можно сказать, что пращуры отдали ключевую метаболическую функцию на аутсорсинг. Мы их накормили и приютили, а они за это помогают сворачивать кровь – замечательный обмен.

Некоторые производят эндогенный «валиум». Люди, умирающие от рака печени, часто впадают в кому. Но если им дать вещество, ингибирующее бензодиазепины (в число которых и входит «валиум»), они просыпаются. Дело в том, что здоровая печень разлагает естественные бензодиазепины, вырабатываемые кишечными микробами, а вот больная печень – нет, так что «домашний валиум» поступает прямо в мозг и усыпляет больного. Другие микробы позволяют горным народам Новой Гвинеи жить на диете, 90 % которой составляет батат, в котором мало белка{33}. Подобно бактериям, живущим на корнях бобовых растений, кишечные микробы этих племен его вырабатывают из атмосферного азота в кишечнике хозяев и создают аминокислоты.

* * *

У женщин бактерии колонизируют и защищают влагалище. До недавнего времени медики считали, что лишь одна группа бактерий, лактобациллы, защищает от патогенов, например, возбудителей молочницы. И действительно, они вырабатывают молочную кислоту, которая уменьшает кислотно-щелочной баланс, делая среду кисловатой и менее гостеприимной для патогенов. Считалось, что женщины, во влагалище которых живут другие бактерии, более уязвимы для вагинальных заболеваний. Но сейчас, когда доступны секвенции ДНК микробов от сотен здоровых женщин, мы знаем, что существуют пять основных типов вагинальных микробиот, лишь в четырех из которых доминируют лактобациллы. В пятом лактобациллы, по сути, отсутствуют{34}. У женщин с подобным типом живут несколько других кодоминантных видов. Но, в противоположность распространенному мнению, это не повышает вероятность развития вагинальных заболеваний, и его обладательницы вовсе не принадлежат к незначительному меньшинству. Подобной «ненормальной» смесью обладает около трети всех женщин.

У женщин без лактобацилл кислотно-щелочной баланс влагалища чуть выше, но их бактерии умеют создавать недружественную среду для непрошеных гостей не менее эффективно. Подобные функциональные замены, скорее всего, происходят по всему телу; у разных людей одинаковую работу выполняют разные бактерии.

Кроме того, мы узнали, что популяция во влагалище меняется со временем. Например, в течение большей части месяца доминирует бактерия L. inners, а во время месячных расцвет переживает другая, L. gasseri, при этом после быстро идет на спад. Все вроде бы ясно, но подобный график – скорее исключение. Самая распространенная схема – отсутствие всякой схемы. Иногда доминирующие бактерии меняются в середине менструального цикла, а в следующем месяце – в конце цикла. Бывает вообще ничего не меняется. Периодически лактобациллы начинают доминировать по очереди, словно играя в чехарду. В некоторых случаях преобладают вообще «необычные» бактерии, которые затем без всякой видимой причины исчезают. Мы до сих пор не разгадали тайны этих неожиданных и значительных перемен.

* * *

Возможно, самая важная услуга, которую оказывают нам бактерии, – иммунитет.

Микробы – это важная третья ветвь иммунной системы. Первая – врожденный иммунитет. Он основан на том, что у большинства микроогранизмов, с которыми мы контактируем, есть схожие структурные черты, которые «видят» белки и клетки, охраняющие наши поверхности. Вторая – адаптивный иммунитет, способность к распознаванию специфических химических структур. Основа микробного иммунитета – бактерии, которые уже живут в вашем теле, долгосрочные обитатели, не пускающие вновь прибывших, используя при этом различные механизмы. Мы еще подробнее рассмотрим все эти ветви.

Взаимодействие между иммунной системой и микробами начинается при рождении и продолжается всю жизнь. Это логично. Одно из неотъемлемых свойств ваших обитателей – враждебность к непрошеным гостям. По сути, дружелюбные микробы довольны и местом жительства, и самой жизнью. Они совсем не рады пришельцам. Например, когда кто-то извне пытается закрепиться в вашем кишечнике, сначала им необходимо пройти барьер в виде желудочного сока, который убивает большинство бактерий. Его вырабатывает человек, но само производство стимулирует живущая там бактерия, например H. pylori. Если пришельцу все-таки удается добраться до кишечника, нужно найти источник еды и место, где устроиться. Но там и без того тесно. Ваши бактерии вовсе не горят желанием поделиться отвоеванным местом на стенке кишечника. А уж поделиться едой – и подавно. Так что они выделяют вещества, в том числе собственные антибиотики, ядовитые для других бактерий.

Некоторым микробам-пришельцам удается закрепиться на несколько дней, после чего они гибнут – собственно, чаще всего происходит именно так. Дело в том, что ваши микробы поддерживают достаточно стабильную ситуацию. Когда вы с кем-то целуетесь, то обмениваетесь множеством микроорганизмов. Но вскоре – через несколько минут, часов, максимум дней, – и вы, и ваш партнер вернетесь к прежнему микробному составу. Есть, конечно, исключения: вы можете получить от партнера вредные патогены. Но обычно способность сопротивляться вторжению, даже от достаточно привлекательного человека, с которым вам захотелось поцеловаться, очень высока. То же можно сказать и о половом акте. Идет обмен не только жидкостями, но и микробами, и что-то меняется в обоих носителях. Но вскоре и вы, и ваш партнер возвращаетесь в прежнее состояние, словно ничего (с микробной точки зрения) не произошло. Возможно, некоторые могут регулярно мигрировать между сексуальными партнерами, но пока что у нас нет о них данных – за исключением патогенов, у которых часто хорошо развита методика распространения между отдельными носителями.

* * *

Даже изменение диеты не слишком действует на микробы. В долгосрочной (месяцы, годы) перспективе состав кишечного микробиома человека меняется не слишком сильно{35}, но при этом ваш микробиом отличается от моего. В одном небольшом исследовании люди на две недели сели на средиземноморскую диету: много волокнистой пищи, цельные зерна, сухие бобы и чечевица, оливковое масло, пять порций фруктов и овощей каждый день. Она ассоциируется со сниженным риском сердечно-сосудистых заболеваний. Все сдали кровь на липиды, коррелирующие с заболеваниями сердца, и образцы стула, чтобы определить, как изменился микробный состав кишечника после диеты. Исследователи обнаружили снижение общего уровня холестерина, а также так называемого «плохого» холестерина, или ЛНП, – это просто замечательно. Но вот микробный состав после диеты не изменился никак.

У каждого человека обнаружилась собственная уникальная микробная «подпись», подобно отпечаткам пальцев. И она осталась прежней даже после манипуляций с диетой. Тем не менее в других исследованиях изменения микробной популяции оказались более значительными{36}. Например, питание только растительной или только животной пищей влияло на микробиоту, но только на время, пока люди сидели на этой диете{37}. Мы не знаем, сколько нужно времени, прежде чем изменения примут постоянный характер – может быть, год. Нужно провести еще много исследований, чтобы понять, как диета воздействует на кишечных микробов. Но на данный момент кажется, что относительные пропорции различных бактерий меняются лишь в определенных границах. Сейчас исследователи пытаются выяснить их, одинаковы ли они у разных людей и насколько значительно меняются в течение жизни.

Если в вас живут 100 триллионов бактерий, а каждая – маленькая генетическая машина, сколько генов работает в ваших микробах-обитателях и что они делают?

Как мы уже обсуждали, одной из целей проекта «Микробиом человека» было секвенирование генетического материала микробов, взятых из организма молодых здоровых людей. Ученые не только провели перепись, где перечислили микробы, живущие в организмах («кто там»), но и составили список генов, которые несли эти микроорганизмы, и описали их функции («что там»). Основное открытие состоит в том, что у ваших или моих микробов миллионы уникальных генов{38}; по последним данным, их около 2 млн. Для сравнения, в человеческом геноме 23 000 генов. Иными словами, 99 % уникальных генов в вашем теле – бактериальные, и лишь 1 % – человеческие. Наши микробы – не просто пассажиры, а активные участники обмена веществ. Их гены кодируют полезные для них продукты. Ферменты производят аммиак или уксус, двуокись углерода, метан или водород, употребляемые в пищу другими микробами. А также множество других, намного более сложных веществ, полезных для организма – мы еще пытаемся понять, как это происходит.

Недавний опрос, проведенный большой группой ученых в Европе (он начался на консорциуме MetaHit), показал нечто совсем иное. Перепись почти трехсот европейцев показала, что количество уникальных бактериальных генов в кишечнике подопытных резко отличалось{39}. Распределение оказалось ненормальным, в виде колоколообразной кривой. Вместо этого обнаружились две отдельные группы. У большой, в которую входило 77 % участников, обнаружилось в среднем 800 000 генов. У меньшей – 23 % – всего 40 000. Такой разницы никто не ожидал. Но самым интересным наблюдением стало то, что люди с меньшим количеством генов с большей вероятностью страдали от ожирения. Это поразительный результат.

* * *

Изучение экологической структуры бактерий-обитателей – очень сложная процедура. В большой экосистеме, например в лесу, экологи могут непосредственно наблюдать за различными особями и видами, взаимодействующими в реальном времени на протяжении дня, сезона или года. Но подобным образом изучать микробные экосистемы не удастся. Как сказано выше, один из лучших современных методов – подсчитать и идентифицировать все гены в конкретном сообществе. Представим это вот таким образом. Заберем целиком один акр леса, пропустим через гигантский блендер, а затем пересчитаем оставшиеся фрагменты листьев, древесины, костей, корней, перьев и когтей; по этим останкам, обломкам и обрывкам составим примерный список обитателей и предположим, как они взаимодействуют.

Мы можем понять функции некоторых бактериальных генов, сравнив их с другими известными. Первые данные проекта «Микробиом человека» и европейской программы MetaHit в основном дали нам так называемые «гены домоводства»: они занимаются рутинной, но необходимой для жизни работой. Например, в изобилии встречаются гены для строительства и поддержания состояния клеточной стенки, потому что все бактерии обязаны их строить. Кроме того, у всех должны быть гены, позволяющие воспроизводить собственную ДНК и размножаться. Обнаружены и гены для ключевого фермента, ДНК-полимеразы, необходимой для создания новых цепочек. У людей несколько его вариантов, у микробов, живущих в нас, должно быть, тысячи, в зависимости от того, в какой именно бактерии он содержится.

В генах бактерий, обнаруженных на разных участках тела, есть и менее тонкие отличия. «Гены домоводства», конечно, остаются постоянными, но например, у кожных бактерий больше тех, которые связаны с маслами, чем у обитателей толстой кишки. У вагинальных есть гены, которые помогают создавать кислую среду и выживать в ней. Основываясь на сегодняшнем уровне знаний, можно смело сказать, что микроорганизмы выполняют специализированные функции на всех обитаемых участках тела, и разница между ними может быть гораздо больше, чем между людьми. Например, самый высокий человек на Земле выше самого низкого в два, максимум в три раза. Разница в размерах организмов типичного микробиома может составлять поразительные десять миллионов единиц{40}. Бактериальная специализация – очень интересный и в основном неисследованный мир, который поможет понять, что именно делает каждого из нас уникальным с точки зрения здоровья, обмена веществ, иммунитета и даже когнитивных способностей.

Мы пока еще не определили функции 30–40 % бактериальных генов, обнаруженных в рамках крупных проектов, но знаем, что некоторые виды редки, им может грозить вымирание. Микробное население в целом бывает очень динамичным. Количество клеток, представляющих определенный вид, может колебаться от одной до триллиона. Давайте предположим, что животное нашло новую пищу, где содержится незнакомое ему химическое вещество{41}. Вид бактерий, популяция которого составляла всего сотню клеток, способен в результате изменений кишечной среды из-за новой пищи размножиться за несколько дней до миллиардов. Если ранее доминирующий вид не выдержит конкуренции за еду с новой голодной бактерией, то его численность может сократиться в несколько тысяч раз, а то и больше. Именно динамизм и гибкость – основные характеристики микробиома, которые помогают ему процветать. Но с другой стороны, у вида, который в нормальных условиях представлен всего сотней клеток, нет права на ошибку. Он может столкнуться с антибиотиком, который его полностью уничтожит.

Я называю такие редкие виды «микробами на всякий случай». Они могут не только эксплуатировать необычное пищевое вещество (более распространенные, как правило, не могут), но и, скажем, обеспечивать генетическую защиту от угроз, например болезни, с которой людям еще не приходилось иметь дела. Для меня это яркий сигнал тревоги. Разнообразие жизненно необходимо. Что, если мы потеряем критически важные редкие виды? Что, если исчезнут «краеугольные камни» человеческой микробной экосистемы? Приведет ли это по принципу домино к вымиранию других видов?

* * *

Наше сосуществование с бактериями вынуждает задать немало важных вопросов. Почему они нас не уничтожили? Почему мы их терпим? Как в беспощадном мире дарвиновской конкуренции удалось добиться стабильных отношений с нашими микроорганизмами?

Ответы на эти вопросы может дать теория общественных благ – это то, что доступно всем: например, чистый воздух, которым вы дышите на морском берегу, яркий солнечный день, новая улица, построенная в том числе на ваши налоги, любимая общественная радиостанция. Но ничто на самом деле небесплатно. Общественное радио нужно поддерживать, соответственно, кто-то должен за это платить. Чистый воздух – общественное благо, но ваш автомобиль выделяет вещества, загрязняющие мой чистый воздух. Я дышу в том же пространстве, в котором вы ездите.

В хорошо функционирующем социальном мире от каждого индивида ждут, что он внесет свой вклад в общественное благо. Вы можете слушать общественное радио и не платить по счету, но если так будут поступать все, радиостанция обанкротится. Если у всех будут машины с «грязными» двигателями, пострадает общий воздух и солнечный свет. С этой точки зрения, людей, которые пользуются общественным благом, но при этом не отдают достаточно взамен, можно назвать «мошенниками»: они получают выгоду, но не расплачиваются за нее.

Однако в джунглях, где правит закон выживания наиболее приспособленных, «мошенничество» кажется довольно неплохой стратегией. Птица-мошенник сможет, например, отложить больше яиц или найти лучшее место для гнездования и за несколько поколений добиться немалого успеха (оставить большее потомство), потому что выгоды от такого поведения превышают издержки. У них есть преимущество в отборе. Однако если бы «мошенники» всегда побеждали, то никакого сотрудничества бы не наблюдалось. Почему бы всем не стать халявщиками и отказаться финансировать общественное радио? Как могут различные живые существа жить вместе, если преимуществом в отборе владеют те, кто нарушают правила? Мошенничество может легко разрушить всю систему.

Тем не менее куда бы мы ни смотрели, видим сотрудничество: пчелы и цветы, акулы и рыбы-лоцманы, коровы и рубцовые бактерии{42}, которые помогают им извлекать энергию из травы, термиты и тли. Насколько нам известно, жвачные существуют миллионы лет, а насекомые, те же тли и термиты, и того дольше. Это значит, что мошенники не всегда побеждают. Проще говоря, наказание за это должно быть настолько высоким, чтобы процесс стал невыгодным. Если бы не было никаких последствий, большинство людей превышали бы скорость на дорогах. Наказания – действенное средство.

Тот же самый принцип и у микробов. Естественный отбор поощряет носителей, обладающих системой наказаний, которую невозможно избежать: чем масштабнее мошенничество, тем оно сильнее. Можно испортить добычу, «нажитую нечестным путем». Например, бактерия в кишечнике термита, которая выходит за четко обозначенные границы, сталкивается с сильнейшим иммунным ответом, который ставит ее на место. Это работает, но для носителя такая система может быть очень дорогой роскошью. Некоторые умирают, когда иммунная система излишне агрессивно сражается с мошенниками. А погибает носитель – погибают и все его обитатели. Когда это происходит, гены – и носителя, и обитателей, – навсегда теряются для потомства. Появляются другие термиты, в которых нет мошенников, и занимают экологическую нишу, оставленную недавно умершим собратом. Противостояние между конкуренцией и сотрудничеством разыгрывается одновременно на тысяче «сцен».

Теория игр, созданная великим экономистом и математиком Джоном Нэшем (чья биография известна нам по книге и фильму «Игры разума»), проливает свет на феномен сотрудничества, на вопрос, почему отбор в совместно эволюционирующих системах поощряет особи, которые играют в основном по правилам. Это также помогает понять поведение в обществе: как люди принимают решения по оптимизации результатов и как работают рынки. Нэш представил ситуацию, которую сейчас стали называть «равновесие Нэша». Если вкратце, то это стратегия в игре с двумя или более игроками, где результат оптимален, если играть по правилам{43}; если жульничать, он будет хуже.

Экосистемы, которые существуют уже очень долго, например наши тела, сумели разрешить фундаментальный конфликт между конкуренцией и сотрудничеством. Мы выжили. Но эта теория по-прежнему важна – посмотрите хотя бы на наш меняющийся мир. Сотрудничество – это очень слабая вещь: если его нарушить, то дальше возможно все, что угодно. Я боюсь, что из-за избыточного использования антибиотиков, а также некоторых других распространенных практик, например кесарева сечения, мы вошли в зону опасности, в ничейную полосу между древним микробиомом и современным миром, карты которого до сих пор не существует.

Глава 4. Появление патогенов

В бытность студентом-медиком я проходил летнюю практику, помогая врачу, который проводил медобследования рабочих из Трудового корпуса Западной Виргинии. То был отличный опыт – множество клинической работы. Я научился тщательно осматривать здоровых молодых людей. Мой учитель, доктор Фред Кули, был практичным, умным и веселым. Работа с ним заканчивалась около часа дня, так что потом я уходил в госпиталь и трудился с другими, принимая самых разных пациентов. Студентов тут было не очень много, так что меня, практиканта с кучей вопросов, принимали с распростертыми объятиями.

Однажды нас позвали на осмотр 11-летнего мальчика, которого госпитализировали с острой болью. Он жил в маленьком, очень консервативном баптистском городке, был совершенно здоров, но два дня назад пожаловался на расстройство желудка и температуру. На следующий день она стала выше и добавилась головная боль. На третий день по всему телу появилась маленькая пурпурная сыпь. Родители испугались и отвезли его в госпиталь – очень правильное решение. Врачи из кабинета экстренной помощи быстро поставили диагноз: пятнистая лихорадка Скалистых гор, болезнь, вызываемая укусом клеща, зараженного бактерией под названием «риккетсия». Впервые эту болезнь открыли в долине Биттеррут в штате Монтана (отсюда название), но чаще она встречается в восточной части страны.

Микроб размножается в клетках, устилающих кровеносные сосуды, что вызывает сильный иммунный ответ. Этим объясняется и сыпь, потому что сосуды воспаляются и лопаются, и головная боль: в сосудах мозга происходит тот же процесс. Начинается своеобразный энцефалит{44}. Мальчику дали тетрациклин – антибиотик, спасший немало жизней. Если лечение начать не сразу, то в 30 % случаев пятнистая лихорадка заканчивается смертельным исходом.

Я осматривал его вместе с врачами. Палата была полутемной, потому что от света у мальчика болели глаза – признак поражения мозга. Тело было покрыто пурпурными точками – такого количества я с тех пор не видел ни у кого. Некоторые соединялись в длинные черновато-пурпурные линии. Волосы спутались. Он был весь в поту и метался с боку на бок; руки привязали к кровати, чтобы не поранил себя или других. Он кричал во все горло что-то бессвязное, явно галлюцинируя. Иногда удавалось разобрать отдельные слова, но это были ругательства. Конца и края этому видно не было. Родители спрятались в углу палаты: где он узнал все эти слова? Мы-то знали, что его несдержанность вызвана энцефалитом.

К счастью, благодаря лечению мальчик постепенно выздоровел, и через пять дней его выписали из больницы – долечивался уже дома. Он не помнил ничего, но я уверен, что родители не забыли не только ужасного зрелища, но и чудесного исцеления.

Патогены вроде риккетсии – это бактерии, которые вызывают болезни. Они сопровождаются лихорадкой, ознобом, болью и ломотой, которые приковывают к постели на несколько дней, а то и больше. Они могут вас убить – медленно или быстро. Это происходит в одиночестве или в компании тысяч других. Обычно мы называем их «вредными микробами» и со времен их открытия 150 лет назад делаем все возможное для уничтожения. Последние 70 лет мы ведем агрессивную войну против патогенных бактерий с применением множества антибиотиков, спасая тем самым миллионы жизней по всему миру. Но, к нашему разочарованию, эта битва кажется бесконечной. Микроорганизмы мутируют быстрее молнии и развивают сопротивляемость к некоторым из самых эффективных антибиотиков. И, что еще неприятнее, борьба привела к серьезным непредвиденным последствиям для нашего здоровья и благополучия.

Но прежде чем рассматривать последствия, давайте сначала узнаем, с чем мы имеем дело. Все патогены объединяет одна вещь – они вредны для нас. А вот между собой отличаются заметно. Например, биологической природой: это бактерии или вирусы? Вырабатывают ли они токсин, который ранит наши клетки, живя при этом где-нибудь в середине желудочно-кишечного тракта, подобно линкорам, бомбардирующим берега из пушек? Или, словно морские пехотинцы, сами высаживаются на «берег» и идут в атаку?

Очень соблазнительно было бы считать патогены злыми по своей природе, но это не так. Как и волки в Йеллоустоне, они просто хищники. Довольно часто, борясь за собственное выживание, патогены наносят ужасный вред носителям. Иногда случайно – просто последствия деятельности. Но вот для патогенов, хорошо адаптированных к своему носителю, наносимый вред выгоден. Например, бактерии, вызывающие туберкулез, заставляют людей кашлять, распространяя заразу по воздуху и помогая им распространяться. Вирус бешенства атакует область мозга, отвечающую за агрессивные попытки укусить, и распространяется через слюну зараженных животных.

Дэвид Куаммен в книге Spillover, которая посвящена инфекционным заболеваниям, отмечает: хищники для нас – это большие звери, которые поедают добычу снаружи; а вот патогены – это маленькие, которые уничтожают ее изнутри{45}. Очень уместное сравнение.

Эскимосы говорят, что «волки делают карибу здоровее». Здоровый олень-карибу может легко прогнать волка, а вот более слабого члена стада они легко разрывают и тем самым прореживают стадо. То же самое с патогенами. В мире сейчас живет семь миллиардов человек, часто – в нищенских, стесненных условиях. Голодные, слабые, бедные, часто не имеющие доступа к современным лекарствам люди могут стать легкой добычей. Я не говорю, что прореживать человечество – это хорошо. Но такое уже было и, скорее всего, будет происходить всегда.

Есть патогены, которые просто забираются к вам под кожу через порезы и царапины. Если рану тщательно не промыть, можно получить инфекцию, но она излечима: слабая – промыванием, пластырем и поцелуем, более сильная – глубокой прочисткой. Иногда нужны антибиотики. Но такие заболевания чисто случайны. К тому же патогены почти никогда не передаются другому человеку.

Организмы, обычно не вызывающие заболеваний, могут развить потрясающую вирулентность и очень быстро убить даже самых крепких и здоровых людей. У многих в кишечнике водится E. coli; большинство ее штаммов безвредны. Но в 2011 году в Германии случилась эпидемия кишечной палочки, когда люди поели зараженную брюссельскую капусту. По крайней мере два штамма обменялись генетическим материалом, и получился невероятно вирулентный организм, который успел заразить более четырех тысяч человек. Примерно восьмистам повредил почки, причем некоторым – необратимо, а пятьдесят человек погибло{46}.

Заразные заболевания вызываются микроорганизмами, которые колонизируют ваше тело, бесконтрольно размножаются и ухудшают состояние. Это могут быть вирусы гриппа, бактерии, вызывающие коклюш, грибки, растущие на слизистых оболочках рта, разнообразные свободно живущие одноклеточные организмы, которые называют протистами – например, довольно злобная амеба, которая вызывает дизентерию и кровавый понос. Сейчас классифицировано более 14 000 патогенов человека. Они бывают высокой и низкой степени опасности. Например, риккетсия, вызвавшая пятнистую лихорадку у здорового маленького мальчика, – высокая опасность. А вот организмы, действующие только на людей с хроническими заболеваниями легких, могут представлять низкую опасность – это значит, они менее вирулентны и вызывают болезни только тогда, когда человек и без того ослаблен, так что вряд ли могут поразить здорового.

Все заразные болезнетворные микроорганизмы перешли к нам от наших родичей-приматов, от домашних животных, а также другими, все более опасными способами – например, от диких животных. Некоторые «перепрыгнули» на человека так давно, что мы уже не можем установить их происхождение. Но другие отследить вполне реально: чума – от блох на грызунах; бешенство – от летучих мышей; грипп – от птиц; болезнь Лайма – тоже от грызунов, но посредством клещей. Некоторые из самых смертоносных патогенов – бродячие вирусы, появившиеся относительно недавно: Эбола, атипичная пневмония, ханта-вирус, вирус Марбург, свиной и птичий грипп. Их практически невозможно искоренить, потому что мы, люди, контактируем с животными, в которых они водятся. Когда в переносе болезни участвуют, например, комары, как в случае с малярией, картина становится еще более сложной.

Некоторым особенно успешным человеческим патогенам уже не нужны их исходные животные-резервуары. В какой-то момент времени вирусы оспы, полиомиелита и кори эволюционировали и стали специализироваться на людях; они действуют только на нас (и таким образом уязвимы для полного уничтожения – например человеческий вирус оспы). Но «800-фунтовая горилла[1]» среди новых патогенов, ВИЧ, перебравшийся на людей с шимпанзе, сейчас передается от человека к человеку через половые акты или зараженную кровь. Все началось с нескольких случайных заражений, а сейчас – более 100 миллионов человек.

Я считаю, что мы сами создаем благоприятные условия для распространения пандемических микробов: нынче путешествовать по всему миру легко, как никогда; сталкиваемся с новыми организмами, а иммунитет наш стал слабее.

* * *

На протяжении практически всей истории человечества патогены, вызывающие сильнейшие в мире эпидемические болезни, – оспа, корь, грипп, чума, полиомиелит, холера, брюшной тиф, скарлатина и дифтерия – были безвредны и не убивали нас. Причина связана с размером населения. Когда предки занимались охотой и собирательством в Центральной Африке, они жили небольшими группами, от тридцати до шестидесяти человек, широко раскинувшись по огромной саванне. И так было почти 2 миллиона лет, пока около 200 000 лет назад не появился Homo sapiens. Наше существование в рамках цивилизаций, появившихся 80 000–10 000 лет назад, – всего лишь точка в длинной истории. Именно в доисторический период мы стали такими, какими являемся сейчас.

Предки были самодостаточными. В изобильные времена мужчины приносили достаточно мяса, чтобы накормить все племя; женщины собирали фрукты, орехи и травы. Но вот когда еды было мало, они страдали. Охотники доводили себя до изнеможения в погоне за добычей. У женщин от недоедания прекращались менструации или лактации. Хуже всего при затяжных засухах – целые племена вымирали без следа. Гиены и стервятники выедали их до костей.

Но с современной точки зрения у такого ненадежного существования было одно несомненное достоинство: эпидемий не существовало. Предки страдали от простых инфекций вроде червей-паразитов и фрамбезии – хронические, несмертельные заболевания. А вот серьезных не было, потому что маленькие племена жили в полной изоляции, у них не было соседей, которые могли бы занести вредные бактерии или вирусы. Если по какой-то несчастливой случайности прибивался кто-то с заразной болезнью, вариантов было не так много: ничего не происходило; вымирало все племя; некоторые заболевали, у остальных вырабатывался иммунитет. После этого патогену так или иначе было некуда идти, заражать некого. Он оказывался в изоляции и умирал.

Но уже охотникам и собирателям приходилось иметь дело с латентностью. Многие тысячелетия назад туберкулез и несколько других известных патогенов избрали для себя подобную стратегию. Они заражали одно поколение, затем прятались и заражали последующие, избегая вопроса «что делать, когда закончатся потенциальные носители».

Еще один пример – ветрянка. Если вы, как и многие дети, когда-то вдохнули вирус ветряной оспы, вскоре после этого у вас поднялась температура, а потом началась сыпь по всему телу. Через несколько дней она сошла, а недели через две вы полностью выздоровели. За редким исключением все дети, переболевшие ветрянкой, получают пожизненный иммунитет от вируса ветряной оспы. На этом вроде бы все… но не совсем. Вирус умен. Он прячется в нервных клетках вдоль позвоночника и в похожих местах в голове. И живет так десятилетиями, безмолвно, незаметно, не вызывая никакого дискомфорта.

А потом, обычно когда вам уже за шестьдесят, семьдесят или восемьдесят, вы чувствуете зуд под ребром. На следующий день по его контуру выступает сыпь. Присмотревшись, вы замечаете, что у этой сыпи такие же везикулы, как в детстве при ветрянке, но на этот раз локализованные. И теперь у вас опоясывающий лишай, или, как говорят врачи, herpes zoster.

Так что, чем вы старше, тем вероятнее заполучить опоясывающий лишай. В течение десятилетий иммунная система не дает вирусу ничего сделать, но когда с возрастом ослабевает, болезнь ничем не подавляется и снова берется за работу – вызывает опоясывающий лишай. Когда вскрываются везикулы, вирус попадает в воздух и может заразить ребенка, еще не получившего иммунитет.

И цикл повторяется. Таким способом вирус ветряной оспы иногда не трогает несколько поколений. В небольшом поселении десятилетиями инфекция может жить затаенно и не проявляться в острой форме. Но вирус способен «ожить» в любой момент и заразить новую группу восприимчивых людей. Хорошо адаптированный к нам, он имеет два механизма распространения: через ребенка, больного ветрянкой, или через его престарелого родственника, который когда-то в детстве переболел ветрянкой, а сейчас получил опоясывающий лишай. Заразный, латентный, заразный – такая стратегия приводила к наиболее успешным результатам в течение длительного периода.

Бактерия, вызывающая туберкулез, переносится таким же образом – непосредственно после реактивации латентной инфекции (обычно – у пожилых людей). Это помогло ей выжить в маленьких изолированных популяциях, доминировавших в течение доисторического периода. Но потом, когда человечество увеличилось, частота заболевания туберкулезом взлетела.

Сейчас небольшие популяции – скорее исключение. Около десяти тысяч лет назад изобретение земледелия обеспечило продовольственную безопасность. Популяции начали резко расти. Торговля процветала. Деревни перерастали в города, перенаселение стало нормой. Именно тогда расцвели эпидемические болезни{47}.

Корь – самый известный пример, иллюстрирующий работу так называемых «болезней толпы». Эпидемии часто идут волнами и быстро распространяются от одного к другому, пока не заражаются практически все. Вариантов два: либо выздоровление, либо летальный исход. В случае с данным заболеванием у выживших вырабатываются антитела, иммунитет остается на всю жизнь. Вирус кори – самая заразная болезнь, известная человечеству; ее индекс контагиозности превышает 95 %. Для сравнения: новый штамм гриппа заражает лишь от трети до половины тех, кто раньше им не болел{48}.

Когда я студентом работал в Африке, видел много детей, больных корью. Чаще всего у них была высокая температура, воспаление горла, красные глаза и частый сухой кашель, а это очень эффективный способ передачи. Любой ребенок, ранее не имевший дела с этим вирусом, тут же заболевает. После примерно недели кашля и насморка появляется характерная сыпь за ушами, которая затем распространяется по всему телу: основной симптом кори. Сейчас в развитых странах делают прививку, но в Африке и других развивающихся регионах с этим пока туго. В 2011 году умерло 158 000 человек: 432 человека в день (в основном детей), или 18 в час{49}.

Чтобы выжить, вирусу нужно каждые две недели находить нового восприимчивого носителя. Словно финансовая пирамида, он требует постоянного притока жертв. На самом деле корь может выжить только в том случае, если достаточно близко друг от друга живут 500 000 человек. В подобных условиях трехпроцентная рождаемость дает 15 000 восприимчивых детей в год, гарантируя ежегодные эпидемии кори. Но человеческая популяция достигла 500 000{50} около десяти тысяч лет назад, после чего и начались связанные эпидемии. Так что, возможно, корь много раз «перескакивала» с животных на человека еще в доисторические времена, но популяция была недостаточной, чтобы поддержать ее, и болезнь вымирала.

На многих островах, например на Фарерах в Северной Атлантике, корь могла не встречаться десятилетиями. Но вот когда в 1846 году корабль привез на острова заболевшего, вирус быстро разошелся{51}. Похожая эпидемия случилась на Гавайях в середине XVIII века – туда корь завез моряк. Люди, страдавшие от высокой температуры, пытались охладиться в океане. Но это не помогло: умер каждый пятый. После вирус погиб, и снова его завезли лишь много лет спустя.

Появление городов принесло новые дилеммы. Еду нужно было хранить, а это привлекало голодных вредителей и паразитов. В амбарах и на мусорных кучах{52} появились грызуны. Так начала свою жизнь бубонная чума, которую переносят блохи на крысах, а вызывает – бактерия Yersinia pestis. Так называемая «Черная смерть» началась в Европе в 1347 году и за десять лет уничтожила от четверти до трети населения. После первых жертв эпидемия распространялась уже без участия крыс – зараженные блохи перепрыгивали с одного человека на другого, а больные легочной чумой кашляли на других.

В 1993 году она началась в Киншасе, столице Заира{53}. Многолетняя война и коррупция заставили правительство печатать деньги. В результате началась гиперинфляция. Люди покупали, что могли, потому что завтра все могло снова подорожать. Многие хранили зерно, что и привлекло крыс.

Промышленная революция привела к новому резкому росту населения, и многие заразные болезни стали еще опаснее. В перенаселенных городах свирепствовали скарлатина, вызываемая стрептококком, дифтерия, брюшной тиф и туберкулез – самая распространенная причина смерти в США в 1900 году. Различные виды диареи, вызванные загрязнением питьевой воды нечистотами, поражали все больше восприимчивых людей. А 20 % детей не доживали до пяти лет{54} из-за диареи, коклюша, дифтерии, скарлатины и других эпидемических болезней.

Чем больше становились города и чем лучше транспортное и торговое сообщение, тем активнее к нашим коренным микроорганизмам – эндемическим или латентным – присоединялись эпидемические патогены, которым для выживания требовалось большое и плотное население, тем больше они процветали. То были настоящие смутьяны, убившие и искалечившие множество людей, особенно детей. Даже у туберкулеза, существующего очень давно, появились штаммы, отобранные по вирулентности и легкости передачи. Вместе они проредили человеческую «стаю», и очень дорогой ценой. Ни одна семья не могла считать себя неуязвимой – ни богатая, ни бедная. Они лишь молились об избавлении от болезни. Ситуация начала улучшаться лишь в конце XIX – начале XX века, когда всерьез задумались о санитарии, а затем начали изобретать вакцины. Благодаря совместным усилиям многих стран полностью исчезла с лица земли оспа, заметно уменьшилось распространение полиомиелита и сдерживается корь. Еще один невероятный прорыв в борьбе с патогенами произошел, когда, к счастью, были открыты антибиотики.

Глава 5. Чудо-лекарства

Весенним утром в 1980 году я ехал на машине на работу; в Атланте тогда было еще холодновато. Я более двух месяцев проработал в жарких регионах Бангладеша и Индии и вернулся в Центр по контролю и профилактике заболеваний с большим облегчением. В офисе поздоровался со знакомыми, рассортировал почту и начал работать, но днем почувствовал странную ломоту в костях. Наверное, все дело в расстройстве биоритмов – прилетел только прошлой ночью и еще не акклиматизировался. Но самочувствие становилось хуже, лоб был горячим. Где-то через час все же решил поехать домой. Может быть, подхватил грипп в самолете или во время долгой пересадки в Англии? Мне не удалось вспомнить, когда до этого я чувствовал себя так плохо, что не мог работать. Надо полежать в кровати, и к утру станет лучше.

Не стало: температура поднялась до 38,3 ºС. В ЦКПЗ я был экспертом по инфекционным заболеваниям, так что знал, что малярия может начаться так же, как грипп: температура, головная боль, ломота в костях, мышечная боль. Мог ли я ее подхватить? Путешественники обычно умирают от этого заболевания, потому что слишком поздно его диагностируют и начинают лечить. Но, скорее всего, у меня просто грипп. Поразмыслив, я позвонил коллеге из отделения паразитических заболеваний, доктору Исабель Герреро, и попросил взять у меня мазок крови на малярию.

Через полчаса она приехала. Проколов палец, размазала немного крови по стеклянной пластинке и сказала, что сразу сообщит результаты.

Позвонила через час.

– У вас нет малярии.

Ободренный этими словами, я приготовился отлеживаться дома с гриппом. К этому времени начался небольшой кашель.

Утром в среду я все еще был болен. Чувствовал себя неплохо, но температура по-прежнему держалась. Жена посоветовала обратиться к врачу-инфекционисту Карлу Перлино. Он провел осмотр: за исключением того, что температура во время визита загадочным образом исчезла, все анализы показали, что я здоров. Даже кровь.

В четверг температура и слабый кашель тоже никуда не делись. Весь день пролежал в постели, а ночью увидел очень красочный кошмар. Не помню, кто именно за мной гнался, но проснулся в холодном поту. Простыня вся промокла. И даже в бреду сразу понял, чем же болен на самом деле: брюшным тифом! Я был в Бангладеш и Индии – там нечистоты иногда попадают в еду. Симптомы же, хоть и неясные, начались примерно через неделю после возвращения, температура держится несколько дней и повышается. Других вариантов не оставалось.

На следующее утро я был очень слаб. Температура поднялась до 40 ºС. Не было сил даже застегнуть рубашку или сесть в машине прямо, не опираясь на дверцу. Я знал, что без лечения антибиотиками могу с вероятностью 10–20 % просто умереть. Боли, потливость, упадок сил, отсутствие аппетита, несмотря на то, что я несколько дней не ел – все признаки острой стадии заболевания. Пока ехали тем прекрасным весенним днем по улице, засаженной цветущими магнолиями, я подумал, что умереть в тридцать один год будет не слишком приятно.

Когда доехали до больницы, я съежился и дрожал от холода. Меня пришлось посадить в кресло-каталку. Было страшно, что доктор Перлино не поймет, насколько сильна болезнь, и отправит домой. Ирония судьбы: я отлично знал, что и госпитали бывают опасны – пациенты падают с коек, получают не те лекарства, подхватывают новые болезни, – но отчаянно хотел, чтобы меня положили туда и начали лечить.

К счастью, врач посмотрел на меня и сразу сказал, что требуется госпитализация. Еще одна ирония: моя основная работа в ЦКПЗ – консультант по сальмонеллам. Врачи со всей страны звонили и спрашивали совета по пациентам и эпидемиям сальмонеллеза. И здесь врач спросил, каким антибиотиком хочу лечиться. Я знал, что с Salmonella typhi, главный возбудитель брюшного тифа, можно справиться при помощи ампициллина, продвинутой формы пенициллина. Он спас жизни миллионам людей. Но проблема заключалась в том, что к 1980 году этот антибиотик использовали так часто, что многие штаммы стали устойчивыми. Лечение могло оказаться совершенно неэффективным.

Так что порекомендовал новую сульфаниламидную формулу – котримоксазол. В нем объединялись два средства, разработанных в 1960-х годах и очень хорошо действовавших на S. typhi (впрочем, позже сопротивляемость развилась и к нему). Кажется, несмотря на высокую температуру, я не утратил способности соображать. Даже если был неправ насчет тифа, я был настолько тяжело болен, что врачи просто не могли не дать мне чего-либо на тот случай, если в моей кровеносной системе есть какие-то другие недружественные бактерии.

Пришли студенты-медики, чтобы взять образцы крови для микробиологической лаборатории. Если это брюшной тиф, то в чашках Петри вырастут Salmonella typhi. Затем поставили капельницу. Я понял, что шансы растут. Вероятность смерти уменьшалась с каждым часом. Вот оно, чудо антибактериальных средств, которые впервые открыли в начале 1930-х.

Я уснул и проспал долго. Но на следующее утро лучше не стало. Все еще страдая от боли, я спросил врачей:

– Что там в культурах моей крови?

– Ничего не растет.

Неужели я ошибся в собственном диагнозе? Это не тиф? Но анализы взяли всего часов двенадцать назад, так что, может быть, еще слишком рано. В странном двойственном положении пациента и врача-специалиста я порекомендовал продолжить курс лечения, и лечащая команда согласилась.

На следующее утро врачи пришли в палату.

– Анализ положительный, в крови сальмонеллы. Микробы растут.

Все-таки тиф.

На следующий день меня ждал небольшой сюрприз. Это была не Salmonella typhi, обычный возбудитель брюшного тифа, а Salmonella parotyphi A, по сути, близнец. Но учебники говорят, что течение болезни практически неотличимо, и я за это ручаюсь.

Благодаря лечению, несмотря на некоторые осложнения, постепенно началось выздоровление. Через неделю меня выписали, а еще неделю я провел дома, восстанавливаясь. Три недели – серьезная была болезнь. Страшно даже представить, что бы со мной было, если бы не лекарство.

Спустя несколько лет мы обсуждали этот случай с коллегой, много лет работавшим в Азии. Я сказал, что, насколько помню, единственная пищевая неосторожность, которая была допущена за несколько недель до болезни, случилась жарким вечером в Бомбее. Я тогда шел по улице и увидел лоточника, торговавшего арбузными дольками. Его лоток не очень внушал доверие, так что пришлось попросить отрезать мне кусочек от целого арбуза. Я посчитал, что такая предосторожность защитит. Это было дней за девять до болезни – классический инкубационный период.

– Разумеется дело в арбузе, – ответил коллега. – Видите ли, в Индии их продают на вес. Так что фермеры впрыскивают воду, чтобы те весили больше. А жидкость, естественно, берут из рек и ручьев, текущих рядом с полями.

У меня похолодело в животе: арбуз был загрязнен нечистотами. Брюшным тифом заражаются, съев пищу или выпив воды, зараженные фекалиями носителя болезни.

Я вспомнил самую знаменитую носительницу, Мэри Маллон, более известную как Тифозная Мэри – ирландскую эмигрантку, которая работала поварихой в богатых семьях Нью-Йорка в начале ХХ века. После того как в доме, где она работала, начиналась эпидемия тифа, женщина переходила в другую семью. И там, рано или поздно, тоже начиналась эпидемия, и т. д. Знала ли она, что является их причиной, не совсем ясно. Тогда тиф был довольно распространенным заболеванием; госпитали были заполнены, примерно четверть умирала. Известный медик-детектив Джордж Сопер сумел обнаружить, что причиной эпидемий являлась Мэри, и заставил ее отказаться от работы поваром. Она была носителем: чувствовала себя совершенно здоровой и была совершенно здоровой. Носители не болеют, а лишь переносят микроорганизмы.

Женщина отрицала какую-либо связь с предыдущими случаями и вскоре нарушила свое обещание. Начались новые эпидемии. Сопер снова нашел ее. Возникла сложная дилемма: она была совершенно здорова, но при этом представляла угрозу обществу, причем не меньшую, чем стрельба по толпе из ружья. Тиф – это тяжелейшая болезнь; несколько человек, поев приготовленную еду, умерли. В конце концов, судья принял решение: Мэри посадили на карантин на острове Норт-Бразер, который расположен в нью-йоркском проливе Ист-Ривер. Она провела там всю оставшуюся жизнь, уверяя всех в своей невиновности. В наше время мы, наверное, смогли бы вылечить ее, удалив желчный пузырь и дав антибиотики. Да и всех, кого она заразила.

Перенесемся из Атланты вперед на двенадцать лет, в май 1992 года, когда меня попросили выступить на конференции, посвященной успехам в понимании и лечении инфекционных заболеваний. Темой стала выявленная связь между недавно открытой желудочной бактерией Helicobacter pylori и раком желудка – распространенной и трудноизлечимой злокачественной опухолью{55}. Мы считали, что это новый патоген, и людям было интересно узнать о нем больше.

Симпозиум в Йельском университете устроили в честь пятидесятой годовщины первого применения пенициллина в США. Ведущий начал с рассказа о случае с Энн Миллер, 33-летней медсестрой, у которой в 1942 году случился выкидыш. Она целый месяц страдала от тяжелой болезни, с температурой до 41,6 ºС, бредом и симптомами стрептококковой инфекции. У нее была родильная горячка, или, по врачебной терминологии, послеродовой сепсис. Эта печально известная болезнь убила многих молодых женщин. Миллер лежала при смерти и то теряла сознание, то приходила в себя.

Благодаря невероятной удаче ее врач сумел получить доступ к одной из первых маленьких партий пенициллина, который еще даже не поступил к тому времени в коммерческую продажу. Лекарство с помощью самолета и полицейских доставили в госпиталь Йеля – Нью-Хейвена – и ввели Миллер.

Выздоровление началось через несколько часов. Температура спала, бред закончился, она смогла поесть, а через месяц полностью восстановилась. Это был научный эквивалент чуда. Все изменили 5,5 грамма пенициллина, около чайной ложки, которые добавили в ее физраствор. Лекарства тогда было так мало, что мочу Миллер сохранили и отправили обратно в фармацевтическую компанию Merck в Нью-Джерси, где из нее выделили пенициллин, который затем дали другому пациенту.

Пока ведущий рассказывал подробности этой драматичной истории, в зале было так тихо, что упади скрепка – было бы слышно. А затем, после небольшой паузы, он сказал: «Пациент, встаньте, пожалуйста».

Я обернулся. В третьем ряду поднялась миниатюрная, изящная пожилая женщина с короткими седыми волосами и оглядела зал своими яркими глазами. Энн Миллер, которой было уже за восемьдесят – чудо пенициллина подарило ей пятьдесят лет жизни. Я все еще помню эту скромную улыбку. Она прожила еще семь лет и умерла в девяносто.

Когда девушку спасли, медицина только училась бороться с бактериальными инфекциями. Пневмонию, менингит, абсцессы, инфекции мочевых путей, костей, носовых пазух, глаз, ушей – да в общем все болезни еще лечили малоэффективными и сомнительными методами. Когда у Джорджа Вашингтона началась инфекция в горле, хирург пустил ему кровь. Этому методу лечения очень доверяли, но, возможно, он лишь ускорил гибель президента. Кровопусканием лечили и в XX веке.

Некоторые методы помогали, но не сильно, а побочные эффекты патентованных средств были чуть ли не хуже, чем сами болезни. Во многих содержалось большое количество мышьяка. Несмотря на значительное улучшение техники, хирургам приходилось постоянно беспокоиться из-за инфекций – они могли превратить успешную операцию в катастрофу. У особенно невезучих пациентов удаление вросшего ногтя приводило к ампутации всей ступни. Эндокардит был смертелен в 100 % случаев – хуже, чем рак.

Во время Гражданской войны в США от брюшного тифа и дизентерии умерло больше солдат, чем от пуль. Никто не был защищен. Леланд Стэнфорд-младший, сын губернатора Калифорнии, в честь которого назван университет, умер от брюшного тифа в Италии. Ему было пятнадцать лет. В Первую мировую войну статистика была примерно такой же. В 1918 и 1919 годах по миру прокатилась эпидемия «испанки»; заразились 500 миллионов человек, около четверти тогдашнего мирового населения. 20–40 миллионов умерло, зачастую из-за осложнений вроде бактериальной пневмонии.

Ученые в конце XIX и начале XX века лихорадочно работали над методами борьбы с инфекционными заболеваниями. У них была единственная путеводная звезда: теория микробов, идея, что многие болезни вызываются присутствием и действиями микроорганизмов, особенно бактерий.

Небольшая группа великолепных ученых, титанов в своих отраслях, показала дорогу всем. В 1857 году французский химик Луи Пастер доказал, что ферментация и гниение вызываются невидимыми организмами, парящими в воздухе. Он продемонстрировал, что гниение мяса вызывается микробами, а болезни можно объяснить размножением вредных микробов в теле. Последовав примеру венгерского врача Игнаца Земмельвейса, который потребовал от акушеров мыть руки и тем самым немало сократил количество смертей от родильной горячки, британский доктор Джозеф Листер совершил революцию в хирургии, введя новые принципы чистоты. Вдохновленный Пастером, он начал замачивать повязки в карболовой кислоте (вид каменноугольной смолы с антисептическими свойствами), прежде чем накладывать их на раны, и улучшил тем самым их заживляемость. Наконец, Роберт Кох, немецкий врач, разработал методы определения, вызывает ли данный микроорганизм какую-либо конкретную болезнь; сегодня эти критерии известны как «постулаты Коха». Кроме того, он разработал красители для визуализации бактерий, вызывающих туберкулез и холеру, под микроскопом.

Теория микробов, конечно, привела к улучшению санитарии и понимания болезней, но вот революцию не произвела. То, что бактерии теперь можно было видеть и даже самостоятельно выращивать еще не значило, что так же просто найти способы избавиться от них. Еще один первопроходец, Пауль Эрлих, работавший в бактериологической лаборатории Коха, искал «волшебные пули» – краски, яды, тяжелые металлы, – которые будут не только окрашивать конкретные микробы, но и убивать их.

Никто и не подумал искать в природе живые организмы, способные уничтожать патогены. Зачем? Это сейчас мы начинаем понимать, насколько потрясающе разнообразен мир микробов.

Именно такими были настроения в научном обществе, когда Александр Флеминг, носивший галстук-бабочку шотландец, работавший в лондонском госпитале Святой Марии, совершил открытие, изменившее мир. Как и многие современники, он искал способы убийства бактерий и проводил классические эксперименты: помещал желеобразную среду для выращивания (агар-агар и подогретую кровь) в неглубокие круглые прозрачные блюдца, которые называются «чашками Петри», а затем делал посев бактерий. Микроорганизмы, слишком маленькие, чтобы их можно было видеть невооруженным глазом, очень любят есть агар-агар. А поедая его, размножаются. В конце концов, агломерации из миллионов бактерий формируют колонию, видимую невооруженным глазом. Помещая чашки в теплый инкубатор на ночь, Флеминг выращивал огромные, хорошо видные золотистые колонии Staphylococcus aureus и других, которые затем пытался убивать ферментами, выделенными из белых кровяных телец и слюны{56}.

В августе 1928 года Флеминг уехал в отпуск во Францию. Вернувшись в начале сентября, он нашел несколько чашек Петри, которые забыл выбросить. В них был посеян стафилококк, и они целый месяц простояли на рабочем столе. Выбрасывая бесполезные чашки, ученый обратил внимание на одну из них. Там была полоска сине-зеленого пушка – обычной хлебной плесени, грибка Penicillum. Он заметил, что роскошная поляна золотистого стафилококка, многослойная пленка из миллиардов бактериальных клеток, заполнившая чашку до краев, исчезла рядом с плесенью. Вокруг возник своеобразный ореол – некое вещество в среде словно мешало микроорганизму расти дальше.

Глаз у Флеминга был наметан, так что он сразу понял, что произошло. Плесень – грибок, которому тоже нравится есть агар-агар, – выработала некую субстанцию, проникшую в «лакомство» и убившую стафилококк. Эта субстанция, первый обнаруженный настоящий антибиотик, растворяла бактериальные клетки точно так же, как лизоцим, фермент, обнаруженный Флемингом в слюне во время экспериментов несколькими годами ранее. Он растворял микробы, не оставляя вообще ничего. Ученый посчитал, что его «плесневый сок» содержит фермент (вроде лизоцима), который мешает бактериям строить клеточные стенки, из-за чего они лопаются. Позже стало понятно, что это вовсе не фермент.

Чудодейственная плесень принадлежала к виду Penicillum notatum. На самом деле ее антибактериальный эффект был известен еще с XVII века, но не Флемингу и не его современникам-врачам. Древние египтяне, китайцы и индейцы Центральной Америки лечили ею инфицированные раны{57}. Но именно научная подготовка Флеминга помогла превратить грибок из народного средства в передовое лекарство.

За следующие несколько месяцев ученый сумел вырастить плесень в жидкой питательной среде, профильтровал ее и выделил жидкость, проявившую наибольшую антибактериальную активность. Он назвал ее пенициллином. Но произвести субстанцию в достаточном количестве оказалось трудно. Флемингу вообще очень повезло, что штамм, попавший в чашку Петри, его производил. Но выработка оказалась маленькой, нестабильной, короткоживущей и медленнодействующей. Так и не найдя способов сделать пенициллин полезным в медицине, ученый сдался. Опубликовав результаты своих экспериментов{58} и попробовав (безуспешно) применить неочищенный экстракт на нескольких больных, он сделал вывод, что это открытие не имеет никакого практического значения.

Но другие не были столь пессимистичны. Через несколько лет немецкий химик, работавший на гигантскую химическую компанию I. G. Farben, производившую аспирин и текстильные красители, решил найти краску, которая замедлит рост бактерий. В 1932 году Герхард Домагк открыл красную краску (которую назвал пронтозил), содержавшую полностью синтетическое антибактериальное средство – первый сульфаниламид{59}. За ним последовал целый класс сульфаниламидовых лекарств. Это были первые средства, которые оказывали заметное и повторяющееся действие на бактерии и при этом были не настолько ядовиты, чтобы люди страдали от побочных эффектов. В последующие несколько лет врачи стали применять их для лечения инфекций. Но спектр действия был ограничен. Лекарства были недостаточно хороши{60}.

После начала Второй мировой войны потребность в антибактериальных средствах стала неотложной. Тысячи солдат ждала смерть от боевых ран, осложнений от пневмонии, инфекций брюшной полости, мочевых путей и кожи. В 1940 году команда с факультета патологий имени сэра Уильяма Данна в Оксфордском университете, которую возглавляли Говард Флори и Эрнст Чейн, достала из запасников пенициллин Флеминга и начала искать способы его производства в большом количестве. Поскольку Лондон бомбили, они отправились со своим проектом в Рокфеллеровский фонд в Нью-Йорке, где провели переговоры с представителями нескольких фармацевтических компаний. Их встретили отнюдь не с распростертыми объятиями, потому что знали: производство пенициллина находится на ранней экспериментальной стадии. Выработка редко превышала четыре единицы на миллилитр питательной среды – капля в море.

Британские ученые отправились в Пеорию, штат Иллинойс, где новый ферментационный отдел Северной региональной исследовательской лаборатории проводил исследования на тему использования метаболизма плесени (ферментации) в качестве источника новых микроорганизмов. Опытные сотрудники собрали значительную коллекцию, но лишь немногие из штаммов производили пенициллин, к тому же в недостаточном количестве. Привлекли знакомых: присылайте образцы почвы, плесневелых зерен, фруктов, овощей. Одну женщину наняли, чтобы она прочесала магазины, пекарни и сыроварни Пеории в поисках образцов сине-зеленой плесени. Она так хорошо работала, что даже получила прозвище «Плесневелая Мэри». И в конце концов, какая-то домохозяйка принесла дыню-канталупу, изменившую ход истории. Плесень на ней производила 250 единиц пенициллина на миллилитр питательной среды. Один из мутировавших ее штаммов – 50 000 единиц. Все существующие ныне штаммы – потомки той самой плесени 1943 года.

В конце концов, ученые разработали методы производства этого более мощного лекарства в большом количестве. Позже фармацевтическая фирма Charles Pfi zer & Company стала выращивать пенициллиновую плесень на патоке{61}. Ко времени высадки в Нормандии в июне 1944 года производилось 100 миллиардов единиц пенициллина в месяц.

* * *

Он положил начало золотому веку медицины. Наконец-то появилось лекарство, способное лечить инфекции, вызываемые смертоносными бактериями. Поскольку эффективность была поразительной, его считали по-настоящему «чудесным». Ему все было под силу. Пресса провозгласила «новую эпоху в медицине, победу над микробами, которые лишаются возможности питаться и переваривать пищу, триумфальное шествие по военным госпиталям Америки и Англии».

В 1943 году из почвенных бактерий был разработан стрептомицин, первое эффективное средство против M. tuberculosis. За ним последовали и другие – тетрациклин, эритромицин, хлорамфеникол и изониазид. Наступила эра антибиотиков. В то же время начали появляться полусинтетические лекарства, полученные с помощью химической модификации натуральных веществ. Кроме того, началось производство чисто синтетических, неприродных составов. Сегодня для удобства мы называем все эти лекарства антибиотиками, хотя, строго говоря, – это вещества, которые производит одна форма жизни для борьбы с другой{62}.

Первые антибиотики и их потомки преобразили медицинскую практику и здоровье мира. Когда-то смертельные заболевания вроде менингита, эндокардита и родильной горячки стали излечимыми. Хронические костные инфекции, абсцессы и скарлатину научились предотвращать и лечить, как и туберкулез, и венерические болезни вроде сифилиса и гонореи. Даже от моего паратифа можно было вылечиться без нескольких месяцев страданий и риска смерти. Кроме того, все это оказалось отличным методом профилактики – вылеченный пациент уже не может заразить других.

Хирургия стала безопаснее. Пациентам еще до операций давали антибиотики, чтобы снизить риск инфекций. Появилась возможность проводить более сложные операции: удаление опухолей мозга, исправление деформированных конечностей, лечение волчьей пасти. Без этих лекарств не было бы операций на открытом сердце, трансплантации органов и экстракорпорального оплодотворения.

Химиотерапия, использующаяся для борьбы с раком, часто подавляет иммунитет и приводит к инфекциям. Без антибиотиков лейкемия и многие другие виды рака были бы неизлечимы. Химиотерапия была бы просто слишком опасна.

Как эти лекарства совершают чудеса? Антибиотики работают тремя основными способами. Первый – это пенициллин и его потомки: они атакуют механизмы, которые бактерии используют для строительства клеточных стенок. Те, у кого они дефектные, погибают. Что интересно, они часто совершают самоубийство: отсутствие клеточной стенки заставляет бактерию сделать «харакири». Мы не знаем точных биологических причин этого явления, но природа отобрала грибки вроде Penicillum, которые производят антибиотики и способны эксплуатировать эту слабость.

В 50-х годах правительство Китая решило уничтожить сифилис. Десятки миллионов людей получили дозы пенициллина длительного действия. И эта огромная кампания по здравоохранению сработала. Старую как мир болезнь практически уничтожили. Фрамбезию, ее древнюю родственницу, точно так же удалось искоренить на огромных просторах Африки благодаря серии похожих кампаний.

Второй – антибиотики мешают бактерии вырабатывать белки, выполняющие все важные функции. Без этого в клетке не будет жизни, потому что они нужны для переваривания пищи, строения стенок, размножения, защиты от непрошеных гостей и конкурентов, помощи в передвижении. Подобные лекарства атакуют средства производства белков, калеча бактерии, при этом практически не мешая их производству в человеческих клетках.

Третий – антибиотики мешают бактерии делиться и размножаться, замедляя рост популяции. Медленно развиваясь, они представляют не такую большую угрозу, так что носитель может подготовить иммунный ответ и легко с ними разобраться.

Если задуматься, это натуральные вещества, производимые живыми организмами – грибками и другими бактериями, – которые хотят испортить жизнь конкурентам. Бактериальные клетки соседей – маленькие машины со множеством движущихся частей. За миллиарды лет они научились множеству способов атаки. А бактерии научились множеству способов защиты, которые и лежат в основе сопротивляемости лекарствами. Эта гонка вооружений идет с изначальных времен.

Но вот для нас, людей, открытие антибиотиков можно сравнить с изобретением атомной бомбы. Они фундаментально изменили «игровое поле». Что интересно, и то и другое появилось практически в одно время: научные открытия 20-х и 30-х годов привели к их введению в действие в 40-е. Как и в случае с оружием, мы надеялись обнаружить панацею: могучие антибиотики раз и навсегда победят бактерии! Угроза атомной бомбы настолько велика, что мы больше никогда не станем воевать. Доля правды есть в обоих утверждениях, но ни атомная бомба, ни антибиотики не оправдали возложенных на них надежд, да и не могли. Это всего лишь инструменты, а фундаментальные причины войны людей друг с другом и с бактериями никуда не делись.

* * *

С распространением лекарств начались и побочные эффекты, поначалу незначительные – несколько дней жидкого стула, аллергическая сыпь. Почти во всех случаях они исчезали сразу после прекращения приема лекарства. У небольшого числа обнаружилась серьезная, иногда даже смертельная аллергия на пенициллин. Но риск умереть от нее меньше, чем от удара молнии. Это очень безопасное лекарство.

Другие же антибиотики вызывали куда более серьезные побочные эффекты. Одни повреждали слуховой нерв, другие нельзя было давать детям, потому что зубы покрывались пятнами. Часто используемый в 50-х годах антибиотик хлорамфеникол, как оказалось, мог подавлять способность костного мозга производить кровяные клетки, что приводило к смертельному исходу примерно в одном из сорока тысяч случаев. Но в некоторых местах хлорамфеникол прописывали сотням тысяч маленьких детей, у которых просто болело горло. Для них риск явно превышал выгоду, к тому же существовало много альтернатив. В конце концов, врачи практически распрощались с этим лекарством. Тем не менее я много лет говорил студентам, что если меня высадят на необитаемом острове и предложат взять с собой только один антибиотик, я выберу хлорамфеникол – всего лишь из-за силы.

Идея, что и у других есть побочные эффекты, заметные далеко не сразу, встречалась очень редко – больше того, ее даже всерьез не рассматривали. Если через несколько дней или недель после приема лекарства не развивалась аллергия, его считали безопасным.

Почти все великие достижения медицины во второй половине XX века и до сегодняшнего дня стали возможными благодаря применению антибиотиков. Тогда казалось, что их применение не наносит никакого вреда. Последствия объявились намного позже.

Глава 6. Чрезмерное использование антибиотиков

Как описать эйфорию тех давних дней? Шел 1945 год. Вторая мировая война закончилась. Мы разгромили силы зла; более справедливое общество победило. Американцев захлестнул оптимизм. Тогда родилось много детей – в том числе и я. В течение 5 лет после войны американцы купили 20 миллионов холодильников, 21,4 миллиона автомобилей и 5,5 миллиона газовых плит{63}. То была эпоха, когда очень многое появилось впервые: Tupperware, «плавники» на автомобилях, расползающиеся пригороды, рестораны фастфуда, телевидение и, конечно же, чудо-лекарства.

Поскольку они были эффективны и не представляли очевидного риска, врачи и пациенты начали спрашивать: а можем ли мы решить все проблемы с их помощью? Например, инфекции мочевых путей или муковисцидоз? Можем ли облегчить дискомфорт от носовых или зубных инфекций, исправить внешность, испорченную сильным акне? Очень часто ответ был положительным.

Иногда польза оказывалась огромной – например, перед операциями их использовали в качестве профилактики инфекций. В других случаях эта польза была совсем небольшой, но поскольку издержки (токсичность) считались минимальными, даже самая малая того стоила. Например, в течение десятилетий стоматологи давали антибиотики людям с небольшими шумами в сердце, чтобы предотвратить невероятно малый риск эндокардита.

Я не ставлю под сомнение их эффективность в лечении меньшинства людей, госпитализированных с пневмонией, послеродовым сепсисом, менингитом и другими тяжелыми заболеваниями. Речь идет лишь об использовании при лечении миллионов здоровых людей с менее серьезными инфекциями и незначительными жалобами вроде насморка или раздражения кожи. Только в Соединенных Штатах ежегодно прописывают антибиотики десяткам миллионов людей.

Особенно остра эта проблема для детей. Они уязвимы с таких сторон, о которых мы и предположить не могли.

Самый очевидный пример злоупотребления – лечение распространенных заболеваний, известных под общим названием «инфекции верхних дыхательных путей». Родители маленьких детей отлично знают симптомы: больное горло, насморк, заложенный нос, боль в ушах и носовых пазухах, просто плохое самочувствие. Иногда есть температура, иногда нет. Большинство болеют ОРВИ по два-три раза в год до трех лет. К трем годам до 80 % детей хотя бы один раз переболевают острым отитом. Более 40 % к семи годам переносят шесть таких ушных инфекций.

Собственно говоря, все – и взрослые, и дети – более-менее регулярно болеют инфекциями верхних дыхательных путей. Подобной ситуации не избежать – это порождение наших сложных общественных сетей, где происходит постоянное столкновение с микробами, которые люди выделяют при кашле, чихании и просто дыхании. Инфекции будут с нами до тех пор, пока мы живем близко друг к другу, а именно так хочет жить большинство – рядом с любимыми, друзьями, одноклассниками. Когда ученые отправляются на зиму в изолированные колонии в Антарктиде, инфекции верхних дыхательных путей циркулируют между ними в течение месяца или двух, а затем отмирают. Как и в случае с охотниками-собирателями: сначала болеют все, кто восприимчив, а потом патогену некуда деваться – новых носителей нет. Лишь когда на следующем самолете или корабле прибудут новые люди с новыми заразными микробами, цикл повторится.

Но… знаете, что? Инфекции верхних дыхательных путей в основном вызываются вирусами. Причина более 80 % из них – микробы с экзотическими названиями вроде «риновирус», «астровирус», «метапневмовирус» и «парагрипп». (Термин компьютерный вирус произошел именно от этих сверхзаразных человеческих вирусов{64}.) Когда мы подхватываем один из патогенов, то говорим, что заболели простудой или гриппом. Но через несколько дней самочувствия где-то между «легким недомоганием» и «ужасно» практически все постепенно выздоравливают. Болезнь «самоограничивается». Даже самый упрямый и затяжной кашель проходит сам собой максимум за пару недель{65}. Но если продолжается неделю, и конца-краю этому не видно, вы звоните доктору и говорите: «Все, мне надоело. Выпишите мне антибиотик». Хотя на самом деле они вообще никак не влияют на развитие вирусных инфекций.

Когда же речь заходит о подобных случаях, основное различие, которое нужно учитывать, – между бактериями и вирусами. Первые – это клетки. Они едят, двигаются, дышат, размножаются. Дайте им подходящие питательные вещества и хороший дом – например, теплый уголок, ледник или вулкан, – и они будут размножаться.

Вирусы, напротив, меньше и проще. Им требуется носитель. Они могут жить только внутри клеток – человеческих или любых других (животных, растений или бактерий). Клеточные механизмы носителя при этом используют в собственных целях – в том числе для размножения, потому что сами по себе они существовать не могут. Иногда они дремлют в носителе десятилетиями, а иногда убивают клетки, в которых поселились.

Поскольку у вирусов нет стенок, о которых мы уже говорили, антибиотики вроде пенициллина на них не действуют. Синтез их белков полностью зависит от синтеза носителя, так что нужно ингибировать именно второй процесс для подавления вируса. Когда они паразитируют на человеческих клетках – например, простуда, герпес, грипп и многие другие, – мы не можем подавить синтез белков носителя, потому что ими являемся мы сами. То есть в таком случае отравим собственные тела. Некоторые лекарства все же мешают определенным инфекциям входить и выходить из клеток или размножаться. Например, ацикловир, который используется в лечении герпесвирусов, или лекарства, предназначенные для нарушения цикла жизни ВИЧ. Вирусы можно подавить, но вылечить практически нереально. И в то же время антибиотики могут вылечить почти все бактериальные инфекции.

Но есть другая сложность: они вызывают менее 20 % заболеваний верхних дыхательных путей. Микроорганизмы, которые обитают в вашем горле и носу, могут быть постоянными жильцами, мигрантами или временными поселенцами – что-то вроде долгосрочных квартиросъемщиков. Среди самых важных – Streptococcus pneumoniae или пневмококк, патоген номер один в верхних дыхательных путях и легких, который вызывает, соответственно, либо отит, либо пневмонию. Streptococcus pyogenes, или стрептококк группы A, вызывает острые фарингиты. Staphylococcus aureus, – большинство стафилококковых инфекций. И Haemophylus infl uenzae, который раньше регулярно вызывал отиты и иногда менингит у детей, пока не появилась вакцина.

Четыре этих вида бактерий часто обнаруживаются при инфекциях верхних дыхательных путей. Но не спешите с выводами – иногда они вызывают болезнь, но чаще всего нет. Кажущееся противоречие объясняется тем, что эти микробы со зловещими именами, возможно, попали в вас или вашего ребенка довольно давно. Вы были не заражены, а колонизированы – обычно такое событие безвредно. Это невероятно важное отличие, которое часто не замечают.

Колонизация означает, что они просто живут в вас и на вас, но не причиняют никакого вреда. Их наличие, конечно, является необходимым условием для болезни, но недостаточным. Большинство таких людей полностью здоровы. Например, золотистый стафилококк может всю жизнь существовать колонией у вас в носу, и вы ничего не узнаете. Для большинства он является лишь частью микробиома. Подытожим: наш нос и горло – дом для большого сообщества бактерий, как дружественных, так и потенциально патогенных.

Более того, некоторые, как оказалось, помогают оставаться здоровыми, сдерживая «врагов» и модулируя иммунную систему. Один из самых интересных примеров – Streptococcus viridans, группа стрептококковых бактерий, мирно живущая у всех во рту. Первоначально их считали патогенными, потому что они оказались главной причиной эндокардитов. Но постепенно стало ясно, что это нормальные жители ротовой полости и лишь иногда попадают в кровь и высаживаются на поврежденном сердечном клапане. Теперь мы знаем: если смешать безвредные «зеленящие» стрептококки и патогенный стрептококк группы A, победят первые. Так что бактерия, иногда являющаяся патогеном, на самом деле оказывается серьезным защитником нашего здоровья. Такая дихотомия – важная модель для оценки многих других микроорганизмов, обитающих в нас.

Но вернемся к первоначальной теме: когда потенциальные патогены верхних дыхательных путей доставляют проблемы детям? Когда их нужно лечить антибиотиками? Если одновременно проявляется еще одна инфекция вроде «желудочного гриппа», или иммунная система подвергается дополнительному стрессу, например, аллергия блокирует евстахиевы трубы, они становятся уязвимы для более серьезных ушных или легочных инфекций. В редких случаях развиваются тяжелые осложнения, например, пневмония или мастоидит, воспаление полостей, прилежащих к ушным каналам.

Инфекции могут обитать и в здоровых с виду детях. Если тысяча малышей в вашем городе одновременно подхватят один и тот же респираторный вирус или бактерию – что не редкость зимой, – результаты будут разными. У некоторых симптомы вообще не проявляются – эти просто переносчики. У других симптомы длятся день, у третьих – два-три дня. Через четыре-пять количество больных резко уменьшается, но у нескольких инфекция обязательно затягивается. Распределение напоминает знакомую колоколообразную кривую: некоторые не болеют, некоторые переносят спокойно, некоторые болеют тяжело.

Врач может распознать острую инфекцию, но не может с ходу предсказать, у кого будут проблемы с восстановлением. Так что, хотя количество тяжелых случаев низкое, около 5–10 %, 60–80 % детей, которых родители приводят к врачу с жалобами на сильную боль в горле или в ухе, прописывают антибиотики. Причем в большинстве случаев медики даже не знают, бактериальная инфекция или вирусная.

У них есть одна хорошая причина рефлекторно прописывать такие лекарства: боязнь острой ревматической лихорадки{66}. Это очень серьезное воспалительное заболевание, напоминающее ревматизм; проявляется примерно через две-три недели после недолеченного стрептококкового фарингита. Антитела, поднятые «по тревоге» против стрептококка, перекрестно реагируют на ткани сердца, суставов, кожи и мозга ребенка – трагический случай ошибочного опознания.

Раньше она развивалась у каждого трехсотого ребенка со стрептококковой инфекцией, или, если стрептококковый штамм был особенно агрессивным, – у каждого тридцатого. Сейчас врачи прописывают антибиотики при острых фарингитах не для того, чтобы уменьшить длительность болезни, ибо на это они как раз почти не влияют, а чтобы предотвратить ревматическую лихорадку. Большинство людей (и даже некоторые врачи) не понимают, что их прописывают для профилактики.

Но тут кроется проблема. Стрептококки группы A часто колонизируют детей, особенно зимой. Такое состояние может продлиться два месяца, причем они остаются здоровыми носителями. Но представьте, что ребенок в это время подхватывает обычный простудный вирус, и у него начинает болеть горло. Вы ведете его к врачу, тот делает мазок горла, и вуаля – в культуре обнаруживается стрептококк. Вполне резонно прописывается антибиотик для профилактики острой ревматической лихорадки, хотя на самом деле инфекция была вызвана вирусом.

Даже если острый фарингит действительно вызван бактериями, болезнь обычно длится недолго, и практически все выздоравливают через день-два. Но если ваш ребенок получает лекарство и выздоравливает, то вы обязательно подумаете, что именно лекарство его вылечило. Это классический пример закона «корреляция не подразумевает причинно-следственной связи». Дети действительно чувствуют себя лучше после нескольких доз амоксициллина, так что корреляция очевидна. Но это не доказывает, что выздоровление вызвано именно лекарством.

Как же тогда отличить легкую, самоограничивающуюся бактериальную или вирусную инфекцию от более серьезной? Или колонизацию от инфицирования? Это критически важный вопрос, потому что ответ, который, к сожалению, на данный момент неясен, поможет покончить с избыточным применением антибиотиков. Проницательный клиницист знает, что у большинства детей, рискующих получить серьезные осложнения, проявляются особые предупреждающие сигналы (хотя и не всегда). У них более высокая температура, симптомы длятся дольше, количество белых кровяных телец ненормальное, они и выглядят хуже. Но многие случаи попадают в «серую зону».

И она очень важна. Пока врачи не научатся сразу отличать вирусную респираторную инфекцию от бактериальной, они будут избирать максимально безопасный курс действий{67}. А времени не так много. Медики осматривают по пять больных детей за рабочий час, да и бумаги надо заполнять. Отсутствие практичных, быстрых, недорогих и точных средств диагностики и постоянная нехватка времени – вот два фактора, ведущих к избыточному лечению. Новые диагностические инструменты, которые могут улучшить ситуацию, уже изобрели, но пока толком не ввели в действие; в нынешнем климате никто не хочет за них платить.

К тому же за плечом врача всегда маячит силуэт адвоката. Что, если он не станет лечить ребенка, и это приведет к катастрофе? Что, если на суде спросят: «Почему вы не дали этому ребенку антибиотик при отите, который в результате перерос в менингит, парализовавший его?»

Вышеописанная сложная динамика действует в беспрецедентных масштабах – на всех детях по всему миру в течение нескольких поколений. Цикл повторяется и даже, возможно, усиливается. Миллионы пациентов лечат от бактериальных инфекций, которых у них нет, – нетрудно догадаться, что это приведет к большим проблемам.

Масштабы применения антибиотиков огромны и с каждым годом растут. В 1945 году статья в престижном журнале Journal of Clinical Investigation говорила о великолепной эффективности пенициллина – 64 % излечившихся от пневмонии{68}. Это приравнивалось к чуду. Но в 2010 году поставщики медицинских услуг прописали 258 миллионов курсов антибиотиков жителям США{69}. Масштабы увеличились в четыре миллиона раз – на каждую тысячу жителей страны пришлось по 833 предписания. Мы не знаем, все ли курсы были пройдены, но большинство точно. Около четверти выписали семейные врачи, чуть меньше – педиатры и терапевты. Стоматологи – 10 %, около 25 миллионов в год.

Самый высокий процент предписаний – для детей младше двух лет: 1365 на 1000 детей. Это означает, что средний американский ребенок еще до двух лет получает около трех курсов. За следующие восемь лет жизни еще в среднем восемь. Экстраполируя текущую статистику Центра по контролю и профилактике заболеваний, мы находим, что дети получают примерно семнадцать курсов антибиотиков до 20-летнего возраста. Это большое число, но оно вполне соответствует предыдущим исследованиям в США и других развитых странах{70}.

В промежутке от 20 до 40 лет получают еще по тринадцать курсов. То есть в целом до сорока лет американцы получают 30 курсов мощных лекарств. Естественно: кто-то больше, кто-то – меньше. Но последствия значительны. Многие молодые женщины станут матерями следующего поколения, и именно от них дети получат первые микробиомы. И как все это лечение повлияет на передачу?

* * *

Первая признанная проблема, вызванная избыточным использованием антибиотиков, – сопротивляемость. Проще говоря, чем чаще мы и наши дети принимаем их, тем с большей вероятностью отбираются бактерии, умеющие сопротивляться действию этих лекарств. Многие не очень хорошо понимают, что такое сопротивляемость. Они считают, что «приобрели иммунитет к антибиотикам», тогда как на самом деле его приобрели бактерии.

Вот один из возможных алгоритмов. Ребенок получает антибиотик, например амоксициллин, для лечения инфекции. Эта производная пенициллина – самый часто прописываемый детям многих стран антибиотик. При употреблении (чаще всего представляет собой жидкость цвета жвачки) он абсорбируется в кишечнике и попадает в кровь. Оттуда начинает путешествие по всем органам и тканям – желудку, легким, рту, горлу, коже, ушам и т. д., – и уничтожает бактерии, которые встречает по пути. Так называемые антибиотики широкого спектра вроде амоксициллина – очень умелые убийцы.

Но проблема в том, что они прихватывают множество невинных «мирных жителей». Среди огромной бактериальной популяции есть как уязвимые, так и резистентные бактерии. Лекарство уничтожает уязвимые микробы по всему телу – вместе с патогеном, который чаще всего сосредоточен в одном месте. Это что-то вроде ковровой бомбардировки, которую проводят, когда на самом деле нужен точечный лазерный удар.

Тут и начинаются проблемы. Численность уязвимых видов сокращается (иногда до нуля), популяция резистентных увеличивается (чем меньше конкурентов, тем активнее они процветают). В данном случае это везение, ведь именно их потомство будет самым многочисленным. Резистентным может оказаться как патоген, который, собственно, хотели уничтожить, так и многие «мирные жители».

Сопротивляемость распространяется по бактериальным сообществам двумя основными способами. Первый – рост организмов, которые уже ее приобрели, – так называемая вертикальная передача. Гены путешествуют от родителей к детям, от детей – к их детям и т. д. Когда в окружающую среду попадают антибиотики, резистентные бактерии ведут себя похожим образом. В отличие от уязвимых, которые погибают, эти продолжают делиться и размножаться.

Второй – секс – так называемая горизонтальная передача. Некоторые бактерии ведут себя как отшельники, но многие неразборчивы в связях и постоянно занимаются сексом. Но это совсем не то, что вам представилось – они вовсе не суют друг в друга странные отростки, лежа на микроскопической кровати. Бактерии получают гены или обмениваются ими, словно бейсбольными карточками, и многие обеспечивают сопротивляемость. В присутствии генов резистентности и антибиотиков идет естественный отбор в пользу первых. Таким образом, выжившие адаптируются к созданному для их уничтожения лекарству, которое становится менее эффективным, а то и вовсе бесполезным. В присутствии антибиотиков отбор в микробном населении поощряет резистентность.

Динамика появления резистентных бактерий очень поучительна. Например, небольшой дозы амоксициллина достаточно, чтобы убить встреченные пневмококки. Но не все. В популяции из миллиона может оказаться один «аутсайдер» с небольшой, случайно появившейся генетической вариацией, которая дала ему сопротивляемость. После того как гибнут остальные 999 999 бактерий, «аутсайдер» размножается, занимая появившуюся пустую нишу. Он становится доминирующим. Затем резистентная бактерия передается от одного к другому через кашель или чихание. Теперь давайте представим, что другому тоже дают большую дозу амоксициллина. У него опять-таки умирают все уязвимые пневмококки. В популяции резистентных появляется вариант, который умеет сопротивляться эффективнее, к тому же вооружен всем обычным бактериальным арсеналом. И так далее.

Сопротивляемость либо растет небольшими шажками, либо очень быстро. Иногда резистентный штамм получает новые гены от другой бактерии после «секса» и буквально одномоментно вырабатывает это свойство к целому классу препаратов. Во многих случаях бактерии получают гены от «мирных жителей», которые удержались после предыдущей актаки антибиотиками.

Пока амоксициллин дают нашим детям, у которых в носу и горле встречаются пневмококки, неважно, безвредные или нет, сопротивляемость неизбежно будет появляться. Правда, конечно, не у всех и не после каждого курса лечения. Это своеобразное казино: и для каждого отдельного ребенка, и для каждого сообщества. Многое зависит от случайных факторов. Резистентные бактерии могут потерпеть неудачу и вымереть; наверное, чаще всего так и случается. Но некоторые держатся годами.

В глобальном смысле бактерии, получившие сопротивляемость к пенициллину именно таким способом, в последние десятилетия медленно и неумолимо распространяются. И это лишь один пример. Точно так же растет сопротивляемость к макролидам (эритромицину, кларитромицину, азитромицину), тетрациклинам (доксициклину), фторхинолонам (ципрофлоксацину) и нитроимидазолам (метронидазолу).

Одна из проблем – родители не знают или не уделяют должного внимания это явлению, быстро развивающемуся в обществе. Вернемся к примеру с отитом и представим возможный разговор в кабинете врача:

ВРАЧ: Ваша дочь беспокойна, потому что у нее отит.

МАТЬ: Я так и поняла – у нее уже бывали отиты раньше. Можно прописать ей антибиотик?

ВРАЧ: Более чем в восьмидесяти процентах случаев инфекцию вызывает вирус, так что антибиотики не сработают.

МАТЬ: А что насчет остальных двадцати процентов?

ВРАЧ: Мы избыточно используем антибиотики. И чем больше, тем лучше бактерии учатся им сопротивляться и шире распространяются в обществе.

Мать проводит небольшой подсчет. «Общество» – это другие дети. Но ее-то ребенок может оказаться и среди оставшихся 20 %. «Антибиотики не повредят, а я хочу, чтобы лечение было самым лучшим».

Врач тоже проводит небольшой подсчет. Да, действительно: антибиотики могут не помочь, но точно не повредят. «Хорошо, я пропишу курс амоксициллина на десять дней».

* * *

Близится второй кризис, который лишь подчеркивают избыточное использование лекарств и сопротивление им: фармацевтические фирмы уже не успевают производить новые антибиотики, которые действуют на резистентные бактерии. Некоторые современные инфекции уже невозможно вылечить с их помощью, и, скорее всего, вскоре появятся и новые.

Антибиотики бывают узкого спектра действия (убивают лишь несколько видов бактерий) и широкого (убивают множество видов микробов). Большинство фармацевтических компаний предпочитают вторые, потому что чем шире они применяются, тем лучше продаются. Врачам они тоже нравятся, и не без причины: иногда очень трудно определить, чем именно вызвана инфекция – стрептококком, стафилококком или E. coli, а данные лекарства действуют и на тех, и на других, и на третьих. Но есть и значительный недостаток: чем шире спектр действия, тем активнее происходит отбор по сопротивляемости.

Совершенно очевидно, что чем больше мы будем применять антибиотики, тем быстрее разовьется сопротивляемость, так что срок полезного действия сократится. В начале эпохи ученым удавалось держать отрыв, регулярно разрабатывая новые лекарства. Но сейчас конвейер постепенно замедляется. Все «простые» уже открыты. Сейчас фармацевтические компании скорее занимаются сменой глазури на одних и тех же пирожных: чуть-чуть меняют существующие рецепты, не разрабатывая новые ингредиенты.

Огромные усилия и расходы, связанные с разработкой принципиально новых антибиотиков, компаниям просто невыгодны – особенно узкого спектра. Хочется разрабатывать те, которые в течение многих лет будут принимать миллионы людей – например, средства от высокого уровня холестерина, диабета или гипертонии. Это прибыльно.

Несколько лет назад, когда я работал в Американском обществе инфекционных заболеваний (АОИЗ), одной из моих задач было попытаться убедить Конгресс США принять законы, которые помогут снова запустить застрявший конвейер. Нас очень беспокоит прекращение разработки новых лекарств, потому что мы отлично знаем: на этот процесс уходят годы. Нельзя ждать появления новой легко передающейся бактерии, которая не поддастся лечению никакими существующими антибиотиками. Я несколько лет подряд регулярно ездил в Вашингтон и работал там с другими членами команды АОИЗ, другими организациями, преследующими похожие цели, и членами семей пациентов, которые умерли или получили тяжелые увечья из-за микроорганизмов, сопротивлявшихся антибиотикам. При любых возможностях мы выступали в Конгрессе – на брифингах или формальных собраниях комитетов.

Истории о молодых, здоровых людях, пораженных ужасными, безжалостными инфекциями, были печальными и пугающими. Однажды свою историю рассказал Брэндон Ноубл, игрок в американский футбол, выступавший за «Вашингтон Редскинс». Он был настоящей звездой, его знали все присутствовавшие. Как и многие профессиональные спортсмены, он получил серию травм, в его случае – колена. И как все, отправился в госпиталь, чтобы залечить порванные связки, это относительно рутинная процедура. Таких операций проводятся тысячи в год. Но в его колено попал резистентный к антибиотикам Staphylococcus aureus (так называемый метициллин-резистентный золотистый стафилококк, или МРЗС{71}). Колено пришлось вычищать много раз; несмотря на необходимое лечение, подвижные части оказались необратимо искалечены. Когда инфекцию, наконец, вылечили, Ноубл уже не мог нормально ходить, карьера закончилась. Увидев, как этот человек хромает к микрофону, мы сразу поняли, насколько сильным оказалось повреждение. Позже он сказал: «Самая худшая и неожиданная вещь, с которой я столкнулся за время футбольной карьеры, маленькая штуковина, которую я и разглядеть-то не мог{72}».

Следующей выступила женщина из небольшого городка в Пенсильвании, которая рассказала о своем сыне Рикки Ланетти, старшекурснике-футболисте из колледже. Готовясь к играм плей-офф третьего дивизиона NCAA{73} он заметил воспаление на ягодице. Небольшой абсцесс, ничего с виду особенного, не больше прыщика. Никто, в том числе он сам, особо не беспокоился, некогда – впереди большая игра.

Через несколько дней молодой человек умер от тяжелой МРЗС-инфекции, распространившейся из абсцесса по всему телу. Его иммунная система не смогла справиться, не спасли даже большие дозы антибиотиков. Мы в тишине внимали материнскому горю. Она показала прекрасную фотографию, на которой стояла с сыном. Он возвышался над ней, одетый в футбольную форму. А теперь его не было.

Когда Конгресс рассматривает какой-либо вопрос, иногда заинтересованные стороны приглашаются за круглый стол, который организуется одним из подкомитетов Сената или Палаты представителей. Заседания проходят в больших залах с классической планировкой и мебелью, символизирующих силу нашей демократии. Рассаживаются все в соответствии с иерархией власти: конгрессмены перед кафедрой, перед ними столы, за которыми находятся выступающие. В дальней части комнаты кресла, где сидят люди в ожидании своей очереди, помощники конгрессменов и просто любопытствующие зрители.

На слушании часто выступают по три-четыре группы, организованные в соответствии с темами обсуждений. Первыми идут конгрессмены и знаменитости, затем – их друзья, потом – заинтересованные организации. Я много раз выступал по этому вопросу, но АОИЗ, профессиональная организация, наиболее заинтересованная и обладающая самыми большим знаниями по теме, всегда читает доклады в конце. К этому времени, после нескольких часов унылых выступлений, хвалебных речей и перерывов, зал почти пустеет. Большинство конгрессменов расходятся, но председатель остается, чтобы сделать окончательный вывод по вопросам, волнующим нацию.

Точно по такому же сценарию проходил и тот круглый стол. Наконец очередь дошла до меня. Я подготовил речь о том, зачем нужно снова запускать конвейер антибиотиков и как это лучше сделать. Единственным оставшимся конгрессменом был председатель подкомитета, пожилой мужчина с южным акцентом. Прежде чем я успел начать, он сказал, что с удовольствием выслушает выступление по этому вопросу. Затем продолжил: «Несколько недель назад я играл в гольф с другом. Он пожаловался мне, что у него болит колено, и сказал, что записался на операцию по замене коленного сустава. В следующий раз я увидел его на похоронах. Во время операции попала МРЗС-инфекция, которая его убила – вот так все просто. Его было нечем лечить. Так что я знаю, о чем вы говорите».

В зале осталась лишь горстка людей, но этот конгрессмен отлично понял, почему нужно что-то делать. Его комитет высказался в поддержку законопроекта, который, в конце концов, превратился в федеральный закон о стимулировании разработок новых лекарств. Впрочем, парадокс по-прежнему никуда не делся: антибиотиков у нас намного больше, чем нужно, но при этом недостаточно «правильных», которые могут вылечить резистентные инфекции. А проблемы связаны между собой: первая порождает вторую.

Но сопротивляемость обусловлена не только избыточным использованием антибиотиков. Это связано еще и с тем, как мы обращаемся с животными на фермах.

Глава 7. Современный фермер

Представьте себе коров, мирно пасущихся на лужайке, пережевывающих жвачку, переходящих с места на место, чтобы пощипать зеленой травки. Это сцена нашего аграрного прошлого, достойная кисти Нормана Роквелла: ухоженные амбары, красивые живые изгороди, довольные коровы, изредка нарушающее тишину жужжание мухи, прерываемое шлепком хвоста.

А вот другая картина: животные стоят рядами в маленьких, тесных металлических загончиках, высунув головы в кормушки с кукурузой. Плотный, едкий запах навоза распространяется на мили вокруг. Коров выпускают на большие откормочные площадки, где они ходят по голой земле и собственным фекалиям и постоянно едят.

Большинство антибиотиков, производимых в США, предназначены не для людей, а для этих огромных откормочных площадок коров, свиней, кур и индеек. Это современные промышленные комбинаты по откармливанию на убой миллионов (в случае с курами, миллиардов) животных. Агрономы стремятся повысить производство мяса, в том числе благодаря повышению эффективности питания – процента калорий, превращающихся в мясо, в еде животных. Подкормка антибиотиками – ключевая часть процесса, обеспечивающая рост жировых отложений. Но одновременно это приводит к росту сопротивляемости среди микробов, обитающих в животных, а также к осадку лекарств в нашей еде и воде. Это важная, пусть и некрасивая, аналогия с тем, что мы, возможно, делаем с нашими детьми.

Сейчас известно, что сопротивляемость у людей появляется, когда антибиотик убивает уязвимых микробов и при этом оставляет в живых те, которые случайным образом получили сопротивляемость в результате генетических вариаций. Резистентные виды процветают, делая последующие курсы лекарств менее эффективными. То же самое происходит и на ферме, но на этом вопросе хотелось бы остановиться подробнее.

Бактерии, грибки и водоросли вот уже сотни миллионов лет ведут между собой бесконечную химическую войну{74}. В борьбе за выживание они вырабатывают как естественные антибиотики для самозащиты, так и гены для противодействия собственным антибиотикам и антибиотикам противников. Таким образом, в микроорганизмах появились два набора сложных генов: для выработки антибиотиков и для сопротивления им.

В 2011 году ученые, анализируя 30 000-летние бактерии, найденные в вечной мерзлоте Юкона, обнаружили, что они умеют сопротивляться антибиотикам – и естественным, из плесени, и полусинтетическим, имеющим похожие основные структуры{75}. Это открытие стало прямым доказательством, что древние гены сопротивляемости были широко распространены, причем задолго до того, как люди начали лечить болезни этими лекарствами. Из свидетельства об этой древней гонке вооружений следует, что данное явление не наша вина. Или, если точнее, не совсем наша, но мы его серьезно усугубили. При этом не известно, насколько порядков оно усилилось в сфере влияния людей, но точно можно сказать, что серьезно. Даже морская живность, обитающая среди нашего мусора, демонстрирует сопротивляемость, которую вызвала деятельность людей{76}. Мы оставляем отпечаток везде.

Еще одно следствие древнего происхождения – простого решения проблемы найти не удастся. Мы никогда не сможем полностью избавиться от сопротивляемости, потому что теория Дарвина верна. Когда популяция встречается с фактором стресса, идет сильный отбор – в данном случае по этому критерию. И еще одно – никогда не удастся разработать суперантибиотик, который лечит все. Микробы слишком разнообразны, а природа постоянно дарит им новое оружие.

* * *

Пасторальные скотные дворы сменились откормочными площадками и гигантскими курятниками, где находятся десятки тысяч животных. В одном хлеву крупной промышленной свинофермы может жить поголовье в две тысячи свиней, и даже больше. В одном курятнике – до двадцати тысяч кур. Поместив их всех в тесные, антисанитарные условия, фермеры создали отличную среду для размножения и распространения бактерий.

Но фермеры скармливают животным антибиотики вовсе не для того, чтобы иметь возможность поместить на небольшом пространстве больше здоровых животных. На самом деле они не дают полные терапевтические дозы, которых достаточно для лечения инфекций. В большинстве случаев «подопечные» получают пищу или воду с низкой, субтерапевтической, дозой лекарства для увеличения эффективности питания. Это называется «стимулированием роста».

Эта практика началась еще в середине 1940-х: фармацевтические компании обнаружили, что животные, которым дают антибиотики{77}, быстрее набирают мышечную массу. Пересматривая старую литературу, я наткнулся на очень интересное исследование 1963 года{78}. Пора зительно (по крайней мере, для меня), но уже тогда была описана природа взаимодействия кишечных микробов и антибиотиков! Ученые задали себе вопрос, чем обусловлены наблюдаемые эффекты стимулирования роста животных: самими антибиотиками (которые воздействуют на ткани) или же изменениями в микробиоме (или, в их терминологии, «нормальной флоры»), которые вызываются лекарствами. Для этого они вырастили две группы цыплят: в обычных условиях, или, как мы говорим, «конвенционно», и в стерильных, вообще без микробов. В каждой группе половина животных получала антибиотики, а другая – контрольная группа – не получала.

Как и ожидалось, цыплята, выращенные конвенционным способом и подвергнутые воздействию небольших доз антибиотиков, выросли крупнее. Но вот обе группы «безмикробных» преподнесли сюрприз: цыплята выросли одинаковыми. Это говорило о том, что ключевую роль сыграли микробы, живущие в организмах; сами по себе антибиотики неэффективны. Это открытие было совершено пятьдесят лет назад, но его проигнорировали, а затем и вовсе забыли.

Сегодня 70–80 % всех антибиотиков, продаваемых в США, используются исключительно для откорма сельскохозяйственных животных: сотен миллионов коров, кур, индеек, свиней, овец, гусей, уток, коз. В 2011 году животноводы закупили почти 30 миллионов фунтов лекарств – самое большое количество за всю историю. Точных чисел мы не знаем, поскольку это тщательно охраняемый секрет. И сельскохозяйственная, и фармацевтическая отрасли стараются скрывать свои методы.

Последствия оказались очевидными: фермеры быстро поняли, что животные могут набрать от 5 до 15 % больше веса, чем обычно, причем при сравнительно небольших затратах. Что, собственно, и произошло. Это назвали улучшением эффективности питания. Фармацевтические компании обнаружили, что могут получить бóльшую прибыль, тоннами продавая лекарства фермерам, а не миллиграммами – врачам.

По словам бывшего председателя Управления по контролю за продуктами и лекарствами США Дэвида Кесслера, до 2008 года Конгресс не требовал от фармацевтов докладов о количестве медикаментов, проданных в сельское хозяйство. Не предоставляяется информация и о том, в каком количестве дают лекарства, каким животным и зачем{79}. Лоббистам успешно удается блокировать большинство попыток сократить их использование. Из-за этой давно идущей битвы практически не существует исследований о достоинствах и недостатках стимулирования роста. За исключением нескольких ученых, работающих в данных отраслях, мало кто обращает внимание на эту проблему.

В то же время экологи и медики очень недовольны практикой стимулирования роста, отмечая, что фермеры дают животным те же лекарства, которые врачи прописывают людям. В 2013 году Союз потребителей США провел тесты на свиных тушах и обнаружил, что 13 из 14 образцов Staphylococcus, обнаруженных в свинине, резистентны по крайней мере к одному антибиотику. Равно как и 6 из 8 образцов Salmonella и 121 из 132 образцов Yersinia{80}. В одной туше и вовсе обнаружили МРЗС. Почему мы разбрасываемся драгоценными лекарствами, чтобы сделать фунт мяса дешевле на несколько центов? В том числе теми, которые спасают жизни, когда уже ничего не помогает.

В 2011 году более половины образцов говяжьего и индюшиного фарша, а также свиных отбивных, отобранных в супермаркетах для тестирования, содержали в себе подобные бактерии – их еще иногда зовут «супермикробами». На самом деле никаких «супермикробов» не существует, этот термин выдуман журналистами. Но если какой-нибудь нападет на ваше колено или сердечный клапан, и ни один из антибиотиков не поможет, вы наверняка поверите, что он обладает «нечеловеческими» способностями.

Сопротивляемость – не единственная проблема. Национальная система антимикробного мониторинга (совместный проект Управления по контролю за продуктами и лекарствами, Министерства сельского хозяйства и Центров по контролю и профилактике заболеваний) обнаружила в 87 % образцов мяса из супермаркетов либо нормальные, либо резистентные формы бактерий-энтерококков{81} – это признак загрязнения фекалиями{82}. Два вида – Enterococcus faecalis и Enterococcus faecium, – главные причины инфекций в палатах интенсивной терапии американских госпиталей. Вполне возможно, что некоторые пациенты получили их из еды.

Швеция запретила использование антибиотиков для стимулирования роста в 1986 году, Европейский союз – в 1999{83}. То есть с тех пор использование каких-либо антибиотиков для стимулирования роста в питании животных запретили во всей Европе.

Американские пищевые и фармацевтические компании заявляют об отсутствии конкретных доказательств, что резистентные микробы из животных заражают людей. На самом деле уже больше тридцати лет есть свидетельства, как один и тот же организм с одинаковыми свойствами сопротивляемости антибиотикам{84} проявляет себя и в людях, и в животных, которых кормят антибиотиками для стимулирования роста. Например, более двух тысяч различных штаммов Salmonella были протипированы и получили собственные имена – мы их знаем. Эпидемии болезней, которые вызывают сальмонеллы, уже давно связывают с деятельностью промышленных ферм. У микробов, выделенных из животных, пищи и зараженных людей, оказались идентичные молекулярные профили и свойства сопротивляемости.

Подобная обструкция противоречит здравому смыслу и служит примером либертарианской политики невмешательства, которая губит здоровье нации. Бактерии не уважают политические догмы и не признают границ и юрисдикций. В марте 2013 года датские ученые дали нам еще одну явную улику. С помощью полного геномного секвенирования исследователи показали, что причиной МРЗС-инфекции у двух датских фермеров стал тот же самый организм, что заразил их животных – это не могло произойти случайно. Так что данный факт является доказательством того, что они заразились данным штаммом при контакте с животными{85}.

* * *

Проблема не ограничивается резистентными бактериями, которые попадают к нам через еду, приготовленную из продукции промышленных ферм. Встречаются и сами антибиотики – особенно в мясе, молоке, сырах и яйцах. Управление по контролю за продуктами и лекарствами требует от фермеров соблюдения периода очищения между последней дозой антибиотика и забоем животного. Но инспекции проводятся редко, а нарушение правил практически не наказывается.

Для еды, которую мы видим на полках супермаркетов, устанавливается максимально разрешенное следовое количество антибиотиков. Например, в молоке может вполне законно содержаться вплоть до 100 микрограммов тетрациклина на килограмм. Это значит, что ребенок, выпивающий два стакана молока в день, каждый день принимает около 50 микрограммов тетрациклина. Количество небольшое, но не забывайте: некоторые дети пьют молоко каждый день в течение многих лет. И мы говорим только про одно лекарство. У всех других антибиотиков есть предельные уровни.

В докладе 1990 года говорилось, что в 30–80 % образцов молока обнаружились антибиотики, в частности, сульфаниламиды и тетрациклин{86}.

Исследования 80-х и 90-х годов показали, что в 9 % случаях легальные лимиты в этих самых расхожих продуктах превышались. Таким образом, употребляя в пищу те, что приобретены не на органической ферме, вы, скорее всего, получаете и антибиотики. Так что большинство из тех, кто говорит, что уже несколько лет не принимает лекарства, ошибаются. Медикаменты содержатся и в воде, особенно возле стоков на фермах и в обработанных сточных водах. Нынешние методики очистки великолепно справляются с удалением вредоносных бактерий и вирусов, но вот антибиотики убирают не полностью. Исследование 2009 года в нескольких городах Мичигана и Огайо обнаружило резистентные бактерии и гены во всех исходных водах, питьевой воде из водоочистных установок и водопроводной воде{87}. В целом их мало, больше всего – в водопроводной воде. Но дело-то в том, что все эти небольшие количества накапливаются.

Выращиваемой на коммерческих фермах рыбе – лососю, тилапии, зубатке, – а также ракообразным, вроде креветок и омаров, дают сравнительно большие дозы, в первую очередь не для стимулирования роста, а для борьбы с болезнями, развивающимися в густонаселенных садках. Как и в случае с крупным рогатым скотом, Управление по контролю за продуктами и лекарствами требует периода очищения, но рыбу, выращенную в США, практически не инспектируют. А та, что выращена в Азии, испорчена еще сильнее. Так что закон нарушается частенько.

Антибиотик окситетрациклин – близкий родственник тетрациклина, который используют для лечения людей, – и стрептомицин можно встретить в органических яблоках и грушах. Их применяют для борьбы с бактериальным ожогом, болезнью фруктовых деревьев. Об этом даже не требуется сообщать. Вы, наверное, и не представляли, что в продуктах с органических ферм тоже могут содержаться антибиотики. Все это попадает в удобрения и почву, внося еще больший вклад в резервуар резистентности в нашей экосистеме.

Современное сельское хозяйство, сосредоточенное на интенсивном производстве всего: от крупного рогатого скота до фруктов, в своей продукции приносит людям и резистентные бактерии, и сами антибиотики. С точки зрения моей работы самый важный аспект – стимулирование роста. Если прием лекарств делает наших сельскохозяйственных животных толще, меняя их развитие, то может ли возникнуть аналогичная ситуация с детьми? Неужели мы, сами того не желая, «откармливаем» их, пытаясь вылечить болезни?

Глава 8. Мать и дитя

В 50-х годах появились два новых лекарства, которые помогали справиться с распространенными проблемами при беременности: талидомид и диэтилстилбестрол (ДЭС). Они считались безопасными для беременных женщин и имели реальные (или кажущиеся) положительные эффекты. История обоих средств должна предупредить многих об опасности лечения здоровых беременных женщин сильнодействующими средствами.

Первая история – о печально знаменитом ныне талидомиде. Он был открыт в Восточной Германии в середине 50-х и поступил на рынок как лекарство от бессонницы и тревожности; вскоре обнаружилось, что он еще и помогает против утренней тошноты. Женщины очень обрадовались. Практически никто не сомневался в его пользе, ведь большинство ученых и врачей считали, что лекарства не проникают через плаценту; если мать чувствует себя хорошо, то и с ребенком все в порядке.

К сожалению, что произошло дальше, известно. В 1957–1961 годах талидомид был прописан тысячам женщин. В 1960 году в Германии его стали продавать без рецепта. Даже сегодня не известно, сколько точно женщин попало под его действие. Но мы знаем, что от десяти до двадцати тысяч детей родились с серьезными врожденными дефектами, в основном связанными с развитием конечностей: короткими или отсутствующими ногами и руками, а также аномалиями таза, ушей и глаз. Многие случаи оказались смертельными. Как только стало ясно, что происходит, талидомид сразу запретили.

К счастью, Фрэнсис Келси, тогдашний комиссар Управления по контролю за продуктами и лекарствами США, отложил одобрение талидомида, пока не будет доказана его безопасность. Токсичность была очевидна при первых анализах, которые брали у рожденных детей. Тем не менее понадобилось еще несколько лет дискуссий и вопросов, не вызваны ли дефекты, например, испытаниями атомных бомб или еще какими-нибудь причинами, чтобы окончательно запретить лекарство. В течение всего этого времени печальный список детей все рос{88}.

Вторая назидательная история связана с формой эстрогена, ДЭС, которую разработали в Оксфордском университете в 1938 году по гранту Медицинского исследовательского совета Англии. Он не был запатентован из-за закона, запрещающего получать прибыль с лекарств, разработанных на государственные деньги. Так что оказался доступен для любой компании, заинтересованной в его производстве. А заинтересовались многие. В 1941 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами разрешило использовать его для лечения разнообразных симптомов менопаузы, прекращения лактации после рождения и застоя молока в груди. У ДЭС не было очевидных или важных побочных эффектов, так что в 40-х годах, на волне энтузиазма, врачи стали применять его для лечения различных проблем, связанных с беременностью, в том числе предотвращения повторных выкидышей и смягчения утренней тошноты.

ДЭС появился в эпоху, когда широкая публика верила в силу медицинской науки и доверяла мнению врачей. Реклама в медицинских журналах изображала красивых детишек с цветущим видом, внимательных и улыбающихся. Подразумевалось, что они здоровы именно благодаря тому, что мамы принимали ДЭС. Врачам очень трудно было плыть против течения: многие прописывали его, а крупные компании с репутацией занимались рекламой. Препарат получили не менее 3 миллионов беременных женщин – в США и в других развитых странах. К сожалению, вера в это лекарство не была подкреплена никакими научными данными. Его популярность – чисто заслуга маркетинга.

В 1953 году в American Journal of Obstetrics and Gynecology было опубликовано тщательно продуманное клиническое испытание, показавшее, что ДЭС не оказывает никакого положительного влияния на течение беременности{89}. Постепенно во всех учебниках медицины стали говорить, что он неэффективен. Тем не менее лекарство прописывали еще многие годы. Был хорошо заметен разрыв между рекомендациями медицинской литературы и действиями врачей. Решающее действие оказывали инерция, обычаи и давление коллег. Лекарство было неэффективным, но никто не думал, что оно еще и небезопасно.

Первые проблемы обнаружились лишь в 1971 году, когда врачи из Бостона опубликовали исследование, посвященное очень редкому раку под названием «светлоклеточная аденокарцинома влагалища»{90}. Большинство вагинальных раков развиваются у пожилых женщин, но все случаи этого вида наблюдались у девочек-подростков и молодых женщин. Выяснилось, что матери семи из восьми пациенток, фигурировавших в исследовании, когда-то принимали ДЭС. Заболевшие получили дозу препарата будучи еще в утробе, но последствия проявились лишь 14–22 года спустя. За ними последовали и другие случаи. Сейчас мы знаем, что внутри утробное воздействие лекарства увеличивало риск развития этого рака в сорок раз.

Редкие опухоли, к сожалению, оказались лишь вершиной айсберга. В исследовании 2011 года, которое возглавлял доктор Роберт Гувер из Национального института рака, сравнили совокупные риски женщин, подвергавшихся воздействию ДЭС в утробе и не подвергавшихся. Оказалось, что процент бесплодия среди первых выше более чем вдвое (33,3 против 15,5 %{91}). У «дочерей ДЭС» было меньше шансов родить собственных детей. Кроме того, обнаружились: высокий риск выкидыша во втором триместре беременности (16,4 против 1,7 %), повышенный риск преждевременных родов и всех связанных с ними проблем, а также большее количество случаев раннего рака груди.

У сыновей женщин, принимавших ДЭС, также повышенные риски для здоровья – в частности, проблемы с мужскими половыми органами, например, кисты или неопущение яичек из брюшной полости в мошонку. По некоторым свидетельствам, даже внуки женщин, принимавших ДЭС, испытывают подобные проблемы.

Эти ужасные проблемы не удалось обнаружить раньше, потому что в отличие от случая с талидомидом, эффект проявился лишь десятилетия спустя. Кроме того, у женского бесплодия бывают разные причины. Кто-то должен был выдвинуть гипотезу и провести тщательное исследование, чтобы убедиться, что совокупный риск подобных проблем со здоровьем выше у «дочерей ДЭС». Но теперь все это известно.

Один вывод из этих историй для меня совершенно очевиден. Многие усвоили урок в детстве от родителей: даже если все остальные что-то делают, это не говорит о безопасности действия. Полвека назад для беременных женщин нормальным считался прием ДЭС и талидомида. Сегодня – кесарево сечение и прием антибиотиков. Эти практики получили беспрецедентное распространение.

* * *

Во всем животном мире матери при рождении передают своим детям микробов. Разные виды головастиков получают специфические кожные бактерии от матерей-лягушек, хотя все живут в одном пруду с одним и тем же бактериальным составом. Куриные яйца получают посев микробов из мешочка рядом с прямой кишкой матери-курицы. А дети млекопитающих в течение тысячелетий получают первые микробные популяции, проходя через влагалище матери. Эта передача – критически важный аспект младенческого здоровья и у людей. Но сейчас он в большой опасности.

За последние сто пятьдесят лет деторождение сильно изменилось. Да, роды стали намного безопаснее, чем когда-либо раньше. Оборудование роддомов помогает справиться со многими проблемами, от которых в старину умерло бесчисленное множество младенцев и рожениц. Но вместе с этим невероятным прогрессом пришла и безмолвная угроза, которую мы стали понимать только сейчас. Распространение кесарева сечения и избыточное применение антибиотиков для лечения женщин и новорожденных изменяют состав микробиома, который матери передают детям.

Во время любой беременности микробы играют тайную роль. Например, вам когда-нибудь было интересно, почему женщины набирают больший вес, чем можно объяснить размерами плода и плаценты? Ответ – благодаря бактериям.

Кровь матери несет питательные вещества, кислород и определенные антитела к плоду через плаценту. Обратно через кровь возвращаются отходы жизнедеятельности плода и углекислый газ, которые выводятся наружу органами матери. Насколько нам известно, в матке обычно бактерий нет. Она считается абсолютно стерильной средой, хотя сейчас даже эту медицинскую догму ставят под сомнение{92}. Впрочем, мы знаем, что на такой ранней стадии жизни некоторые инфекции, например краснуха и сифилис, могут натворить дел.

С ростом плода у женщины растут груди и матка. В то же время, незаметно для нас, стартует движение микробов в пищеварительном тракте. Во время первого триместра некоторых видов бактерий становится в избытке, а других – заметно меньше. В третьем триместре, незадолго до родов, происходят еще более значительные изменения. Все процессы, в которых участвуют десятки и сотни видов бактерий, не случайны. У десятков женщин, которых исследовали{93}, бактериальный состав менялся одинаково. Значит, микробы готовятся к чему-то важному, словно являются частью адаптивного свойства, которое помогает пережить беременность и подготовиться к родам.

Несколько лет назад доктор Рут Лей, молодая женщина-ученый из университета Корнелла, только что родившая ребенка, решила изучить данный процесс в лаборатории. Одна из главных биологических проблем беременности – матери приходится кормить одновременно двоих. Ей нужно искать способы накопления и мобилизации энергии и оптимального разделения ее между собой и ребенком. Рут выдвинула гипотезу, что женщине, возможно, помогают кишечные микробы, реорганизуя обмен веществ таким образом, чтобы он приносил пользу плоду.

Команда Рут использовала безмикробных мышей, рожденных и выращенных в стерильных условиях, чтобы исследовать роль кишечных бактерий во время беременности. Животные свободны от любых бактерий и, насколько удается удостовериться, от вирусов и других микроорганизмов, так что они помогают ученым начать каждый эксперимент с чистого листа. Мыши живут в пластиковых шарах. Но ученые могут в любой момент прервать безмикробное состояние, посеяв любые необходимые микробы – один вид, сразу несколько или целое сообщество из организма другой мыши или даже человека. Многочисленные исследования показали, что человеческие микробы могут обосноваться в новом носителе, а мыши переживут подобную «пересадку». Подобные грызуны становятся своеобразными гибридами: мышиное тело и гены, но огромное количество человеческих микробов.

Рут захотела узнать, что получится, если взять микробов из кишечника беременных женщин и ввести их в кишечник безмикробных мышей. Ее команда сравнила два варианта трансплантатов: фекальные микробы, полученные во время первого и третьего триместров. После посева Рут стала наблюдать, как будут расти животные. Всего через две недели разница была очевидной. Мыши, получившие микробы третьего триместра, набрали больше веса, у них был выше уровень сахара в крови по сравнению с теми, что получили микробы первого триместра.

Если распространить результаты на людей, получается, что многие физиологические и патологические свойства беременности контролируются, по крайней мере частично, микробами, которые обитают в матери и эволюционируют, чтобы помочь ей и себе. Когда во время беременности возникает недостаток еды – так в истории человечества бывало часто, – микробы изменяют обмен веществ женщины, чтобы она получала из пищи больше калорий. И таким способом повышают вероятность появления следующего поколения, которое станет для них новым домом.

Получается, изменениями микробного состава можно отчасти объяснить лишние килограммы, повышенный сахар или глюкозу в крови. Все логично: матери запасают больше энергии, чтобы оптимизировать шансы детей на успешную жизнь.

Одно из последствий этого процесса – развитие у некоторых так называемого сахарного диабета беременных: они не могут справиться с лишним весом без вреда для организма. По большей части болезнь проходит в легкой форме и исчезает сама собой через несколько недель после родов. Некоторым не так везет, и диабет протекает тяжелее. Но для них эксперимент Рут – хорошая новость: когда-нибудь, наверное, мы научимся манипулировать кишечными микробами беременных женщин, чтобы оптимизировать процесс запасания энергии и справиться с диабетом. Например, восстановить собственную микрофлору из первого триместра или, может быть, пересадить микробов от женщин, у которых вообще не было подобного диабета. Или давать матерям пребиотики – пищу, специально подобранную для питания микробов, обитающих в организме. Эти исследования открывают целый мир новых возможностей по обеспечению чуть большей безопасности беременности.

* * *

Пока микробы в кишечнике матери запасают энергию, другая популяция микробов – во влагалище – тоже начинает меняться. Все готовятся к рождению ребенка. Как уже говорилось ранее, женщины детородного возраста носят в себе бактерии, в основном лактобациллы, которые делают среду кислой. Она надежно защищает организм от опасных бактерий, которые боятся кислоты. Кроме того, лактобациллы имеют могучий арсенал молекул, сдерживающих или убивающих другие бактерии.

Во время беременности они процветают и доминируют, вытесняя других обитателей и непрошеных гостей. А все потому, что готовятся к главному событию – родам, которые по большей части происходят на 38-й или 39-й неделе. Пока не известно, что именно запускает этот процесс: почему одна женщина может родить на две недели «раньше», а другая – на неделю «позже». Я лично подозреваю, что и здесь поучаствовали микробы.

Когда отходят воды, по влагалищу проносится поток жидкости, подхватывая бактерии и вымывая их на бедра женщины. Лактобациллы быстро колонизируют кожу{94}. Ребенок же по-прежнему находится в утробе и готовится к выходу. По ходу родов схватки усиливаются, заставляя шейку матки полностью раскрыться. И у роженицы, и у младенца выделяется множество гормонов, в том числе адреналин и окситоцин.

Какими бы ни были роды, быстрыми или медленными, стерильный ребенок вскоре вступает в контакт с лактобациллами из влагалища. Эластичное, как перчатка, влагалище касается всех покровов новорожденного, охватывая мягкую кожу. В это время и происходит передача микробов. Детская кожа играет роль губки, впитывая их. Головка лежит лицом вниз и повернута к спине матери, чтобы четко вписаться в родовой канал. Первая жидкость, которую всасывает ребенок, содержит микробы матери, в том числе небольшую часть фекальной массы. Роды – не антисептический процесс, но они проходят подобным образом уже 70 миллио нов лет, со времен появления первых млекопитающих.

Родившись, ребенок инстинктивно тянется ртом, полным лактобацилл, к груди матери и начинает сосать молоко. Взаимодействие отлажено идеально: лактобациллы и другие бактерии, производящие молочную кислоту, разлагают лактозу, основной молочный сахар, и вырабатывают из нее энергию. Первой пищей ребенка становится молозиво, содержащее защитные антитела. Тщательно продуманная последовательность действий, включающая в себя влагалище, ребенка, рот, грудь и молоко, гарантирует, что среди первых бактерий в кишечнике новорожденного окажутся виды, способные переваривать молоко. Они вооружены собственными антибиотиками, которые мешают конкурирующим, возможно, опасным бактериям, колонизировать кишечник новороженного. Лактобациллы, доминирующие во влагалище матери незадолго до родов, становятся «фундаментом» для микробных популяций [8], которые приходят вслед за ними. Теперь у ребенка есть все, чтобы начать независимую жизнь.

Грудное молоко, появляющееся несколько дней спустя, приносит новорожденному еще бóльшую пользу. Оно содержит углеводы – олигосахариды, которые ребенок не может переварить. Почему молоко содержит богатые энергией соединения, которые не приносят непосредственной пользы ребенку? Они для микробов. Олигосахариды – пища для некоторых бактерий, в частности, Bifi dobacterium infantis, еще одного основополагающего вида, обитающего в здоровых детях. Кроме того, грудное молоко содержит мочевину, один из основных компонентов мочи, которая ядовита для младенцев. Она опять-таки предназначена для питания полезных бактерий – дает им источник азота для производства собственных белков, чтобы им не приходилось конкурировать за азот с самим ребенком. Как умна природа: создала систему, где отходы жизнедеятельности матери используются для стимулирования роста бактерий, полезных для ребенка.

Тем временем кожные бактерии матери неустанно колонизируют ребенка, а с каждым поцелуем он получает еще и микроорганизмы из ее ротовой полости. Когда-то давным-давно матери вылизывали детенышей досуха; многие животные по-прежнему так делают, передавая своих микробов следующему поколению. Но сейчас, когда ребенок рождается из влагалища, его тут же очищают и убирают оболочку, покрывавшую его в утробе. Этот материал, сыровидная смазка, производимая кожей плода, имеет сотни полезных компонентов, в том числе белки, подавляющие определенные опасные бактерии. Поскольку сотрудники больницы торопятся отнести чистенького ребенка к маме для фотографирования, оболочку чаще всего смывают. Оказывают ли они этим услугу ребенку? Никто еще не проводил подробных исследований, но интуиция подсказывает, что сыровидная смазка служит для привлечения полезных бактерий и избавления от потенциальных патогенов.

Дети приходят в мир, в котором огромное разнообразие бактерий. Но виды, колонизирующие непосредственно их, встречаются отнюдь не случайно. Продолжая работу сценария, отлаженного тысячелетиями, природа отбирает «хороших ребят», которые выполняют для ребенка важные метаболические функции, помогают развиваться клеткам стенок кишечника и вытесняют «злодеев».

Первые микробы, колонизирующие новорожденного, запускают динамичный процесс, создавая условия для появления новой микробиоты, похожей на «взрослую». Они активируют гены и строят «ниши» для будущей популяции микробов. Само их присутствие стимулирует кишечник на помощь в развитии иммунитета. Вообще мы рождаемся с врожденным иммунитетом, коллекцией белков, клеток, детергентов и соединений, которые защищают наши покровы, распознавая структуры, характерные для многих видов микроорганизмов. Затем развиваем адаптивный иммунитет, который учится отличать «своих» от «чужих». Наши детские микробы – первые учителя, рассказывающие развивающейся защитной системе, что опасно, а что не очень.

В следующие месяцы и годы жизни дети получают новых микробов из более сложной пищи и от окружающих людей: родителей, бабушек и дедушек, братьев и сестер, других родственников, затем от соседей, одноклассников, друзей и прочих людей. В конце концов, процесс становится «случайным». Разные дети встречаются с разными микробами, иммунитет тоже развивается по-разному. Как уже говорилось ранее, к трем годам каждый обладает собственным уникальным микробным «фундаментом»{95}. Для меня это очень значимая вещь. Всего за три года большой и разнообразный набор микробов самоорганизуется в систему жизнеобеспечения, равную по сложности взрослой микробиоте. Это происходит с каждым.

Итак, три года, в которые наибольшую активность развивают первые микробы-обитатели, – время метаболического, иммунологического и неврологического развития ребенка. В этот критический период закладывается фундамент для всех биологических процессов, которые разворачиваются в течение жизни – если, конечно, не появится что-то, что нарушит стройный алгоритм.

* * *

Кесарево сечение – это в основном нераспознанная угроза для передачи микробов от матери ребенку. Вместо появления на свет через родовой канал, которое сопровождается набором лактобацилл, ребенка извлекают хирургическим путем через надрез брюшной полости. Процедуру изобрели в Древнем Риме, чтобы спасти жизнь детям. Матери всегда умирали.

Среди распространенных поводов для операции – затянувшиеся или не начавшиеся как следует роды, стресс плода, разрыв амниона или коллапс пуповины, повышенное кровяное давление у матери, тазовое предлежание ребенка, слишком крупный ребенок, который не пройдет через родовой канал. В некоторых популяциях количество подобных экстренных кесаревых сечений достигает 20 %, в странах вроде Швеции, напротив, – всего 4 %{96}.

Сегодня это безопасная процедура, потому что практически всегда проводится опытными акушерами в госпиталях. Происходит это, когда жизнь матери или ребенка в опасности, иногда практически сразу после получения информации.

Кесарево сечение настолько безопасно, что в ряде случаев многие женщины сами отдают ему предпочтение. Одна из причин – желание уменьшить или избежать боли. Это не тривиальный вопрос. По личным или культурным взглядам некоторые боятся рожать. Миллионы выбирают доступную и безопасную альтернативу. Некоторые работающие женщины делают так, чтобы вписать роды в напряженный рабочий график. Другие – чтобы не пропустить чью-нибудь свадьбу или выпускной вечер. Третьи – чтобы быть уверенными, что роды примет именно тот врач, у которого они наблюдаются.

Медики тоже влияют на выбор способа рождения. Некоторые очень консервативны и назначают данную процедуру, только заметив стресс у плода или заподозрив проблемы у матери. Например, когда есть угроза тазового предлежания, естественные роды могут быть опасны. Впрочем, большинство плодов незадолго до родов все-таки поворачиваются головкой. Если же рассуждать цинично, на такой процесс уходит меньше времени и суеты, чем на обычные роды. К тому же большинство врачей и госпиталей зарабатывают больше денег на операциях, чем на естественных родах.

По всем этим причинам количество кесаревых сечений в США увеличилось с каждых пятых родов в 1996 году до каждых третьих – в 2011{97}, то есть почти на 50 %. Если тенденция продолжится, к 2020 году половина американских детей (2 миллиона в год) будет появляться на свет хирургическим путем.

В разных странах количество кесаревых сечений различается кардинальным образом. В Бразилии «кесарят» 46 % детей. В Италии – 38 %, но в Риме, где, как считается, эту операцию изобрели, – 80 %. В Скандинавских странах, гордящихся медицинским консерватизмом, – менее 17 %, в Нидерландах – 13 %{98}.

Почему такая разница? Рожают везде одинаково. Единственное объяснение – разница в местной практике и обычаях. Например, женщины в Риме, которые сейчас редко рожают больше одного ребенка, часто беременеют в возрасте за тридцать: они сделали карьеру и постоянно заняты на работе. Вероятность кесарева сечения вдвое выше, чем во всей остальной Италии. Это говорит о том, что процедура явно не связана с анатомическими причинами.

Ну… и что? Какое вообще значение имеет количество? Почему бы не сделать кесарево сечение, если матери при этом комфортнее, врачу – легче, а единственная плата – выставленный роддомом счет?

На самом деле есть еще один «счет» – биологический. Он влияет непосредственно на ребенка. Несколько лет назад моя жена Глория застряла на пару недель в Пуэрто-Аякучо, столице венесуэльского штата Амасонас. Она проводила там диетические и микробиологические исследования в течение двадцати лет и получила разрешение на сбор образцов микробиомов индейцев, живших в штате. Она собиралась отправиться в джунгли, чтобы собрать микробы в недавно обнаруженной индейской деревне, но вертолетный рейс отменили. Так что, решив принести хоть какую-нибудь пользу, отправилась в местный госпиталь. Будет ли отличаться состав микробов у детей, рожденных естественным путем и в результате кесарева сечения? Никто еще не изучал этот вопрос.

В исследовании приняли участие девять женщин в возрасте от 21 до 33 лет и десять новорожденных детей. Четыре родили естественным путем, пять – в результате запланированных кесаревых сечений. Глория взяла образцы микробов с кожи, изо рта и влагалища каждой из рожениц за час до рождения. И с помощью секвенирования ДНК показала, что у всех женщин в трех местах бактерии из крупнейших групп присутствуют в схожей пропорции.

Через пятнадцать минут после рождения супруга собрала образцы с кожи, изо рта и носа детей. Затем, через сутки, взяла образцы первого кала младенцев, который называют меконием.

У всех матерей, конечно, на телах и в них присутствовало множество бактерий разного типа, но у родивших естественным путем остались характерные пятна околоплодных вод, содержавшие множество лактобацилл. Что важнее, у младенцев состав оказался различным в зависимости от способа рождения. Во рту, на коже и в первом кале тех, кто появился на свет через влагалище, жили вагинальные микробы матерей – Lactobacillus, Prevotella или Sneathia. А вот у рожденных при помощи кесарева сечения доминировали бактерии с их кожи: Staphylococcus, Corynebacterium и Propionibacterium. Во всех местах – во рту, на коже, в кишечнике – микробы по составу больше напоминали те, что находятся на коже человека и в воздухе операционной, в том числе – на руках врачей и медсестер и на свежепостиранных простынях. Их не колонизировали материнские лактобациллы. Труднопроизносимые имена этих микроорганизмов не так важны, как знание, что первые популяции микробов у младенцев, родившихся в результате кесарева сечения, – вовсе не те, что были «отобраны» сотнями тысяч лет человеческой эволюции.

От других исследователей мы знаем, что после того как младенцы начинают взаимодействовать с окружающим миром в первые месяцы жизни, микробиомы «выравниваются» и постепенно становятся все более похожими. Первоначальная разница между ними уменьшается. Одна из причин в том, что все люди рано или поздно встречаются с организмами, играющими в их телах похожие роли. Но, возможно, эта первоначальная разница при рождении – важнее, чем мы думали. Что, если эти первые микробы-обитатели подают сигналы, которые критическим образом влияют на клетки в быстро развивающемся теле младенца?

* * *

Еще одна угроза для новоприобретенных младенцем микробов-обитателей – антибиотики, которые принимает мать. После истории с талидомидом медицинское сообщество стало намного осторожнее в вопросах приема лекарств беременными женщинами. Значит ли это, что медикаменты, которые им рекомендуют, безопасны? И для кого именно – для матери или для плода?

Большинство врачей считают безопасным применение пенициллинов, в том числе ампициллина, амоксициллина и аугментина для лечения легких инфекций во время беременности – кашля, больного горла, инфекций мочевых путей. Иногда, когда врачи считают, что у будущей мамы вирусная инфекция, они дают ей антибиотики «для уверенности» (на случай, если инфекция все-таки окажется бактериальной). Как мы знаем, эти лекарства воздействуют на микробы, которые живут в матери, угнетая уязвимые бактерии и отбирая их по резистентности. Чем ближе к родам прием антибиотика, тем больше шанс, что ребенок получит искаженную популяцию микробов.

Затем наступают собственно роды. В это время женщинам часто дают антибиотики, чтобы предотвратить инфекции после кесарева сечения и заражение стрептококками группы B. Около 40 % женщин в США получают их во время родов; это означает, что и 40 % младенцев при этом подвергаются его воздействию.

Тридцать лет назад после кесарева сечения у 2 % женщин развивались инфекции. Это было недопустимо, так что сейчас 100 % получают профилактическую дозу лекарств перед первым надрезом.

Кроме того, их используют для профилактики серьезных инфекций, которые вызывает у новорожденных стрептококк группы B. Эта бактерия живет в кишечнике, во рту, на коже, иногда во влагалище и редко вызывает проблемы у матери. Стоит вспомнить, что стрептококки – один из самых распространенных в человеческом теле микробов. От четверти до трети беременных женщин в США – его носительницы.

Но иногда стрептококк группы B может быть смертельным для новорожденных, чья иммунная система не запустилась. Подобные инфекции редки, но профессиональные группы рекомендуют всем беременным сдавать анализ на этот микроб до родов. Если анализ положительный, они принимают дозу пенициллина или похожего эффективного антибиотика незадолго до того, как ребенок выходит в родовой канал.

Но проблема, конечно же, состоит в том, что, как мы знаем, антибиотики – это препараты широкого, а не таргетированного спектра действия. Да, он убивает стрептококк группы B, но при этом действует и на другие, зачастую дружественные бактерии, уничтожая уязвимые и отбирая резистентные. Данная практика изменяет микробиом матери на всех участках тела непосредственно перед тем, как должна произойти их передача следующему поколению.

Кроме всего остального, ребенок подвергается и незапланированному воздействию. Любой антибиотик, попавший в кровь плода или молоко матери, неизбежно изменит состав микробов. Логично, что младенец, родившийся с пенициллином в крови или кишечнике, отличается от ребенка, родившегося без него. Один из вероятных сценариев – лекарство поражает некоторые роды бактерий и при этом улучшает жизнь другим. Не известно, преходящий это эффект или же первая ступенька кумулятивного процесса. Мне кажется, это интересная тема для подробного изучения.

Так или иначе, каждый год в США более миллиона беременных женщин получают положительный результат анализа на стрептококк группы B, после чего всем им делают внутривенную инъекцию пенициллина{99} во время родов, чтобы предотвратить ее у младенцев. Но лишь 1 из 200 детей заболевает, получив от матери стрептококк{100} группы B. Чтобы защитить одного, мы подвергаем необязательному воздействию еще 199. Нужно какое-то другое решение, получше.

Если у пенициллина нет заметных недостатков, кроме редких аллергий, то широкомасштабное избыточное лечение не кажется проблемой. Но что, если изменение микробного состава влияет на метаболическое, иммунное и/или когнитивное развитие ребенка? Как мы увидим из экспериментов, проведенных и в моей лаборатории, и другими учеными, подобные страхи имеют под собой реальную основу.

Еще одно важное соображение: сейчас, конечно, рождается меньше детей с серьезными инфекциями от стрептококка группы B, но вот количество других заболеваний возрастает. Убивая или угнетая некоторые бактерии, пенициллин отбирает другие, резистентные. Например, определенные вирулентные штаммы E. coli, которые сами могут заразить уязвимых младенцев. Вполне возможно, что с точки зрения избежания серьезных инфекций у новорожденных общий положительный эффект от инъекций пенициллина миллиону рожениц в год не такой и большой, как ожидалось. Немало напугал меня и недавний разговор с коллегой: тот рассказал, что анализ его жены на стрептококк оказался отрицательным, но врач все равно настаивал на лечении (на случай, если при анализе что-то «просмотрели»). К счастью, она отказалась.

Многие женщины получают еще одну дозу перед эпизиотомией, хирургическим рассечением промежности с целью предотвращения разрыва и избыточного кровотечения при прохождении головки малыша. Поколение назад ее делали лишь половине американских рожениц. Сейчас же, из-за смены обычаев – всего трети. Но вот в Латинской Америке эту операцию делают девяти из десяти женщин{101}, в первый раз рожающих естественным путем. Процент, опять же, различается в зависимости от местных обычаев и советов врача. Но большинство матерей даже не знают, что при родах получали антибиотики: им либо не сказали, либо было не до этого.

Наконец, младенцы подвергаются и непосредственному воздействию. Большинство не подозревают, что всем новорожденным в США сразу после появления на свет дают антибиотик. Причина в том, что много лет назад, еще до появления подобных лекарств, женщины, больные гонореей (венерическим заболеванием), не могли избавиться от вызывающих ее бактерий, хотя никаких симптомов болезни и не было. Инфекцию обнаруживали только после того, как у ребенка проявлялась тяжелейшая глазная болезнь. Проходя через родовой канал, дети получали посев бактерий на лицо. Иногда эта глазная инфекция, которую называют «гонококковая офтальмия», оказывалась настолько тяжелой, что дети оставались слепыми.

Более ста лет младенцам давали капли для предотвращения этой болезни – сначала ляпис{102}, затем антибиотики после их появления. Антибактериальный эффект, конечно, в основном, проявляется локально, но лекарства широкого спектра все равно попадают в кровь и циркулируют по телу новорожденного. Доза низкая, но, скорее всего, все равно влияет на состав микробов-обитателей организма во время формирования первой популяции. Моя лаборатория планирует вскоре провести исследование, чтобы измерить масштабы воздействия.

Итак, 4 миллиона детей, рождающихся в США каждый год, лечат от болезни, которая, хоть и имеет катастрофические последствия, но проявляется очень редко. Нам нужно разработать более эффективные методы скрининга, чтобы устраивать профилактику только детям с самым высоким процентом риска – например, нескольким сотням из миллионов новорожденных{103}. В Швеции младенцам не капают ни ляпис, ни антибиотики, и это никак не влияет на заболеваемость, так что есть даже прецедент более тщательной оценки риска и пользы. Но все эти здравоохранительные формулы по лечению миллионов, чтобы защитить несколько сотен реально уязвимых, основаны на идее, что прием лекарств не имеет никаких биологических издержек. Что, если они на самом деле есть?

Глава 9. Забытый мир

Продолжающееся избыточное использование антибиотиков при лечении взрослых и детей, изменения в методике родов и огромные дозы лекарств, которые дают сельскохозяйственным животным, неизбежно оказывают действие на наши бактерии – как дружественные, так и враждебные. Более пятнадцати лет назад я начал думать, каковы могут быть последствия, и формулировать идею, что потеря древних, функционально сохраненных микробных обитателей привела к «чуме современности», о которой уже упоминалось: ожирению, ювенильному диабету, астме и т. д.

В следующих главах рассматриваются результаты экспериментов, выполненных в моей лаборатории – сначала в университете Вандербильта, а с 2000 года – в Нью-Йоркском университете, с целью подтвердить гипотезу. В экспериментах было много неожиданных поворотов, неудач и успехов, тяжелой работы и разочарований всякого рода. Тем не менее работа продолжается: интересных дней не меньше, чем скучных, и мы действительно кое-чего добились. В некоторые дни результаты так ясны и красивы (благодаря отличным студентам, которые умеют артистично представлять свои открытия), что мне даже не верится в их истинность. Но хорошие результаты появляются снова и снова, и именно поэтому мы понимаем, что они реальны. А я спешу, как могу.

Моим проводником вот уже тридцать лет служит древняя желудочная бактерия Helicobacter pylori. Когда их открыли, точнее, переоткрыли в 1979 году, воздействие на здоровье человека было не очевидным. Лишь позже стало понятно, что они приводят к специфическим заболеваниям. Но в последние восемнадцать лет мои исследования посвящены тому, как H. pylori сохраняет наше здоровье.

Вызывает болезни и сохраняет здоровье – это очень похоже на явное противоречие, но подобная двойственная натура часто встречается в природе. Более пятидесяти лет назад микробиолог Теодор Розбери создал термин амфибиоз – состояние, когда две формы жизни состоят в отношениях, которые, в зависимости от контекста{104}, могут быть симбиотическими или паразитическими. В один день организм помогает: допустим, отгоняет непрошеных гостей. В другой день оборачивается против. Или происходит и то, и другое одновременно. Один из примеров – рассмотренная выше колонизация людей зеленящими стрептококками. Этот процесс повсюду вокруг нас, даже в наших рабочих отношениях и браках. Он лежит в самой основе биологии, где действие закона естественного отбора приводит к мириадам нюансов во взаимодействии организмов.

Амфибиоз – более точный термин, чем комменсализм. Второй описывает гостей, которые приходят к обеденному столу, чтобы поесть; приготовить лишнюю порцию для них нетрудно, но вот в расходах на содержание кухни они участия не принимают. До недавнего времени именно такими «гостями» считали микробов, обитающих в человеческом теле, так называемую нормальную флору. Теперь известно, что амфибиоз Розбери лучше описывает сложные отношения между нашими телами и живущими в нас и на нас организмами. Helicobacter pylori – лучшая модель подобного взаимодействия, известная мне. Исследовав ее биологическое общение с людьми, мы сможем лучше понять обширный мир микробных обитателей.

Итак, это изогнутые бактерии, встречающиеся, по сути, только в одном месте: человеческом желудке. Миллиарды живут на стенке в толстом слое защитной слизи, которой выстлан весь пищеварительный тракт, от носа до ануса. Это гель, который помогает пище проскальзывать вниз и защищает желудочно-кишечный тракт от пищеварительных процессов. В каждой его части слизь различается по химическому составу и, что немаловажно, в каждой зоне живет свой вид бактерий. Слой геля в желудке особенно толстый: он создает барьер против кислой среды, необходимой для переваривания еды и борьбы с патогенами. Именно здесь мы находим H. pylori.

У нее глубокие корни в эволюции. У первого примитивного предка млекопитающих был одиночный желудок, который заложил шаблон для всех остальных. Мыши, обезьяны, зебры и дельфины разошлись в разных эволюционных направлениях, разошлись и желудки – они выделяют разную кислоту, имеют разный состав слизи, где обитают разные микробы. Сегодня мы нашли немало видов Helicobacter – в животных: H. suis – в свиньях, H. acinonyx в гепардах, H. cetorum – в дельфинах, H. pylori – в людях.

Из генетических исследований мы знаем, что люди носят в себе H. pylori не менее 100 000 лет – дальше заглянуть пока просто не можем из-за отсутствия необходимых методов. Можно предположить, что микроб жил в нас с самого зарождения вида Homo sapiens около 200 000 лет назад в Африке. Это явно долгосрочные отношения, а не свидание на одну ночь.

Кроме того, генетический анализ говорит, что все современные популяции H. pylori происходят от пяти древних популяций: двух – из Африки, двух – из Евразии и еще одной – из Восточной Азии. Мы можем отследить передвижения вместе с миграцией населения по миру – организм, этот невидимый пассажир, переносился в желудках. Исследования моей лаборатории показывают, что когда люди около 11 000 лет назад пересекли Берингов пролив и проникли в Новый Свет, в них была восточноазиатская версия. Сейчас в прибрежных городах Южной Америки доминирует европейский штамм – результат смешения рас после прибытия испанцев. Но чистые восточноазиатские штаммы по-прежнему находят у южноамериканских индейцев, живущих в глубине джунглей и на высокогорьях{105}.

До недавнего времени H. pylori колонизировала почти всех детей на начальных жизненных этапах, формируя иммунный ответ желудка такими способами, которые выгодны и микробу, и ребенку. Обосновавшись в организме, микроорганизмы демонстрируют поразительную стойкость. Многие другие микробы, с которыми мы контактируем, например, изо рта собаки или из йогурта, и вирусы, вызывающие простуду, не настолько стойки. Они проходят сквозь нас, не задерживаясь надолго. Но H. pylori создала для себя стратегию выживания даже на случай, если часть колонии выносит из тела перистальтикой. Это движение, которое проталкивает слизь, еду и отходы жизнедеятельности по пищеварительному тракту и выводит их из организма. H. pylori умеет плавать и достаточно быстро размножаться, чтобы поддерживать численность в течение большей части жизни человека. Тысячелетиями бактерия успешно сопротивлялась любым атакам и до недавнего времени абсолютно доминировала в желудке. Но ничто не могло подготовить H. pylori к XX веку, к которому относится большая часть моей истории. Впрочем, для начала вернемся чуть назад.

* * *

В XIX веке первые патологи использовали микроскопы, чтобы сравнить нормальные и ненормальные ткани больных людей – с этого началась медицинская дисциплина патология. Врачи сразу же увидели разницу. Нормальные ткани были обычной формы, очень симметричные – идеально ровные ряды клеток. Но вот в зараженных, например, в ранах, воспаленных суставах и распухших аппендиксах, наблюдались белые кровяные тельца, из которых иногда формировались целые листы, похожие с виду на бесконечную армию солдат. В других случаях они формировали границу вокруг гнойника, содержавшего остатки тканей, уничтоженных в битве между белыми кровяными тельцами и патогеном.

Подобные вторжения, которые мы называем воспалениями, коррелируют с распуханием, покраснением, жаром и повышенной чувствительностью, которые ощущаются при инфекции или артрите. Иногда воспаление очень большое, как например, при абсцессе. В других случаях малозаметное, как, например, в мышцах, которые болят на следующий день после серьезной тренировки.

Эти же первые патологи и клиницисты заглянули и в желудок, где практически у всех увидели огромное количество бактерий, изогнутых подобно запятым или свернутых в S-образные спирали. Но они требовали своеобразных условий для роста, их не получалось изолировать в культурах, которые микробиологи обычно используют в чашках Петри. Поскольку эти организмы не удавалось вырастить в лабораториях, в отличие от многих других микробов желудочно-кишечного тракта, не получалось и идентифицировать, из-за чего их игнорировали и считали обычными комменсалами, которые есть у всех. После чего и вовсе забыли.

Через несколько десятилетий медиков стали учить, что желудок стерилен и полностью свободен от бактерий. Конечно, нужно было найти причину, по которой в органе, расположенном по соседству с богатым микроорганизмами кишечником, их нет. Совершенно забыв о странных изогнутых микробах, профессоры придумали причину. Поскольку желудочный сок – примерно такая же сильная кислота, как из автомобильного аккумулятора, напрашивался логичный вывод: в такой среде ничего не может жить. Тогда взгляды на микромир были ограниченными; мы даже не представляли, что бактерии могут жить и процветать в вулканах, горячих источниках, граните, глубоководных гейзерах и на соляных равнинах.

Кроме того, врачи знали, что слишком кислая среда в желудке приводит к проблемам. Он может быть травмирован, может развиться воспаление. А когда оно слишком сильное, поверхность стенки желудка может надорваться, и получится язва. Эта болезнь, которая также способна формироваться в двенадцатиперстной кишке, с которой начинается тонкий кишечник, вызывает сильную боль. Может пострадать кровеносный сосуд, чем вызывается сильное, иногда смертельное, кровотечение. Или же стенка желудка рвется, образуя прободение, соединяющее внутреннюю часть органа с обычно стерильным пространством брюшной полости. В прежние времена от прободной язвы чаще всего умирали. Между приемами пищи и ночными часами больные язвой ощущают ноющую или жгучую боль в животе, страдают от тошноты и вздутия живота. Язвы могут держаться долго, а могут пропадать и возвращаться.

В 1910 году немецкий физиолог Драгутин Шварц обнаружил, что для ее образования обязательно нужна кислая среда. У престарелых людей, кислота в желудке которых распадалась естественным образом, язвы не образовывались. Ученый сделал вывод: нет кислоты – нет язвы. Так что врачи «нашли» «лучший» способ вылечить язву – снизить кислотность. Целым поколениям пациентов советовали пить молоко, принимать антациды или делать операцию, которая мешала желудку производить кислоту. Кроме того, при стрессе страдания увеличивались – это посчитали объяснением, почему болезни пропадают и возвращаются. Людей призывали контролировать не только кислотность, но и эмоции. Когда я был студентом-медиком, меня учили, что у мужчин с язвой проблемы в отношениях с матерями. То есть это один из лучших примеров психосоматической болезни. Данную лекцию читал выдающийся психиатр, который в лечении данного заболевания использовал психотерапию. У каждого популярного средства были свои важные ограничения, так что пептическая язва, как ее стали называть, оставалась большой проблемой.

Затем, в 1979 году, доктор Робин Уоррен, патолог из австралийского Перта, снова заметил бактерии в слизистой оболочке желудка. Использовав обычные, а затем и специализированные красители, разглядел микроорганизмы в форме запятой и буквы «S». Кроме того, заметил, что на стенках желудков людей, у которых есть эти бактерии, под микроскопом заметны признаки воспаления. Патологи, вроде Уоррена, обычно называли его гастритом. Почти век спустя после первого открытия бактерий в желудке ученый понял: этот внутренний орган все же не стерилен, по причине чего и происходят воспаления. Но что это за бактерии? Почему их не убивал желудочный сок?

Через несколько лет он поделился наблюдениями с доктором Барри Маршаллом, молодым практикантом, у которого тоже случилась своя «эврика». Читая медицинскую литературу, он заметил, что практически у всех, кто страдал пептической язвой, был еще и гастрит. Если микробы связаны с гастритом, решил он, значит, могут быть связаны и с язвой. И способны даже ее вызывать.

Два ученых исследовали биопсии пациентов с язвой и без нее. Почти у всех заболевших обнаружились и S-образные бактерии, и гастрит. Но у многих здоровых тоже был гастрит и бактерия. Ученые пришли к выводу, что загадочные микроорганизмы – необходимое, но не достаточное условие для образования язвы, равно как и повышенная кислотность.

Врачей (в том числе меня) учили, что гастрит – это патологическое воспаление желудка. Но сейчас, оглядываясь назад, задаюсь вопросом: патология это или нормальное состояние органа, реагирующего на сосуществование с бактериями? Вскоре мы вернемся к этому различию – оно не просто формальное, более того, это ключ к пониманию наших отношений с H. pylori.

В апреле 1982 года, используя разработанные за последние несколько лет методы изоляции организмов Campylobacter из образцов кала{106}, Уоррен и Маршалл сумели впервые вырастить культуру S-образной бактерии. Им удалось сделать то, что так и не получилось у немецких, голландских и японских ученых за век до этого. Как говорилось в первой главе, сначала название было ЖКПО – «желудочный кампилобактер-подобный организм», затем – Campylobacter pyloridis, затем – Campylobacter pylori. Через несколько лет, после более тщательных исследований, стало ясно, что это вовсе не Campylobacter, а их ранее неизвестные родственники. Именно тогда бактерии получили название: Helicobacter pylori. Через несколько месяцев после первой публикации статьи Уоррена и Маршалла в Lancet другие ученые стали находить «новые» организмы в желудках и подтверждать их связь с гастритом.

Но Маршалл хотел доказать, что они вызывают язву, а не просто живут в роли «пассажиров», так что в 1984 году использовал себя в качестве подопытного кролика. Когда анализ показал, что в его желудке нет H. pylori, он выпил культуру этого организма. Сначала не произошло ничего. Но через несколько дней началось несварение. Новая биопсия показала присутствие бактерии. И, что еще важнее, начался гастрит: живот болел, изо рта неприятно пахло.

Через несколько дней новая биопсия показала, что гастрит практически прошел. Но поскольку ученый беспокоился за свой организм, он на всякий случай принял противомикробное средство – тинидазол – и, судя по дальнейшим публикациям, H. pylori его больше никогда не беспокоили{107}.

Эксперимент показал, что бактерия вызывает гастрит, а не просто процветает в благоприятных для нее условиях. Но острый гастрит проявлялся всего несколько дней, после чего прошел сам. Болезнь не была похожа на обычный хронический гастрит, который держится в желудках у людей с H. pylori десятилетиями. Кроме того, Маршалл принял антибиотик, который, как мы сейчас знаем, неэффективен в борьбе с H. pylori, если его принимать в одиночку. Так что, оглядываясь назад, становится ясно, что инфекция спонтанно началась и так же спонтанно закончилась. И, что важнее, язва желудка у ученого так и не началась.

Тем не менее драматичный эксперимент убедил многих скептиков, что этот распространенный организм – действительно патоген. Поскольку H. pylori вызывает воспаления, значит, это плохой микроб. У большинства людей эксперимент остался в памяти картиной, как «сумасшедший, но смелый австралиец выпил культуру бактерий, и у него началась язва, чем он и доказал свою теорию». Это, конечно, неверно, но внимание мира привлечь удалось.

Чтобы проверить, играет ли H. pylori непосредственную роль в развитии язвы желудка или же просто присутствует при ней, Маршал и Уоррен стали лечить одних пациентов препаратами с висмутом (антибактериальное средство), а других – без него. Результаты были очевидны: у тех, кто получал висмут, рецидив происходил гораздо реже. Другие ученые получили схожие результаты{108}.

Теперь медики могли лечить язву антибактериальными средствами, в том числе антибиотиками. Это была революция. Язва желудка оказалась излечимой. До свидания, «стрессы», здравствуйте, микробы.

За выделение H. pylori в чистой культуре, открытие ее связи с гастритом и пептической язвой и изменение методов лечения язвенной болезни Маршалл и Уоррен в 2005 году получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины. Это признание окончательно закрепило в головах идею, что H. pylori – опасный человеческий патоген, и любой, у которого она есть в желудке, будет жить не очень комфортно.

Но многие загадки остались неразгаданными. Почему язвенная болезнь развивается у мужчин намного чаще, чем у женщин, хотя H. pylori встречается в желудках с одинаковой частотой? Почему, несмотря на то что бактерия живет в нас всю жизнь, болезнь проявляется только на третьем десятке, выходит на пик в следующие двадцать лет, а потом идет на спад?

Почему появляется, затем за несколько дней или недель заживает, а потом через несколько недель, месяцев или лет возвращается? Найдя связь с H. pylori, мы научились качественнее лечить язвенную болезнь и предотвращать ее рецидивы, но по-прежнему очень мало знаем о биологии заболевания.

* * *

Впервые ознакомившись с работой Уоррена и Маршалла на Международной конференции по кампилобактериальным инфекциям в Брюсселе в 1983 году, я отнесся к ней скептически, особенно – к заявлениям Маршалла. Да, они действительно обнаружили новый микроорганизм, но его слова о язве не слишком убедительно подтверждались представленными доказательствами. Тем не менее сам ученый и его коллеги продолжали находить новые свидетельства связи бактерии с гастритом и язвой, так что вместе с моей лабораторией я решил принять участие в исследованиях. В 1985 году начали изучать сами организмы (тогда еще считавшиеся кампилобактериями) и обнаружили, что они довольно разнообразны. Но у тех, в чьих желудках микроорганизмы живут, в крови вырабатываются антитела.

В 1987 году я и мой давний соавтор Гильермо Перес-Перес разработали первый анализ крови, точно определяющий носителей H. pylori по антителам{109}. Как и большинство ученых, мы провели эксперимент на себе. Мой анализ оказался положительным. Признаюсь, я немало удивился. Как и у большинства носителей, симптомов не было. С животом все в порядке, хотя, узнав результаты, я почувствовал небольшую тошноту. Это открыло нам немало возможностей. Можно было получить образцы крови у людей всех возрастов со всего мира, больных и здоровых, с помощью нашего анализа определить, в чьих желудках прячутся бактерии, и попытаться отследить связь с различными заболеваниями.

Я захотел узнать, почему лишь у некоторых носителей развивается язва. Мы показали, что штаммы H. pylori довольно разнообразны, но не знали, как это разнообразие сказывается на вызывании конкретным штаммом язвенной болезни. Например, большинство из нас – носители бактерии E. coli (кишечной палочки), которая в основном безвредна. Лишь очень немногие ее типы опасны, потому что несут гены, кодирующие специальные белки, называемые факторами вирулентности. Именно они и вызывают болезни. Нам было интересно, есть ли у каких-нибудь штаммов эти самые факторы вирулентности. Могла ли разница между ними объяснить, почему одни заболевают, а другие – нет? Было ли отмеченное разнообразие клинически важным?

После двух лет исследований в H. pylori был найден белок, который подходил по всем пунктам{110}. Он практически всегда присутствовал в штаммах, которые находили в желудках людей с язвой. У здоровых присутствовал в 60 % случаев. Условие опять-таки оказалось необходимым, но недостаточным. Тем не менее это было важной уликой. Сможем ли мы найти ген, кодирующий этот белок? В 1989 году была создана «библиотека» генов H. pylori в клетках E. coli. Это означает, что мы использовали E. coli в качестве микроскопических фабрик по производству данных белков. Каждая клетка вырабатывала всего один-два из 1600 (примерно). Затем мы взяли сыворотку крови человека с положительным анализом на эти микробы (опять-таки у меня) и провели скрининг библиотеки, чтобы выяснить, производят ли какие-либо E. coli белки, которые распознают мои антитела. Иными словами, отправились на рыбалку, и добыча попалась крупная. Первый же распознанный клон кодировал тот самый белок, ассоциируемый с язвенной болезнью. Мы назвали его CagA – по аббревиатуре «цитотоксин-ассоциированный ген» (cytotoxin-associated gene){111}.

Позже стало понятно, как хитроумны эти микробы. Вирулентные штаммы содержат скопление генов, которые не только вырабатывают активные белки вроде CagA, но и формируют систему для их впрыскивания из бактериальных клеток в клетки носителя. Это означало, что мои клетки H. pylori вырабатывали белок CagA и постоянно впрыскивали его в клетки стенок желудка. Отсюда и воспаление, что, с моей тогдашней точки зрения, было совсем не хорошо.

Второе открытие – во всех штаммах присутствует H. pylori белок, который, если содержится в достаточном количестве, пробивает отверстия в эпителиальных клетках, устилающих стенки желудка. У некоторых они получаются шире, чем у других. В такой ситуации выделяется белок, который назвали VacA{112}.

* * *

Изучив труды Маршалла и Уоррена по связи H. pylori с язвенной болезнью и гастритом, мы решили рассмотреть еще один возможный вариант: связан ли микроб с раком человеческого желудка – главным его бичом. Это ужасная болезнь. После постановки диагноза шансы пациента прожить еще хотя бы пять лет не превышает 10 %. В 1900 году смертность этой болезни была в США на первом месте среди всех раков. Он по-прежнему занимает второе место по раковой смертности в мире, уступая лишь легким.

В 1987 году мы попытались убедить Национальный институт рака провести совместное исследование, посвященное связи H. pylori с раком желудка, но нам отказали. А через два года{113} со мной связался доктор Абрахам Номура, глава Японо-гавайского центра изучения рака, расположенного в Гонолулу. Он и его коллеги стали первопроходцами в исследовании рисков болезней, подстерегающих японо-американцев, живущих на Гавайях. Ученый попросил разрешения воспользоваться нашим анализом, чтобы изучить риск рака желудка в присутствии H. pylori. Я ухватился за этот шанс.

В 1965–1968 году более 7400 японо-американских мужчин, родившихся в 1900–1919 годах, записались в Кардиологический исследовательский центр Гонолулу. Ветераны 442-го полка, доблестно сражавшегося на стороне США во Второй мировой войне, были для меня героями с тех самых пор, как в детстве я прочитал о них книгу Джеймса Миченера «Гавайи». Когда служащих, живших на Западном побережье США, поместили в исправительные лагеря, эти люди рисковали жизнью и здоровьем (некоторые потеряли или то, или другое), чтобы защитить страну. Одним из них был покойный сенатор Дэниэл Иноуи.

К 1989 году удалось собрать и заморозить образцы крови почти 6000 из этих ветеранов. К этому времени как минимум у 137 развился рак желудка; 109 были доступны для исследования. Мы сопоставили их со 109 мужчинами, у которых не было рака желудка, и проверили кровь на антитела к H. pylori. Одним из достижений стало то, что образцы крови в среднем были собраны более чем за двенадцать лет до постановки диагноза «рак». Такой временной промежуток мог служить доказательством причинно-следственной связи.

Нас интересовали два простых вопроса: у кого в желудке жили H. pylori уже в 60-х годах, и у кого этот организм повлиял на последующее развитие рака?

Результаты оказались ошеломляющими. Мы обнаружили, что у давнишних обладателей H. pylori рак желудка в течение 21 года развивался в шесть раз чаще. Я презентовал это открытие как «запоздалый прорыв» на той же конференции, на которой за восемь лет до этого Маршалл представлял свои данные о язвенной болезни. Параллельные исследования, проведенные в Калифорнии и Англии, дали тот же результат. Позже мы узнали, что у носителей штаммов с белком cagA риск выше еще в два раза{114}.

Вскоре стало ясно, что H. pylori находится в желудке не просто так. Его присутствие оказалось предпосылкой к развитию рака. В 1994 году, основываясь, в том числе, на нашей работе, Всемирная организация здравоохранения объявила H. pylori канцерогеном класса I из-за ее связи с болезнью. Вышло как с курением и раком легких: в наличии причинно-следственной связи не осталось никаких сомнений.

Неудивительно, что по всему миру поверили: «хорошая Helicobacter pylori – мертвая Helicobacter pylori»{115}. От язвенной болезни до рака – все указывало на то, что бактерия вредна для человека. Медики начали искать ее у пациентов с любыми симптомами болезней желудочно-кишечного тракта, и, если находили, уничтожали курсами антибиотиков. Отчасти это обосновывалось боязнью рака, отчасти – необходимостью вылечить симптомы. Но за исключением язвенной болезни клинические испытания не показывали улучшения, кроме случайного. Тем не менее все с радостью уничтожали H. pylori, едва найдя ее.

* * *

Несмотря ни на что многие годы меня продолжал занимать вопрос: как Уоррену удалось обнаружить связь H. pylori с гастритом, ведь ее долго никто не замечал? В конце концов, я вспомнил, что патологи XIX века находили эти изогнутые и спиральные организмы в желудках буквально у всех. Через сто лет, в конце 70-х, в регионе Австралии, где работал Уоррен, они были лишь у половины взрослого населения. В других развитых странах наблюдалась та же картина: H. pylori и связанное с ним заболевание было только у определенной доли населения.

В то же время после исследований, проведенных в Африке, Азии и Латинской Америке, стало понятно, что H. pylori носят в себе почти все взрослые. У них словно остались желудки XIX века, а у нас, «развитых народов» – XX-го.

Я совершил логический прыжок: Уоррен сумел обнаружить связь с гастритом, потому что H. pylori встречалась уже не у всех – древний организм{116} вымирал. Другие ученые обратили внимание, что у молодых людей бактерия встречалась реже, и это считалось признаком прогресса – в какой-то мере так и было.

Наши недавние исследования показывают, что у большинства американцев, родившихся в начале XX века, бактерия в желудке присутствовала. А сейчас обнаруживается лишь у 6 % детей, появившихся на свет после 1995 года. Похожие тенденции отмечены в Германии и Скандинавии. Собственно, куда ни посмотри, H. pylori исчезает, быстрее всего – в развитых странах. Различия основаны не на географии, а, скорее, на общественном и экономическом положении. У бедных людей она присутствует чаще, чем у богатых. Тенденция наблюдается во всем мире. Считается, что жить без H. pylori так же хорошо, как например, иметь много денег.

Но почему микроб исчезает? Почему организм, который так долго жил практически во всех наших предках в качестве доминирующей желудочной бактерии, пропадает? Ответ можно уместить в два слова: современная жизнь. Упорный колонизатор сталкивается с двумя крупными биологическими проблемами: как передаваться новому носителю и как удержаться в нем до следующей передачи.

Самый главный сдерживающий фактор – передача. H. pylori живет только в людях. Как уже говорилось ранее, мы не можем получить ее от домашних или сельскохозяйственных животных и из животной пищи, как другие мигрирующие организмы вроде Salmonella; нет ее и в почве. Главный резервуар – человеческий желудок. Микроб перебирается из одного в другой, а единственный способ сделать это – пробраться выше или ниже по пищеварительному тракту.

H. pylori может легко попасть из желудка в рот посредством отрыжки или рефлюкса. Она может обосноваться в зубном налете. Во многих странах мира матери разжевывают еду, а затем кладут ее в рот ребенку, передавая тем самым микроб. Когда людей тошнит, H. pylori присутствует в рвотных массах и может перенестись по воздуху на несколько футов, заражая окружающую среду – согласитесь, не очень успокаивающая новость.

Вниз перебраться еще легче. Все, что находится в желудочно-кишечном тракте, имеет шанс выйти наружу через кал – в нем находили и ДНК, и живые особи H. pylori. Обычно бактерии выходят через экскременты в малом количестве, но их становится больше, если в желудке микробы процветают. Когда с гигиеной плохо – как было на протяжении почти всего существования людей на планете, – частички фекалий загрязняют еду и воду.

Наиболее уязвимы маленькие дети. В первый год жизни они сопротивляются, но позже в странах, где санитария и гигиена на низком уровне, ее получают 20–30 % детей ежегодно. К 5–10 годам большинство оказываются колонизироваными, причем иногда сразу несколькими штаммами. После этого частота передачи резко уменьшается.

Почему H. pylori переживает спад в последние сто лет? Одна из очевидных причин – санитарные меры безопасности. В конце XIX века в городах появилась чистая вода из водосборов, не загрязненных фекалиями, и – что еще важно – она была хлорированной. Подобные меры предотвратили распространение холеры, брюшного тифа, гепатита и детских диарейных болезней. Это стало несомненным успехом здравоохранения. Во многом благодаря санитарии улучшились здоровье и продолжительность жизни в первой половине XX века. Но предотвращение распространения патогена помешало нашим древним микробам-колонизаторам вроде H. pylori. Польза чистой воды настолько огромна, что ни в коем случае нельзя умалять ее важности. Но не стоит забывать и о скрытых последствиях, которые ограничивают состав нашего микробиома.

Ребенок может заразиться от кого угодно, в том числе выпив грязной воды, но чаще всего передача происходит неподалеку от дома. Мы не знаем обо всех способах передачи H. pylori от матери к ребенку, но исследования показали, что главный фактор для прогнозирования наличия у носителя этой бактерии – наличие его у матери{117}.

Кроме того, дети получают микробы от старших братьев и сестер. В каком-то смысле они служат усилителем передачи от матери, давая микроорганизмам больше возможностей для распространения. Большие семьи – важный резервуар для организма. В семье с пятью детьми у 80 % детей есть старший брат или сестра. В семье с двумя детьми – у 50 %. До того как уровень жизни улучшился, дети часто спали в одной постели, иногда даже с родителями. Подобный близкий контакт способствовал передаче микробов, особенно в критические периоды вроде младенчества.

Что интересно, при совместном проживании взрослых, как мы показали в двух исследованиях, риск передачи H. pylori был крайне низок. Изучению подверглись семейные пары, лечившиеся от бесплодия, то есть группа, которая предположительно чаще вступает в физический контакт друг с другом – положительный анализ одного супруга не имел никакой связи с результатами другого, связь оказалась чисто случайной. Кроме того, изучали пары, лечившиеся от венерических заболеваний. В случае со многими организмами, например теми, которые вызывают гонорею и сифилис, вероятность подхватить болезнь растет с увеличением количества половых партнеров. А вот с H. pylori такой номер не проходит.

Если колонизация этой бактерии действительно случается в детском возрасте, то ей нужно поддерживать себя, чтобы «захватывать» на следующее поколение. Мы знаем из экспериментов на людях и обезьянах, что организму нужно время для приспособления к новому носителю. Некоторые не выживают – как, например, посев Барри Маршалла. Если условия жизни организма тяжелые, то вероятность передачи уменьшается.

Учитывая, сколько доз антибиотиков сегодня получают дети, вполне можно предположить, что огромное число колоний H. pylori погибает при лечении больного горла и воспаления уха. Даже один курс лекарств убивает от 20 до 50 % микробов. Я считаю, что в данной ситуации кто-то из нашего будущего поколения навсегда теряет свои H. pylori. В масштабе всей популяции тенденция накапливается. Практика лечения антибиотиками – это парадигма для исчезновения и других наших древних организмов-спутников. Возможность приспособления больше никто не гарантирует. Тысячелетиями обитая в надежно защищенном желудке, эта бактерия оказалась совершенно не готова к 70-летнему штурму с использованием такого количества лекарств.

Исследования показывают, что если мать потеряла свои H. pylori, то и шансы ребенка получить эту бактерию крайне малы. Так продолжается поколение за поколением. Началось все с сульфаниламидов в 30-е годы и пенициллина в 40-е, а сейчас в США и Западной Европе уже живет четвертое или пятое поколение пользователей антибиотиков. Из недавних исследований: молодые люди к двадцати годам получают в среднем семнадцать курсов антибиотиков – по сути, в то время, когда у женщин начинается детородный возраст. Потеря H. pylori у старших братьев и сестер – еще одна упущенная возможность для передачи. Чистая вода, небольшие семьи, множество антибиотиков – тройной удар.

И еще одна, последняя причина исчезновения: H. pylori очень любит «секс» с другими H. pylori. Это неотъемлемая часть ее биологии. Некоторые бактерии ведут практически отшельнический образ жизни, например те, которые вызывают сибирскую язву или туберкулез. Но вот для H. pylori свободная любовь – это смысл жизни. В старину у среднего человека, скорее всего, в желудке обитало сразу несколько штаммов – сейчас это видно по развивающимся странам. Опять-таки, одна из причин – загрязненная вода. Смеси разных штаммов представляют собой крепкое сообщество, участники которого постоянно обмениваются генами, популяция меняется в зависимости от ситуации в желудке. Подобный обмен делает сообщество легко приспосабливающимся практически к любым условиям, и оно способно воспользоваться всеми ресурсами желудка. Так может продолжаться годами или даже десятилетиями. Именно такую стратегию выработала H. pylori за многие века и эпохи: организмы, как обычно, конкурируют между собой, но при этом сотрудничают, чтобы гарантировать передачу новому носителю. Но сейчас, когда передача и поддержание жизни становятся все сложнее, количество отдельных штаммов, способных колонизировать желудок, постепенно сокращается.

* * *

Поняв, что всего за несколько поколений микробная экология человеческого желудка заметно изменилась{118}, я начал сомневаться, что H. pylori всегда вредна. Тот факт, что бактерия вызывает воспаления, неоспорим. Но в то же время она жила в нас тысячелетиями, а большинство людей, которые из-за нее заболевали, особенно раком желудка, были пожилыми. Возраст среднего пациента превышал семьдесят лет, а среди тех, кому за восемьдесят, заболеваемость еще выше. С точки зрения безопасности населения H. pylori наносила не такой большой вред, как, скажем, малярия или дифтерия, которые убивали детей.

Я начал думать, что, возможно, при каких-то условиях воспаление может быть и полезно. Мои исходные идеи были расплывчатыми; даже предположить не мог, что же там полезного. Было понятно главное: если исчезают древние доминирующие организмы, это обязательно приведет к каким-то последствиям. Большинство коллег посчитали это ересью: раз H. pylori открыли как патоген, значит, изучать нужно в первую очередь наносимый ею вред и способы поскорее стереть ее с лица земли. Никто не думал об амфибиозе, только об уничтожении.

Позже все-таки удалось найти пользу. Сейчас, когда мы оглядываемся назад, она кажется очевидной, но на поиск ответов я потратил годы, и все это время большинство со мной не соглашалось. Переубедить так и не удалось: до сих пор многие врачи считают гастрит патологическим состоянием. По их мнению, нормальный желудок не может воспаляться. Главный вопрос, который поможет разрешить эту дилемму: а какой желудок нормальный?

Когда медики видят слизистую оболочку, заполненную лимфоцитами и макрофагами, они называют это состояние хроническим гастритом. Но ему можно дать и другое определение: это физиологическая реакция на наши «аборигенные» организмы. В толстой кишке и во рту есть воспалительные клетки, взаимодействующие с дружественными бактериями; точно так же и воспалительные клетки желудка взаимодействуют со своими бактериями. Возникает тот же самый вопрос: хорош или плох для вас гастрит, вызываемый H. pylori? Патологи, называющие его заболеванием, относят микроорганизм к патогенам, а вот экологи смотрят в совершенно другом свете.

Взаимодействие H. pylori с нашими предками развивалось в ключе обеспечения выживания организма. Поскольку в детстве и юности ее присутствие практически никак не вредит, естественный отбор «против» не ведется. Наоборот, малярия, например, настолько смертоносна для детей, что в течение тысячелетий собрался целый набор генов, который помогает сопротивляться.

Мы и наши древние, спокойные микробы, вроде H. pylori, постоянно адаптируемся друг к другу, держа равновесие, словно канатоходцы, расставляющие руки в стороны – если они не споткнутся, то спокойно перейдут на другую сторону{119}. Микроорганизмы поселяются в определенных нишах и посылают сигналы человеческим клеткам, которые «отвечают» в виде давления, температуры и химических посланий – в том числе защитных молекул. То есть вырабатывается своеобразный язык. В рамках равновесия происходит динамическое регулирование воспалительных процессов в определенных местах. Это похоже на жизнь в браке: мы договариваемся, кто моет посуду, кто гуляет с собакой и т. д. Поведение одного партнера определяет поведение другого.

Например, количество воспалительных процессов в желудке определяет иммунный ответ. Возможно, взаимодействия в начальном периоде жизни, когда ребенок развивается, тоже определяют иммунный тон. Защитная система может быть «нервной» – человек чихает, едва по нему проползет какое-нибудь насекомое. Или «ленивой», особо не реагируя даже на патогены. Не существует чего-то универсального, подходящего всем. Тем не менее мы за тысячелетия развили определенные тона, они не случайны. С изменением кишечного микробиома иммунитет становится все более нервным.

Исчезновение H. pylori из желудка создало новую среду. Из древнего равновесия регулирование иммунитета, гормонов и кислотности желудка превратилось в танец без партнера. И, как при окончании любых долгосрочных отношений, последствия остаются на всю жизнь.

Изменения, произошедшие за последний век, распространились и за пределы желудка. Совершенно точно воздействию подвергся соседний пищевод – следующая остановка нашей саги. И отнюдь не последняя.

Глава 10. Изжога

Более 60 миллионов американцев хотя бы раз в месяц страдают изжогой, а еще 15 миллионов – каждый день{120}. Если вы среди них, у вас большая компания. Помните хриплый голос Билла Клинтона из Белого дома? Он страдал изжогой. Как и Джордж Буш-младший, если пил кофе или ел мятные леденцы. Звездные квотербеки Бретт Фавр и Джон Элвей играли с такой же проблемой в американский футбол. С ней выходили на площадку и великие бейсболисты Джим Палмер и Ник Маркакис. Когда у певцов возникают проблемы с голосом, частая причина – именно дискомфорт в пищеводе. Что же это за такая часть тела, которая доставляет страдания стольким людям?

Пищевод – это трубка длиной около двадцати сантиметров, соединяющая глотку с желудком. Как и в желудке, стенки выложены слизью, которая помогает пище проскальзывать вниз. Каждый раз, когда вы прожевываете очередной кусок, открывается связка мышц в верхней части пищевода, и вы проглатываете содержимое. Сглотните слюну, и почувствуете, как они работают.

Еще одна группа мышц расположена внизу пищевода и управляет выходом в желудок. Когда пища скапливается, этот сфинктер открывается, и еда проваливается дальше. Если пищевод пуст, закрывается. Таким образом, еда поступает в желудок упорядоченными порциями, словно по улице с односторонним движением. Глотательное движение контролируется сознательными усилиями, а вот открытие и закрытие – нет. Когда пищевод работает хорошо и вы не едите, «проход» остается закрытым; желудочный сок и содержимое не могут вернуться обратно. Но вот если он не закрывается полностью, начинается изжога. Кислота поднимается по трубке, вызывая жжение.

Изжога приходит и уходит и сама по себе не является особо серьезной проблемой. Просто переждите ее или примите пару таблеток антацида, и все будет хорошо. Но когда явление становится хроническим, вы рискуете получить ГЭРБ, или гастроэзофагеальную рефлюксную болезнь: она очень неприятна и может вызывать изжогу каждый день. Кроме того, иногда проявляются тошнота, отрыжка, трудности с глотанием и боль в груди. Пищевод раздражается, и, в конце концов, на нем могут появиться рубцы. Сейчас это одно из самых распространенных заболеваний в развитых странах: им страдают 10–20 % взрослых американцев.

Один из намеков на то, что H. pylori может играть роль в болезнях пищевода, пришел с совершенно неожиданной стороны. Как вы помните, в 1987 году Гильермо Перес-Перес и я разработали анализ крови на эту бактерию, и у меня он оказался положительным, хотя никаких симптомов не было. А через несколько лет мы воспользовались сывороткой крови, чтобы распознать белок, производимый особо вирулентной группой штаммов H. pylori, которые чаще всего встречаются у людей с язвенной болезнью. В 1993 году обнаружилось, что этот белок, CagA, также участвует в развитии рака желудка.

У моего отца была язва. Моя мать – из Восточной Европы, где заболеваемость раком желудка высока. Сильно ли я рискую сам заболеть, учитывая семейную историю? Самочувствие прекрасное, хотя у меня и был штамм H. pylori, наиболее близко связанный с язвой и раком желудка. Но очевидно, если бы я поверил результатам собственных исследований, то должен был принять антибиотик, уничтожить бактерию и посмотреть, что произойдет. Зачем рисковать ужасной болезнью, если ее можно предотвратить?

Настало время командной работы. Я попросил коллегу Ричарда Пика, только что окончившего аспирантуру по гастроэнтерологии, сделать мне эндоскопию. Он должен был вставить мне в нос трубку, которая проходит через глотку и пищевод в желудок. Вставляя и вынимая ее, он должен был следить за процессом. Через нее медик просовывал маленький, похожий на ножницы, аппарат, с помощью которого брал биопсию желудка.

Другой коллега, Джон Азертон, приехавший к нам из Англии, должен был обработать взятые образцы и выделить мой штамм H. pylori в чашке Петри. После Гильермо Перес-Перес снова должен был взять анализ крови на уровень антител. Затем мне нужно было пропить курс антибиотиков для уничтожения бактерии и посмотреть, уменьшится ли со временем уровень антител.

Я даже не представлял, какой дискомфорт вызовет процедура. В день биопсии Рик дал мне лекарство, чтобы расслабиться и почти ничего не помнить потом. Оно сработало, за исключением одного момента: каждый из семнадцати раз, когда мне вставляли эндоскоп в желудок, я давился. Зачем делать столько биопсий? Мы исследователи: раз уже дал согласие, почему бы не набрать побольше материала для будущих исследований.

После мне сообщили, что в желудке нет ни язвы, ни каких-либо других «ненормальностей». Я этого ожидал, но все равно новость была хорошей. Джон Азертон сделал посев трех образцов бактерий в чашки Петри и стал ждать роста. А я десять дней принимал антибиотики.

Мы ждали…

К моему удивлению, не выросло ничего. В бактериальных образцах не появилось никаких колоний H. pylori. Анализы крови показывали, что я носитель, но куда же они делись? Мы предположили, что в организме их было сравнительно мало, несмотря на высокие показатели антител в анализе крови. Или, может быть, высокий уровень антител угнетал действие бактерии, но не уничтожал ее – примерно как устрица покрывает перламутром песчинку, из которой получается жемчужина. Не имея возможности избавиться от песка, организм делает его менее раздражающим.

В течение следующего года мы постоянно делали анализы крови, и Гильермо обнаружил, что мой уровень антител к H. pylori постепенно (и значительно) снижался, как и должно было случиться после успешной терапии антибиотиками. Я мог вздохнуть спокойно. Риск рака желудка упал практически до нуля.

Затем произошло нечто странное. Через шесть месяцев после уничтожения бактерий после еды и по вечерам начиналась изжога – раньше ее не было никогда. Мне стало интересно, не связана ли она с приемом антибиотиков. На медицинских конференциях я слышал рассказы врачей, что среди побочных эффектов при приеме лекарств такое бывает, но серьезно эту тему никто не изучал.

К сожалению, гастроэзофагальная рефлюксная болезнь, если ее не лечить, вызывает намного более серьезные проблемы. Она может привести к тканевой травме под названием «пищевод Барретта», которая, в свою очередь, может перерасти в аденокарциному, одну из форм рака{121}. В прошлом почти все раки пищевода развивались из злокачественных изменений в верхней и средней части пищевода, ближе ко рту, и это был другой тип рака. Но с самого своего открытия в 50-х годах{122} болезнь Барретта иногда перерастала в аденокарциному либо нижней части пищевода, либо верхней части желудка. Когда-то это была редкость, составлявшая лишь 5 % всех случаев подобных заболеваний в США. Но сейчас процент растет быстрее – за последние тридцать лет{123} стало в шесть раз больше. Сейчас аденокарцинома составляет более 80 % всех новых случаев рака пищевода в США.

Тогда мы этой статистикой не владели.

Несмотря на множество теорий, никто не знал, почему заболеваемость всеми этими родственными недугами растет одновременно: ГЭРБ, самая мягкая и распространенная форма, была обнаружена в 30-е годы, пищевод Барретта, более продвинутая и менее распространенная стадия – в 50-е, а пугающая многих аденокарцинома – в 70-е. Они явно связаны между собой.

К тому моменту мы в основном изучали, как H. pylori повреждает желудок. Рик Пик, врач, делавший мне эндоскопию, исследовал различия между воздействием на желудок CagA-позитивных (самых вирулентных) и CagA-негативных (менее вирулентных) штаммов. Поскольку тогда бактерию ассоциировали с самыми разнообразными заболеваниями, я попросил его исследовать ее взаимоотношения с ГЭРБ. С помощью анализа крови мы могли определить, чаще ли у больных ГЭРБ встречается H. pylori, чем у остальных. Работая с коллегами из Кливлендской клиники, специалистами по рефлюксной болезни, он собрал коллекцию образцов сыворотки крови. А Гильермо провел слепые тесты: он не знал, какие образцы взяты у здоровых людей, а какие – у заболевших.

Удивительно, но вместо прямой связи между наличием H. pylori и изжогой Рик обнаружил обратную пропорциональность. Без бактерии ГЭРБ развивалась вдвое чаще. А дальше выяснилось, что шансы выше даже не в два, а в восемь раз{124}. Чем это можно объяснить?

Я спросил Рика о связи заболеваемости с белком CagA, раз уж мы знали, что штаммы с ним более вирулентны. Он сказал, что связь еще сильнее и тоже обратная: чем меньше Cag, тем чаще ГЭРБ. Результаты были прямо противоположны ожидаемым.

Я на самом деле мало тогда знал о ГЭРБ, так что спросил Рика, растет ли заболеваемость. После положительного ответа наша работа над H. pylori пошла в новом направлении.

То первое исследование стало основой для гипотезы, что бактерия защищает от ГЭРБ. Обратная пропорциональность была вполне заметной. Но что она означала? Как микроб, живущий в желудке и связанный с язвой и раком, может защищать пищевод? Или, может быть, болезнь пищевода уничтожает его?

В течение многих лет группа немецких врачей лечила антибиотиками пациентов с язвой двенадцатиперстной кишки, чтобы вывести H. pylori. Затем начали изучать последствия лечения – через три года после терапии осмотрели желудок и пищевод каждого пациента. Примерно у половины больше не было H. pylori. В первые годы после разработки антибиотиковой терапии такие результаты встречались нередко. Сейчас медики прописывают другие курсы, которые намного чаще работают успешно – в 80 % случаев.

Сравнив две группы после терапии, немецкие ученые обнаружили, что у пациентов с выжившими H. pylori изжога обнаружилась в 12,9 %. А у тех, кто остался без нее, – почти 26 %. Уничтожение бактерии привело к более чем двукратному росту болезни пищевода{125}. Результат показал, в каком направлении идет причинно-следственная связь: терапия ухудшила состояние пищевода, поспособствовав развитию изжоги.

Многие раскритиковали статью, найдя множество технических придирок, и в течение года на медицинских конференциях было очень модно осуждать ее. Но мое внимание она привлекла. Я знал, что глава группы, Йоахим Лабенц, был серьезным, честным ученым.

За последующие несколько лет моя группа провела дополнительные исследования совместно с коллегами по всему миру{126} и обнаружила точно такую же динамику: обратную пропорциональность между наличием H. pylori и заболеваемостью ГЭРБ, пищеводом Барретта и аденокарциномой. Люди с наиболее вирулентными сagA-позитивными штаммами, которые связаны с язвой и раком желудка, оказались наиболее защищены от болезней пищевода.

Все выглядело очень загадочно. Как бактерия-злодейка может защищать пищевод? Причем самые вирулентные штаммы еще и самые эффективные.

Ответы можно поискать в желудочном соке. Кислота убивает большинство бактерий. Но за тысячелетия эволюции H. pylori научилась избегать гибели. В каком-то смысле она даже любит кислую среду: есть, конечно, определенные трудности, связанные с жизнью в такой враждебной обстановке, но зато нет конкурентов. Как известно, враг моего врага – мой друг.

На самом деле немалое число исследований из разных лабораторий, в том числе моей собственной, показывает, что H. pylori помогают регулировать кислотность желудка. Они вызывают воспаление, которое влияет на желудочные гормоны. А те, в свою очередь, включают или выключают производство кислоты.

В первые десятилетия жизни эта балансирующая система работает очень хорошо. Под микроскопом железы, производящие желудочный сок, напоминают листья, колышущиеся на ветру. Но с возрастом от хронического воспаления стенки желудка изнашиваются, причем у тех, у кого есть H. pylori – быстрее. Железы укорачиваются и уплощаются. Когда это происходит, развивается так называемый атрофический гастрит – желудок производит все меньше кислоты. Вследствие этого проходит язва. Закон Шварца, «нет кислоты – нет язвы», выполняется.

Но вот у людей, у которых H. pylori либо никогда не было, либо ее выводили антибиотиками, высокий уровень кислотности сохраняется даже после сорока лет. Таким образом, пожалуй, впервые за все историческое и доисторическое время, многие люди доживают до среднего возраста с целыми и невредимыми железами для производства кислоты. У них содержимое желудка, поднимающееся вверх по пищеводу, очень кислое, в нем выше содержание пищеварительных ферментов – и оно наносит больше повреждений{127}. А поскольку H. pylori сейчас гораздо реже встречается в раннем возрасте, большинство современных детей растут с иной системой регулирования кислотности, чем у прошлых поколений – бактерия больше не участвует в физиологических процессах. Изжога у детей, когда-то невероятно редкая, сейчас встречается все чаще, и многих лечат лекарствами, которые уменьшают кислотность желудка. Может ли одно быть связано с другим?

Мы обнаружили, что H. pylori, открытая как патоген, – на самом деле обоюдоострый меч: с возрастом повышается риск язвы, а затем и рака желудка; при этом она полезна для пищевода. Бактерия защищает от ГЭРБ и ее последствий, в том числе другого вида рака. С исчезновением H. pylori количество случаев рака желудка уменьшается, зато растет заболеваемость аденокарциномой пищевода. Это классический случай амфибиоза. Факты сходятся.

Глава 11. Проблемы с дыханием

Большинство людей знают, что астма, болезнь, известная с античных времен, превратилась в серьезную проблему для здравоохранения. Статистика из развитых стран, которую ведут не менее семидесяти лет, показывает, что заболеваемость за это время удвоилась, если не утроилась. Графики похожи на пенсионные накопления вашей мечты, однако на самом деле показывают увеличение количества ужасных страданий и, в некоторых случаях, преждевременных смертей.

Врачам уже много лет известно, что астма как-то связана с гастроэзофагеальной рефлюксной болезнью. У многих наблюдаются сипение, кашель и сокращение дыхательных путей, характерные для приступов астмы. А когда люди с астмой получают лекарства от ГЭРБ, чтобы уменьшить кислотность в желудке, улучшается и дыхание. Несмотря на очевидную связь, многие медики считают, что рефлюксная болезнь – причина лишь небольшого процента заболеваний астмой.

Одна теория, объясняющая, как связаны две этих болезни, чисто механическая. Когда желудочный сок поднимается по пищеводу, он может попасть в дыхательные пути и вызвать раздражение. Но это объяснение не учитывает аллергии и сенную лихорадку, часто развивающихся на фоне астмы – основного представителя группы родственных болезней, для которых характерна повышенная чувствительность к чужеродным веществам.

После того как исследования показали, что H. pylori может защитить нас от ГЭРБ, мне стало интересно, сможет ли уберечь и от астмы. Возможно, рост количества случаев этой болезни связан с тем, что сейчас меньше детей получают бактерию в детстве, а у многих ее случайно уничтожают при лечении антибиотиками. Могут ли субклинические нераспознанные случаи ГЭРБ, вызванные отсутствием H. pylori, быть главной причиной эпидемии астмы?

Хотя идея казалась вполне осмысленной и укладывалась в то, что мы узнали в середине 90-х, многие посчитали вывод поспешным. Уменьшение количества H. pylori и увеличение случаев астмы – несомненные факты, но они могли быть не связаны между собой. Увеличение заболеваемости астмой коррелирует еще, например, с увеличением количества телевизоров в домах или «Фольксвагенов» на дорогах.

Я попытался убедить нескольких коллег, работавших с легочными заболеваниями, исследовать эту потенциальную связь вместе со мной, но она казалась слишком уж притянутой за уши. К тому же медицинское сообщество в первую очередь интересовалось опасностью, представляемой H. pylori. Чтобы доказать свою гипотезу, нужно было изучить популяцию пациентов с астмой, но без сотрудничества с ученым-клиницистом мне бы это не удалось.

Затем, в 2000 году, я переехал из университета Вандербильта в Теннесси в Нью-Йорк, где возглавил медицинский факультет Нью-Йоркского университета. Я очень обрадовался возможности вернуться в свою альма-матер и собрать на факультете сильный состав. Но несмотря на административные задачи и давление, не хотел бросать исследования. На новом месте нужно было искать новые шансы. Так что коллегам был задан вопрос: «Кто из вас работает с астмой?»

Все показали на доктора Джоанну Рейбман, специалиста по легочным заболеваниям, которая в 1991 году открыла в госпитале Белльвю клинику для взрослых, больных астмой. Она вежливо, но без особого энтузиазма, выслушала мои идеи. Одна из сильных интеллектуальных сторон Джоанны – ее скептицизм. Дикие идеи появляются постоянно, и женщина не собиралась верить моей идее без доказательств. Справедливо.

Доктор Рейбман согласилась привлечь к исследованиям пациентов своей клиники. Их здоровые друзья и родственники служили контрольной группой. Она провела множество тестов, чтобы выявить легочную функциональность и аллергии. К счастью для меня, с 2002 года она собирала и замораживала образцы крови участников, которыми можно было воспользоваться для проверки на H. pylori. Поддержка Джоанны стала ключевой для проверки гипотезы; она всегда искала и до сих пор ищет способы улучшить жизнь больных астмой.

К 2004 году у команды Джоанны были в наличии образцы крови более 500 человек. Мы договорились, что она отправит моей команде сыворотки крови под кодовыми именами, чтобы не было известно, кто болен, а кто нет. Это уменьшало шансы необъективности. Гильермо сделал анализы крови, после чего мы разделили результаты на положительные, отрицательные и неясные. С помощью повторных анализов практически от всех неясных удалось избавиться.

Позже в том же году мы отправили результаты Джоанне и ее команде, в которой работал в том числе Майкл Мармор, опытный эпидемиолог. Он занимался как раз нужным нам статистическим анализом. Через несколько недель доктор Рейбман позвонила и сообщила, что, к ее удивлению, обнаружилась обратная пропорциональность между наличием H. pylori и астмой. Тем не менее она по-прежнему сомневалась. В конце концов, как желудочный микроб может защищать от легочных болезней?

Мы договорились встретиться и обсудить результаты. Через неделю Джоанна, Майк и остальные члены команды приехали в небольшой госпиталь ветеранской организации, где расположена моя лаборатория и небольшой личный кабинет. Она рассказала об участниках эксперимента – 318 пациентов с астмой и 208 здоровых людей из контрольной группы – и объявила о результатах статистического анализа.

Эксперимент показал, что у людей с положительным анализом на H. pylori шансы заболеть астмой на 30 % меньше, чем у тех, у кого бактерии в организме нет. Статистика сохранилась даже после того, как они учли другие переменные, объясняющие возможную предрасположенность к заболеванию.

Это стало первым подтверждением моей теории. Тем не менее данные можно было толковать разными способами.

– Что насчет cagA? – спросил я. Мы проводили анализ и на наличие этого штамма, как при анализах для язвенной болезни, рака желудка и болезней пищевода.

– Еще не анализировали, – ответила Джоанна.

Я был разочарован, потому что ключевым маркером является сagA. Именно он хуже всего влияет на язву и лучше всего на здоровье пищевода. Если бы можно было предсказать, какая история об астме окажется наиболее эффектной, я готов был биться об заклад, что ей станет сagA как лучший индикатор защищенности от астмы.

– Ну, – ответила Джоанна, – посмотрим потом.

Тут вмешался Майк.

– Подождите минутку! – сказал он. – Я, наверное, смогу это рассчитать.

С этими словами он начал печатать что-то на ноутбуке. Мы молча наблюдали. Через тридцать секунд он размашистым жестом нажал последнюю кнопку и прочитал с экрана:

– СagA+: вероятность 0,6.

Эврика! Эти слова означали, что люди с этим штаммом на 40 % реже болеют астмой.

Поразительно: штаммы, имеющие непосредственное отношение к язве и раку желудка, как оказалось, лучше всего защищали от ГЭРБ, а теперь еще и от астмы. Парадокс, но сейчас результат можно объяснить тем, что СagA наиболее тесно взаимодействуют со своими носителями. К тому времени мы уже понимали систему работы этих штаммов{128}: постоянное впрыскивание своего материала в желудочные клетки человека. Словно бы существуют две разных популяции штаммов H. pylori. Одни – энергичные и общительные, cagA-позитивные. Другие, cagA-негативные, можно считать более ленивыми: они куда реже контактируют с клетками носителя-человека.

Эти штаммы, скорее всего, живут ближе к нашим клеткам, а другие – дальше, в полости желудка. Таким образом, не стоит удивляться, что именно cagA-позитивные сильнее всего повреждают стенки. Но поскольку они самые «общительные», потенциально могут при этом принести наибольшую пользу для регулирования физиологии.

Затем Джоанна просмотрела медицинские карты пациентов, чтобы узнать, когда болезнь была диагностирована. В детстве появились первые симптомы или во взрослом возрасте? Обнаружилось, что у пациентов с H. pylori астма в среднем начиналась в двадцать один год. У кого ее не было – в одиннадцать. Поразительная разница. Это показало, что отсутствие H. pylori чаще ассоциируется с детской астмой, а присутствие откладывает ее начало. Через пару лет в канадской Манитобе провели большое исследование с участием детей. Обнаружили, что использование антибиотиков в первый год жизни приводит к значительному повышению шансов заболеть астмой в семь лет{129}. Специально H. pylori они не искали, но их результаты соотносились с моей общей гипотезой.

Краткое изложение наших результатов было представлено на ежегодном собрании Американского общества грудных болезней в мае 2005 года{130}. К сожалению, встретили его зевотой. Наша работа не принадлежала к главному направлению изучения астмы, и даже специалисты по легочным болезням из команды Джоанны оказались намного меньше впечатлены результатом, чем я.

В исследовании Джоанны образцы крови также были протестированы на антитела к аллергенам, чтобы проверить, связана ли H. pylori с аллергическими реакциями. И здесь обнаружилась связь: присутствие бактерии ассоциировалось с меньшим количеством реакций на аллергены. Это говорило о том, что микроорганизм защищает от аллергии.

* * *

Я продолжил работу. Удастся ли повторить наши результаты в другой популяции? Если мы действительно напали на что-то стоящее, увидим это снова. Мне пришла мысль: не стоит ли воспользоваться данными большого исследования под названием NHANES III: 20 000 американцев были выбраны как «представители страны», и с 1988 по 1994 год прошло несколько медосмотров с их участием.

Результаты анализов крови по-прежнему были доступны, в том числе на H. pylori{131}. Сидя в том же маленьком кабинете в здании ветеранской организации, в марте 2006 года я предложил доктору-эпидемиологу Ю Чэнь, молодой специалистке, недавно перешедшей в Нью-Йоркский университет, воспользоваться этими данными, чтобы проверить гипотезу об обратной пропорциональности между наличием H. pylori и заболеваемостью астмой. Она согласилась и сумела найти данные NHANES III о 7600 людях с астмой и анализами на H. pylori. Предыдущее исследование Джоанны с участием 500 человек было само по себе довольно большим, но здесь выборка была в пятнадцать раз больше.

5 мая 2006 года Ю прислала мне электронное письмо. «Я провела анализ данных NHANES… Они какие-то странные».

Торопясь на самолет в Чикаго, я засунул в чемодан присланные распечатки таблиц. Через несколько часов, спокойно усевшись в салоне, наконец их рассмотрел. Все было ясно: данные показали, что между наличием H. pylori и астмой действительно имеется обратно пропорциональная связь. Особенно выраженной она была для сagA-позитивных штаммов. Больше того, процент заболеваемости был ниже примерно на 40 %, как и в исследовании Джоанны.

Это второе большое, независимое, слепое исследование, которое дало результат, практически идентичный первому. Уже явно не простое совпадение. Нужно было, конечно, рассмотреть и другие вопросы, к тому же данные ничего не говорили о том, является отсутствие H. pylori предпосылкой к развитию астмы или наоборот. Но в тот момент, сидя в самолете, под шум двигателей и храп соседа по креслу, я осознал, что гипотеза верна{132}. И почувствовал себя так, словно прошел пешком большой путь и, наконец, едва дыша, мокрый от пота, поднялся на вершину горы – то был момент радостного возбуждения.

В исследовании Ю обнаружились дополнительные нюансы. Все обратно пропорциональные связи встречались у детей младше пятнадцати лет. Эффект был специфическим для детской астмы и никак не проявлялся во взрослом состоянии. Хотя заболеваемость в целом возросла после Второй мировой войны, чаще всего она встречалась среди детей – и в городах, и в сельской местности во всех развитых странах, но особенно уязвимы бедняки. Есть много теорий, объясняющих это; одна из популярных – они чаще встречаются с тараканами и другими насекомыми, которые могут служить важными триггерами астмы. Но не у всех в доме, где живут тараканы, встречается астма, а многие заболевают, хотя вообще ни разу в жизни не видели этих маленьких вредителей. Для меня главный вопрос даже не в том, почему у кого-то проявляется аллергия и после встречи с тараканом дыхание становится хриплым. Это я как раз понимаю. Вопрос, скорее, в том, почему после этой встречи у большинства детей хрипы проходят, но не у всех.

В записях NHANES III была информация и о сенной лихорадке, и об аллергическом рините. Опять-таки мы нашли обратный эффект, и опять-таки в детях, а не во взрослых, и он был более сильный для cagA-позитивных штаммов. Эта работа стала первым доказательством, что присутствие H. pylori в желудке ребенка может защищать его от сенной лихорадки. Как и астма, эта болезнь с постепенным исчезновением H. pylori стала все больше распространяться.

NHANES III оказалось настоящей сокровищницей (деньги налогоплательщиков принесли реальную пользу). Ю сумела связать анализы на H. pylori с результатами кожных тестов на аллергию у более чем 24 000 людей. Для каждого из шести рассмотренных аллергенов наблюдалась обратно пропорциональная зависимость от наличия бактерий, а для четырех из них (пыльца, рожь, чертополох, альтернария) разница оказалась статистически значимой. Как и в случае с астмой и сенной лихорадкой, люди с H. pylori с меньшей вероятностью проявляли кожную реакцию на аллергены. Сразу проясним ситуацию: я не хочу сказать, что существует какая-то прямая связь между нашей бактерией и, например, чертополохом. Скорее, она оказывает какое-то общее воздействие на иммунитет, на способность людей отключить аллергическую реакцию.

Эти дополнительные результаты были очень важными, потому что показали похожую связь с тремя разными, но родственными заболеваниями: астмой, сенной лихорадкой и кожными аллергиями. Кроме того, результаты подтвердились в более крупных выборках{133}, когда Ю и я провели еще одно большое исследование. Мы использовали анализы, взятые у людей из программы NHANES в 1999 году. Почти десять лет спустя результаты вышли схожими.

Я начал изучать астму из-за ее связи с ГЭРБ. Поначалу соглашался с популярным объяснением, что изжога приводит к астме из-за того, что в нижнюю часть пищевода попадают желудочный сок, желчь и другие токсичные вещества, которые потом поднимаются вверх и через трахею оказываются в дыхательных путях. Но эта теория не объясняет происхождение сенной лихорадки и кожных аллергий, потому что они развиваются очень далеко от пищевода. Учитывая, что все эти недуги аллергической природы, возник очевидный вопрос: влияет ли H. pylori на иммунитет? И как вообще желудочный микроб может влиять на иммунитет?

Ответ, к которому я, в конце концов, пришел, близок к исходным наблюдениям Робина Уоррена, австралийского патолога, который связал H. pylori с гастритом – большим скоплением (больше, чем считается нормальным) воспалительных и иммунных клеток на стенке желудка. Но какая стенка нормальна: современная, без H. pylori{134} и с небольшим количеством вышеупомянутых клеток (без гастрита), или же более древняя, с H. pylori и большим их количеством (гастрит)?

Как и кишечник, стенка желудка – дом для многочисленных типов клеток, участвующих в работе иммунитета. Среди них – белые кровяные тельца, сражающиеся с инфекциями, и другие, регулирующие иммунитет. Кроме того, присутствуют так называемые дендритные клетки с длинными выступающими отростками, которые чувствуют находящиеся поблизости бактерии и реагируют на них. Когда они активируются, то передают сигнал тревоги лимфоцитам, белым кровяным тельцам, которые составляют основную часть полицейских сил вашего тела.

Лимфоциты разными способами укрепляют оборону. А кроме того, у них есть память: большинство помнят какой-либо химический аспект конкретного события, например, компонент бактериальной стенки от прошлой инфекции. Каждый раз, когда ребенок заболевает стрептококковым фарингитом, его тело все лучше их запоминает, и, в конце концов, при очередном заражении перестают проявляться симптомы – вырабатывается иммунитет. Вакцины и дозы антигенов используют такие функции, чтобы сделать его сильным.

Вас не должно удивлять, что стенка желудочно-кишечного тракта, от рта до ануса, населена клетками-дендритами, которые засекают бактерии, и лимфоцитами, которые реагируют на них. Причем и на обычных обитателей, и на непрошеных гостей, но не всегда одинаково. Лимфоциты запоминают и злоумышленников, которых нужно ловить сразу после обнаружения, и гостей, с которыми нужно обращаться предельно учтиво.

В стенке желудка тоже живут белые кровяные тельца: B-лимфоциты, которые вырабатывают антитела, и T-лимфоциты, которые занимаются комплексной защитой. Но иммунные клетки могут выполнять противоположные функции: быть активаторами или подавителями. Некоторые преимущественно запускают воспалительный процесс, а другие, которые называют регуляторными T-лимфоцитами или T-супрессорами, модифицируют и подавляют реакции. Мы не хотим, чтобы любое мелкое происшествие перерастало в полномасштабную войну – это будет слишком разрушительно. Нам нужны полицейские силы для регулирования армии – что-то вроде военной полиции, поддерживающей порядок в войсках. Это одна из ролей, которую играют T-супрессоры. Часть «гастрита», который патологи видят на стенке желудка при колонизации H. pylori, на самом деле представляет собой лимфоциты, реагирующие на бактерию. В желудке с H. pylori живет больше лимфоцитов и намного больше T-супрессоров, чем в «современном» без этой бактерии.

Таким образом, не всякий гастрит, наблюдаемый патологами, – «плохой». Это сдвиг парадигмы. Я считаю, что T-супрессоры, живущие в желудке, с помощью своих функций защищают нас от астмы и аллергических расстройств. Патологи и врачи должны понять, что «воспаление» желудка – это нормально. У него есть биологические издержки, в частности, язва и рак, но оно приносит и пользу, которую мы начинаем понимать только сейчас.

Группа швейцарских ученых, возглавляемая доктором Анной Мюллер, провела эксперименты на мышах, чтобы понять, какую важность имеют иммунные ответы, вызванные H. pylori. Их работа подтверждает ее защитную роль при астме. Мюллер с коллегами индуцировали{135} у мышей астму, впрыснув аэрозоль с аллергеном в легкие. Они показали, что при заражении H. pylori реакция мышей на аллерген оказалась пониженной. Живые бактерии в желудках защищали; мертвые не помогали никак. Более того, мыши, зараженные в младенчестве, получали лучшую защиту. Эти результаты похожи на эпидемиологическую картину у людей. Мы показали, что защита от астмы, обеспечиваемая H. pylori, действует по большей части в начале жизни.

Дальнейшие эксперименты показали, что бактерии взаимодействуют с чувствительными дендритными клетками стенки желудка, заставляя их программировать иммунную систему на выпуск Т-супрессоров. H. pylori выбрали очень умную стратегию: T-супрессоры подавляют иммунные ответы, которые должны уничтожать бактерии. Но это отличная сделка, потому что вместе с этим они подавляют еще и аллергические реакции.

Данная теория, пусть и не слишком широко известная, справедлива с эволюционной и физиологической точки зрения; эпидемиологические, гистологические и экспериментальные исследования дают параллельные доказательства: популяции иммунных клеток, появление которых провоцируют H. pylori, защищают нас от астмы. Опять-таки, идея не в том, что бактерии как-то связаны с тараканами или пыльцой. Скорее их присутствие в раннем детстве гарантирует, что когда носитель встретится с этими аллергенами, он успеет отключить иммунный ответ раньше, чем аллергия выйдет из-под контроля. Причем этим, скорее всего, занимаются не только H. pylori. Вполне возможно, существовали и другие подобные микробы, которые погибли, а вместе с ними популяции иммунных клеток. H. pylori может быть предводителем, вожаком стаи, главным актером труппы, или звездой в спектакле, или же это вообще театр одного актера. Еще не известно. Но эти «старые солдаты» сейчас быстро исчезают, что может быть вполне достаточным объяснением роста заболеваемости астмой.

* * *

Мои идеи о H. pylori – что в начале жизни они полезны для нашего здоровья, но с возрастом становятся опасными – были приняты многими коллегами не слишком хорошо. Напротив, кое-кто даже назвал меня еретиком.

Во многом проблема заключается в том, что вокруг идеи о ее вреде уже построили целую доктрину. Отчасти сопротивление обусловлено вполне логичным научным принципом: показать корреляцию – это еще не доказать причинно-следственную связь. Люди, которые грабят банки, возможно, курят больше, чем те, кто живет обычной жизнью, но это не значит, что курение заставляет их грабить банки. Более того, может быть и «обратная причинность»: ограбление банков – это опасное дело, так что люди могут курить, борясь со стрессом.

Несмотря на немалое число исследований разных ученых, прямых доказательств двойственной природы H. pylori немного. Тем не менее степень скептицизма слишком уж непропорциональна тому, что уже было выяснено. Кстати, прямых доказательств, что H. pylori вызывает язвенную болезнь, тоже не существует. Ученые показали, что ее устранение заметно снижает риск рецидива, и это очень важный клинический результат, но он ничего не говорит об изначальной причине.

Представьте, что я пролил на руки бензин, и кто-то его поджег. В результате получим ожоги. Предположим, что мы решили провести исследование разных методов лечения и на правую руку нанесли мазь с антибиотиком, а на левую нет, и правая рука зажила лучше. Какой вывод можно сделать? Очевидно, применение антибиотика привело к лучшему результату. Если провести такое же испытание на многих людях, и в среднем рука, обработанная антибиотиком, будет заживать лучше, чем необработанная, это может стать новым стандартом лечения.

Но подобное испытание нельзя считать доказательством, что ожог вызван бактериями. Мы видим только то, что их удаление способствует лучшему заживлению ран. Ожог был вызван взаимодействием спички и бензина. Постфактумные исследования результатов устранения H. pylori у людей, уже болевших язвой, – это явление того же порядка. На самом деле единственное известное мне исследование, где задавали вопрос, вызывает ли H. pylori язву желудка, – наше собственное. Работая вместе с Абрахамом Номурой и популяцией японо-американцев на Гавайях, мы показали, что присутствие бактерии в 60-х годах связано с повышенным риском развития язвы двадцать один год спустя{136}. Так что я вовсе не утверждаю, что ее присутствие для нас безвредно. Просто дело в том, что, как и во многих сложных проблемах человеческой биологии, специфические причинно-следственные связи установить довольно трудно. И хотя H. pylori – обычно необходимое условие для развития язвенной болезни, его не достаточно. В 1998 году я предположил, что язва вызывается изменением микроэкологии желудка, что приводит к изменению количества H. pylori, типов и разнообразия ее штаммов, а также изменению количества и распределения других организмов{137}. Через шестнадцать лет идея выглядит вполне обоснованной.

После публикации первой работы Уоррена и Маршалла появилась группа «хеликобактериологов». По всему миру проводились собрания, многие получили немало штампов в паспортах. Каждый год европейское сообщество собирало конференцию по H. pylori, где присутствовали гастроэнтерологи, микробиологи, патологи и их студенты; к середине 90-х количество посетителей измерялось уже тысячами. Горячая поддержка фармацевтических компаний, готовых влиться в новое «движение», стала важным стимулом для проведения собраний.

В 1996 и 1997 годах, когда я выдвинул идею о существовании «хороших» хеликобактеров, диапазон реакций был где-то между недоумением и презрением. Помните: хорошая H. pylori – мертвая H. pylori. Нобелевская премия, полученная Уорреном и Маршаллом в 2005 году, тоже не сильно помогла моему делу, хотя комитет дал очень продуманную формулировку, связанную с открытием H. pylori и ее роли в течении пептической язвенной болезни. Великая революция, которую произвело открытие бактерии, разрушила догму, что причина язв – стресс и связанная с ним гиперактивность. Но ее место заняла не менее радикальная догма: H. pylori должны быть уничтожены.

Врачи, искренне считавшие, что делают доброе дело, избавляясь от H. pylori, пациенты, беспокоившиеся из-за «инфекций», и фармацевтические компании, которые всегда рады распространять свою продукцию, в частности антацидные препараты (одни из самых коммерчески успешных лекарств в мире), вместе создали каток, которым готовы раздавить древний микроб. Несмотря на то что язвенной болезнью страдает относительно немного людей, каток получает все более мощный импульс к движению.

Тем не менее я считаю, что в конце концов мы поймем вот что: экологическая перемена таких масштабов – исчезновение H. pylori – несет с собой множество последствий, как хороших, так и плохих. Работа сформировала мои мысли и сделала меня таким, какой я есть сейчас: я беспокоюсь об исчезновении многих микробов из нашего древнего бактериального наследия. Сколько других организмов исчезает или уже исчезло?

Коллеги по-прежнему устраивают «консенсусные конференции», в основном спонсируемые фармацевтическими компаниями, на которых постоянно добавляют все новые категории людей, у которых нужно устранить H. pylori. Основная практика по-прежнему звучит как «Выявить и вылечить». Военная аналогия этой фразы – «Найти и уничтожить». Повсюду люди боятся присутствия бактерии в желудке, а врачи считают себя обязанными избавиться от этого патогена. Несмотря на публикацию наших результатов во многих ведущих журналах, я так и не смог ничего изменить в практике.

Тем не менее эти идеи нашли отклик в сообществах микробиологов и экологов. Поскольку моя команда сыграла важную роль в доказательстве, что H. pylori – патоген, меня приглашают на многие собрания, в университеты, а также включают в состав ведущих ученых обществ. В своих статьях я перестал называть бактерии инфекционными. Это процесс колонизации – бесчисленное множество организмов поступает с нашим телом точно так же и счастливо живет там многие годы. В этом я точно уверен.

Кроме того, время на моей стороне, правда выйдет наружу, и мы научимся назначать персонализированное лечение: решать, у кого H. pylori уничтожать, у кого – сохранить, а у кого – восстановить. Мы движемся в верном направлении, но в современной медицинской практике слишком много контрпродуктивных стимулов, и она слишком инерционна – особенно когда речь заходит о «священных коровах».

Глава 12. Выше…

Мы ехали по проселочной дороге, судя по карте, это был самый короткий путь к Чичен-Ице, большому доколумбову городу, построенному майя. Дорога была сухой и пыльной, но неплохой. За кустами то и дело виднелись крыши домов. Не считая дороги, на обожженном солнцем пейзаже не было заметно особых следов технического прогресса. Тем не менее когда-то Юкатан был одним из центров цивилизации, объединявшей миллионы людей и продержавшейся несколько веков. Теперь же неподалеку от большого ритуального городища все поросло унылым, монотонным кустарником.

Тут я увидел на дороге двух детей. Проезжая мимо, мы успели рассмотреть их лица. Это были чистокровные индейцы майя, с черными как смоль прямыми волосами и широкими, гладкими чертами лица, точь-в-точь как на фресках и скульптурах майянских стел. Но сразу стало понятно, что что-то не так. Эти ребята, им было, может быть, лет восемь и одиннадцать, были слишком тяжелыми. Даже жирными. Я бы не удивился, увидев таких на дороге в Арканзасе, Огайо или Баварии, но здесь, на Юкатане, это стало шоком.

«Оно добралось даже сюда», – сказал я Глории, ехавшей со мной. Супруга была в курсе, что я изучаю ожирение, так что сразу поняла, о чем разговор. Я удивился, как далеко распространилась эпидемия – добралась даже до отдаленных районов развивающихся стран. Позже, когда я рассказал об этом эпизоде одному из коллег по Нью-Йоркскому университету{138}, он ответил, что видел нечто подобное в Гане: «Когда я начал там работать лет тридцать назад, главной проблемой детей было недоедание. Сейчас – ожирение».

Почему люди по всему миру становятся крупнее? Впервые за всю историю человечества перекормленных стало больше, чем недокормленных. Каждый третий взрослый в мире страдает лишним весом. Каждый десятый – ожирением. К 2015 году, по оценкам Всемирной организации здравоохранения, количество толстяков перевалило за 2,3 миллиарда – эта цифра равна населению Китая, Европы и США, вместе взятых. Дети и подростки тоже стали тяжелее, причем, куда ни посмотри. Люди едят больше плохой еды и не делают зарядку?

Как врача и ученого, изучающего человеческое здоровье, меня одновременно беспокоит и занимает вопрос, почему люди толстеют. И я нашел несколько многообещающих, как мне кажется, идей, которые помогут дать ответ. Но, прежде чем перейти к ним, хочу обсудить родственный вопрос, который и привел меня к этим ответам: почему люди по всему миру становятся выше?

За последние сто лет во многих странах увеличился средний рост. Когда я спрашиваю других, почему это так, большинство отвечает: мы стали лучше питаться. С этим трудно спорить. В развитых странах уж точно едят больше, чем раньше, хотя вот лучше ли рацион – отдельный большой вопрос. Голод как стихийное бедствие остался в прошлом. В этом смысле питание действительно улучшилось, и я не принижаю важность этого. Но как и всегда, больше всего меня интересовал вклад микробов в человеческое развитие.

Несколько лет назад я вспоминал исследование, проведенное в 1964–1973 годах Леонардо Матой, микробиологом и экспертом по здравоохранению из Костариканского университета. Оно было посвящено связи между недоеданием и инфекциями у детей из Санта-Мария-Кауке, деревни в Гватемале{139}. Тогда детская смертность была поразительно высокой – около 96 смертей на 1000 рожденных детей, сравните с 6 смертями на 1000 детей в современных США. Санитарная обстановка плохая, дети страдали от множества диарейных заболеваний. Мата и его коллеги обнаружили, что чем чаще у детей была диарея, тем медленнее они росли. Чем больше болезней, тем ниже они были. Работа подтверждалась другими обширными данными, но конкретно его исследование привлекло мое внимание, потому что результаты были очень ясными.

Многие считают, что период максимальной скорости роста (так называемый «рывок роста») наступает в подростковом возрасте, но это не так. Первые два с половиной года жизни – вот он, настоящий период – главное критически важное «окно» для определения будущего роста во взрослом состоянии. Опытные педиатры знают, что, удвоив рост ребенка в возрасте двух лет, можно довольно точно прикинуть, каким он станет в будущем. Исследования детей, усыновленных в Азии, показали, что если они переехали в Америку до трех лет, то дорастали до среднего роста новых товарищей по играм. Но вот если позже, оставались невысокими. Таким образом факторы, определяющие рост, нужно искать в раннем детстве.

Еще одно ключевое наблюдение было получено из изучения H. pylori. Вскоре после открытия этих микробов ученые начали искать связь между ними и различными аспектами человеческого здоровья. Например, их чаще находили в желудках людей, которые в детстве жили в бедных семьях. Более того, взрослые с этой бактерией были в среднем ниже. Исследования посвящены идее, что H. pylori замедляет рост, что вполне соответствовало тогдашним взглядам – «H. pylori приносит вам только вред». Получалось, что патогены делают людей ниже, а если избавиться от них, человечество станет выше. Мне это казалось вполне логичным.

В 90-х годах знали, что заражение H. pylori происходит в первые несколько лет после рождения{140}, когда бактерия действительно может оказать влияние на скорость роста. Кроме того, H. pylori ассоциировалась с детством в семье с маленьким материальным достатком, что тоже вполне соответствовало данным: бедные люди обычно ниже. Но никто не знал, сама H. pylori замедляет рост, или же в данном случае она – маркер для других микробов, возможно, полученных тем же фекально-оральным путем{141}?

Позже стало известно, что микроб влияет на регулирование гормонов грелина и лептина{142}: оба производятся в желудке и участвуют в накоплении и расходовании энергии. Вполне можно представить, что дети, растущие с H. pylori, отличаются по обмену веществ от тех, у кого бактерий нет, и это гормональное различие уменьшает траекторию роста. Данная гипотеза требует экспериментального подтверждения. Некоторые эксперименты мы провели на мышах и получили дополнительные свидетельства.

В 2000 году, вернувшись в Нью-Йоркский университет, я стал искать человека, который помог бы исследовать вопрос, почему люди стали выше. Студентка Альбертина Бирд приняла вызов и вскоре нашла много интересных данных. Оказывается, долгосрочные изменения среднего роста довольно просто оценить благодаря большому количеству данных: антропологи используют скелеты, а в армиях много веков собирают информацию о росте солдат{143}.

Альбертина обнаружила, что человеческая история вовсе не была длинной, односторонней дорогой от меньшего роста к большему, как можно было бы подумать. Скелетные остатки показывают, что на различных этапах доисторического и исторического периода люди становились как выше, так и ниже. В разных местах и в разное время рост людей менялся по-разному. В архивах США мы раскопали информацию, что солдаты в армии Джорджа Вашингтона в XVIII веке были выше, чем солдаты, сражавшиеся в Гражданской войне, начавшейся в 1861 году. Почему?

Сейчас, почти сорок лет спустя, я вижу много высоких молодых японцев, и, что еще страннее, их волосы благодаря химическим красителям и моде теперь бывают и белыми, и красными, и фиолетовыми, и даже синими. В Китае, где увеличение среднего роста началось позже, чем в Японии, среднестатистический 6-летний мальчик в 2005 году был на 6,5 см выше, чем в 1975, а девочка – на 6,2 см. Изменения невероятно быстрые.

Более свежие данные демонстрируют заметную тенденцию к увеличению роста в конце XX века. Голландцы, один из самых низкорослых народов Европы в начале XX века, сейчас – один из самых высоких. Улицы Амстердама наполнены юными великанами и великаншами. В Азии перемены еще более резкие. Когда я учился в Токио в 1975 году, то в переполненном метро с моим ростом 185 сантиметров видел вокруг море макушек с черными волосами. Возвратившись, уже иногда видел и лица.

Этому может быть много объяснений, в том числе улучшенное питание. Но мы разработали теорию, как микробы могут влиять на рост. Наше мнение таково, что питание играет свою роль, но его одного недостаточно, чтобы объяснить все временные и географические различия. Как говорилось в предыдущих главах, XIX век был временем, когда в промышленных странах санитарные условия сначала значительно ухудшились, а затем, благодаря предпринятым мерам здравоохранения, намного улучшились. В городских запасах воды обычно содержался микробный «суп» из человеческих патогенов и дружественных или комменсальных бактерий; и те и другие появлялись из-за загрязнения фекалиями. С конца века, когда во многих странах воду начали фильтровать и хлорировать, патогены пропали, и люди стали здоровее и выше. Холеры было меньше, диарейные заболевания стали мягче. Вакцины контролировали дифтерию, коклюш и другие серьезные детские инфекции.

Но вполне возможно, что наблюдаемые изменения могут быть вызваны потерей не только патогенов, но и дружественных бактерий. Наше понимание микробов, обитающих в нас, находится еще в зачаточном состоянии, так что пока не известно, какие могут сделать нас выше и существуют ли такие вообще. Но, основываясь на нашей недавней работе, я готов биться об заклад, что мы их найдем.

Связь между передачей микробов и ростом проливает определенный свет на вопрос, почему солдаты времен американской революции были выше, чем в Гражданскую войну. Если бы вы росли на ферме в середине XVIII века, то жили бы в сравнительной изоляции. Через восемьдесят лет, в переполненных американских городах, вы вряд ли смогли бы избежать эпидемических детских болезней, да и вода, скорее всего, была куда грязнее.

В 2002 году мы опубликовали эти идеи с доказательствами в статье под названием «Экология роста: воздействие передачи микробов на рост человека» в уважаемом журнале Perspectives in Biology and Medicine. Но мало кто удостоил ее вниманием – еще один широкий зевок.

Тем не менее я уже размышлял над продолжением, которое должно было называться «Экология веса», и у меня было немало схожих идей. Но статью я в результате так и не написал, потому что альтернативный путь к пониманию, почему мы толстеем, оказался намного более интересным.

Чтобы начать эту историю, вернемся в 1979 год, когда я поступил на работу в отдел кишечных заболеваний Центра по контролю и профилактике заболеваний, став главным консультантом по сальмонеллам. Моим заданием было отслеживать и изучать бактерии из рода Salmonella, а также другие патогены, поражающие желудочно-кишечный тракт. Как раз в то время я и сам подхватил серьезную сальмонелловую инфекцию, о которой уже писал. Я заболел тифом, съев зараженный арбуз, но большинство людей получают сальмонелловые инфекции из пищи животного происхождения – мяса, яиц, молока и молочных продуктов.

Вы помните, что сельскохозяйственным животным сейчас дают небольшие (субтерапевтические) дозы антибиотиков, чтобы стимулировать их рост. В то время никто не задумывался, почему это настолько эффективно. Когда я писал статью о росте, то понял, что на фермах проходит огромный эксперимент, вполне подходящий под мою идею о влиянии микробов на рост и вес.

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 бóльшие 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 микробиом 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{144}. 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.

Глава 13. …и толще

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{145}.

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?»{146} 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 так же 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.

Итак, мы получили доказательства, что СТК изменяет развитие в начале жизни, но так и не поняли, почему это происходит. Каким образом добавление антибиотиков в воду вызывает подобный эффект? Что делает животных жирнее и заставляет их набирать костную массу? Мы заподозрили, что лекарства меняют состав кишечной микрофлоры, так что начали исследовать помет. Фекалии – это конечный продукт всех процессов, происходящих в кишечнике, и в нашем распоряжении его было достаточно. Они дали стандартный материал для сравнения во времени у одной и той же мыши и между теми, кому скармливали разные антибиотики и разную пищу.

Кроме того, после смерти животных мы изучали материал из верхней части толстого кишечника, которую называют слепой кишкой. Его содержание было важно для исследований, потому что оно показывало, какие микробы присутствуют и проявляют активность в теле, а не только после выделения в фекалиях. Поскольку этот материал можно добыть только хирургическим путем, мы получали его один раз. По большей части содержимое кишечника (и толстой кишки, и фекалий) мышей и людей состоит из непереваренных пищевых волокон, воды и бактерий; почти все присутствующие ДНК – бактериальные. Чтобы узнать больше, был проведен так называемый универсальный бактериальный анализ на 16S рРНК.

У всех микроорганизмов есть ген, кодирующий 16S рРНК, необходимую для производства белков. Но точная последовательность ДНК у разных видов бактерий значительно отличается. Форма гена у E. coli совсем не такая, как у стафилококка. Так что, воспользовавшись универсальным анализом с последующим секвенированием ДНК, мы смогли провести перепись «кто здесь». Это примерно то же самое, что проводить перепись населения Нью-Йорка или Чикаго, чтобы узнать, сколько там живет учителей, юристов, полицейских и школьников. В данном случае нас интересовало, сколько присутствует клостридий, бактероидов, стрептококков и так далее, вплоть до тысяч отдельных видов бактерий. На основании результатов переписи мы смогли ответить на несколько важных вопросов.

Во-первых, влияет ли СТК на разнообразие бактерий? Другими словами, живет ли в мышах, принимавших антибиотик, такая же разношерстная компания микробов, как в мышах контрольной группы? В обоих образцах, безусловно, будет немало «учителей», «школьников» и «полицейских», потому что они широко распространены. Но будут ли там «актуарии» или «настройщики фортепиано» (редкие профессии)?

Мы обнаружили, что антибиотики, возможно из-за низкой дозы, не оказывали очевидного эффекта на бактериальное разнообразие. В образцах СТК-мышей и контрольной группы обнаружилось одинаковое количество «профессий».

А меняют ли медикаменты функции бактерий? Да. Большинство пищи, которую вы едите, переваривается в тонкой кишке. Остатки, добирающиеся до толстой кишки, переварить практически невозможно. И тут на помощь приходят бактерии. Вспомните: некоторые микробы толстой кишки переваривают этот материал и выделяют так называемые короткоцепные жирные кислоты (КЦЖК), которые всасываются в стенки кишечника. Эти КЦЖК составляют 5-15 % всех калорий, которые вы получаете за день. Если бы ваши микробы эффективнее добывали калории из «неперевариваемой» еды, вы получали бы еще больше питания и толстели.

Но что происходит с составом – относительными пропорциями между «учителями», «полисменами» и т. д. – при приеме СТК? Например, можно ожидать, что распределения этих профессий в Нью-Йорке и Чикаго будут более похожи между собой, чем, например, в Дели или Пекине. Вот модель, которую мы находим в кишечном микробиоме.

Тут стало уже интереснее. СТК меняет состав популяции кишечных микробов – это обнаружилось и в слепой кишке, и в фекалиях. Мы знали, что обычная доза антибиотика изменяет пропорции, но не знали, какое влияние окажут очень маленькие дозы. Оказалось, они вызывают тот же эффект.

Мы измерили их уровень в содержимом слепой кишки и обнаружили, что у СТК-мышей он намного выше, чем у контрольной группы. Это означало, что грызуны, принимавшие лекарства в начале жизни, когда развивались ткани, получали больше калорий от своих микробов.

Затем перешли к печени, главной метаболической фабрике тела. Она перерабатывает пищу, усвоенную кишечником, в том числе и КЦЖК, в полезные продукты – белки, источники энергии вроде сахаров и крахмалов, а также жировые молекулы для запасания энергии. Мы сравнили, какие гены чаще работали в печени наших подопечных.

Попадание точно в цель: печень СТК-мышей положительно регулировала гены, необходимые для производства жира и переноса его на периферию – в жировые слои животных. Было известно, что они набирают больше жира, так что откуда-то он должен был браться. Печень – вполне логичный источник. Она стратегически расположена между желудочно-кишечным трактом, где приобретается и вырабатывается энергия, и жировой тканью, где она хранится{147}.

* * *

Наш следующий эксперимент, спланированный и проведенный Лори, подробнее рассматривал, что происходит, когда мыши получают антибиотик (в нашем случае пенициллин) на ранней стадии жизни. В эксперименте Ильсына животным начинали давать лекарства сразу после отлучения от матери, в возрасте примерно двадцати четырех дней. Человеческий эквивалент этого возраста – не менее двенадцати месяцев. Лори же скармливала антибиотик беременным самкам, так что состав их микробов, в том числе вагинальных, менялся заранее. Новорожденные начинали жизнь с измененным микробиомом, при этом продолжали принимать лекарства. Как и предсказывалось, мыши, подвергнутые воздействию антибиотика при рождении, выросли больше, чем те, кому начали их давать позже. Этот эксперимент задал стандарт для всех последующих.

Затем Лори решила узнать, когда именно мышь начинает накапливать жир, при том, что растут они быстро с самого рождения. Появляется лишний жир в детстве или же для этого требуется какое-то время? Результаты эксперимента были ясными. У самцов отличия от контрольной группы начались в возрасте 16 недель, а у самок – в 20 недель (для мышей это зрелость). Но у обоих полов жир, если появился, оставался до конца жизни.

После этого Лори посмотрела, какие бактерии доминировали в молодых мышах. В возрасте четырех недель в контрольных группах доминировали Lactobacillus, вагинальные бактерии матерей. Это было ожидаемо: мышей только-только отлучили от материнского молока, а в это время доминируют как раз лактобациллы.

Но вот в СТК-мышах они по большей части исчезли, их заняли другие группы. Судя по тому, что изменения в составе тела начались в возрасте шестнадцати недель, а микробы-обитатели были другими уже в четыре, мы сделали критически важный вывод: изменения микробиома происходят раньше, чем состава тела.

Элегантная работа, проделанная моим давним другом и коллегой Джеффом Гордона из университета Вашингтона в Сент-Луисе, помогла нам лучше понять собственные результаты. Джефф – один из титанов науки о микробиоме, уже многие годы исследует развитие и функции желудочно-кишечного тракта. Его группа изучала мышей с делецией гена, отвечающего за производство лептина, гормона «накорми-меня», который помогает регулировать аппетит и отвечает за принятие мозгом решения: хранить энергию или расходовать. У мышей с нарушением выработки лептина, так называемых ob/ob-мышей, развивается сильнейшее ожирение. Был поставлен вопрос: отличается ли их микробный состав от микробиоты здоровых грызунов?{148} Да. У каждого типа своя микробная популяция.

Затем Джеффу стало интересно, выполняют ли микробы разные метаболические роли. Он поместил содержимое кишечника жирных ob/ob мышей и здоровых животных в кишечники безмикробных мышей. У этих более тонкие стенки с меньшим количеством клеток, так что они не набирают вес так быстро. Но когда их превращают в «обычных»{149}, снова подсаживая микробы, как это влияет на их рост? Открытие стало мировой сенсацией: микробы, пересаженные от жирных мышей, заставили безмикробных быстрее набирать вес в сравнении с теми, кто получил микробы от здоровых грызунов.

Но стоит кое-что обдумать: у мышей в экспериментах Джеффа был генетический дефект, который, собственно, и сделал их жирными. Именно гены были первичной причиной, а изменение микробной популяции – вторичной. Хотя команда очень красиво охарактеризовала влияние микробов и их функций на ожирение, я считал, что они не добрались до главной причины. Кроме того, безмикробные мыши, которые дают нам очень элегантную систему для тестирования конкретных гипотез об иммунитете и обмене веществ, – полностью искусственные создания. Впрочем, несмотря на то что естественных безмикробных мышей и людей не существует, мы все равно можем узнать многое о фундаментальных принципах взаимодействия микробов и носителей.

Я сам считал, что вызванные антибиотиками пертурбации в составе микробов-обитателей сравнительно здоровых особей – это главное событие, влияющее на изменения в обмене веществ. (Точное доказательство сможем получить лишь не ранее, чем через два года.)

Затем мы спросили, что получится, если объединить СТК и диету с высоким содержанием жиров. Как мы все знаем, рационы наших детей в последние десятилетия стали намного богаче калориями благодаря сладким напиткам и жирной еде. Они сейчас употребляют больше калорий, чем одно-два поколения назад. Известно, что мыши становятся крупнее на более калорийной диете, но как повлияет на эту тенденцию СТК: усилит, ослабит или вообще никак себя не проявит?

Лори назвала этот эксперимент FatSTAT, и результаты опять-таки вышли интереснейшие. Как и ожидалось, мыши на жирной диете выросли больше, чем на нормальной. Но добавление антибиотиков привело к значительным изменениям.

Мы сымитировали методику выращивания сельскохозяйственных животных на современных фермах. Самцы от этого сочетания (жирная диета плюс антибиотик) выросли еще на 10 %, набрав и мышечную массу, и жир. Но самой поразительной оказалась разница в жировой массе: от жирной диеты с антибиотиками самцы набрали на 25 % больше жира, а вот самки – на поразительные 100 %. На жирной диете они набрали 5 граммов, а на диете с антибиотиками – 10. Количество удвоилось! Это немало, учитывая, что всего грызуны весят 20–30 граммов.

Итак, антибиотик действует, диета с высоким содержанием жиров тоже, но вот сумма их эффектов оказалась больше, чем сумма отдельных частей: они образуют синергию. Для самок воздействие медикаментов стало триггером для превращения большего числа дополнительных калорий в жир, а вот у самцов росли и мышечная, и жировая масса. Мы еще не знаем, в чем причина такой разницы между полами. Тем не менее наблюдения согласуются с идеей, что современная высококалорийная диета сама по себе еще не объясняет эпидемию ожирения и что определенную роль в ней могут играть и антибиотики.

Мы задали еще один простой вопрос, предложенный нам диссертационным комитетом Лори. Достаточно ли давать курс антибиотиков всего лишь несколько недель, чтобы обеспечить прибавку в весе? Этот вопрос важен для будущего наших детей. Если набор веса обусловлен долгосрочным приемом антибиотиков, то, может быть, для детей это не так важно. Очень немногие принимают их всю жизнь. Но вот если проблему вызывает даже краткосрочное воздействие, то, возможно, мы найдем причину нынешней эпидемии. Большинство получают сравнительно краткосрочные курсы при лечении отита и простудных заболеваний, особенно в раннем детстве.

В марте 2011 года Лори начала эксперимент DuraSTAT; свое название он получил потому, что мы определяли, насколько прочным (durable) окажется эффект от краткого воздействия лекарств. Лори разделила мышей на четыре группы: без антибиотиков (контрольная группа); СТК в течение первых четырех недель; СТК в течение первых восьми недель; СТК в течение всего эксперимента. Всех в возрасте шести недель посадили на диету с высоким содержанием жира, чтобы выявить разницу. В первую очередь Лори сосредоточилась на самках, помня результаты эксперимента FatSTAT.

Грызуны, получавшие антибиотики в течение всего эксперимента (двадцать восемь недель), набрали вес по сравнению с контрольной группой, как и ожидалось. Но эффект от их приема в течение четырех или восьми недель оказался таким же. Мыши, получавшие пенициллин, набрали на 10–15 % больше веса и на 30–60 % жира по сравнению с контрольной группой. Иными словами, воздействия СТК в раннем детстве оказалось достаточно, чтобы изменить развитие организма на всю жизнь. Результаты DuraSTAT были не такими же, как у FatSTAT, но условия эксперимента были разными, так что напрямую их сравнивать нельзя. Главные показатели – внутри каждого эксперимента. Это важный научный вопрос; исследователи нередко заходят в тупик, сравнивая один эксперимент с другим, хотя условия разные, и эти различия не всегда отмечаются. Но для нас тенденции были одинаковыми: СТК в начале жизни необратимо менял развитие мышей.

После этого мы решили изучить сам микробиом. Лори добросовестно собирала фекальные шарики, иногда ежедневно, у каждой мыши. В распоряжении были тысячи маленьких пластиковых пробирок в больших белых ящиках – один шарик на пробирку, сто пробирок на ящик. Чтобы набрать хотя бы фунт, потребовалось бы восемнадцать тысяч шариков. Но они дорогого стоили из-за секретов, хранившихся в них.

Лори секвенировала сотни образцов, чтобы определить, какие ДНК в них содержатся, и узнать структуру микробных сообществ – в том числе, сколько там «рабочих, обслуживающих таксофоны», «таксистов» и «таксидермистов».

Сначала были рассмотрены образцы, взятые от только что отлученных трехнедельных мышей, которым давали пенициллин. Их сравнили с контрольной группой. Структуры микробных сообществ в определенной степени совпадали, но были явно разными. Это и ожидалось: антибиотики действительно изменяют структуру микробного сообщества в кишечнике.

Затем рассмотрели образцы, взятые на восьмой неделе. Групп, по сути, было уже три: контрольная, мыши, которые еще получали антибиотики, и мыши, которым перестали их давать после четвертой недели. Как и ожидалось, структуры микробного различались еще сильнее, чем в возрасте трех недель. Антибиотики работают. Но вот структура у мышей, которым перестали давать лекарства после четвертой недели, уже практически не отличалась от контрольной. Значит заметный эффект, оказываемый антибиотиками на структуру микробного сообщества, – временный. Это совершенно ясно. Но, как вы помните, грызуны растолстели точно так же, как и остальные. Кратковременное воздействие в младенчестве, вызывающее ранние пертурбации среди микробов-обитателей, приводит к необратимым изменениям на всю жизнь. Причем сама пертурбация вовсе не обязана быть необратимой.

Это ключевое открытие. Мне кажется, нам удалось найти объяснение того, что происходит с нашими детьми. Воздействия антибиотиков на микробы в мышах во время ключевого раннего периода оказалось достаточно, чтобы изменить направление их развития. Именно этот эксперимент стал для меня доказательством, что медикаменты могут влиять на развитие. И, конечно же, многосторонне: не только обмен веществ (что мы изучали у мышей), но и иммунитет, и когнитивные способности. Когда младенцы растут, спят и видят сны, их организм вместе с нашими древними микробами задает контекст для последующего развития. Даже временные пертурбации в критический период могут изменить очень многое{150}.

Но мы ученые, и должны расширять историю, узнавать подробности, разбираться в механизмах. Нужно ответить на простой с виду вопрос: как это работает? Что такого важного в воздействии антибиотиков? Дело в воздействии на микробов, или же пенициллин что-то делает и с самим телом, непосредственно взаимодействуя с тканями, и это никак не связано с эффектом, производимым на микробов? Как и во многих других экспериментах, в том числе проведенных Джеффом Гордоном, мы попытались ответить, пересаживая микроорганизмы от одних мышей другим.

Вспомните один из наших предыдущих вопросов: набор веса – это непосредственный эффект лекарства или же результат воздействия на микробов-обитателей? Мы считали, что все дело в бактериях, но «мы считали» – это еще не доказательство. Чтобы узнать, в чем же дело, нужно перенести их из СТК-мышей или контрольной группы в нейтральную ситуацию, а затем посмотреть, как подействует на реципиентов. Было решено изучить воздействие на безмикробных мышей.

Мы купили пятнадцать мышей-самок; в конце августа 2011 года нам прислали три пластиковых шара. В каждом сидело по пять трехнедельных мышей, только что отлученных от матери. Компания предупредила, что держать их в шарах можно до 72 часов – времени как раз достаточно для эксперимента. Мы назвали его TransSTAT, потому что пересаживали мышам-реципиентам микробиоты СТК-мышей.

Лори выбрала шесть 18-недельных мышей из эксперимента DuraSTAT: трех из контрольной группы и трех, получавших антибиотики. Затем собрала у всех содержимое слепой кишки и разделила его на две группы: одна – от контрольных, другая – от СТК. Будучи опытным бактериологом, Лори приняла специальные меры, чтобы сохранить жизнь всем микробам; некоторые из них настолько чувствительны к кислороду, что даже краткое пребывание на воздухе их убивает. Затем ввела содержимое слепой кишки в желудки всех безмикробных мышей. Семь получили микробы от контрольной группы, восемь – от СТК. Вам, наверное, «введение содержимого слепой кишки в желудок» покажется совсем не аппетитной процедурой, но мыши – копрофаги, что означает, что они регулярно едят и свои фекалии, и фекалии других мышей, живущих с ними.

Итак, мыши уже не были безмикробными. Они стали «обычными», и следующая стадия их жизни должна была пройти во взаимодействии с микробами. Мы наблюдали за ними пять недель, постоянно отбирая образцы фекалий и проводя измерения, в том числе тест ДЭРА, по четыре раза для каждой мыши. Ни одна не получала антибиотиков. Всех выращивали абсолютно одинаково.

Как и ожидалось, все набрали вес, потому что росли. Но мыши, которым дали СТК-микробы, набрали больше. Причем эффект был довольно заметным. Реципиенты СТК-микробов набрали примерно на 10 % больше веса и на 40 % жира.

Этим экспериментом Лори доказала, что изменения в развитии, вызванные субтерапевтическими дозами антибиотиков, могут передаваться через микробы.

* * *

Эксперименты СТК показали, что происходит на фермах. Но меня больше интересуют наши дети. Когда они получают антибиотики, дозы в большинстве случаев непостоянные. Скорее, как мы уже обсуждали, краткие курсы, длящиеся пять-десять дней, в зависимости от болезни (отит, бронхит, больное горло) и решения врача.

Я решил узнать, могут ли и они влиять на набор веса и жира. Так появилась наша новая модель, ПЛА («пульсирующее лечение антибиотиками»). Вместо малых доз мыши получали антибиотики точно так же, как люди: полными терапевтическими дозами в «импульсах», длившихся по несколько дней.

Мы выбрали амоксициллин и тилозин – два самых популярных в США детских антибиотика{151}, которые выписывают в более чем 80 % случаев. Затем отобрали четыре группы мышей: контрольную; группу, получившую три курса амоксициллина; группу, получившую три курса тилозина; наконец, предположив, что эффект может накапливаться, четвертой дали курс тилозина, затем амоксициллина и снова тилозина.

Чтобы лекарства попали в детенышей как можно скорее, Яэль начала давать их самкам через десять дней после родов. Мы посчитали, что лекарства проникнут в кровеносную систему матерей, а затем в молоко, после чего повлияют и на микробный состав мышат. Предположение оказалось верным.

Первый курс прошел, когда грызунам было десять-четырнадцать дней. В двадцать восемь дней, после отлучения от матерей, они получили второй трехдневный курс, а в тридцать семь дней – третий. На сорок первый день посадили всех на диету с высоким содержанием жира, чтобы усилить разницу, вызванную антибиотиками. Все были самками.

К двадцать восьмому дню все ПЛА-мыши выросли значительно быстрее, чем контрольная группа. Мы проводили анализы жира, костей и мышц в течение следующих 150 дней их жизни – вплоть до мышиной старости. ПЛА набрали значительную мышечную массу, но разницы в жировой практически не было. Кости – совсем другое дело. У ПЛА-мышей, получавших амоксициллин, в течение всего эксперимента наблюдалась увеличенная площадь костей и содержание в них минералов. Возможно, эффект был перманентным, потому что они получили антибиотик очень рано. Поскольку амоксициллин – один из самых часто прописываемых детям, я не могу не задать вопрос, уж не благодаря ли этому лекарству люди становятся выше{152}.

Яэль собрала более трех тысяч фекальных шариков; она знала, какой мыши они принадлежат, в какой день были отложены и какой курс лекарств получало животное. С помощью коллег из университета Вашингтона в Сент-Луисе{153} мы подробнее рассмотрели, какие ДНК в них содержатся. Было интересно, как лекарства повлияли на разнообразие микробов в кишечнике каждого животного.

Обнаружилось, что в фекалиях матерей в среднем содержалось 800 видов микроорганизмов. После первого курса у детенышей контрольной группы микробный состав не отличался от материнского. У амоксициллиновой группы микробов осталось около 700 видов. А вот у тилозиновой и смешанной группы – всего 200. Иными словами, один курс антибиотика привел к угнетению или исчезновению почти двух третей обычных фекальных бактерий. Похожий эффект наблюдался и для амоксициллина, но гораздо менее выраженный.

Теперь же, после трех курсов, стало интересно, восстановится ли богатство и биоразнообразие бактериальных видов. У группы, получавшей амоксициллин, сравнительно мягкое лекарство, так и произошло. А у получавших тилозин разнообразие не восстановилось даже через несколько месяцев после последней дозы. Тилозин перманентно подавил или уничтожил немалую часть организмов, переданных детенышам матерью{154}.

Кроме того, мы измерили так называемую равномерность микробного разнообразия. Высокая говорит о том, что численность большинства видов примерно одинакова. При низкой равномерности доминирует только один вид или небольшое их количество. В человеческом обществе можно привести такой пример: в мирное время представительство многих разных профессий примерно одинаково. В военное время резко растет число солдат, а представительство многих других профессий соответственно сокращается, профессиональная структура общества заметно меняется. Курс тилозина дал нам «военный» эквивалент микробного разнообразия с низкой равномерностью. ПЛА вызывало необратимые изменения в структуре микробного сообщества в раннем детстве, когда мышата развивались.

* * *

Что ни говори, а наши эксперименты принесли немало доказательств, что прием антибиотиков в раннем детстве изменяет развитие мышей, воздействуя на живущие в них микробы. Но мыши – не люди. Мы решили узнать, пытался ли кто-нибудь связать ожирение с приемом антибиотиков в раннем детстве. Несмотря на изобилие опубликованных исследований о детском ожирении – его связь с весом при рождении, временем, проводимым за просмотром телевизора, количеством физических упражнений, мельчайшими нюансами пищевого рациона, а также несколько крупных исследований, только готовящихся к публикации{155}, никто, насколько нам было известно, никогда не задавал вопроса об антибиотиках.

А затем мои коллеги, доктора Лео Трасанде и Ян Блустейн, узнали о долгосрочном исследовании ALSPAC (Avon Longitudinal Study of Parents and Children), проводимом в Великобритании{156}. В 1991 году к участию в исследовании пригласили более 14 500 беременных женщин из графства Эйвон. Их дети стали поколением, которое подверглось исследованиям в течение следующих пятнадцать лет. Особенно нас интересовали дети с лишним весом или ожирением.

К счастью, в опроснике, который периодически заполняли все родители, был один очень полезный вопрос: «Принимал ли ваш ребенок антибиотики в предшествующий период?» Все нужно было отмечать, когда ребенку исполнялось 6, 15 и 24 месяца.

Почти треть получала лекарства в первые шесть месяцев жизни. К двум годам – три четверти. Изменили ли что-либо антибиотики? Вычисления были сложными, и понадобился великолепный статистик Лео, чтобы их осмыслить. Он должен был рассмотреть эффект, в то же время учитывая и другие факторы: вес ребенка при рождении, вес матери, грудное было вскармливание или искусственное, как долго оно длилось.

Заключение: дети, получавшие медикаменты в первые полгода жизни, оказались толще. Мы не удивились: чем раньше начинают давать их сельскохозяйственным животным, тем лучше результат. Лори показала, что дозы на ранней стадии жизни играют важную роль и в развитии мышей, так что, если бы нас спросили, какой период самый важный для развития человеческих детей, мы бы ответили – первые месяцы.

Итак, и на ферме, и в экспериментах с мышами, и в эпидемиологическом исследовании человеческих детей нашлись доказательства, что воздействие антибиотиков в раннем возрасте изменяет вектор развития, и это приводит к более крупным размерам и повышенному содержанию жира. Проводятся и новые эксперименты, но история продолжает подтверждаться; мы узнаем все больше подробностей и о сюжете, и о персонажах.

* * *

После первого эпидемиологического исследования Ян и Лео снова обратились к данным ALSPAC, чтобы узнать о способе рождения. Использовав параллельный статистический анализ, обнаружили, что появление на свет в результате кесарева сечения тоже ассоциируется с ожирением{157}. Это было лишь одно из нескольких исследований, посвященных американским, канадским, бразильским и теперь английским детям, опубликованных в 2011–2013 годах. И методы, и результаты разнились: например, мы узнали, что практически все эффекты сказываются лишь в том случае, если мать уже страдала лишним весом. Тем не менее во всех изученных популяциях кесарево сечение ассоциировалось с худшими результатами; впрочем, на риск могут влиять и другие, не связанные с ним факторы. Никто еще не проводил параллели между кесаревым сечением и детским ожирением. Возможно в будущем, в форме согласия на основе полной информации, которую женщина заполняет перед кесаревым сечением, будет говориться: «Одно из возможных последствий операции – повышенный риск ожирения, целиакии, астмы и аллергий у ребенка…»

Я перечисляю и другие болезни, потому что весьма убедительные исследования показали наличие связи между кесаревым сечением и другими видами «чумы современности»{158}. Теперь, когда мы знаем, что медицинские вмешательства влияют на развитие ребенка и могут вызвать эти болезни, возможно, удастся найти способы предотвратить и вылечить их.

Глава 14. Вернемся к «чуме современности»

Я был хорошо знаком с одной семьей. В 1974 году, когда Кэти было тринадцать лет, она прошла обычное медобследование перед летним лагерем. Она была очень энергичной, никто не ожидал, что произойдет дальше. Врач позвонил ее матери и сообщил, что в моче девочки нашли сахар. «У нее диабет. Вроде бы легкий, но вам нужно тщательно за ней следить». Дедушка Кэти заболел диабетом после сорока и умер вскоре после пятидесяти. Тем не менее это стало шоком.

Поначалу ей повезло. Многие дети вскоре после такого диагноза тяжело заболевают: они быстро теряют вес, мочатся в постель, постоянно хотят пить и чувствуют себя ужасно усталыми. Но у Кэти симптомов не было. Она была спортивной, здоровой девочкой с тонкими темно-русыми волосами, карими глазами, в очках – нормальнее не бывает. В первый год ей удавалось контролировать диабет, соблюдая диету. Но будучи подростком, Кэти очень злилась из-за внезапно свалившихся ограничений. И начала после школы есть мороженое с подружками, специально игнорировала указания медсестры.

Через год сахар в крови поднялся до опасного уровня, и пришлось ежедневно делать уколы инсулина. Именно тогда у нее развилась ненависть к этой болезни, с которой пришлось прожить всю жизнь. Несправедливо, что нельзя есть то, что хочется. Неправильно, что теперь надо все менять и подстраиваться. Призывы держать болезнь под «жестким контролем» остались без внимания. Вскоре Кэти требовался инсулин уже дважды в день. Несколько раз, когда сахар в крови опускался до опасного уровня, ее приходилось госпитализировать.

Несмотря на это она жила полной жизнью, демонстрируя невероятную смелость, силу воли и щедрость. Девочка окончила колледж, стала социальным работником, вышла замуж, в двадцать пять лет родила дочь. Из-за диабета во время беременности начались осложнения. Попробовала инсулиновую помпу, но эксперимент завершился неудачно, и больше она применять ее не стала. После родов сахар в крови на какое-то время нормализовался, но, в конце концов, снова начались «американские горки». Кэти по-прежнему иногда набрасывалась на запрещенную еду, не делала зарядку, несерьезно относилась к уровню инсулина.

С годами диабет взял свое: пропала чувствительность в ступнях, а сухожилия рук начали сокращаться, искривляя пальцы. Когда ей было тридцать пять, у ее 9-летней дочери тоже диагностировали диабет и прописали инъекции инсулина. Врачи сказали, что болезнь возникла из-за генетической предрасположенности, и Кэти почувствовала себя очень виноватой.

Тем не менее она не сдалась. Даже когда ей было за сорок, она осталась самостоятельной и независимой. Развелась, снова вышла замуж, усыновила мальчика и жила на своих условиях, не давая болезни диктовать их. Но вскоре начали отказывать почки. Ее внесли в список на пересадку. В сорок шесть лет случился сердечный приступ. Диабет стало контролировать все сложнее, сахар в крови падал все чаще. Она сильно похудела. В 2011 году Кэти почувствовала дезориентацию. В следующий момент впала в кому, а через неделю умерла, чуть-чуть не дожив до пятидесятилетия.

Диабет 1 типа, или ювенильный диабет, – аутоиммунное заболевание, при котором T-лимфоциты – иммунные клетки, реагирующие на чужеродные белки, называемые антигенами, – нападают на собственные белки тела. В данном случае T-лимфоциты атакуют поджелудочную железу и уничтожают клетки островков Лангерганса, которые производят инсулин. Болезнь может начаться в любое время, но чаще всего диагностируется в промежутке от младенчества до 40 лет. А вот сахарный диабет 2 типа – это болезнь, при которой тело сопротивляется инсулину – клетки не реагируют на него так, как должны. Он связан с наличием избыточной массы тела и проявляется после 40.

Инсулин – это ключевое вещество, которое помогает глюкозе, важной форме сахара в крови, проникать в клетки тела и питать их. Когда островки Лангерганса у Кэти были уничтожены, производство инсулина в теле остановилось. Без него ткани голодали, хотя в крови было полно глюкозы, которая не захватывалась клетками. Поскольку почки не справлялись с фильтрацией избыточного сахара, он выделялся из тела через мочу. Причем происходило это довольно часто, что приводило к обезвожживанию. По сути, вместе с мочой из тела выходили калории, которые организм не смог усвоить.

Когда Кэти стала делать уколы инсулина, удалось вывести сахар в крови на более-менее нормальный уровень. Но опасность постоянно подстерегала ее: если инсулина слишком много, то сахар падает до опасно низкого уровня. Ее начинало трясти, она потела и даже могла потерять сознание. Когда сахар в крови слишком долго повышен, он повреждает сердце, кровеносные сосуды, нервы, кожу и почки.

Я рассказываю эту историю не чтобы убедить в ужасности болезни (это вы и без меня знаете), а чтобы предупредить – недавно началась настоящая эпидемия.

Сегодня заболеваемость диабетом 1 типа увеличивается в два раза каждые двадцать лет во всех развитых странах; более того, у детей она проявляется все раньше.

Когда Кэти поставили диагноз, болезнь начиналась в среднем в девять лет. Значит в таком возрасте практически все клетки поджелудочной железы, производившие инсулин, уничтожены. А вот это сообщало нам информацию, что сам процесс начался намного раньше. Сейчас средний возраст начала болезни – около шести лет, а у некоторых всего в два-три. То есть у некоторых детей клетки островков Лангерганса погибают еще до двухлетия{159}.

Конечно, существует немало гипотез, объясняющих рост заболеваемости. Известно несколько генов, влияющих на предрасположенность детей к заболеванию. Их вполне мог нести в себе дедушка Кэти (иногда они никак не проявляют себя в течение поколений). Но сейчас исследуются также факторы окружающей среды, которые могут служить триггерами для диабета. Среди них наша старая знакомая, гигиеническая гипотеза, вирусы, недостаток витамина D и антитела, получаемые при питье коровьего молока.

Изучая литературу, я обнаружил и другие факторы риска. Ювенильный диабет с большей вероятностью развивается у детей, рожденных путем кесарева сечения, у высоких мальчиков и у детей, изначально рожденных с избыточным весом{160}. Каждый из этих признаков говорил о том, что пертурбации в составе наших микробов-обитателей в самом начале жизни тоже могут играть важную роль.

В марте 2011 года на собрании проекта «Микробиом человека» я познакомился с Джессикой Данн, очень целеустремленной сотрудницей Фонда исследования ювенильного диабета, которая пригласила меня выступить с лекцией в штаб-квартире организации в Нью-Йорке. Она слышала, как я рассказывал о нашей работе, посвященной связи ожирения и антибиотиков, и ей стало интересно, что мы думаем о диабете.

Мне повезло: к тому времени я начал сотрудничать с Александрой Ливанос, студенткой Нью-Йоркского университета, которая интересовалась, как воспаление поджелудочной железы влияет на микробиом. Так что предложил Эли изменить тему проекта – перейти от поджелудочной железы в целом к конкретике – к сахарному диабету 1 типа. Изменение не слишком большое – исследование по-прежнему было посвящено поджелудочной железе, – но, с другой стороны, теперь мы искали совсем другие вещи, так что и подход пришлось изменить.

К июлю Эли начала изучать эффект от раннего приема антибиотиков на так называемых NOD-мышах, у которых спонтанно развивается болезнь, очень напоминающая диабет 1 типа у людей. У нас была гипотеза. Исследования показывают, что с помощью различных методов лечения можно отсрочить начало диабета. Но возможно ли каким-либо способом его ускорить{161}? Было выдвинуто предположение, что медикаменты повлияют и на скорость наступления, и на тяжесть болезни.

Пока мы запрашивали финансирование у фонда исследования диабета, я предложил изучить NOD-мышей, которые подвергались либо субтерапевтическому режиму (СТК), либо «импульсным» терапевтическим дозам антибиотиков (ПЛА). К счастью, финансирование нам дали, но лишь половину от того, что мы попросили. У фонда не было столько денег, и нам сказали, что лучше сосредоточиться на экспериментах СТК, чем ПЛА, потому что наши предварительные данные по наличию избыточного веса кажутся более многообещающими. К счастью, у меня оказались отложены определенные средства на исследования, и нам хватило денег на оба эксперимента{162}.

Пока я пишу эти строки, работа продолжается, но Эли уже представила некоторые предварительные результаты на научных собраниях. Исследования показывают, что болезнь быстрее наступает при режиме ПЛА, но пока что эффект наблюдается только у самцов. Даже до развития диабета поджелудочные железы у мышей, получивших антибиотик, выглядели ужасно: иммунные и воспалительные клетки разрывали на части островки Лангерганса. Кроме того, Эли обнаружила, что лекарства изменяли и кишечные иммунные клетки – опять-таки до наступления диабета. Это доказывает, что ненормальное взаимодействие в кишечнике предшествует разрушениям в поджелудочной железе. Совсем недавно Эли показала, что «импульсивные» дозы значительно изменяют микробный состав задолго до наступления ранней стадии диабета, и некоторые организмы выделяются как потенциальные защитники. Что интересно, все эффекты от ПЛА оказались сильнее, чем от СТК, так что мы приняли верное решение, проведя оба вида исследований.

Сейчас проводятся дополнительные эксперименты, с помощью которых мы хотим узнать механизмы возникновения болезни. Вместе с нами в команде работают ученые из Массачусетса, Флориды, Северной Каролины и Швеции. Но на данный момент у грызунов – по крайней мере у самцов, – заметно, что прием лекарств на ранней стадии жизни повышает риск развития диабета 1 типа и с точки зрения количества заболевших, и с точки зрения возраста наступления заболевания. Наше предположение подтвердилось.

Ювенильный диабет – еще одна болезнь, одной из причин которой (по крайней мере, ее ускоренного наступления) может быть прием антибиотиков на ранней стадии жизни. Опять-таки, мыши – это не люди, но наши ранние результаты лишний раз подтверждают идею, что беспокоить младенческую микробиоту на ранней стадии – в данном случае во время развития иммунной системы – может быть опасно.

* * *

Моя дочь Джиния родилась в 1983 году, и, как многие дети, часто болела отитом. Тогда педиатры предлагали для лечения инфекции засовывать в уши трубки, но, будучи врачом, я выступал против этой идеи, потому что они могли повредить барабанные перепонки. Ее врач со мной согласился, так что до шести-семи лет Джиния часто принимала антибиотики курсами, которые длились несколько дней. В основном это был амоксициллин. Так что история моей дочери не уникальна.

Джиния росла. У нее проявились легкая астма и пищевые аллергии; особенно тяжелой была реакция на кожуру манго. Но первую болезнь она постепенно переросла, а остальных проблем можно было избежать, если не есть манго.

Она стала, как выразилась бы моя покойная мама, большой гуманисткой. Еще в подростковом возрасте начала ездить в Латинскую Америку, работает, учится, помогает беднякам, путешествует, открывает для себя новые места. Учитывая, где она бывала, останавливалась и что ела и пила, у нее часто случались приступы диареи; путешественники и врачи в Латинской Америке называют это туриста или месть Монтесумы. Иногда проблемы длились по несколько недель. Пару раз подхватывала очень неприятную инфекцию, которую вызывает протист под названием лямблия. Обычно их лечат антибиотиком метронидазолом (еще одно название – «флагил»). Он не только борется с лямблиями, но и обладает широким спектром действия против кишечных бактерий. Джиния пропила четыре курса метронидазола в 2008 и 2009 году, но живот стал болеть все чаще.

Поработав в Эквадоре в 2009 году и пропив еще один курс, она стала жаловаться на острую боль в животе и продолжающуюся диарею. Симптомы длились несколько месяцев. Анализы крови показали анемию, а также плохую восприимчивость к некоторым витаминам. К тому времени она вернулась в Бостон, чтобы изучать юриспруденцию. Однажды ночью ей стало так плохо, что Джиния отправилась в кабинет неотложной помощи в Массачусетский госпиталь. Врачи сначала подумали, что у нее острый аппендицит, но, к счастью, симптомы улучшились до того, как ее успели положить на операционный стол.

Разумеется, я волновался из-за ее состояния. У меня есть коллеги по всему миру, которые занимаются болезнями брюшной полости – самыми частыми недугами путешественников. Я попросил несколько по-настоящему великолепных врачей обследовать ее, но ни они, ни я так и не смогли понять, в чем же дело. Она сдала кровь на целиакию, кишечную болезнь с похожими симптомами, но анализы оказались отрицательными.

При целиакии (от греческого κοιλιακός, «брюшной») у людей проявляется аллергическая реакция на главный белок пшеницы (присутствующий также в ячмене и ржи), который называется глютен. Если съесть даже очень маленькое его количество, иммунная реакция атакует здоровые клетки тонкого кишечника. Иными словами, она считает глютен смертоносным захватчиком, а не едой. Симптомы – боль в животе, диарея, вздутие живота и усталость. Даже если избегать глютена месяцами, симптомы могут моментально вернуться при приеме его в пищу.

За последние десятилетия заболеваемость целиакией резко увеличилась – вчетверо по сравнению с 1950 годом{163}.

В 2009 году Джинии сделали эндоскопию тонкого кишечника, в том числе – две биопсии для анализа на целиакию, но они опять оказались отрицательными. Симптомы к тому времени проявлялись уже больше года. Дочь чувствовала себя ужасно.

Один из друзей предположил наличие пищевой аллергии, и в мае 2010 года она пошла на прием к доктору Бернарду «Рарди» Фейгенбауму, моему коллеге и великолепному аллергологу. Он все же посчитал, что это целиакия, хотя анализы и были отрицательными. Иногда такое бывает, и я это знал. Люди далеко не всегда болеют «по учебнику» – это по собственному опыту, там содержатся общие правила, которые рассматривают наиболее важные ситуации. Но форм болезни много, и понимание вариаций – необходимый и важный навык медика. Одна из главных опасностей «лечения по книжкам» – мы перестаем думать, искать, анализировать и бездумно подчиняемся правилам.

Рарди предложил Джинии сесть на безглютеновую диету и посмотреть, поможет ли. Она последовала совету, и симптомы практически сразу пропали. Впервые за много месяцев перестал болеть живот. К сожалению, люди с целиакией сталкиваются с очень большой проблемой: глютен везде. Однажды вечером острая боль вернулась. Дочь вспомнила, что ела в ресторане соевый соус – именно тогда она узнала, что там частенько встречается глютен.

После этого она тащательно его избегала и отлично чувствовала себя целый месяц. А потом, когда ехала по шоссе обратно в Бостон, по пути остановилась и заказала в фастфуде картофель фри. Через час началась сильнейшая боль, как в тот раз, когда ей едва не вырезали несуществующий аппендицит. Стало понятно, что в этом картофеле был глютен.

Сейчас Джиния очень скрупулезно подходит к своей еде, так что после того эпизода в дороге практически не мучалась. Как ученый, я не могу доказать, что у Джинии целиакия, но ее симптомы вполне сходятся с диагнозом, а недавний анализ крови впервые показал повышенный уровень антител к глютену. В этой связи интересны курсы амоксициллина и метронидазола, которые она пропивала. Мне кажется, случившиеся в раннем возрасте пертурбации в микробном составе привели к астме и аллергии на манго. А метронидазол стал последним ударом: он уничтожил популяцию кишечных микробов, которая мешала иммунным клеткам проявлять аллергическую реакцию, в том числе на глютен.

Недавно группа коллег, изучающих целиакию, попросила меня помочь с анализом данных, собранных в Швеции. Докторы Карл Марильд и Юнас Людвигссон собрали данные по тысячам людей, у которых была диагностировала целиакия, по людям с симптомами, похожими на целиакию (я называю это «почти-целиакией»; судя по всему, чем-то подобным больна Джиния), и по контрольной группе здоровых людей. Кроме того, были получены данные по продажам из аптек страны.

Главный результат: тем, у кого недавно развилась целиакия, антибиотики прописывали на 40 % чаще, в сравнение с теми, у кого целиакии не было{164}. Так было и с теми, кто действительно болел, и с теми, у кого были просто симптомы, и с мужчинами, и с женщинами. У людей, кому прописали больше курсов, риск был выше. Как и в случае с изучением диабета, подобные устойчивые результаты очень важны – это не просто отдельный случай. Для меня лично интереснее всего оказалось то, что метронидазол (то самое лекарство, которое несколько раз прописывали Джинии), сильно действующий на кишечные бактерии, теснее всего связан с целиакией. Те, кому его прописали, рисковали в два раза сильнее.

Да, эти исследования всего лишь показывают корреляцию между приемом антибиотиков и целиакией. Мы даже не знаем, пропивали ли курсы все, кому их прописали, но предполагаем, что в общем и целом их принимали все. Также пока невозможно доказать причинно-следственную связь. Один из возможных вариантов – прямая зависимость: прием антибиотиков пробуждает целиакию, к которой была склонность. Другой вариант – обратная: люди уже болеют целиакией, и врачи дают им антибиотики, чтобы лечить симптомы, не зная самой болезни. Сейчас невозможно определить, какая верна, но первая сходится и с нашей работой, и со случаем Джинии.

Меня пригласили присоединиться к еще одному анализу целиакии, который проводила та же группа экспертов, теперь возглавляемая доктором Бен Лебволь из Колумбийского университета{165}. Вопрос звучал так: есть ли связь между присутствием H. pylori в желудке и целиакией? Мы знаем, что эта бактерия исчезает, а болезнь получает все большее распространение. Можно ли говорить о какой-то связи и наличии защиты? H. pylori, если присутствует, появляется в организме на раннем этапе жизни, до развития целиакии. Кроме того, микроорганизм помогает подавлять иммунные и аллергические реакции, привлекая к работе Т-супрессоры – клетки, которые ослабляют и отключают иммунные реакции. Может ли исчезновение H. pylori быть причиной еще одной чумы современности?

Чтобы узнать ответ, группа из Колумбийского университета, работавшая с командой патологов в крупной национальной справочной лаборатории в Техасе, исследовала более 136 000 человек, которым, по разным причинам, делали эндоскопию верхней части желудочно-кишечного тракта. В рамках рутинного анализа медики искали H. pylori в образцах биопсии желудка и характерные воспаления двенадцатиперстной кишки. Поскольку признаки целиакии можно обнаружить микроскопически в двенадцатиперстной кишке, Бен и его коллеги решили попробовать установить связь между болезнью и присутствием нашей любимой бактерии в желудке. Какова вероятность наличия целиакии у людей с H. pylori? И существует ли связь вообще?

Поскольку исследование проводилось в США, процент людей с H. pylori был очень низким. Тем не менее доля пациентов с наличием этой бактерии среди больных целиакией составила всего 4,4 %, а среди здоровых – 8,8 %. Поскольку выборка была очень большой, мы задались вопросом: остаются ли эти цифры при рассмотрении тридцати семи отдельных штатов? Откуда взяли образцы? Пропорция действительно сохранилась не только во всех штатах, но и у всех людей. Такое постоянство говорит о биологической значимости.

Вполне вероятно, что заболеваемость целиакией растет, потому что микробы, защищающие нас от аллергических реакций, исчезают. И желудочные бактерии, и кишечные (уязвимые для метронидазола и/или других антибиотиков), возможно, в определенной степени охраняют нас от заболевания. И у людей с H. pylori может развиться целиакия, но с меньшей вероятностью. Более того: кто рожден путем кесарева сечения, тот подвергается большему риску{166}. Зная все это, мы, наверное, когда-нибудь сможем выделить защитников и либо остановить исчезновение, либо вернуть их, чтобы предотвратить или вылечить целиакию.

Еще одна болезнь, которую стоит рассмотреть в контексте исчезающего микробного разнообразия – так называемые воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), группа хронических, рецидивирующих расстройств кишечного тракта. Два основных типа: это язвенный колит и болезнь Крона, которые частично пересекаются, но патология у них разная.

Язвенный колит поражает только толстую кишку и чаще всего ограничивается поверхностными слоями стенки кишечника. У пациентов часто идет кровь из прямой кишки, они страдают от тяжелой диареи, теряют вес, развивается анемия. Болезнь может разрушить жизнь. И, что еще хуже, чем дольше они болеют, тем выше риск развития рака. Один из моих ближайших друзей страдал от колита, пока десять лет назад не решился на удаление толстой кишки. И поступил правильно – болезнь вышла из-под контроля, после более тридцати лет воспаления толстой кишки риск рака был слишком высок. Теперь у него вместо толстой кишки мешочек, называемый колостомой. Это, конечно, не идеально, зато появился новый репертуар для шуток и он больше не мучается приступами. А на горы восходит пешком бодрее меня.

Болезнь Крона может поражать весь желудочно-кишечный тракт: на стенках кишечника появляются участки воспаления, а получившиеся от этого рубцы, называемые фиброзом, приводят к непроходимости. Язвенный колит известен уже давно, но вот болезнь Крона была впервые описана лишь в 1932 году нью-йоркским доктором Баррилом Кроном. Вот в чем вопрос: она появилась лишь в XX веке, или же ее раньше просто не замечали? Мы не знаем ответа, как и причины. Но известно, что в последние годы случаи заболевания встречаются все чаще по всему миру.

Очевидно, кишечные микробы как-то связаны с ВЗК, потому что практически все модели болезни в опытах с мышами требуют их присутствия для развития колита. Болезни приходят и уходят, а антибиотики помогают пережить кризисы. Это, конечно, не говорит о том, какую роль играют бактерии: главную или вспомогательную. Но ясно, что они определенно участвуют в процессе. Более важный вопрос: почему растет число случаев ВЗК?

В 2011 году группа датских ученых выпустила статью об исследовании медицинских карт всех 577 627 детей, родившихся в Дании единственными в семье, и оценке риска развития ВЗК в раннем возрасте{167}. За ними в среднем следили почти шесть лет – более 3 миллионов человеко-лет сопровождения. Исследование таких масштабов дает возможность наблюдать необычные события.

Ученые подсчитали, что каждый курс антибиотиков ассоциируется с 18 % увеличением риска развития болезни Крона.

У 117 детей развились ВЗК. Первый контакт с медицинской системой – в клинике, кабинете неотложной помощи или госпитале – в среднем случался в возрасте 3,5. Это очень ранние случаи; пик обычно приходится на более взрослый возраст, и, естественно, со временем заболевших становится больше. Тем не менее исследователи смогли узнать, какому именно воздействию подвергались дети, прежде чем заболеть, и стали искать корреляции. По сравнению со здоровыми, те, у кого развились ВЗК, на 84 % чаще принимали антибиотики. Более того, для них риск развития болезни Крона был выше втрое. И чем чаще прием лекарств, тем выше риск.

Эти цифры отрезвляют и сходятся с другими исследованиями, например, канадским. Оно продемонстрировало, что у тех, кто лечился антибиотиками в первый год жизни{168}, риск развития астмы выше. Когда врач в последний раз говорил вам, что прием подобных лекарств может повысить риск развития астмы или ВЗК у вашего ребенка? Никогда. Но на недавней конференции по микробиому один из участников, медик, предложил печатать предупреждения о серьезных рисках – из тех, что написаны жирным шрифтом в рамочке на листке бумаги к коробке с сильнодействующим средством.

Я уже рассказывал о наших исследованиях астмы. Другие болезни, связанные с ней – сенная лихорадка и экзема, известная также как атопический дерматит. Сенная лихорадка – это повышенная чувствительность к аллергенам в окружающей среде, таким как пыльца, кошачья перхоть или розы. Еще ее называют аллергическим ринитом; она приводит к чиханию и проблемам с носовой полостью. Экзема проявляется как полоски либо красной, либо сухой и чешуйчатой кожи. У детей чаще всего выступает на коже головы, лице и груди, но может появиться и в других местах.

Их распространение значительно выросло в последние годы – параллельно с астмой. На самом деле некоторые начинают с экземы, а заканчивают астмой (так называемый «марш к астме»), или же у них присутствуют все три болезни одновременно. Миллионы детей в одних только США подвержены действию этой современной чумы. Как я уже говорил, появляется все больше свидетельств в пользу того, что отсутствие H. pylori играет роль в росте заболеваемости этими недугами в детстве, но, возможно, дело в отсутствии каких-либо других важных микробов.

* * *

Другие заболевания также «не стоят на месте». Аллергии на орехи когда-то были очень редким заболеванием, но сейчас проявляются чуть ли не у каждого пятидесятого ребенка{169}. Между 1997 и 2008 годами процент детей с диагнозом «аллергия на арахис» вырос втрое. Хотя большинство случаев довольно мягкие, да и диагнозы, бывает, ставят на всякий случай, аллергические реакции могут быть очень тяжелыми и приводить к внезапному смертельному исходу. Даже самой маленькой частички арахиса в еде иногда достаточно для проявления тяжелой реакции. Именно поэтому теперь производители пищи указывают на этикетках «продукт содержит следы орехов» или «продукт сертифицирован на отсутствие орехов». Данное заболевание меняет жизнь десятков тысяч детей по всему миру. Откуда берутся все эти аллергии? Уж точно не потому, что родители не держат домашних животных.

Недавно я задумался о возможных «подозреваемых». И пришел вот к какому выводу: все антибиотики наносят более или менее одинаковый сопутствующий ущерб нашим бактериям-обитателям. Вспомнились фермы: практически все антибактериальные средства оказывают похожий эффект стимулирования роста, вне зависимости от того, пенициллины получают, тетрациклины или макролиды. Но что, если все-таки не все равны? Мы знаем, что крупные классы антибиотиков различаются с точки зрения того, какие бактерии они лучше убивают. В экспериментах на мышах постоянно обнаруживается, что тилозин (препарат группы макролидов) оказывает более заметный эффект, чем пенициллины. Так что было решено исследовать именно эти два класса лекарств – макролиды и пенициллины (исходные члены класса антибиотиков под названием бета-лактамы), – потому что вместе они составляют более 80 % всех антибиотиков, которые прописывают нашим детям.

В прошлом основным макролидом был эритромицин. Но по сравнению с амоксициллином, он был менее эффективен против нескольких важных патогенов и часто приводил к побочным эффектам вроде тошноты и расстройства желудка. В 1991 году в США была выдана лицензия на производство двух новых макролидов: кларитромицина и азитромицина. Оба по всем важным показателям превосходили эритромицин и вскоре полностью его вытеснили. Азитромицин – лекарство долгосрочного действия: всего несколько таблеток способны поддерживать эффект неделю. Производитель, понимая его ценность, придумал так называемый «Z-пакет» – небольшое количество лекарств, которые можно получить по одному рецепту и использовать в течение всего курса. Z-пакет прост, эффективен, да и название легко запомнить.

В 1990 году, за год до выдачи лицензий, продажи набора стремились к нулю. К 2010 году (последний год, за который мне удалось найти данные{170}) его использование выросло до 60 миллионов курсов, а азитромицин стал самым продаваемым антибиотиком в США, обогнав даже розовый сироп – амоксициллин. Это означает, что примерно каждый пятый житель каждый год принимает по курсу азитромицина.

В 2010 году более 10 миллионов курсов азитромицина прописали детям до восемнадцати лет, из них почти 2 миллиона – до двух лет{171}.

Для лекарства, которого двадцать пять лет назад даже не существовало, оно очень крепко обосновалось в нашем медицинском сообществе. В этот же временной период значительно усилились многие современные эпидемии. Могут ли в этом играть роль новые, высокоэффективные макролиды? Я всего лишь предполагаю, но эксперименты на мышах дают однозначные результаты, да и карты применения антибиотиков, составленные Центрами по контролю и профилактике заболеваний, указывают на макролиды. Что еще интереснее, чаще всего их принимают именно в штатах, где самый высокий процент людей с избыточным весом{172}.

Вспомним и об аутизме, вызывающем ужас в сердцах родителей. С каждым годом он встречается все чаще. Когда доктор Лео Каннер впервые описал болезнь в 1943 году, она была редкой. Сейчас у каждого 88 ребенка есть либо аутизм, либо расстройство аутистического спектра (РАС){173}. Рост случаев в определенной степени, конечно, обусловлен избыточной диагностикой, но само по себе это недостаточное объяснение огромного увеличения случаев. Даже если принимать во внимание разницу в диагностических критериях, количество случаев увеличилось вчетверо по сравнению с 1960 годом.

При данном заболевании нарушается развитие функций головного мозга: сложные взаимодействия, особенно связанные с общением, пониманием нюансов и невербальных намеков проходят не так, как у здоровых людей. Маленьким детям необходимы подобные навыки, чтобы научиться понимать социальные контексты: они жизненно важны в последующей жизни.

Как и в случае с любой другой «чумой современности», существуют многочисленные теории, объясняющие рост случаев аутизма: токсины в еде, воде и воздухе; воздействие химикатов и пестицидов во время беременности; некоторые характеристики отцов. Но точно не знает никто. Само существование такого числа теорий говорит о том, насколько таинственна загадка.

Моя теория основывается на факте, что кишечные микробы участвуют в раннем развитии мозга.

Ваш кишечник содержит более 100 миллионов нейронов – число того же порядка, что и количество мозговых клеток, – которые работают по большей части независимо от головного мозга. Они располагаются двумя сетчатыми слоями между мышцами пищеварительного тракта – в местах, где те сокращаются, чтобы проталкивать и перемешивать содержимое кишечника. Нейроны помогают поддерживать движение – сигналы уходят прямо в мозг. Кроме того, эти клетки умеют чувствовать, что происходит в кишечнике – например (самое простое), есть ли вздутие. Обширная сеть нервных окончаний в стенках отправляет сигналы непосредственно в мозг через блуждающий нерв. Другая недавно опубликованная группа исследований, опять-таки на грызунах, показывает, что сигналы «снизу» (из кишечника) «вверх» (в мозг) могут влиять на когнитивное развитие и настроение{174}.

Эти нейроны, часть энтеральной нервной системы, регулярно контактируют с микробами кишечника. Один из более интересных аспектов взаимодействия состоит в том, что кишечник содержит клетки, вырабатывающие нейротрансмиттер серотонин, который участвует помимо прочего в регулировании обучения, настроения и сна. Мы обычно считаем, что он создается и перемещается в мозге, но на самом деле 80 % производится нейроэндокринными клетками в кишечнике. А бактерии, которые там обитают, общаются с ними – либо непосредственно, либо через воспалительные. Так или иначе, «разговор» идет активный. Кроме того, многие микробы вырабатывают химические вещества, которые нужны развивающемуся мозгу для нормального функционирования. Среди них ганглиозиды, небольшие углеводоподобные молекулы, из которых нервные клетки строят себе оболочку.

Теперь представьте, что получается, когда ребенок принимает антибиотики. Если состав микробов, способствующих выработке ганглиозидов и серотонина, изменится, то же произойдет и с мозгом. Микробы, стенка кишечника и мозг, возможно, продолжат общаться, но уже на другом «языке». Для взрослого человека это особо ничего не изменит, но вот каково влияние на новорожденного или младенца, чей мозг активно развивается? Мы не знаем, что здесь причина, а что – следствие, но обширные исследования указывают на ненормальные уровни серотонина в крови детей с аутизмом{175}.

Известно, что антибиотики влияют на развитие обмена веществ (вспомните ожирение) и иммунитета (астма, диабет 1 типа), так что предположение, что они как-то влияют и на сложное развитие мозга, уже не выглядит натянутым. Это критически важная область изучения, и мы уже начали работу над этой проблемой в собственной лаборатории.

Последнее предположение, которое я хочу сделать о связи изменения микробиома с «чумой современности», носит на данный момент теоретический характер. Антибиотики воздействуют на гормоны, в частности на эстроген. Впервые это было отмечено в конце 50-х годов, после изобретения оральных контрацептивов. У женщин, которые принимали антибиотики во время курса противозачаточных таблеток, иногда развивалось «прорывное кровотечение»: месячные начинались в середине цикла. Вскоре обнаружилось, что их уровень эстрогена падал. Как антибиотики это делали? Да, вы правильно угадали: дело снова в микробах.

Когда эстроген производится в теле – и у мужчин, и у женщин, но в большем количестве, – он попадает в кровь и переносится к печени. Там модифицируется: клетки печени добавляют к его молекуле новое химическое соединение, зачастую – сахар. Затем он попадает в желчь, откуда уже в кишечник. Если дальнейшей дороге ничего не мешает, этот так называемый избыточный эстроген выводится из тела с фекалиями.

С другой стороны, модифицированный эстроген, проходя по кишечнику, может столкнуться с бактериями, для которых он съедобен. Они могут спокойно съесть вещество, которым гормон модифицирован, и оставить «голый» эстроген. Подобная форма легко всасывается клетками кишечника и вскоре возвращается в печень. Так что судьба молекулы эстрогена в кишечнике зависит от того, встретит он микроб, который посчитает его съедобным, или нет. Присутствие микроорганизма – «триггер», определяющий, покинет гормон тело или останется.

Таким образом, состав нашего кишечного микробиома и его метаболические способности играют важную роль в регулировании уровня эстрогена{176}. Мы с доктором Клаудией Плоттель назвали микробы, воздействующие на эстроген, «эстроболомом». Важный вопрос: остался ли современный эстроболом таким же, каким был всегда, или в последние годы изменился. Ответ пока не известен. Но вот что мы знаем: первые месячные, или менархе, у девочек сейчас начинаются в более раннем возрасте, чем раньше; груди молодых женщин заметно увеличились, больше людей страдают от бесплодия, а количество случаев рака груди растет. Подобные изменения могут быть обусловлены многими факторами, но не стоит забывать о переменах в общем метаболизме эстрогена или пропорциях между его подвидами (у нас их не менее пятнадцати).

Что касается рака груди – двадцать лет назад ученые нашли мутации в двух генах, BRCA1 и BRCA2, которые заметно увеличивают риск его появления – у женщин с мутацией в одном из этих генов существует очень высокая вероятность, более 50 %. Но пациентки с геном BRCA, рожденные после 1940 года, заболевают в более раннем возрасте, чем женщины, рожденные до 1940 года. Что-то изменилось в окружающей среде, и это не гены{177}. Сейчас роль, которую играет измененный эстроболом, – всего лишь одно из предположений, но мы внимательно рассматриваем его в лаборатории.

Еще раз повторю мою основную идею: когда наши микробы-обитатели сменяют друг друга, мы меняемся вместе с ними подобно интегральной схеме, включающей в себя обмен веществ, иммунитет и когнитивные навыки. Но сейчас они подвергаются беспрецедентному нападению. С виду кажется, что я обвиняю антибиотики и прочие современные медицинские практики буквально во всем – и «часовню тоже они развалили», – но на самом деле лишь указываю на болезни, которые получили широкое распространение в конце XX века, то есть в период, когда эти практики начали активно применяться. У них, конечно, могут быть разные причины – скорее всего, так и есть, – но вполне возможно, существует единственный фактор, который подпитывает их, сталкивая людей с бессимптомной стадии к явной болезни. Это что-то вроде потери резервного фонда: «банковский счет» защитных средств настолько опустошен, что любые новые расходы приведут к превышению «кредита». Мне кажется, этим фактором является изменение состава нашего микробиома, совокупности организмов, обитающих в теле, в период самого быстрого развития – в детском возрасте. И, как мы предполагали пять лет назад{178}, изменения в одном поколении передаются в следующее.

Что еще хуже, по моему мнению, человечество движется к ситуации, которую я называю «антибиотиковая зима». Это аналогия с великолепной книгой Рэйчел Карсон «Молчаливая весна»{179}, в которой она предсказывает, что птицы могут вымереть из-за использования пестицидов. Мы, вполне возможно, идем тем же путем.

Глава 15. Антибиотиковая зима

Пегги Лиллис, 56-летняя жительница Бруклина{180}, сменила много работ, иногда даже трудилась на нескольких одновременно, стараясь вырастить двух сыновей. В последние несколько лет жизни она была воспитательницей в детском саду – о таких всегда вспоминают с любовью. В конце марта 2010 года Пегги сходила на прием к стоматологу; в середине апреля умерла.

Медик прописал ей недельный курс антибиотика клиндамицина, который часто дают для профилактики зубных инфекций. К концу недели у женщины началась диарея. Поскольку Пегги работала с маленькими детьми, она решила, что подхватила «желудочный грипп», и осталась дома. Но болезнь продолжалась еще четыре дня. Семья советовала побольше пить, чтобы избежать обезвоживания; на выходных она позвонила врачу. Тот записал ее на прием к гастроэнтерологу на вторник. Но к тому времени Пегги настолько ослабла, что не смогла подняться с постели, и семья вызвала «Скорую помощь». Когда парамедики прибыли, она уже почти впала в шоковое состояние.

В больнице колоноскопия показала, что у Пегги тяжелая инфекция, которую вызывают анаэробные бактерии Clostridium diffi cile. C. diff, как их называют вкратце, живут в кишечнике здоровых людей в небольшой концентрации. Обычно они занимаются своими делами. Но эти микроорганизмы могут нанести ужасный урон, если конкурирующие с ними кишечные бактерии уничтожить антибиотиками. В ослабленном кишечнике они распространяются со скоростью лесного пожара – популяция удваивается каждые двенадцать минут, и они могут стать доминирующим видом всего за несколько часов. C. diff выделяет два или три токсина, с помощью которых заставляет эпителиальные клетки толстой кишки выполнять ее указания. Это помогает выжить ей, но не человеку. Когда токсины начинают свою работу, толстая кишка быстро становится пористой, как губка.

Никто не знает, где женщина подхватила C. diff. Возможно, это были ее собственные, или попали от близких. В госпитале многие пациенты заражаются друг от друга, от рук медсестер и врачей, но она там не лежала. Если толстая кишка здорова, эти микробы блокируются нормальными кишечными бактериями.

Антибиотик, который принимала Пегги, уничтожил их. C. diff быстро размножилась и ослабила стенку кишечника. Содержимое фекалий просочилось через нее в области, где обычно не бывает бактерий. Начался сепсис, поднялась очень высокая температура. По иронии судьбы, для борьбы с ним вновь использовали антибиотики. Когда этого оказалось недостаточно, врачи в отчаянии сделали операцию, удалив большую часть пораженной толстой кишки. Несмотря на героические усилия, Пегги умерла в госпитале – всего через неделю после начала болезни и через две после посещения стоматолога. Как могла такая активная, здоровая, энергичная женщина так быстро сгореть?

Мы знаем о диарее, связанной с антибиотиками, более пятидесяти лет, хотя лишь в конце 70-х обнаружилось, что основной ее причиной является C. dif.

В большинстве случаев болезнь проявляется у госпитализированных пациентов. Это вполне логично, потому что они часто проходят интенсивное лечение медикаментами. Более того, бактерии размножаются спорами, которые могут приземляться на любой поверхности или парить в воздухе. Таким образом, госпитали, переполненные пациентами, могут быть сильно загрязнены. Анализы показывают, что там часто циркулирует один штамм бактерии, но может и сразу несколько. Тем не менее даже единственного курса нужного антибиотика достаточно, чтобы подавить инфекцию у многих пациентов.

Но примерно для трети единственного курса оказывается недостаточно: случаются рецидивы. А после нового лечения – новые рецидивы. Такое может происходить до тридцати раз. Иногда процесс настолько подрывает силы пациента, что он просто не выдерживает и умирает. К счастью, недавно нашли новое решение проблемы.

Нетрудно понять, почему это происходит так часто. Пока кишечная экосистема человека нарушена антибиотиками, всегда есть шанс, что быстроразмножающиеся организмы снова переживут расцвет. Делу не помогает и лечение медикаментами. Более удивительным кажется как раз то, что у двух третей рецидива не наблюдается.

В 90-е годы, когда инфекционный контроль в госпиталях улучшился, в частности, медсестры и врачи стали чаще мыть руки, уборщики – чаще мыть полы, а пациентов с острой диареей начали изолировать, количество C. diff-инфекций уменьшилось. Но полностью от проблемы избавиться не удалось.

За прошедшие десять лет многое изменилось. Пациенты, которых привозят в госпитали, стали в среднем страдать от более тяжелых болезней. Химиотерапия чаще заканчивается успешно, но у нее теперь больше побочных эффектов. Пациенты переживают более сложные операции, но дольше восстанавливаются. Трансплантация органов спасает жизни, но требует приема иммуносупрессантов, что делает людей уязвимее для инфекций. То есть с каждым днем пациентам в больницах прописывают все больше лекарств, в том числе средств, подавляющих кислотность желудка и подвижность кишечника, и конечно же больше антибиотиков, нередко сразу нескольких видов, последовательно или одновременно.

В недавнем исследовании почти двух миллионов{181} госпитализированных взрослых рассматривали использование пятидесяти самых популярных антибактериальных средств. Обнаружилось, что на каждую тысячу человеко-часов в больницах приходится в среднем по 776 часов терапии. Сюда входят и нормальные процедуры вроде запланированных курсов лечения и переливания крови, при которых антибиотики обычно не используются. Огромная нагрузка со стороны медикаментов не могла не оказать заметного воздействия на наш коллективный микробиом.

C. diff-инфекции тоже стали тяжелее – больше людей умирает. Что произошло? Анализы показывают изменение штаммов. В спирали ДНК перед геном производства токсина исчез небольшой сегмент. В результате штаммы начали выделять больше токсина, соответственно, эффект разрушительнее.

Еще интереснее для меня то, что у разных штаммов C. diff делеции расположены в разных местах, но все они приводят к повышенному производству токсина{182}. Для биолога это значит, что на бактерии оказывается сильнейшее давление, приводящее к отбору в пользу гипертоксигенных штаммов. То, что в одно и то же время появилось сразу несколько клонов с похожими функциями, говорит о неких схожих переменах в их окружающей среде. Эти высокотоксичные клоны наблюдаются в Европе и Северной Америке. Это свидетельство того, что одним из факторов может быть обстановка в госпиталях, характерная для развитых стран.

Мы не предвидели одной вещи: как быстро C. dif-инфекции распространятся среди населения: заболевают и люди вроде Пегги Лиллис, никогда не лежавшие в больницах; некоторые умирают. Микроорганизм сбежал из госпиталей, словно лев из зоопарка, и теперь разгуливает на свободе. Те же самые клоны через пассажиров самолетов перебрались на другие континенты и стали орудовать там – паспорта для этого не нужны. В США каждый год в больницы попадают до 250 000 пациентов с C. dif, которую они подхватили либо в прошлый визит в больницу, либо дома; 14 000 из них умирают.

То же самое произошло и с МРЗС, сопротивляющейся антибиотикам стафилококковой инфекцией, поразившей, как вы помните из предыдущих глав, в том числе двух футболистов. Двадцать лет назад эта болезнь встречалась исключительно в больницах. Но сейчас инфекции получают те, кто никогда в жизни не лежал там. Появляются более вирулентные штаммы МРЗС. То, что два кризиса – с C. diff и с МРЗС – обладают настолько похожими характеристиками и начались практически в одно время, говорит о том, что человеческая микробная экология переживает огромные изменения.

Эти истории пугают сами по себе, но, к сожалению, они лишь предвестники будущего. Распространение патогенов вне их «естественного» резервуара, больниц, среди широких слоев населения на разных континентах представляет серьезнейшую угрозу нашему здоровью. Поиск способов остановить распространение этих смертоносных микробов должен стать приоритетным.

Центры по контролю и профилактике заболеваний в сентябре 2013 года опубликовали важнейший доклад: первую информацию о распространении резистентных к лекарствам бактерий в США{183}. Было перечислено восемнадцать микробов; три из них назвали «крайне опасными». Возглавила список сравнительно новая группа микробов под названием КРЭ – это аббревиатура от «карбапенем-резистентные энтеробактерии». Они убивают многих заразившихся и сопротивляются действию практически всех антибиотиков. Более того, КРЭ умеют передавать гены резистентности другим микроорганизмам, занимаясь с ними микробным «сексом». Их уже обнаружили в больницах сорока четырех штатов. Второе и третье место заняли C. diff и гонорея. МРЗС получил рейтинг «серьезная опасность»: 18 000 заражений в год, 11 000 смертей.

Доктор Том Фриден, возглавляющий центр, предупредил, что «антимикробная резистентность растет во всех поселениях, во всех здравоохранительных учреждениях и среди пациентов практикующих врачей по всей стране. Не менее 2 миллионов американцев каждый год заражаются инфекциями, резистентными к антибиотикам, 23 000 из них умирают. Вот что происходит, когда микробам удается перехитрить наши лучшие антибиотики». И добавил, что мы столкнулись с «катастрофическими последствиями» избыточного применения антибиотиков и что «в последующие месяцы и годы, возможно, не сможем предложить никаких лекарств пациентам с инфекциями, которые опасны для жизни».

* * *

У нас есть домик в Скалистых горах. Он стоит на горном кряже посреди широкой долины, окруженной высокими пиками. Это горы, на вершинах которых девять месяцев в году лежит снег, и даже летом видны ледяные участки. Они зеленые от деревьев практически снизу доверху, лишь на верхушках ничего не растет. Вечный, грубый, величественный пейзаж.

До недавнего времени леса были густыми – даже слишком. Там росли деревья всех возрастов: огромные сосны, устремленные в небо словно гигантские стрелы; вокруг – зеленые и голубые ели и осиновые рощи. Повсюду виднелись молодые сосенки с иголками нежно-зеленого цвета.

Но около десяти лет назад в нашу долину пришел жучок-короед. Точнее, скорее всего он всегда там жил, но его сдерживали суровые зимы. Сейчас же, когда климат изменился и сильно потеплело, жучок вернулся во всеоружии и поедает лес, уничтожая целые горные склоны. 90 % деревьев мертвы, и одного пожара хватит, чтобы превратить их в пепел.

То, что происходит с пейзажем в Колорадо – отличная метафора для моей гипотезы пропавших микробов. Как и жучок-короед, человеческие патогены постоянно окружают нас, но их распространение зависит от определенных условий. Как легко они могут передаваться от человека к человеку? Насколько уязвимы для атаки? Как плотно живут носители? Насколько здорово население в целом? Что происходит, когда экология меняется не в природе, а внутри человека? Что будет, если люди утратят свое биоразнообразие? Что, если мы потеряем «краеугольные камни», поддерживающие стабильность системы?

В начале 50-х годов, за несколько десятилетий до того, как обнаружилось, что C. diff вызывает «антибиотиковую диарею», Марджори Бонхофф и Филлип Миллер провели серию экспериментов, чтобы определить роль нормальной флоры – тогда этим термином называли наших микробов-обитателей – в защите от болезнетворных бактерий{184}. Ученые считали, что они действительно играют защитную роль, и проверили гипотезу, скормив мышам Salmonella enteriditis, вид сальмонелл, которые вызывают болезни и у мышей, и у людей. Чтобы вызвать инфекцию хотя бы у половины популяции, потребовалось около ста тысяч микроорганизмов. Но если грызуны сначала получали одну оральную дозу антибиотика стрептомицина, а затем, через несколько дней, сальмонелл, для развития инфекции нужно было всего три микроорганизма. Это разница не в 10–20 %, а в 30 000 раз. Добро пожаловать в мир бактерий.

Работу продолжили и показали, что эффект не ограничивается одним стрептомицином. Другие антибиотики, в том числе пенициллин, приводили к той же самой ситуации. Даже если последняя доза антибиотика была несколько недель назад, инфекция все равно вызывалась небольшим количеством микроорганизмов. За шестьдесят лет другие ученые подтвердили и уточнили эти результаты. По крайней мере у мышей воздействие любых, самых разных антибиотиков, повышает восприимчивость к инфекции, а это иногда может закончиться смертью. Но проявляется ли тот же феномен у людей?

В 1985 году произошла эпидемия сальмонелловых инфекций в Чикаго. Не менее 160 000 человек заболели, несколько умерли{185}. Чем могло быть вызвано событие, которое сказалось на таком количестве жителей одного города? Обычно главных виновников два: вода и молоко. Муниципальная система водоснабжения очень тщательно регулируется и контролируется, так что ее можно было сразу исключить из рассмотрения. К тому же некоторые заболевшие жили даже не в городе, а в пригородах с отдельными водопроводами.

Так что подозрения пали на молоко, и после тщательного расследования подтвердились. Если точнее, причиной стало употребление в пищу молока из «супермаркета A», сети продовольственных магазинов, встречавшихся чуть ли не на каждом углу. Поставлялось оно с единственной крупной молочной фермы – огромного промышленного комбината с километрами труб и объемистыми баками. Там производилось более миллиона галлонов молока в неделю. Я посетил ее с инспекцией как эксперт, привлеченный частными лицами, которые подали против компании групповой иск.

Для нашей истории самое большое значение имеет исследование, которое департамент здравоохранения провел среди пятидесяти жертв эпидемии и пятидесяти человек из контрольной группы, которые не болели. Всем им был задан простой вопрос: «Принимали ли вы антибиотики в последний месяц перед эпидемией?» В группе заболевших был большой процент утвердительных ответов – в 5,5 раз больше, чем в группе здоровых.

Их воздействие сделало людей более уязвимыми для Salmonella. В экспериментах ПЛА, описанных несколькими главами ранее, мышам давали последнюю дозу антибиотика в возрасте сорока дней. Но даже через сто дней мы по-прежнему видели, что состав их кишечных микробов значительно нарушен.

Вряд ли врачи предупреждали жителей, что прием антибиотиков сделает их уязвимее для инфекций. Вам хоть один медработник когда-либо что-то похожее говорил? А ведь повышенная уязвимость для новых инфекций – одна из скрытых издержек приема лекарств.

Теперь, наконец, можно ответить на один из главных вопросов книги: как антибиотики могут оказывать долгосрочное воздействие на наших микробов-обитателей? В более раннюю эпоху мы полагались на «индикаторные» микроорганизмы, которые давали представление обо всей популяции. Например, E. coli в поверхностных водах указывает на загрязнение водоема фекалиями.

В 2001 году мой шведский коллега и хороший друг доктор Ларс Энгстранд пригласил меня присоединиться к исследованию, как антибиотики действуют на индикаторные бактерии, которые находят в человеческом кишечнике и на коже{186}. Мы использовали распространенные колонизирующие бактерии, которые легко вырастить в культуре: Enterococcus fecalis – для желудочно-кишечного тракта и Staphylococcus epidermidis – для кожи. Увеличится ли количество резистентных бактерий после недельного курса антибиотика-макролида (в данном случае кларитромицина), который прописывают для уничтожения H. pylori?

К сожалению, эксперимент сработал великолепно. До приема антибиотиков у подопытных было очень мало макролид-резистентных Enterococcus и Staphylococcus, как и у контрольной группы. Но вот после приема антибиотиков все изменилось – сразу после лечения количество макролид-резистентных индикаторных микроорганизмов значительно увеличилось – и в фекалиях, и на коже. У контрольной группы таких изменений не наблюдалось.

Но наш основной вопрос был другим: как долго продлится их процветание без дальнейшего приема лекарств. Результаты были отрезвляющими. У тех, кто получал антибиотики, резистентные E. fecalis были обнаружены даже через три года после лечения, а S. epidermidis – через четыре. На этом исследования завершились, так что не известно, сколько еще они продержались после этого. Мне кажется удивительным, что недельный курс может способствовать выживанию резистентных организмов спустя столько времени, причем на участках тела, далеких от основной цели антибиотика.

Кроме того, мы захотели узнать, все ли штаммы, присутствовавшие перед началом исследования, выжили через три года, или же им на смену пришли другие штаммы того же вида. И с помощью методов ДНК-дактилоскопии обнаружилось, что до начала исследований у всех членов контрольной группы было по несколько штаммов Enterococcus, которые в основном и сохранились. Однако у группы, получавшей антибиотики, штаммы, присутствовавшие до лечения, по большей части исчезли и сменились другими. Причем в течение трехлетнего исследования появлялись штаммы с новыми ДНК-отпечатками. Иными словами, мы не только осуществили отбор по резистентности (и отобранные микроорганизмы выжили), но и разрушили ранее существовавшие популяции Enterococcus. Неизвестно, присутствовали ли эти новые штаммы все время в небольших количествах, или же были приобретены недавно, но так или иначе недельный курс антибиотиков привел к долгосрочному и совершенно незапланированному воздействию на стабильность определенных штаммов индикаторного микроорганизма.

Методами нашего исследования невозможно подтвердить, ведут ли такие перемены к болезням. Если какой-то эффект и есть, то, как мне кажется, в обычных условиях риск будет небольшим. Но мы не знаем совокупного эффекта миллиардов доз антибиотиков, которые получают сотни миллионов людей. Широкое их распространение, несомненно, увеличивает пул резистентных генов, в том числе тех, которые патогены могут получить от наших дружественных бактерий. Но эксперименты с Salmonella на мышах, чикагская эпидемия и нынешняя эпидемия C. diff-инфекций показывают, что лечение антибиотиками увеличивает уязвимость для патогенов. Это еще одна скрытая издержка от изменения нашей внутренней экосистемы.

* * *

Уже сейчас ясно, что даже краткие курсы медикаментов могут привести к долгосрочным изменениям состава микробов, населяющих наши тела. Полное или хотя бы частичное восстановление здоровых бактерий вовсе не гарантировано, хотя долго считалось, что дело обстоит именно так. Но это не единственное, что меня беспокоит. Ведь некоторые наши обитатели – которых я называю «микробами на всякий случай» – могут вымереть полностью.

Недавние исследования микроорганизмов показали, что в людях живет небольшое количество видов, встречающихся в изобилии, и много видов, численность которых меньше{187}. Например, в вашей толстой кишке могут жить триллионы Bacteroides и всего тысяча, а то и меньше, клеток других бактерий. Мы не знаем, сколько их всего, но если у вас, допустим, пятьдесят клеток какой-нибудь бактерии, среди триллионов ее обнаружить почти нереально.

Такая ситуация напоминает мне «Где Уолдо?», детскую книжку с картинками, на которых десятки людей занимаются своими делами, работают, играют, а персонаж по имени Уолдо спрятался где-то в этой толпе. Задача ребенка – найти Уолдо. Если бы «Уолдо» был редким микробом и пропал, мы его отсутствия даже не заметили бы. Конкретные поиски не в счет. Когда вы принимаете антибиотик широкого спектра действия (а их прописывают чаще всего), вполне возможно, что при этом полностью уничтожается один из видов ваших редких микробов. С нулевой популяции восстановиться уже невозможно – с точки зрения вашего тела этот вид вымирает.

Почему это важно? Со всех точек зрения виды, существующие в таких жалких количествах, не могут играть никакой важной роли. Но у микробов есть мощная стратагема выживания. Любая небольшая популяция, например, из нескольких сотен клеток, может пережить взрывной рост, и за неделю их станет уже десять миллиардов или даже больше. Триггером для расцвета может стать, например, компонент пищи, которую вы едите в первый раз и переварить которую могут только эти редкие микробы, с помощью вырабатываемых ферментов. Благодаря новому эксклюзивному источнику пищи редкий микроб получает возможность развернуться на всю катушку и размножиться на миллион процентов. Это процветание может принести пользу и вам, потому что некоторая часть энергии, полученная от новой пищи, может попасть в кровеносную систему. Это было полезно при дефиците еды, который до недавнего времени был обычным делом для большинства людей. По этой причине приходилось есть незнакомые растения и животных и иметь большой репертуар ферментов, которые помогали переваривать эти пищевые химические вещества.

А теперь давайте подумаем, что получится, если один из ваших редких микробов вымрет. Предположим, что он древний и жил в Homo sapiens 200 000 лет. Один из вариантов – ничего не изменится. Может быть, этот микроб был просто «пассажиром», который не делал ничего полезного. Другой вариант – это микроорганизм «на всякий случай». Вы носите его в своем багаже не для повседневного использования; он больше напоминает шипованные ботинки, которые очень полезны, когда нужно забраться на ледник, но все остальное время лежат в рюкзаке мертвым грузом. Потеря подобных вещей «на всякий случай» тоже не сильно скажется на вашей жизни, если, конечно, не придется столкнуться с ледником.

Третий вариант – эти виды могут понадобиться только на определенном этапе жизни, как например трость, которую вы держите на чердаке, – пригодится в старости. Можно сказать, что потеря микробов «на всякий случай» приводит к потере биоразнообразия. Еще один пример: на кукурузных полях в Айове растет одинаковый высокоурожайный сорт кукурузы. В течение какого-то времени все будет хорошо. Но если появится патоген – допустим, кукурузный грибок, который поражает именно этот высокоурожайный сорт, то поля окажутся уязвимыми. За несколько недель от прекрасных полей могут остаться лишь акры мертвых растений, а вскоре начнется голод. Даже небольшое уменьшение биоразнообразия может сделать сообщество более уязвимым для нового патогена. И, как видно на примере жучка-короеда или C. diff, они существуют всегда. И новые будут появляться всегда – это закон природы.

Эпидемия, начинающаяся в одной местности, может подвергнуть риску весь мир. Мы видим это на примере гриппа. Когда в 2009 году в Мексике обнаружили новый штамм, через несколько дней им уже болели в Калифорнии и Техасе, а еще через несколько дней – в Нью-Йорке. За несколько недель он распространился по всем США и пошел дальше. Нам повезло, что штамм оказался не смертельно опасным, учитывая, что заразились сотни миллионов. Несмотря на сравнительную мягкость, от него умерли тысячи людей по всему миру. Даже когда штамм не очень вирулентный, но им заражаются миллиарды людей, количество смертельных случаев получается довольно значительным. А если штамм опасный, как в 1918–1919 годах, потери исчисляются в миллионах. Еще нам повезло в 2002 году с эпидемией атипичной пневмонии, которую вызывал вирус, недавно перешедший от животных, скорее всего, от летучих мышей. К счастью, механизм передачи от человека к человеку оказался не очень эффективным. В нескольких районах вирус нанес немалый вред, но затем вымер из-за неспособности эффективно передаваться между людьми. От этой «пули» мы увернулись.

«Испанка» в 1918–1919 годах убила десятки миллионов, хотя тогда не было ни пассажирских самолетов, ни других средств скоростного массового транспорта, которые способствовали бы распространению. Сейчас же, когда население мира огромно и, по сути, едино, а защита ослаблена из-за нарушений внутренней экосистемы, мы уязвимы как никогда.

Наша растущая уязвимость к патогенам из-за того, что мир стал намного теснее, чем раньше, совпала с деградацией наших древних микробных систем защиты. Подобное совпадение подбрасывает новые «бревна» в «пожары» – либо сравнительно локального масштаба, вроде эпидемий Salmonella или E. coli, либо в потенциале глобального. Последствия подобного развития событий очень трудно представить, но есть прецеденты. В XIV веке в Европе свирепствовала «черная смерть». Мы до сих пор неполностью понимаем ее причины, но отчасти она была обусловлена изменением популяции грызунов. Еще один фактор – перенаселенные, грязные средневековые города, которые вспыхнули от «огня» переносимой крысами чумы, как хворост. Эпидемия бушевала четыре года; когда она закончилась, погибло около трети населения Европы, а это ни много ни мало 25 миллионов человек.

«Чума XX века», СПИД, поразила более 100 миллионов человек с тех пор, как передалась нам от шимпанзе. ВИЧ-инфекция, конечно, ужасна, но она не так просто передается от человека к человеку, как, скажем, вирус гриппа. Так что в каком-то смысле – с точки зрения скорости распространения – она не так страшна, как быстро разлетающаяся эпидемия.

Впрочем, меня скорее интересует не то, что прошло, а то, что нас ждет дальше. Когда люди собираются в больших количествах, эпидемии неизбежны. Учитывая, что население планеты составляет 7 миллиардов человек и растет примерно на 80 миллионов в год (это равно населению Германии), вопросы стоят так: что вызовет следующую «чуму», кто будет к ней уязвим и когда она начнется. Меры здравоохранения, конечно, уменьшат ущерб, но, вполне возможно, их может оказаться недостаточно.

Я вижу немало параллелей между изменениями климата и состава наших микробов-обитателей. Современные эпидемии – астма и аллергии, ожирение, расстройства обмена веществ – это не просто болезни, а внешние признаки внутренних изменений. Мы можем столкнуться с этой проблемой в любой момент. Например, ребенок с измененной микробной экосистемой и ослабленным иммунитетом может встретиться с легким патогеном, который тем не менее способен повредить его поджелудочную железу и вызвать ювенильный диабет. Или же проблема проявится, когда другой ребенок съест арахис или глютен – в данном случае есть риск тяжелой аллергии. Это не просто опасно, но и является признаком более серьезных нарушений баланса, потери наших резервов.

Скорее всего, потенциально смертоносный мутировавший микроб уже сейчас живет в каком-нибудь животном. Возможно, он получил новый ген, который помогает ему распространяться. Может быть, он переберется в какое-нибудь из наших сельскохозяйственных животных. Может быть, он перепрыгнет в промежуточного носителя, может быть, новыми носителями станем мы. Так или иначе, тучи уже сгустились.

К счастью, люди более или менее подготовлены к подобным «штормам»: наши разнообразные микробы и их 20 миллионов генов помогают сопротивляться болезням. Это партизаны, которые защищают свою родину, пока мы защищаем их самих. Но недавние исследования показывают, что некоторые вполне здоровые люди утратили от 15 до 40 % своего микробного разнообразия и гены, содержащиеся в них{188}.

Самая большая опасность, грозящая нам: патогены, способные вызвать эпидемию, против которой мы беспомощны. Экологическая теория говорит, что люди, у которых состав бактерий-обитателей нарушен сильнее, окажутся наиболее уязвимы. При прочих равных условиях рискуют страдающие ожирением, астмой и другими современными эпидемическими заболеваниями. Генетические исследования говорят, что мы все – потомки довольно небольшой исходной популяции. Наши предки, возможно, пережили какой-то катаклизм, связанный, что не исключено, с изменениями климата. Но несмотря на современные дебаты по поводу глобального потепления, это не главная наша проблема, по моему мнению.

Если ничего не изменить, нас ждет «антибиотиковая зима» – куда более огромная опасность, всемирная эпидемия, которую не удастся остановить. Популяционная биология против нас: мы уже не защищены изоляцией, потому что живем в одной огромной взаимосвязанной деревне. Причем миллионы живут с ослабленной защитой. Когда придет новая чума, она, вполне возможно, будет быстрой и безжалостной, как вышедшая из берегов река, от которой негде спастись. Усугубило ситуацию безответственное, расточительное злоупотребление антибиотиками – думаю, оглядываясь назад, мы назовем эту эпоху именно так. И это самая главная причина, по которой я бью тревогу.

Мы говорили об эре до антибиотиков и эре антибиотиков; если не станем осторожнее, то вскоре нас ждет эра после антибиотиков. Сейчас эту тему всерьез рассматривает Центр по контролю и профилактике заболеваний, и я разделяю их беспокойство. Но я обдумываю другую идею: дело не только в том, что лекарства перестанут действовать из-за резистентности, но и в том, что миллионы людей становятся уязвимее из-за деградировавшей экосистемы. Одно связано с другим, но в нашем тесном мире второй фактор – это всемирный потоп, который может начаться буквально со дня на день.

Глава 16. Решения

Прошлым летом мне позвонила родственница, рассказала о сыпи, которая появилась у нее на ноге и отправила мне по электронной почте фотографию: уродливое, припухшее красное пятно около двух дюймов в диаметре с маленьким темным пятном в центре и границей, словно очерченной маркером. Больше всего оно напоминало мишень. Поскольку дело было летом, а жила она в Коннектикуте, мне сразу пришли на ум два слова: болезнь Лайма.

Я порекомендовал сразу же начать курс антибиотиков{189}. Она принимала лекарство каждый день, пока сыпь не исчезла, и еще несколько дней после, даже когда чувствовала себя лучше – курс нужно завершить полностью.

Лекарство справилось с инфекцией, и мы оба порадовались. И хочу, чтобы все так и осталось. Еще раз повторюсь, я не их противник, равно как не противник мороженого – и то и другое замечательно выполняет свои функции, но вот если перебрать, это уже плохо. Чрезмерное употребление антибиотиков и слишком большое количество кесаревых сечений – это проблемы, требующие срочного разрешения.

Они могут быть как личными: мировоззрения и связанные с ними конкретные решения, так и институциональными: политика, которую должен проводить медицинский истеблишмент или государство, приоритетные направления исследований, которые они должны задавать. Иногда граница размывается как в случае с антибиотиками.

Во-первых, нужно умерить наш аппетит к этим мощным лекарствам. Это самый большой, простой и легко осуществимый шаг, который возможно осуществить в краткосрочной перспективе. Время вспять не повернешь, но по крайней мере замедлить ежедневное уничтожение нашего микробного разнообразия вполне реально.

Каждый несет личную ответственность за употребление лекарств. Скажите врачу, что хотите подождать еще несколько дней, прежде чем принимать амоксициллин от кашля, который длится неделю. Или не спешите бежать за рецептом от насморка для ребенка. Не надо заставлять медика выписывать средства, которые облегчают, в первую очередь, ваше беспокойство. Без родительского давления они наверняка смогут лучше разобраться, нужен ли препарат.

Скажите стоматологу, что не будете принимать антибиотики, если только ему не удастся вас убедить, что пользы от них в данном случае больше, чем риска. Аксиома любой хорошей медицины – «не навреди». Поскольку мы не могли просчитать вреда от антибиотиков, эти лекарства были вне подозрений. Со многими зубными заболеваниями легче справиться либо оперативным вмешательством, либо мерами гигиены полости рта.

Прекратите пользоваться таким количеством дезинфицирующих средств. Их ключевой ингредиент, триклозан, конечно, не является антибиотиком, но он убивает бактерии при контакте{190}. Чем вам не нравятся старые добрые мыло и вода? Я пользуюсь дезинфицирующими средствами только в госпитале, когда принимаю пациентов, и во время эпидемий гриппа. Большинство микроорганизмов на моей коже живут далеко не первый год. Я знаю их, а они меня. Я могу получить бактерии от других людей, например, с поручня в метро. Естественно, совать пальцы в рот не буду, но дезинфицирующим средством себя протирать тоже. Боюсь, что удалю тем самым хорошие бактерии, которые помогают бороться с плохими, которые периодически пытаются на меня напасть.

Вернемся к вопросу, что делать, если ребенок заболел. Я не говорю, что нужно «смотреть и ждать» во всех случаях. Иногда они выглядят очень плохо, и нужно сразу же ехать к врачу. Может быть, ваши дети суетливы, у них высокая температура и затрудненное дыхание. Или же подавлены и плохо реагируют на свет и звуки. Или вздулся живот, начался сильный понос или ужасная сыпь. Это действительно экстренные случаи.

При таких событиях родители должны тщательно восстановить события дня, когда впервые проявились симптомы, и рассказать врачу все, что помнят. И без паники. После осмотра, возможно, включающего в себя анализы крови и рентген, многим детям с острой болезнью нужно немедленно дать антибиотики, чтобы избежать необратимых повреждений или смерти. Откладывать лечение, боясь нанести урон микробам-обитателям ребенка, в таком случае – ужасная врачебная ошибка. Серьезные инфекции никуда не денутся.

Таким образом, перед врачами стоит дилемма: лекарства жизненно важны, но при этом американские дети получают их слишком много{191} – более 41 миллиона курсов только в 2010 году. Большинству антибиотики на самом деле не нужны.

Оценить ситуацию не так просто, как кажется. Для точной оценки, возможно, понадобится многолетний опыт. Для врача, который торопится, гораздо легче просто выписать антибиотик любому ребенку, который пришел с соплями, больным горлом или покрасневшими барабанными перепонками. На внимательный осмотр, обсуждение с родителями, почему с лекарствами стоит повременить, ответы на вопросы, объяснения, что именно предвещает опасность и разумную фразу «Если состояние не улучшится, перезвоните завтра утром», нужно куда больше времени.

Педиатров и других медицинских работников нужно учить, чтобы они дважды подумали, прежде чем прописывать медикаменты. Нужно тщательно взвешивать каждую ситуацию. Это опасная инфекция, или же, что вероятнее, легкая, которая у подавляющего большинства пройдет сама?

Педиатров нужно не только лучше обучать, но и лучше им платить. Как ни парадоксально, врачи, участвующие в первичном уходе за нашими детьми – врачи первой линии, к которым ежедневно обращаются десятки тысяч родителей, – едва ли не самые низкооплачиваемые медики в США. Что-то не так с нашей системой, где врач, выполняющий краткую диагностическую процедуру – например, делающий рентген или несложную 15-минутную операцию, – получает намного больше, чем тот, который принимает важнейшие решения, связанные со здоровьем наших детей.

Педиатрам нужно платить достаточно, чтобы они могли методично оценивать пациентов, которых приводят на осмотр, и награждать за то, что они обсуждают с родителями каждый диагноз. Поскольку нынешняя система недооценивает подобный уход, неудивительно, что 70 % приходят к врачу с ОРВИ, а уходят с рецептом на антибиотик.

Многие просвещенные родители и хорошие врачи и медсестры пытаются изменить эти модели поведения и практики, но система восстает против. Мы повсюду сталкиваемся с бессознательными предрассудками. Считается, что уменьшение времени посещения врача с двадцати до пятнадцати, а потом и до десяти минут, сэкономит деньги. На самом деле, давая врачам меньше времени на осмотр и постановку диагноза, мы выбрасываем намного больше денег на избыточные анализы и лечение.

А еще врачи и пациенты должны знать, как на количество выписываемых лекарств влияют местные обычаи. Южане пьют на 50 % больше антибиотиков, чем жители западных штатов{192}. Я сильно сомневаюсь, что на юге бактериальные инфекции встречаются в полтора раза чаще, чем на западе. Как и количество кесаревых сечений или эпизиотомий. Подобная разница говорит о различиях в медицинской практике.

* * *

Когда я обсуждаю с коллегами, что должно произойти, чтобы изменилось отношение к нашим практикам, они в основном крайне пессимистичны. Временные горизонты ужасно далекие. Привычки слишком укоренились. Люди ужасно боятся микробов. Врачам нравится чувствовать свою власть, но при этом они боятся судебных исков. Государственные регуляторы боятся принимать трудные решения, которые могут вызвать политические дискуссии или испортить им карьеру. Учреждениям здравоохранения страховые компании и государство платят за работу, а не за отказы прописывать лекарства. А фармацевтические компании полностью устраивает такой статус-кво: они получают значительные прибыли, практически не делая новых инвестиций.

Но надеюсь, что перемены все-таки произойдут быстрее. Я верю, что мы добрались до переломного момента. Как я писал в предыдущей главе, директор Центра по контролю и профилактике заболеваний недавно созвал пресс-конференцию, посвященную сопротивляемости антибиотикам; в журналах полно статей об ужасных случаях инфекций, которые не удалось вылечить; наконец, многие люди начинают понимать, что у «бактериофобии» есть серьезные недостатки. Узнав о реальных издержках и ограниченной пользе, мы поймем, что простые действия могут быть вполне оправданными.

Государства способны сделать больше для контроля над использованием антибиотиков. Блестящий тому пример – Франция. В 2001 году там был самый высокий процент приема антибиотиков{193} среди всех европейских стран. В дело вступили агентства по здравоохранению. В 2002 году Национальная компания медицинского страхования Франции запустила «национальный план сохранения эффективности антибиотиков», нацеленный исключительно на предотвращение распространения резистентных микроорганизмов.

Естественно, чтобы сократить распространение, пришлось сократить использование антибиотиков. Пациенты больниц, конечно, получают их немало, но более 80 % лекарств выписывали в поликлиниках. Именно в эту область и вмешалось государство. Основная цель: сократить количество медикаментов, прописываемых детям при острых респираторных вирусных инфекциях. Органы здравоохранения сосредоточились в первую очередь на зимних месяцах, когда таких инфекций больше всего.

Кампания называлась «Антибиотики – не автоматически»; ее целью было изменение модели поведения и пациентов, и поставщиков медицинских услуг. Поскольку во Франции была централизованная база данных выписываемых лекарств, была просмотрена большая выборка примерно между 2002 и 2006 годом; за это время выписали 453 миллиона антибиотиков – почти 10 миллионов в месяц. Для страны с населением 60 миллионов человек это очень много.

К концу кампании, к 2007 году, уменьшение составило 26 %, причем во всех регионах Франции, для всех классов антибиотиков и для людей всех возрастов. Но особенно эффективно она сработала именно для детей младше трех лет: на каждого ребенка стало приходиться уже не 2,5, а 1,6 курса в год, спад составил 36 %.

Другие французские чиновники пошли дальше. Пилотная кампания во Французских Альпах под названием «Антибиотики, только если необходимо»{194} – логичный следующий шаг после «не автоматически». Если бы США приняли подобную программу, наверняка бы постепенно сумели слезть с этой «иглы». Применение антибиотиков у детей уже уменьшилось по сравнению с пиковым значением примерно на 20 % благодаря программам, которые первоначально нацеливались на уменьшение резистентности. Программы в основном связаны с обучением врачей и других медработников «первой линии»: им объясняют, почему стоит бороться с рефлексом прописывать антибиотики по любому поводу.

В Швеции, стране с очень хорошо развитой медициной, количество медикаментов, выписываемых амбулаторным пациентам, «всего» 388 на тысячу, а не 833, как у нас, в Америке. То, что в Швеции{195} выписывают более чем вдвое меньше, говорит о реальной возможности уменьшения количества лекарств и опасности для здоровья населения.

* * *

Есть еще одна вещь, которую может сделать государство, чтобы сократить избыточное использование антибиотиков: запретить фермерам давать животным, чью продукцию – мясо, молоко, сыр, яйца – мы едим. Осадка из антибиотиков в еде и воде вполне можно избежать. Нужно задать дату полного запрета этой практики. Или, например, серию дат, в которые будут приниматься более строгие правила.

Для потребителей это значит, что мясо, яйца, молоко и рыба в магазинах слегка подорожают. Но, с другой стороны, мы уже расплачиваемся за антибиотики в еде распространением резистентных организмов, все меньшей эффективностью наших медикаментов и расходами на лечение аллергий, аутоиммунных заболеваний и расстройств обмена веществ. Что лучше – в будущем платить в магазине или платить сейчас страховыми взносами, налогами и испорченным здоровьем?

В конце 2013 года Управление по контролю за продуктами и лекарствами объявило о первых шагах к запрету использования антибиотиков для стимулирования роста сельскохозяйственных животных. Главный повод – опасность заражения людей резистентными к антибиотикам бактериями от животных. Но есть еще одна польза – уменьшение осадка из лекарств в нашей пище и воде. Это, конечно, важный шаг в верном направлении, но на Управление (и на пищевую промышленность) нужно безжалостно давить, ибо если не следить за строгим исполнением предписаний, фермеры будут дальше использовать антибиотики в таких же количествах, но просто для «лечения болезней» крупного рогатого скота.

И не нужно останавливаться на антибиотиках. Пищевикам разрешают продавать продукты, в которых есть глистогонные средства, инсектициды и гормоны. Что интересно, для некоторых, вроде тестостерона и эстрогена, вообще нет никаких ограничений из-за следующей формулировки в правилах Всемирной организации здравоохранения: «Осадок, оставшийся от использования этого вещества в качестве стимулятора роста в соответствии с хорошими практиками скотоводства, скорее всего, не представляет угрозы для здоровья человека». Нам точно стоит и дальше применять подобный стандарт?

* * *

Методы разработки новых лекарств также нужно пересмотреть. За вдохновением вернемся примерно на 100 лет назад, когда Пауль Эрлих, один из пионеров теории микробов, экспериментировал с сотнями веществ, пока не нашел сальварсан, более безопасную производную мышьяка, которая стала «волшебной пулей» для лечения сифилиса. Больше ни одну болезнь им лечить было нельзя. Когда у вас нарыв на коже, то, скорее всего, вы подверглись воздействию разных бактерий, но в инфекции почти всегда доминирует только какой-то конкретный. Если бы терапия была направлена только против него, вам бы стало лучше.

Но в течение более чем семидесяти лет фармацевтические фирмы искали средства «широкого спектра действия», которые убивают многие виды микробов. У такого подхода есть много достоинств. Если человек болен, скажем, пневмонией, у него инфекция мочевых путей или гнойная рана, то врач может сразу назначить лекарство, которое убьет любые подозреваемые микробы. А если одно лекарство со всем не справится, можно добавить второе, в редких случаях – третье. Чаще всего такое лечение работает. Но чем шире спектр применения антибиотиков и чем больше их используют, тем сильнее сопутствующее воздействие на бактериальную популяцию.

С узкоспециализированными лекарствами две проблемы. Во-первых, их очень мало. Нужно разрабатывать и испытывать. Если хотим разработать антибиотик, работающий против Streptococcus pneumoniae, нужно найти у этого организма особенность, которой нет у большинства других. То же самое можно сказать и о Staphylococcus aureus.

Во-вторых, даже если у нас будут лекарства, действующие только против одного из тридцати-сорока видов бактерий, наиболее вредных для человека, мы не можем знать, какой из них использовать в данном конкретном случае. Кашляющие пациенты не заходят в кабинет с табличкой «Я заражен Streptococcus pneumoniae». Сейчас наши диагностические тесты очень медленные, иногда длятся целый день, а то и дольше. Врачам нужны быстрые анализы, с помощью которых можно сразу проверить образцы крови, мокроты, выдыхаемого воздуха или мочи на химические сигнатуры конкретных организмов. Обладая этой информацией, уже можно заглянуть в справочник и подобрать лучшее узкоспециализированное средство.

Хорошая новость: разработать узкоспециализированные лекарства будет довольно легко. Нам нужно будет бороться всего с одним организмом, экспериментируя с химическими веществами или даже бактериофагами (вирусами, которые едят бактерий). Их можно производить триллионами, и они выполняют ту же работу, что и антибиотики: живут и сражаются с бактериями миллиарды лет. Я сейчас консультирую компанию, которая разрабатывает новый тип лекарств, похожий на фагов. По моему мнению, это приведет к созданию нового арсенала узкоспециализированных средств.

Кроме того, можно обратиться к новейшим достижениям геномики. Мы расшифровали генетические последовательности всех заметных человеческих бактериальных патогенов. Известно, какие гены встречаются в каждом организме и потенциальная структура химических веществ, которые они производят – это словно карта, ведущая к сокровищам. Мы можем найти гены, уникальные для S. pneumnoniae, потом – специфические ингибиторы для конкретных ферментов и создать «дизайнерский» антибиотик.

Плохая новость: новые лекарства будут дорогими. Чтобы производители окупили затраты, каждый пяти- или десятидневный курс узкоспециализированных антибиотиков, которыми воспользуется относительно небольшое количество людей, будет стоит тысячи долларов – сравните с десятками за современные препараты широкого спектра. Учитывая нынешнюю экономическую модель, такие лекарства будут просто нежизнеспособны. Фармацевтическая промышленность больше интересуется медикаментами, которые миллионы людей будут принимать каждый день в течение многих лет – например, таблетки от гипертонии, диабета, болезней сердца и их профилактики, – или сверхдорогими средствами для пациентов, больных раком{196}.

С диагностической точки зрения, недавно произошел серьезный прорыв. Сейчас разрабатываются новые анализы, с помощью которых можно будет точнее отличить вирусную инфекцию от бактериальной по специфически действующим веществам{197}.

Кроме того, на рынке появляется новый класс диагностических инструментов. Он определяет по иммунному ответу пациента, какой именно микроорганизм доставляет «неудобства»{198}. Пока и то и другое на ранней стадии развития, но путь к их широкому применению открыт. Единственный вопрос – денежный.

Но в долгосрочной перспективе игнорировать потребность в лучшей диагностике и узкоспециализированных лекарств – себе дороже. Если прием антибиотиков в раннем детстве приводит по крайней мере к ожирению, ювенильному диабету, астме и другим болезням, сколько денег вы потратите за свою жизнь на лечение? Как оценить в долларах страдания и годы, на которые жизнь сократилась?

Мы можем либо заплатить сейчас за профилактику, либо потом – за лечение. Лекарства и диагностические средства, которые я предлагаю, будут общественным благом, ценным практически для всех, причем даже в далеком будущем. Это чем-то отдаленно напоминает строительство дорог. Давайте представим: нужно построить магистраль между Лос-Анджелесом и Финиксом. В одиночку это невозможно, но на общие деньги, собранные с помощью налогообложения, появилось шоссе «Интерстейт-10». Качество жизни тех, кто живет в этих городах, значительно улучшилось; да и для всех остальных, кому когда-нибудь захочется прокатиться с ветерком по пустыне, – тоже. Точно так же нужна национальная или международная инициатива по созданию необходимых диагностических и терапевтических средств. Мы живем во взаимосвязанном мире. Я был шокирован, узнав, что в Китае антибиотиков принимают еще больше, чем в США{199}.

Кесаревым сечением тоже злоупотребляют, и здесь пригодились бы перемены как личного, так и институционального плана. Если вы женщина детородного возраста, тщательно обдумайте данный вопрос. Лучше ли это для вашего ребенка? Спросите врача, действительно ли оно необходимо. Естественно, если он скажет, что нужно экстренное кесарево сечение, чтобы спасти вас или малыша, даже не раздумывайте.

Недавно я разговаривал со знакомой, дочь которой должна была вскоре родить. Она отлично знала мою позицию.

– И помни: никакого кесарева сечения… – сказал я под конец разговора.

– …если только это не необходимость, – согласилась она. – Если все-таки придется, то или она сама, или я сделаем посев из влагалища с помощью марли.

Это практика, которую моя жена Глория изучает в Пуэрто-Рико. Идея проста. Поскольку ребенок, рожденный с помощью кесарева сечения, не получает микробов от матери, это можно сделать искусственно. Мама или акушерка помещает во влагалище марлевый тампон, который впитывает богатые бактериями выделения, а затем, прямо после рождения, осторожно смазывает им кожу и ротик младенца. Это, конечно, не то же самое, что при естественных родах, но с микробиологической точки зрения – шаг в верном направлении.

Мне кажется, что методика Глории или какой-то ее вариант через несколько лет станет стандартной практикой. Я не хочу сказать, что она идеальна и не вызовет новых проблем. Некоторые дети могут получить от матерей инфекции. Заражение, конечно, произошло бы в любом случае, но тут подозрения падут на марлю. Нужно будет проводить для рожениц анализы на патогены, а если смазывание новорожденных после кесарева сечения действительно станет стандартной практикой, необходимо отслеживать результаты для всех важных временных промежутков, в том числе долгосрочных. Может, когда-нибудь мы поймем, какие именно материнские микроорганизмы важны, и сможем делать посев только с ними, но я сомневаюсь.

Тем временем и медики начинают понимать, что изменения просто необходимы. Готов предположить, что врачи перестанут настаивать на кесаревом сечении, если больше узнают о его последствиях. Получив данные, больницы и страховые компании начнут с осторожностью относиться к этой процедуре. Однажды родители ребенка, у которого развилась болезнь, и ее причиной стало необязательное кесарево сечение – например, ожирение, ювенильный диабет или аутизм, – подадут в суд на доктора и больницу за преступную небрежность. Это привлечет внимание общественности. Ведь сейчас страх суда, по любой причине, становится все больше: не направили на рентген, не прописали антибиотик, не сделали кесарево сечение. Вскоре же появится страх иска из-за необязательных и неоправданных действий. А перед ним все равны.

* * *

Когда я читаю лекции об исчезающих микробах в разных уголках страны, меня спрашивают, что я думаю о пробиотиках. Они действительно так хороши, как в рекламе? Когда их нужно принимать и при каких болезнях?

Несколько лет назад моя коллега – здоровая женщина немного старше шестидесяти – проснулась от нестерпимой боли внизу живота. У нее поднялась температура, и она испугалась, что потребуется операция. Но после анализов крови и рентгеновских снимков поставили диагноз: дивертикулит, воспаление нижней части кишечника. Это сравнительно распространенное заболевание, особенно у пожилых людей, но на самом деле никто не знает его причин{200}, часто требуется госпитализация. Болезнь проходит, если поголодать, дать кишечнику отдых и принять курс антибиотиков.

Почему антибиотиков? Потому что они работают. Так что обычное объяснение – при угнетении микрофлоры кишечника в целом или каких-то конкретных, но неизвестных вредных микробов, воспаление отступает. Скорее всего, это верно, но подробностей пока не хватает.

В случае с коллегой сильная боль возвращалась еще пять раз. Она боялась, что у внутри происходит что-то ужасное. После пятого приступа обратилась к гастроэнтерологу, и тот посоветовал пробиотик. Женщина принимает его каждый день, и уже два года не было ни одного приступа.

Совпадение? Может быть, а может быть, и нет. Когда она рассказала свою историю, я обрадовался, что это помогло. Скорее всего, культуры изменили какое-то микробное равновесие в кишечнике. Но мы не можем объяснить механизм их действия (если он вообще есть), потому что не можем непосредственно наблюдать внутреннюю динамику работы.

Несмотря на эту оптимистичную историю, я в целом скептически отношусь ко многим пробиотикам на полках продуктовых магазинов, аптеках и лавок здорового питания. Они практически никак не тестируются. В нашей свободной стране маркетинг пробиотиков – это что-то вроде упражнений в свободе слова. На упаковках много расплывчатых лозунгов о поддержке здоровья, но в большинстве случаев никаких тщательных тестов, доказывающих, что ингредиенты действительно эффективны, не проводилось.

Определение пробиотиков широкое, но не менее широк и набор бактериальных культур, продаваемых в магазинах. Иногда это единственный штамм бактерий, иногда – смесь. Они продаются в виде напитков, порошков или мазей. Иногда одни и те же с виду штаммы продаются под разными названиями и с разными текстами, повествующими о достоинствах. Некоторые культуры изначально были выделены из молока и молочных продуктов. Другие, вроде Bifi dobacter – из организмов детей, третьи – из взрослых. Сочетаний – еще больше. Отрасль вообще не регулируется, словно на Диком Западе.

Лучшее, что я могу сказать по этому поводу – они в основном безопасны: употребляйте их в пищу, как и любую другую еду, и, если вы здоровы, проблемы у вас вряд ли возникнут. Но работают ли они? Многие ими буквально клянутся, так что по крайней мере некоторые в определенной степени работают, но я не могу сказать, какие именно.

А еще есть пребиотики. В отличие от живых пробиотиков это химические соединения, стимулирующие рост организмов, которые мы считаем полезными для себя. Например, как уже говорилось, человеческое грудное молоко содержит много естественных пребиотиков, в том числе маленькие молекулы сахара, которые пригодны в пищу только для конкретных бактерий в желудочно-кишечном тракте младенца. Само их присутствие отбирает для роста микроорганизмы, которые колонизируют кишечник в начале жизни. Химики используют эти и похожие формулы в качестве пребиотиков, чтобы стимулировать рост необходимых бактерий.

Синбиотики – это смесь пробиотиков и пребиотиков. Пребиотик повышает шансы пробиотика колонизировать кишечник в бóльших количествах и на более продолжительное время.

Данная теория привлекательна, но нынешние методы использования больше напоминают плацебо. Врачи когда-то давали сахарные пилюли, делали уколы соленой воды или витамина B_12 (людям с нормальным уровнем витамина B_12), и пациенты на самом деле чувствовали себя лучше, считая, что приняли реальное лекарство. Плацебо знамениты своей эффективностью. Они работают для многих людей, особенно при болезнях, где большую роль играет личное отношение – например, при болях в пояснице. Она кажется убийственной, но в некоторых случаях оказывается всего лишь результатом вашего собственного мнения о состоянии тела.

Некоторые продукты, как заявляется, помогут вам почувствовать себя лучше, живее, энергичнее. Но эти определения очень расплывчатые и труднопроверяемые. Откуда вы знаете, что почувствовали себя лучше? И самое главное – по сравнению с чем?

Ваш приход в магазин здоровой еды за пробиотиками уже говорит о том, что вы ищете «возможность» почувствовать себя лучше. Купив что-нибудь, вы заранее настраиваетесь, что продукт вам поможет, и срабатывает эффект плацебо.

Мы не узнаем, что помогает лучше: пробиотики или плацебо, пока не проведем слепые клинические тесты. Людям дадут и то и другое – причем без отличий по виду, запаху и вкусу. К тому же никто не будет знать, что именно ест. Затем исследователи посмотрят, какой будет эффект на здоровье, если он вообще будет. К сожалению, подобных скрупулезных испытаний проводилось очень мало. Производители, зарабатывающие большие деньги на пробиотиках, не склонны финансировать подобные тесты.

Другое заявление – пробиотик поможет с какой-то конкретной болезнью, например, язвенным колитом или раком. Такие высказывания проверить гораздо легче. Но лишь немногие из проведенных клинических испытаний показывают хоть какую-то эффективность.

Нетрудно понять, почему. Некоторые болезни, вроде того же язвенного колита, протекают по-разному у разных пациентов. Для исследования понадобится много больных, не менее ста, чтобы проверить разные вариации и посмотреть, есть ли хоть какой-нибудь эффект. А это будет дорого.

Я не отмахиваюсь от пробиотиков. Более того, я считаю, что в будущем они будут важны для профилактики и лечения заболеваний, но нам понадобится намного более сильное научное обоснование их эффективности{201}. Какие именно микроорганизмы нам нужно вернуть обратно в тело? Как нам узнать, какие именно микробы у вас угнетены или под угрозой вымирания? Поскольку антибиотики подавляют и уничтожают некоторые микробы, мне кажется, что в будущем мы станем давать пациентам пробиотики в качестве стандартного сопровождения курса сильных лекарств. Но для начала нужно понять, с какими микробами мы имеем дело.

* * *

Помните трагический случай с Пегги Лиллис, здоровой женщины, умершей от C. diff-инфекции? Эта ужасная проблема никуда не делась, но недавно разработали новую методику успешного лечения пациентов с многочисленными рецидивами.

Трансплантация фекальной микробиоты (ТФМ) – это целенаправленная трансплантация фекалий одного человека другому. Конечно, сама мысль о такой процедуре многим покажется отвратительной, но она спасает жизни, особенно людям с рецидивами C. diff-инфекции.

Врач получает образец фекалий – свежий кал здорового человека (либо родственника, либо просто «хорошего» донора). Затем разводит его в физрастворе и дает получившуюся коричневую непрозрачную жидкость пациенту. Она вводится по пластиковой трубке или эндоскопу через нос в желудок или поджелудочную железу, или же с другой стороны – через колоноскопию или с помощью клизмы в прямую кишку.

Хотя эта практика на словах вызывает отвращение, на деле она работает. Немалое число врачей занимаются ТФМ уже не первый год, а в 2013 году в популярном New England Journal of Medicine было опубликовано важное и привлекшее немало внимания исследование{202} голландских ученых. Они провели рандомизированное клиническое испытание на пациентах с рецидивами C. diff-инфекции: участникам предложили на выбор либо обычную терапию антибиотиками, либо трансплантацию фекалий. Из тех, кто выбрал антибиотики, вылечился всего 31 %, а вот из тех, кто выбрал трансплантацию – 94 %. Разница оказалась столь значительной, что испытание пришлось остановить, потому что давать остальным курс антибиотиков было бы неэтично.

Это хорошо проведенное, тщательное испытание стало «принципиальным доказательством», что возвращение микробов людям с поврежденной кишечной экосистемой – как например при C. diff-инфекции, может послужить хорошим лекарством. Обладая этим доказательством, ученые смогут провести новые испытания, чтобы найти активный «ингредиент» – узнать, какой микроб или группа микробов необходимы, чтобы справиться с болезнью. Почти полный успех, несмотря на использование многих разных «доноров», говорит о том, что ключевые ингредиенты присутствуют во всех нас. Это может быть конкретная группа микроорганизмов или же переменная, в которой возможны замены.

Не только голландцы проводили подобные исследования. Первопроходцы – доктора Александр Хоруц и Лоуренс Брандт. Все они открывают дорогу трансплантации фекалий и ее будущим вариациям как методу лечения других болезней, в развитии которых играет роль испорченная кишечная экосистема: воспалительных заболеваний кишечника, целиакии, синдрома раздраженного кишечника. Даже предположение, что с ее помощью можно будет лечить ожирение, разнообразные иммунологические расстройства и даже аутизм, уже не кажется таким уж притянутым за уши{203}. Если корень всех этих проблем – разбалансированное микробное сообщество в кишечнике, то его восстановление подобным образом может стать решением.

После голландского исследования многие отчаявшиеся люди стали самостоятельно проводить трансплантацию фекалий дома через клизму. Мы не знаем, пострадал кто-либо или наоборот вылечился. В 2013 году Управление по контролю за продуктами и лекарствами предупредило врачей, что при этой процедуре необходимо придерживаться ряда строгих правил, гарантирующих безопасность. Считаю, что это вполне оправданная мера{204}. История медицины знает много случаев избыточного энтузиазма в отношении средств, казавшихся такими хорошими – например ДЭС или талидомида, – из-за которого многие пострадали. Особенно важна осторожность при переносе биологического материала от одного человека к другому. Передача СПИДа и гепатита через кровь напоминает нам об опасности. Впрочем, если бы мы могли давать чистые культуры бактерий-пробиотиков, то проблема передачи от человека к человеку перестала бы быть проблемой.

* * *

Теперь подумайте: многие дети растут, не имея полного набора всех необходимых микробов. Где нам найти нужные, чтобы вернуть их обратно? Возможно, модели сбора микробиоты в развивающихся мышах помогут определить ключевой принцип{205}. Остались ли в мире места, где люди не подвергались действию антибиотиков? Если да, возможно, популяция кишечных бактерий у этих людей осталась невредимой. Может быть, мы сможем превратить их в лекарства. Может быть, для трансплантации микробов действительно лучше всего подойдут экскременты наших собратьев, которые реже встречались с лекарствами, антисептиками и прочими атрибутами современной жизни? Отличаются ли микробы живущих в глубине лесов Амазонии или в высокогорьях Новой Гвинеи от наших?

Глория нашла ответ на эти вопросы в Венесуэле. В 2008 году пилот военного вертолета заметил маленькую деревеньку в бесконечных джунглях в верховьях Ориноко. Ее не было ни на одной карте. На борту был человек, который знал язык индейцев. Когда вертолет спустился, мужчина передал, что они друзья и что государство хочет доставить им лекарства. Индейцы ответили, что уже видели вертолеты в воздухе, а от других членов племени, живущих в других деревнях, слышали слово медисина («лекарство»). Но никогда не видели людей, не принадлежавших к их племени.

Осмотрев деревню, команда нашла два металлических предмета: мачете и банку. Жители деревни выменяли их у других племен, от которых и узнали о силе медисины. Им нужны были лекарства, потому что они пережили немало трудностей.

Контакт жителей деревни с внешним миром был неизбежен, так что правительство Венесуэлы приняло мудрое, по моему мнению, решение: сделать им прививки. Корь и грипп рано или поздно доберутся до деревни и без прививок окажутся смертоносными. Так что, получив многочисленные разрешения и одобрение комитета по этике, медицинская команда вернулась еще раз. Глория попросила взять у индейцев образцы для изучения. Вернувшись в деревню, медики перед вакцинацией и лечением собрали мазки изо рта и с кистей рук тридцати пяти индейцев всех возрастов, а также образцы фекалий двенадцати из них. С помощью правительства Венесуэлы и ученых штата Амасонас, с которыми Глория сотрудничала более двадцати лет, мазки удалось доставить в лабораторию для тщательного изучения.

Это было настоящее сокровище. Глория заполучила микробов-обитателей людей, по сути, живших в каменном веке – у них не было ни письменности, ни математики, ни связи с внешним миром. Они никогда не принимали антибиотиков. В каком-то смысле их бактерии были живыми ископаемыми. Образцы фекалий абсолютно уникальны и бесценны.

Через несколько лет из них были собраны и секвенированы ДНК. Однажды утром в нашей нью-йоркской гостиной Глория и ее коллеги-исследователи Роб Найт и Хосе Клементе{206} рассматривали последние анализы. Со своими тремя акцентами – испанским, новозеландским и венесуэльским – они оживленно обсуждали разноцветные участки микробной популяции в кишечниках двенадцати индейцев в сравнении со 157 молодыми взрослыми и их семьями из Колорадо. На компьютере Хосе один за другим появлялись графики.

Разница была огромной и почти парадоксальной. У 157 североамериканцев оказалось лишь по несколько уникальных для них таксонов, а вот у 12 индейцев было более сотни уникальных видов, отсутствовавших у большинства людей из США. Кроме того, у них в целом было намного больше таксонов, чем у американцев, хотя численность многих видов была очень мала. Как объяснить эту асимметрию? Одна из возможных интерпретаций – многие микробы, которых они несли в себе, исчезли в результате воздействия лекарств и других аспектов современной медицины и современной жизни в целом.

Вот еще одно важное доказательство, подтвердившее мою гипотезу почти двадцатилетней давности. Графики были визуально красивы, контраст – очевиден. Не потребовалось даже сложного статистического анализа, чтобы заметить большую разницу между образцами из двух популяций. Когда-нибудь эти древние микробы, которых в нас уже нет, возможно, будут использованы, чтобы защитить наших детей от современных болезней, которыми не страдают индейцы. Однажды мы, может быть, даже вернем их, чтобы заполнить пустоту современности.

* * *

Как и в случае с трансплантацией фекалий, идея в том, чтобы каким-то образом восстановить пропавшие микробы. Они могут вернуться как из отдаленных мест, так и из собственной семьи. Я вполне могу представить, как бабушки, принимавшие не слишком много антибиотиков за свою жизнь, передают бактерии внукам.

Мне представляется, что в будущем детей станут подвергать новому виду исследований. В возрасте одного месяца врач осмотрит ребенка, а также его анализы. В лаборатории бактерии будут секвенированы и подсчитаны, а моча проверена на конкретные метаболиты. Затем будут сделаны выводы: например, ребенок здоров, но ему необходимо добавить Bifi dobacterium. Другому ребенку понадобится Allobaculum, третьему – Oxalobacter. Доктор закажет по справочнику оптимальную для каждого ребенка культуру.

Может быть, эти микробы посеют на сосок матери, чтобы они передались с молоком. Или же дети получат специальную смесь, например, особи Oxalobacter и оксалат, питательное вещество, которое этот микроб обожает, а вот мы не перевариваем. Подобный «синбиотик» поможет штамму укрепиться: пробиотик в сопровождении пребиотика. Это не просто случайно названные микроорганизмы. В моей лаборатории в Нью-Йоркском университете мы изучаем их взаимоотношения с человеком.

В 1998 году в статье в British Medical Journal я предположил, что когда-нибудь мы будем возвращать H. pylori, исчезающий микроорганизм, нашим детям{207}. С тех пор поддержка этой идеи лишь усилилась, а список исчезающих микробов стал длиннее. Но сейчас мы на ранней стадии; большинство механизмов работы нам пока не известны.

Эпилог

Карл Бенц, Генри Форд и другие изобретатели автомобилей в конце XIX и начале XX века внесли огромный вклад в жизнь человечества. Они изобрели, довели до совершенства и запустили в массовое производство двигатель внутреннего сгорания, машину, которая позволяет нам ехать на работу, носить огромные грузы, уезжать в отпуск, исследовать мир и т. д. Изменилось само бытие человека: мы стали более взаимосвязанными, можем вести войну на большем расстоянии или встречаться с людьми из самых разных народов и культур.

Мы уже знаем, что двигатель создал множество новых проблем и усугубил имеющиеся: загрязнение воздуха, автокатастрофы, пробки на дорогах. Возможно, Форд и предвидел их; такие проблемы, конечно, никто специально не планирует, но их по крайней мере можно себе представить. В городах с конными экипажами тоже бывали пробки, а запах от экскрементов, выделяемых в этих пробках, стоял тот еще. Так что многие проблемы, созданные этим изобретением, стали просто новыми версиями старых.

Но представьте, что кто-то сказал бы Генри Форду сто лет назад: «Каждый раз, когда автомобилист заводит мотор, в Гренландии чуть-чуть подтаивают ледники»{208}. Это казалось немыслимым, Форд бы просто прогнал вас с глаз долой. А что, если бы кто-нибудь сказал вам или вашим родителям то же самое тридцать лет назад? Вы бы тоже посчитали это смехотворным. Как одно вообще связано с другим? Мы знаем, как несвязанное может превратиться в связанное. Это лишь один пример, как успешные изобретения преображают «макроэкологию», состояние всей нашей планеты.

Моя история связана с изменениями «микроэкологии» с помощью мер, которые сами по себе хороши и даже спасают жизни. То, что обитающие в нас микробы меняются, и это приводит к катастрофическим результатам, кажется настолько же чуждым, насколько глобальное потепление – Форду. Но сейчас, через сорок лет после появления экологического движения, как мне кажется, мы наконец-то готовы рассмотреть изменения климата и начать с ними бороться.

Отрицательные эффекты этой истории, возможно, не менее грандиозны, чем связанные с глобальным потеплением, и, возможно, даже действуют в более коротких временных рамках. Я не предлагаю запретить антибиотики или кесарево сечение – точно так же, как никто не хочет запретить автомобили. Я лишь прошу, чтобы ими пользовались с умом, а против их наихудших побочных эффектов нашли противоядие. Задним умом мы всегда крепки. Как вообще люди могли думать, что Солнце вращается вокруг Земли, а Земля плоская? Тем не менее догмы очень сильны, а для тех, кто им следует, – непогрешимы.

Стоит просто задать вопрос: «Есть ли от антибиотиков биологические издержки, а не только явная польза?», и горизонты сразу изменятся. Конечно, мощные антибиотики действуют на наши дружественные бактерии. Да, современный метод родов, на который перешли от трети до половины женщин, не может не оказать влияния. Если целенаправленно уничтожать микробов, естественным образом обитающих в нас, это не может не привести к сложным последствиям.

От логики никуда не деться. Наши древние бактерии существуют не просто так: мы эволюционировали вместе с ними. Все, что изменяет их, может ударить и по нам. Мы значительно их изменили. Мы уже расплачиваемся, но лишь сейчас начинаем это понимать. Дальше будет хуже.

Назрел момент для значительных изменений. Но для них нужно время. Как и с глобальным потеплением, существует риск, что нынешнее положение дел уже не «отыграть» обратно. Но я оптимист. Изменения в человеческой микроэкологии происходят всего около века, особенно в последние 60–70 лет. Для человеческой истории это мгновение. Изменения, которые происходят быстро, так же могут и закончиться.

Мы стоим на распутье. У нас есть лекарства и вообще медицина, которая хорошо нам послужила, но привела к непредвиденным последствиям. Так бывает всегда, не стоит удивляться. Но тревожный сигнал в том, что мы говорим вовсе не о редких событиях. Практики, которые подвергают опасности наших детей, составляют саму основу современного здравоохранения.

Мы добились реального прогресса в борьбе и искоренении ужасных болезней. Но сейчас, похоже, наши усилия достигли пика, и плоды познания оставили семена, неудобоваримые и ядовитые. Пора действовать, потому что последствия начинают захлестывать, а впереди ждут новые грозы.

Впрочем, в доступе множество решений. Некоторые подходы, возможно, удастся объединить в синергию: например, сократить количество кесаревых сечений и прописываемых антибиотиков, а затем постепенно восстановить исчезающие организмы. Ради наших будущих поколений уже сейчас нужно принимать меры.

Благодарности

Для писательства, как и для науки, иной раз требуется «целая деревня», особенно когда автор книги, как я, не профессиональный писатель. Я в большом долгу перед дочерью Симоной Блейзер, которая помогла привести мои исходные идеи в форму, привлекательную для издателя, и Дориану Карчмару, моему агенту (и начальнику Симоны в William Morris), который помог мне с изданием. Сандра Блейксли работала моим писарем, превращая идеи и прозу, созданные ученым, в рукопись, которая стала бы понятной широкому кругу читателей. Сандре, с ее бесконечной креативностью, интеллектом и энергией, которую я теперь считаю одним из важнейших учителей в своей карьере, я буду благодарен вечно. Джиллиан Блейк, главный редактор Henry Holt, изначально отнеслась к проекту с большим энтузиазмом и помогла мне со стольких сторон, что я даже сбился со счету; она всегда была права и по поводу стиля, и по поводу содержания.

Многие мои коллеги читали отрывки из рукописи, чтобы подтвердить, прав я в данном случае или нет. Я благодарю за это докторов Уильяма Леджера, Эрнста Койперса, Клаудию Плоттель и Хосе Клементе, а также за важные советы – Эрику Голдмен. Доктор Роберт Андерсон прочитал книгу с точки зрения и врача, и простого читателя и дал отличные советы. Я в долгу и перед доктором Яном Вильцеком за его критические замечания; несмотря на то, что английский – не его родной язык, Ян еще и поправлял мою грамматику. Линда Питерс и Изабель Тейтлер помогли мне понять, что можно понять и что интересно. Я ценю их дружескую помощь при подготовке рукописи. Мои ассистентки из Нью-Йоркского университета, Сандра Флорелли, Джессика Стенгел и Джойс Ин, помогли упорядочить хаос, а это тот еще подвиг, и я очень им благодарен за усилия. Адриана Перикки Домингес с усердием и изобретательность проверяла изложенные факты.

Важная часть книги посвящена исследованиям, которые я проводил в своей лаборатории в университете Вандербилта, а затем в последние четырнадцать лет – в Нью-Йоркском университете. В университете Вандербилта ключевые роли играли доктора Тим Кавер, Мурали Туммуру, Гильермо Перес-Перес, Ричард Пик, Джон Азертон и Эрнст Койперс. В Нью-Йоркском университете работа тоже была командной – в ней участвовали другие профессора, аспиранты и студенты-медики, ученики колледжей и старших классов школ, приходящие исследователи. Значительный вклад внесли столь многие, что я не смогу перечислить здесь имена всех. Но в работе, описанной в тексте, активнее всего участвовали Гильермо Перес-Перес, Чжихэн Пэй, Фриц Франсуа, Джоанна Рейбман, Ю Чэнь, Чжань Гао, Ильсын Чхо, Клаудиа Плоттель, Алекс Алексеенко, Лео Трасанде и Ян Блустейн – все они мои коллеги по преподавательскому составу Нью-Йоркского университета. Со мной над описанными экспериментами работали великолепные аспиранты и постдокторанты, в том числе Лори Кокс, Шинго Яманиши, Александра Ливанос, Сабина Кинесбергер и Виктория Руис. Яэль Нобель работала ассистенткой еще до того, как поступить в медицинский университет, но ее вклад был не меньшим, чем у иного аспиранта. Многие другие студенты, постдокторанты и коллеги работают над текущими проектами, которые когда-нибудь будут очень подробно описаны в оригинальных научных публикациях. Мы вместе поддерживали и поддерживаем великолепную лабораторию с прекрасной культурой щедрости и обмена.

Ураган Сэнди очень сильно по нам ударил. Когда отключилось электричество, мы, как безумные, бросились спасать наши тающие образцы в холодильниках – тридцать лет исследовательской работы. Мы спасли почти всю текущую работу, но потеряли некоторую часть наших архивов – образцы, полученные из деревень и от пациентов по всему миру десятилетия назад. Их уже ничем не заменить. Мы на десять месяцев оказались отрезаны от нашей домашней лаборатории в Нью-Йоркском ветеранском госпитале; на нас сваливалось одно испытание за другим. Тем не менее благодаря доброте друг к другу, способности адаптироваться и менталитету «Я могу» это время стало для сотрудников лаборатории звездным часом; ураган и его последствия дали нам такой жизненный урок, какого не получишь ни из одной книги.

В последние восемь лет моя работа пользуется филантропической поддержкой Программы Дианы Белфер по микробной экологии человека. Диана была одной из первых, кто поверил в ценность наших исследований. Я очень благодарен ей за энтузиазм и неустанную поддержку, которая началась еще тогда, когда идеи казались скорее мечтой. Кроме того, на раннем этапе поддержку оказывал Медицинский фонд Эллисона. Позже крупными спонсорами стали Семейный фонд Кнаппов и Фонд Лесли и Дэниэла Циффов. Также нашу работу поддерживают Фонд Д’Агостино, Фонд Хеммердингера, Фонд Фрица и Аделаиды Кауфман, Исследовательский фонд Маргарет Ланденбергер, Благотворительный фонд семьи Грэхэм, Фонд Джеймса и Патрисии Кейн, а также господа Дэвид Фокс, Ричард Шарфман, Майкл Саперстейн, Роберт Спасс, Джозеф Курсио и доктор Бернард Левайн и госпожи Регина Скайер, Эдит Хейман и Лоррейн Ди Паоло. Донна Марино оказалась очень эффективным пропагандистом нашей работы. Я очень благодарен всем им.

Работа, описанная в этой книге, также получала финансовую поддержку Национального института здоровья, армии США, Министерства по делам ветеранов, Фонда исследований ювенильного диабета, Медицинского института имени Говарда Хьюза, Фонда Билла и Мелинды Гейтсов, Фонда Роберта Вуда Джонсона, Медицинского фонда Эллисона, Международного союза по борьбе с раком, Всемирной организации здравоохранения, а также помощь со стороны правительств и университетов Японии, Нидерландов, Южной Кореи, Великобритании, Швейцарии, Финляндии, Швеции, Франции, Италии, Турции и Венесуэлы. Различную институциональную поддержку мы получали от Лэнгонского медицинского центра Нью-Йоркского университета и Ветеранского медицинского центра Манхэттена и Нью-Йоркского залива.

Подобное сочетание усилий крупного исследовательского университета, государства, частных фондов, международной поддержки и филантропии необходимо, чтобы исследовательская программа выжила и сумела дать плоды.

Наконец, моя жена и партнер по исследованиям, доктор Мария Глория Домингес Белло, помогла советами, критикой, приключениями и любовью. Я очень рад, что мне удалось выделить по крайней мере некоторую часть ее вклада в нашу общую отрасль. Мои дети Дэниэл, Джиния и Симона были тверды в своей любви и поддержке.

Как и в большинстве долгосрочных проектов, «варево» в котле успело помешать множество рук. Я благодарю всех за прекрасную помощь и чувство товарищества.

Примечания

1

800-футовая горилла – персонаж американской шутки о праве сильного.

Комментарии

1

«…стали намного здоровее» (см. с. 6): В древние времена от трети до половины всех детей не доживали до пяти лет. (См. T. Volk and J. Atkinson, “Is child death the crucible of human evolution?” Journal of Social, Evolutionary and Cultural Psychology 2 [2008]: 247–60.) Детская смертность сохранялась высокой и в XIX веке. Даже в 1900 году в некоторых городах США до 30 % младенцев не доживали до первого дня рождения. (См. R. A. Meckel, Save the Babies: American Public Health Reform and the Prevention of Infant Mortality, 1850–1929 .) В XX веке улучшение здравоохранения значительно изменило ситуацию: детская смертность уменьшилась с 100/1000 в 1915 году до 10/100 в 1995 (Morbidity and Mortality Weekly Report 48 [1999]: 849– 58). В последние полвека детская смертность неуклонно падала (G. K. Singh and S. M. Yu, “U.S. childhood mortality, 1950 through 1993: trends and socioeconomic differentials,” American Journal of Public Health 86 [1996]: 505–12).

2

«…распространения эпидемии ожирения» (см. с. 7): Хотя увеличение массы тела говорит в первую очередь о том, что в теле остается больше калорий, чем выходит, ожирение – это сложная проблема. Вопрос, все ли пищевые калории равны с точки зрения человеческого обмена веществ, противоречивый. Такие проблемы, как физический и психологический стресс и недостаток сна, могут повлиять (в сторону увеличения) на прием пищи. Отсутствие физических упражнений может играть непропорционально большую роль в увеличении веса по сравнению с непосредственным эффектом расходования калорий. Курение матери, обстановка до рождения, гормональные нарушения, добавки к подсоленной пище – все это тоже считается причинами ожирения; есть даже предположения, что роль играют и химические токсины. (P. F. Baillie— Hamilton, “Chemical toxins: a hypothesis to explain the global obesity epidemic,” Journal of Alternative and Complementary Medicine 8 [2002]: 185–92.)

3

«…с 1950 года заболеваемость диабетом возросла на 550 %» (см. с. 7): В развитых странах заболеваемость ювенильным (1 типа) диабетом стабильно растет. (V. Harjutsalo et al., “Time trends in the incidence of type 1 diabetes in Finnish children: a cohort study,” Lancet 371 [2008]: 1777– 82.) Хотя, после почти пятидесяти лет стабильного роста и недавнего периода ускоренного роста заболеваемость выходит на более ровный уровень, возможно – благодаря достижениям здравоохранения. (V. Harjutsalo et al., “Incidence of type 1 diabetes in Finland,” Journal of the American Medical Association, 310 [2013]: 427–28.) В мировых масштабах ежегодный рост заболеваемостью диабетом 1 типа сейчас составляет около 3 %. (P. Onkamo et al., “Worldwide increase in incidence of Type I diabetes— the analysis of the data on published incidence trends,” Diabetologia 42 [1999]: 1395–403.)

4

«…почти не отличается от взрослой» (см. с. 10): T. Yatsunenko et al., “Human gut microbiome viewed across age and geography,” Nature 486 (2012): 222– 27. В этом исследовании, сравнив кишечную микробиоту жителей США, Малави и Венесуэлы (индейцев), ученые обнаружили, что состав микробов у младенцев и взрослых заметно отличается. Но чем старше становились дети, тем больше их микробиомы стали напоминать «взрослые». Что важно, этот процесс завершается в три года. Переход от отсутствия микробиоты ко взрослой микробиоте полностью происходит в раннем детстве, с развитием функций ребенка-носителя.

5

«исчезающей микробиотой» (см. с. 10): Гипотеза «исчезающей микробиоты» развивалась в течение многих лет. Несколько моих ключевых работ, посвященной этой теме: “An endangered species in the stomach,” Scientifi c American 292 (February 2005): 38–45; “Who are we? Indigenous microbes and the ecology of human disease,” EMBO Reports 7 (2006): 956– 60; вместе с моим очень уважаемым коллегой Стэнли Фэлкоу, “What are the consequences of the disappearing microbiota?” Nature Reviews Microbiology 7 (2009): 887–94; “Stop killing our benefi cial bacteria,” Nature 476 (2011): 393–94.

6

«мантию-невидимку» (см. с. 12): Открыть механизмы невидимости Campylobacter fetus удалось благодаря серии экспериментов, продолжавшихся почти двадцать лет. Несколько ключевых работ: M. J. Blaser et al., “Susceptibility of Campylobacter isolates to the bactericidal activity in human serum,” Journal of Infectious Diseases 151 (1985): 227–35; M. J. Blaser et al., “Pathogenesis of Campylobacter fetus infections. Failure to bind C3b explains serum and phagocytosis resistance,” Journal of Clinical Investigation 81 (1988): 1434–44; J. Dworkin and M. J. Blaser, “Generation of Campylobacter fetus S-layer protein diversity utilizes a single promoter on an invertible DNA segment,” Molecular Microbiology 19 (1996): 1241–53; J. Dworkin and M. J. Blaser, “Nested DNA inversion as a paradigm of programmed gene rearrangement,” Proceedings of the National Academy of Sciences 94 (1997): 985–90; Z. C. Tu et al., “Structure and genotypic plasticity of the Campylobacter fetus sap locus,” Molecular Microbiology 48 (2003): 685–98.

7

«…и домашняя кошка (Felis catus)» (см. с. 13): К сожалению, таксономия часто бывает сложной, потому что наши домашние кошки также относят к виду Felis silvestris, диких лесных кошек, а то и вовсе называют F. silvestris f. catus. Впрочем, как кошку ни назови, она будет мяукать.

8

«…есть естественная защита» от него…» (см. с. 13): Основываясь на нашем изучении разновидностей кампилобактерий и реакций на них организмов-носителей, мы начали изучать то же самое и для желудочного кампилобактер-подобного организма (ЖКПО), который какое-то время называли Campylobacter pyloridis, потом – Campylobacter pylori, а затем наконец у него появилось нынешнее имя, Helicobacter pylori. Вот наши первые статьи об этом: G. I. Pérez – Pérez, and M. J. Blaser, “Conservation and diversity of Campylobacter pyloridis major antigens,” Infection and Immunity 55 (1987): 1256–63; and G. I. Pérez-Pérez, B. M. Dworkin, J. E. Chodos, and M. J. Blaser, “Campylobacter pylori antibodies in humans,” Annals of Internal Medicine 109 (1988): 11–17. Эти исследования помогли нам разработать анализ крови (на котором основаны большинство современных подобных анализов в США), чтобы определить, есть ли в желудке пациента H. pylori.

9

«Хорошая H. pylori – мертвая H. pylori» (см. с. 13): В ответ на мою статью в Lancet (M. J. Blaser, “Not all Helicobacter pylori strains are created equal: should all be eliminated?” Lancet 349 [1997]: 1020–22) Дэвид Грэхэм написал письмо в редакцию: «Хорошая Helicobacter pylori – мертвая Helicobacter pylori» (Lancet 350 [1997]: 70–71). Это стало доминирующей идеей нынешней эпохи.

10

«…нормальной микрофлоры нашего кишечника» (см. с. 13): Флора – это старое название бесчисленной совокупности микроорганизмов, живущих в людях. Когда-то мы называли их «нормальной флорой». Но бактерии – не растения, и микроорганизмы, живущие в нас, очень малы и разнообразны. Теперь мы называем эти микроорганизмы нашей микробиотой. А все отношения между микробиотой и нами, а также членов микробиоты между собой, называются микробиомом.

11

«…и вы сотрете всю человеческую историю» (см. с. 18): J. McPhee, Basin and Range, book 1 in Annals of the Former World (New York: Farrar, Straus & Giroux, 1998).

12

«…за несколькими исключениями, лишь подтверждающими правило»(см. с. 18): H. N. Schulz et al., “Dense populations of a giant sulfur bacterium in Namibian shelf sediments,” Science 284 (1999): 493–95. Но такие большие микробы – аномалия в мире, где доминируют микроскопические формы.

13

«…между нами и кукурузой» (см. с. 19): N. Pace, “A molecular view of microbial diversity and the biosphere,” Science 276 (1997): 734– 40. Карл Вёзе, Норман Пэйс и другие считают, что бактерии – первая форма жизни, зародившаяся на Земле.

14

«…240 миллиардов африканских слонов» (см. с. 20): W. B. Whitman et al., “Prokaryotes: The unseen majority,” Proceedings of the National Academy of Sciences 95 (1998): 6578–83; J. S. Lipp et al., “Signifi cant contribution of Archaea to extant biomass in marine subsurface sediments,” Nature 454 (2008): 991–94; M. L. Sogin et al., “Microbial diversity in the deep sea and the underexplored ‘rare biosphere,’ ” Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (2006): 12115–20.

15

«…отбор в действии» (см. с. 21): Бактерии, поедающие пластик. T. Suyama et al., “Phylogenetic affi liation of soil bacteria that degrade aliphatic polyesters available commercially as biodegradable plastics,” Applied and Environmental Microbiology 64 (1998): 5008–11; E. R. Zettler et al., “Life in the ‘plastisphere’: microbial communities on plastic marine debris,” Environmental Science and Technology 47 (2013): 7137–46.

16

«…воды и бактерий – множества бактерий» (см. с. 22): T. O. Stevens and J. P. McKinley, “Lithoautotrophic microbial ecosystems in deep basalt aquifers,” Science 270 (1995): 450–54.

17

«…распространенной кишечной бактерии E. coli» (см. с. 23): Формальное название E. coli – Escherichia coli, в честь Теодора Эшериха, немецкого врача, открывшего ее в 1885 году в фекалиях здоровых людей и назвавшего Bacterium coli commune. В начале XX века ее переименовали в Escherichia coli. Хотя это самая известная бактерия в человеческом желудочно-кишечном тракте, на самом деле она обычно составляет не больше тысячной доли всех присутствующих в кишечнике бактерий. Поскольку E. coli очень легко вырастить в культуре, она стала модельным организмом для изучения биологии, биохимии и генетики клеточной жизни. У многих из пяти тысяч генов E. coli есть аналоги в человеческом теле.

18

«…и как должно быть всегда, пока миру не настанет конец» (см. с. 25): В 1993 году С. Дж. Гоулд написал рецензию в Nature на новую тогда книгу Э. О. Уилсона «Разнообразие жизни», где сказал, что Уилсон уже знает, что не существует какой-либо отдельной эпохи пресмыкающихся и млекопитающих; все они – лишь части вечной эпохи бактерий, и он об этом говорит. (S. J. Gould, “Prophet for the Earth: Review of E. O. Wilson’s ‘The diversity of life’,” Nature 361 [1993]: 311–12.)

19

«Микробы – симбионты» (см. с. 27): Симбиоз, определение которому было дано в XIX веке, – близкая связь двух (или более) видов, живущих вместе, иногда – в течение большей части их жизни. Он может означать любую такую совместную жизнь – вредную, нейтральную или полезную, – или же только взаимовыгодные отношения. Вид, участвующий в таких отношениях, называется симбионтом.

20

«…тли и живущие в них бактерии» (см. с. 28): N. Moran, “The evolution of aphid life cycles,” Annual Review of Entomology 37 (1992): 321–48.

21

«…больше похожи на обезьян, а не на коров» (см. с. 28): H. Ochman et al., “Evolutionary relationships of wild hominids recapitulated by gut microbial communities,” PLOS Biology 8 (2010): e1000546.

22

«Из 50 известных типов» (см. с. 29): Тип в биологии – это уровень таксономической классификации, располагающийся между царством и классом. Царство Animalia, в которое входят все животные, включает в себя около 35 типов, от Arthropoda (насекомых) до Chordata (позвоночных, куда входят и люди).

23

«…в чреве матери у вас не было бактерий» (см. с. 29): Так считалось очень долго, но сейчас появляются свидетельства, что даже в чреве многих животных присутствуют бактерии (L. J. Funk houser and S. Bordenstein, “Mom knows best: the universality of maternal microbial transmission,” PLOS Biology 11 [2013]: e1001631). Впрочем, эта тема все еще противоречива. Скорее всего, мы точно узнаем, есть ли бактерии в чреве людей или нет, в ближайшие пару лет.

24

«В первые три года» (см. с. 30): В исследовании кишечной микробиоты здоровых людей трех стран – США, Малави и Венесуэлы (в Венесуэле – только индейцев), – Яцуненко и ее коллеги, в том числе моя жена Глория, составили каталог микробов, присутствовавших у людей всех возрастов. В начале жизни у всех трех этнических групп наблюдалось заметное сходство, но вот чем старше становились люди, тем больше были различия. Возможно, самая важная находка – состав микробиоты младенцев очень отличается от такового у взрослых, но постепенно становится все более похожим на «взрослый»; этот процесс окончательно завершается в три года. (T. Yatsunenko et al., “Human gut microbiome viewed across age and geography,” Nature 486 [2012]: 222–27.) Сначала я удивился, но чем больше раздумывал на эту тему, тем лучше понимал, что так и должно быть: микробиом развивается параллельно с развитием ребенка. Это сходилось с моей гипотезой о важности младенческой микробиоты.

25

«…живут разные бактерии» (см. с. 30): Впервые мы провели осмотр кожи молекулярными методами в 2004 году, продемонстрировав невероятное разнообразие, но при этом – симметрию между левой и правой частью. (Z. Gao et al., “Molecular analysis of human forearm superfi cial skin bacterial biota,” Proceedings of the National Academy of Sciences 104 [2007]: 2927–32.) Затем, воспользовавшись более мощными методами, другие ученые подтвердили и расширили наблюдения, показав малозаметную разницу между левой и правой руками, а также то, что на наших компьютерных клавиатурах остаются микробные сигнатуры наших отпечатков пальцев, то есть можно легко отличить вашу клавиатуру от моей (N. Fierer et al., “Forensic identifi cation using skin bacterial communities,” Proceedings of the National Academy of Sciences 107 [2010]: 6477–81). Кроме того, они показали, что в каждом из трех основных типов кожи – сухой, влажной и маслянистой – живут свои крупные популяции (E. A. Grice et al., “Topical and temporal diversity of the human skin microbiome,” Science 324 [2009]: 1190–92), и что в большей части нашей кожи, кроме ступней, доминирует одна группа грибков (K. Findley et al., “Topographic diversity of fungal and bacterial communities in human skin,” Nature 498 [2013]: 367–70).

26

«…250 здоровых молодых людей» (см. с. 30): Крупный проект «Микробиом человека», спонсированный Национальным институтом здравоохранения, добился невероятного прогресса в фундаментальных знаниях о нашем микробном составе. В важном исследовании здоровых молодых взрослых США (из Хьюстона и Сент-Луиса) были продемонстрированы контуры человеческого микробиома. (C. Huttenhower et al., “Structure, function and diversity of the healthy human microbiome,” Nature 486 [2012]: 207–14.) У этой статьи было чуть ли не столько же авторов (в том числе я), сколько подопытных, но, с другой стороны, это был очень сложный проект национальной «большой науки», который принес большие дивиденды – и будет приносить все новые, когда ученые станут пользоваться богатыми залежами информации, собранной из образцов, взятых с шестнадцати участков тела мужчин и женщин (а также с трех участков влагалища у женщин). Благодаря этому исследованию мы, например, узнали намного больше о популяции у нас во рту: верхняя часть языка, твердого нёба и щеки больше похожи друг на друга, чем на десневую борозду.

27

«…не любят кислород» (см. с. 31): Микробный состав десневой борозды очень обширен; по плотности он не уступает толстой кишке, а разнообразие бактерий огромно. (I. Kroes et al., “Bacterial diversity within the human subgingival crevice,” Proceedings of the National Academy of Sciences 96 [1999]: 14547–52; and ibid.). Именно в этом пространстве между зубами и деснами развивается периодонтит, и мы надеемся, что лучше разобравшись в микробной популяции и ее динамике, мы сможем лучше предотвращать или лечить эту болезнь, часто приводящую к потере зубов.

28

«…даже привлекательность для комаров» (см. с. 31): N. O. Verhulst et al., “Composition of human skin microbiota affects attractiveness to malaria mosquitoes,” PLOS ONE 6 (2011): e28991.

29

«…сообщество из десятков видов» (см. с. 32): Z. Pei et al., “Bacterial biota in the human distal esophagus,” Proceedings of the National Academy of Sciences 101 (2004): 4250–55. До того, как мы опубликовали эту статью, никто не думал, что в пищеводе могут постоянно обитать бактерии – считалось, что бактерии проходят там лишь по пути изо рта в желудок.

30

«…между типами кишечных бактерий и их функциями» (см. с. 33): Мы теперь можем с помощью новых вычислительных инструментов построить семейные древа растений и животных; то же самое мы можем сделать и для бактериальных популяций, живущих в разных экологических нишах. Мы можем сравнить состав микробных популяций пресноводных прудов и океанов. (Неудивительно, что они весьма разные.) Когда подобные инструменты применяют для изучения состава кишечных микробов, например в мышах и людях, то мы видим очень заметные параллели (R. E. Ley et al., “Worlds within worlds: evolution of the vertebrate gut microbiota,” Nature Reviews Microbiology 6 [2008]: 776–88). На более высоких таксономических уровнях, начиная с типа, мы почти одинаковы, но, спускаясь по филогенетической лестнице, разница становится все больше, и наконец на уровне вида мыши уже сильно отличаются от людей. В каком-то смысле эти микробные сходства и различия отражают нашу эволюцию от общего предка к разным видам – Mus musculus и Homo sapiens – а также наше генетическое наследие. Да, даже обитающие в нас микробы снова напоминают нам, что «онтогенез повторяет филогенез» – эту концепцию эволюционной биологии я выучил еще в школе, задолго до того, как начал понимать, что же вообще такое эволюция.

31

«…результат деятельности микробов» (см. с. 33): W. R. Wikoffet al., “Metabolomics analysis reveals large effects of gut microfl ora on mammalian blood metabolites,” Proceedings of the National Academy of Sciences 106 (2009): 3698–703. Ученые сравнили безмикробных мышей (рожденных в специальных пузырях вообще без каких-либо бактерий) и обычных. Они использовали очень чувствительные химические методы сбора образцов и обнаружения, чтобы исследовать содержание крови двух групп мышей. Из почти 4200 обычных химических соединений в крови безмикробных мышей обнаружились лишь 52, чуть более 1 %; остальные 4000 – продукты бактериального метаболизма. Эти исследования доказали, что большинство химических соединений, из которых состоит кровь мышей (и, соответственно, человека), вырабатываются микробиотой и ее взаимодействием с нашими клетками.

32

«…химическая обработка и усвоение» (см. с. 34): H. J. Haiser et al., “Predicting and manipulating cardiac drug inactivation by the human gut bacterium Eggerthella lenta,” Science341 (2013): 295–98.

33

«…в котором мало белка» (см. с. 34): В батате белка около 2 %, так что взрослому человеку нужно съедать около 2,5 кг батата в день, чтобы удовлетворить потребности в белке.

34

«…лактобациллы, по сути, отсутствуют» (см. с. 35): J. Ravel et al., “Vaginal microbiome of reproductive-age women,” Proceedings of the National Academy of Sciences 108, suppl. 1 (2011): 4680–87.

35

«…состав кишечного микробиома человека меняется не слишком сильно» (см. с. 37): J. Faith et al., “The long-term stability of the human gut microbiota,” Science 341 (2013): DOI: 10.1126/science.1237439. Изучая одних и тех же людей на протяжении долгого времени, лаборатория Джеффа Гордона показала, что, хотя в организме и есть определенная доля текучки, стабильность довольно значительна. Исследование обнаружило, что 70 % микроорганизмов, живших во взрослых людях, остались в них и через год при повторном анализе.

36

«…изменения микробной популяции оказались более значительными» (см. с. 37): Доктор Нанетт Стейнле из университета штата Мэриленд представила данные исследования сухих бобов и чечевицы на стендовых докладах Американского общества питания 23 апреля 2013 года. В других работах был заметен немедленный эффект диеты на микробиом, но общий долгосрочный состав оставался стабильным. (См. G. Wu et al., “Linking long-term dietary patterns with gut microbial enterotypes,” Science 334 [2011]: 105–8.)

37

«…но только на время, пока люди сидели на этой диете» (см. с. 37): L. A. David et al., “Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome,” Nature (2013): DOI 10.1038/nature12820.

38

«…миллионы уникальных генов» (см. с. 38): «Большая наука» в США занялась микробиомом человека; еще одна группа, изучавшая ту же тему, собралась в Европе: консорциум MetaHit. Они проделали важную работу, которая одновременно уникальна и дополняет данные «Микробиома человека». J. Qin et al. (“A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing,” Nature 464 [2010]: 59–65) показывает большую разницу в составе у разных людей. В M. Arumugan et al. (“Enterotypes of the human gut microbiome,” Nature 473 [2011]: 174–80) содержится постулат о том, что люди делятся на три большие группы в зависимости от состава их кишечного микробиома – возможно, это чем-то похоже на группы крови. Выдержит ли это типирование испытание временем и стабильны ли эти типы на протяжении жизни человека, пока неизвестно.

39

«…количество уникальных бактериальных генов в кишечнике подопытных резко отличалось» (см. с. 38): В недавней работе группы MetaHit (E. Le Chatelier et al., “Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers,” Nature [2013]: 500, 541–4) 292 человека были изучены на предмет генетического состава их кишечного микробиома и обмена веществ. Результаты явно показывают, что по количеству генов подопытные делились на две группы: примерно у трех четвертей количество оказалось большим, а у оставшейся четверти – небольшим. Средняя разница в обмене веществ у этих двух групп людей оказалась значительной. У тех, у кого генов было меньше, с большей вероятностью развивался метаболический синдром, комплекс симптомов, ассоциирующихся с ожирением, диабетом, артериосклерозом и гипертонией. Один из вопросов, который не удалось разрешить в рамках исследования: что проявилось раньше – меньшее количество генов или метаболический синдром? Но сопровождающая работа показала, что изменения диеты, улучшающие обмен веществ, повышают количество генов. (A. Cotillard et al., “Dietary intervention impact on gut microbial gene richness,” Nature 500 [2013]: 585–88.)

40

«…поразительные десять миллионов» (см. с. 39): Продемонстрировано в работе Qin et al., “A human gut microbial gene”.

41

«…незнакомое ему химическое вещество» (см. с. 39): См. I. Cho and M. J. Blaser, “The human microbiome: at the interface of health and disease,” Nature Reviews Genetics 13 (2012): 260–70, где мы подробнее обсуждаем концепцию организмов «на всякий случай».

42

«…коровы и рубцовые бактерии» (см. с. 41): Рубец – это специализированный первый отдел желудка жвачных животных, таких как коровы и овцы. Живущие в этом отделе микробы ферментируют переваренную еду, помогая носителю усвоить содержащуюся в ней энергию. Кроме того, рубец – отличный пример симбиоза; в нем отлично сосуществуют бактерии, грибки, простейшие и вирусы.

43

«…если играть по правилам» (см. с. 42): См. M. J. Blaser and D. Kirschner, “The equilibria that allow bacterial persistence in human hosts,” Nature 449 (2007): 843–49, где мы подробнее разбираем идею равновесного отношения между нами и нашими микробами.

44

«Начинается своеобразный энцефалит» (см. с. 46): Энцефалит – это воспаление мозга. Обычно это острая инфекция, вызываемая вирусом или бактерией, но также он может быть вызван другими организмами или вообще быть не инфекционным.

45

«…которые уничтожают ее [добычу] изнутри (см. с. 48): D. Quammen, Spillover: Animal Infections and the Next Human Pandemic (New York: W. W. Norton & Company, 2012).

46

«…пятьдесят человек погибло» (см. с. 48): Эпидемия началась совершенно неожиданно; многие тысячи людей съели зараженную брюссельскую капусту. Медицинское описание эпидемии опубликовано в статье U. Buchholz et al., “German outbreak of Escherichia coli O104:H4 associated with sprouts,” New England Journal of Medicine 365 (2011): 1763–70; описание характеристик штамма можно найти в C. Frank et al., “Epidemic profi le of Shiga-toxin-producing Escherichia coli O104:H4 outbreak in Germany,” New England Journal of Medicine 365 (2011): 1771–80; наконец, почему это произошло, вы узнаете в M. J. Blaser, “Deconstructing a lethal foodborne epidemic,” New England Journal of Medicine 365 (2011): 1835–36.

47

«Именно тогда расцвели эпидемические болезни» (см. с. 51): W. McNeill, Plagues and Peoples (New York: Anchor, 1977).

48

«…заражает лишь от трети до половины тех, кто раньше им не болел» (см. с. 51): О том, что произошло, когда корь попала на изолированный остров, рассказал Петер Панум в своем классическом труде «Наблюдения, сделанные во время эпидемии кори на Фарерских островах в 1846 году» (Bibliothek for Laeger, Copenhagen, 3R., 1 [1847]: 270–344). Были похожие наблюдения и в более недавнее время: например, в 40-х годах в Гренландию пришел корабль, у одного из матросов которого оказалась корь.

49

«…18 [человек умирают] в час» (см. с. 52): Данные Всемирной организации здравоохранения о смертности от кори: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs286/en/. Корь, сравнительно мягкая детская болезнь, которую переносили практически все дети в развитых странах до появления в 90-х годах эффективной вакцины, в развивающихся странах показывает совсем другую личину. Там, в обстановке недоедания, иммунодефицита и сопровождающих инфекций, корь – настоящий убийца. Каждый год от кори умирают более ста тысяч детей. Эту беду может предотвратить вакцинация. Но из-за политических, логистических и экономических проблем вакцину так еще и не удалось доставить всем, кто в ней нуждается.

50

«…популяция достигла 500 000» (см. с. 52): За десятилетия до того, как тема стала популярной, Фрэнсис Блэк одним из первых рассмотрел островную биогеографию с точки зрения распространения инфекционных болезней в людях. (See F. L. Black, “Measles endemicity in insular populations: critical community size and its evolutionary implication,” Journal of Theoretical Biology 11 [1966]: 207–11.)

51

«…вирус быстро разошелся» (см. с. 52): Панум, «Наблюдения, сделанные во время эпидемии кори».

52

«В амбарах и на мусорных кучах» (см. с. 52): M. J. Blaser, “Passover and plague,” Perspectives in Biology and Medicine 41 (1998): 243–56.

53

«…началась в Киншасе, столице Заира» (см. с. 53): Не только в XIV веке, но и в настоящее время чума по-прежнему приходит в города, где есть для нее условия. В Африке и Индии в недавние годы были случаи городской чумы. См., например, G. Butler et al., “Urban plague in Zaire,” Lancet 343 (1994): 536; подробности о продолжающейся эпидемии можно найти в статье P. Boisier et al., “Epidemiologic features of four successive annual outbreaks of bubonic plague in Mahajanga, Madagascar,” Emerging Infectious Diseases 8 (2002): 311–16.

54

«А 20 % детей не доживали до пяти лет» (см. с. 53): Для измерения смертности использовалось несколько различных методик. Большую работу по оценке детской смертности провели Сэмюэль Престон и Майкл Хэйнс. См. главу “New Estimates of Child Mortality During the Late-Nineteenth Century” в книге Fatal Years: Child Mortality in Late-Nineteenth Century America (Princeton: Princeton University Press, 1991), 49–87.

55

«…трудноизлечимой злокачественной опухолью» (см. с. 58): В нескольких исследованиях, работая с коллегами на Гавайях, в клинике Майо и в Японии, мы показали, что у людей, у которых в желудке живет эта бактерия, с большей вероятностью есть или позже развивается рак желудка (A. Nomura et al., “Helicobacter pylori infection and gastric carcinoma among Japanese Americans in Hawaii,” New England Journal of Medicine 325 [1991]: 1132–36; N. Talley et al., “Gastric adenocarcinoma and Helicobacter pylori infection,” Journal of the National Cancer Institute 83 [1991]: 1734–39; M. J. Blaser et al., “Helicobacter pylori infection in Japanese patients with adenocarcinoma of the stomach,” International Journal of Cancer 55 [1993]: 799–802). Другие исследования, проведенные в Англии Дэвидом Форманом и в Калифорнии – Джулией Парсонне, дали очень похожий результат. За пару лет мы полностью изменили представление о причинах рака желудка, и тогда, и сейчас – второго по смертоносности рака в мире (после рака легких). Теперь мы знаем, что более 80 % случаев рака желудка могут развиваться из-за H. pylori (см. главу 9).

56

«…из белых кровяных телец и слюны» (см. с. 61): Флеминг открыл лизоцим, один из факторов врожденного иммунитета, в слюне. Это фермент, который, разрушая химические связи, на которых держатся клеточные стенки бактерии, по сути, растворяет (лизирует) бактериальные клетки. Сейчас мы знаем, что это было крупное открытие в области врожденного иммунитета. Мы вырабатываем разнообразные молекулы вроде лизоцима, которые обладают антагонистическим действием против целых классов бактерий. Они уменьшают загрязнение наших слизистых оболочек, «береговых линий», и помогают очищать ткани от вторгающихся бактерий. Но, что важнее всего, благодаря открытию лизоцима Флеминг через несколько лет смог распознать литическую деятельность плесени, случайно попавшей в его чашки Петри несколько лет спустя. (A. Fleming, “On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions,” Proceedings of the Royal Society, Series B93 [1922]: 306–17.)

57

«…лечили ею инфицированные раны» (см. с. 62): Бабушка Глории, жившая в начале XX века в испанской деревне, лечила гноившиеся раны плесневелым хлебом; многие крестьяне знали об этом способе, но никто всерьез не задумывался, как и почему он работает.

58

«Опубликовав результаты своих экспериментов» (см. с. 62): A. Fleming, “On the antibacterial action of cultures of a penicillium, with special reference to their use in isolation of B. infl uenzae,” British Journal of Experimental Pathology 10 (1929): 226–36.

59

«…первый сульфаниламид» (см. с. 62): Сульфонамидохризоидин, известный как красный краситель пронтозил, защищал мышей от стрептококков, как Домагк показал в 1932 году. Это вещество открыли еще за двадцать лет до того, но его медицинские свойства тогда не проверяли. В 1935 году группа французских ученых обнаружила, что пронтозил – это пролекарство, которое метаболизируется в сульфаниламид, активное действующее вещество.

60

«Лекарства были недостаточно хороши» (см. с. 62): Котримоксазол, лекарство, которым удалось вылечить мой паратиф, – на самом деле прямой «потомок» первых сульфаниламидов. Но в сочетании они работали гораздо лучше, чем ранние формы препаратов, полученные в 30-х и 40-х годах.

61

«…выращивать пенициллиновую плесень на патоке» (см. с. 63): Когда я в середине 90-х посетил фабрику и исследовательский центр Pfi zer в Гротоне, штат Коннектикут, то в воздухе ощутимо пахло патокой. Откуда взялся этот характерный сладкий запах? Океанские суда из Вест-Индии поднимались вверх по Темзе, и у всех них в трюме была патока, которую использовали в качестве пищи для гигантских баков пенициллиновой плесени, которая, в свою очередь, производила спасший множество жизней пенициллин.

62

«…вещества, которые производит одна форма жизни для борьбы с другой» (см. с. 64): Пенициллин, первый антибиотик, вырабатывал плесень в качестве антибактериального вещества. Сульфаниламиды – это синтетическое вещество, полученное на фабрике. Формально это не антибиотики, потому что получены с помощью синтеза, но мы применяем термин «антибиотики» и к истинным антибиотикам, и к химически синтезированным веществам (к ним относятся еще, например, фторхинолоны вроде ципрофлоксацина).

63

«…5,5 миллиона газовых плит» (см. с. 68): Статистика о нашем процветании и росте спроса в 1945–1949 годах позаимствована из радиопередачи PBS The American Experience, эпизод “The Rise of American Consumerism”.

64

«…произошел именно от этих сверхзаразных человеческих вирусов» (см. с. 69): См. T. M. Wassenaar and M. J. Blaser, “Contagion on the Internet,” Emerging Infectious Diseases 8 (2002): 335–36; мы обсуждаем параллели между инфекционными заболеваниями и так называемыми компьютерными вирусами, вредными программами, передающимися от человека к человеку (точнее, от компьютера к компьютеру).

65

«…за пару недель» (см. с. 69): О естественной истории кашля в ОРВИ см. S. F. Dowell et al., “Appropriate use of antibiotics for URIs in children, Part II: Cough, pharyngitis and the common cold,” American Family Physician 58 (1998): 1335–42.

66

«…боязнь острой ревматической лихорадки» (см. с. 72): Причина, по которой детям со стрептококковым фарингитом или похожими на него болезнями назначают антибиотики, довольно сложна. В S. T. Shulman et al., “Clinical practice guideline for the diagnosis and management of Group A streptococcal pharyngitis: 2012. Update by the Infectious Diseases Society of America,” Clinical Infectious Diseases 55 [2012]: e86–102, комитет АОИЗ дает важные рекомендации, которые я перефразирую здесь: они отмечают, что анализы на стрептококки группы А (СГА) обычно не рекомендуются детям и взрослым, у которых острое заболевание горла сопровождается клиническими признаками, свидетельствующими о вирусной инфекции (кашель, насморк, хриплый голос, язвочки во рту). Диагностические анализы на СГА не показаны детям до трех лет, потому что острая ревматическая лихорадка в этом возрасте редка, равно как и стрептококковый фарингит. Лабораторное подтверждение очень важно для постановки точного диагноза, потому что врачи часто слишком переоценивают вероятность того, что боль в горле вызвана стрептококками. Отрицательный анализ на СГА подтверждает, что боль в горле у пациента, скорее всего, вызвана вирусами. Раннее лечение действительно приводит к более быстрому выздоровлению пациентов с острым стрептококковым фарингитом и уменьшает вероятность передачи СГА другим детям, но основное обоснование лечения этого самоограничивающегося заболевания антибиотиками – профилактика острой ревматической лихорадки и других осложнений. Комитет АОИЗ утверждает, что попытки выявить носителей СГА обычно неоправданны, кроме того, носителям обычно не требуется противомикробное лечение, потому что они практически неспособны передать стрептококк даже людям, с которыми близко общаются, а риск развития у них острой ревматической лихорадки близок к нулю.

67

«…максимально безопасный курс действий» (см. с. 73): Рекомендации Американской академии педиатрии (ААП) по поводу применения антибиотиков существуют уже давно. (См. S. F. Dowell et al., “Principles of judicious use of antimicrobial agents for pediatric upper respiratory tract infections,” Pediatrics 101, suppl. 1 [1998]: 163–65.) В прошлом году вышло важное дополнение: A. S. Lieberthal et al., “The diagnosis and management of acute otitis media,” Pediatrics 131 (2013): e964–99.

68

«…64 % излечившихся от пневмонии» (см. с. 73): W. S. Tillett et al., “The treatment of lobar pneumonia with penicillin,” Journal of Clinical Investigation 4 (1945): 589–94.

69

«…258 миллионов курсов антибиотиков жителям США» (см. с. 73–74): L. Hicks et al., “US outpatient antibiotic prescribing, 2010,” New England Journal of Medicine 368 (2013): 1461–62.

70

«…в США и других развитых странах» (см. с. 74): Об использовании антибиотиков в других странах см., например, M. Sharland, “The use of antibacterials in children,” Journal of Antimicrobial Chemotherapy 60, suppl. 1 (2007): i15– i26.

71

«…так называемый метициллин-резистентный золотистый стафилококк, или МРЗС» (см. с. 78): МРЗС-инфекции отмечались еще в 1960-х годах, практически сразу после того, как стафилококковую инфекцию стали лечить антибиотиками вроде метициллина. Но подобные лекарства в основном давали госпитализированным пациентам, так что штаммы МРЗС по большей части не покидали пределы больниц. Но в последние годы МРЗС распространяется среди широких слоев населения. Сегодня из серьезных стафилококковых инфекций, с которыми люди обращаются в неотложную помощь, 80 % вызваны МРЗС. (G. J. Moran et al., “Methicillin-resistant S. aureus infections among patients in the emergency department,” New England Journal of Medicine 355 [2006]: 666–74.) Это огромные изменения по сравнению с прошлыми временами. Резистентность в стафилококках распространяется так быстро, что естественные границы между госпиталями и обществом стерлись. Но на самом деле доминирующие штаммы МРЗС – разные. Существуют две практически раздельные популяции МРЗС, каждая из которых адаптирована к своей экологической нише, но обе они были отобраны под огромным давлением антибиотиков в госпиталях и среди широкого населения.

72

«…маленькая штуковина, которую я и разглядеть-то не мог» (см. с. 78): Brandon Noble, IDSA website: http://www.idsociety.org/Brandon_Noble/.

73

«…третьего дивизиона NCAA» (см. с. 78): Ricky Lannetti, MRSA awareness website: http://www.mrsaawareness.com/mrsaawareness/Home.html.

74

«…бесконечную химическую войну» (см. с. 82): Подробное обсуждение гонки вооружений вы найдете в главе 2.

75

«…имеющим похожие основные структуры» (см. с. 83): См. V. D’Costa et al., “Antibiotic resistance is ancient,” Nature 477 (2011): 457– 61; K. Bhullar et al., “Antibiotic resistance is prevalent in an isolated cave microbiome,” PLOS ONE 7 (2012): e34953.

76

«…сопротивляемость, которую вызвала деятельность людей» (см. с. 84): Изучая крупных рыб, которые поедают мелких рыб и находятся на вершине цепи питания, ученым легче всего оценить загрязнение антибиотиками океана. Недавнее исследование обнаружило резистентность во всех шести районах, где брали образцы, и во всех восьми изученных видах рыб. (См. J. K. Blackburn et al., “Evidence of antibiotic resistance in free-swimming, top-level marine predatory fi shes,” Journal of Zoo and Wildlife Medicine 41 [2010]: 7–15.)

77

«…животные, которым дают антибиотики» (см. с. 84): Идея, что антибиотики могут стать стимуляторами роста, появилась еще в 40-х годах, вскоре после того, как ими впервые начали лечить людей и животных. Чаще всего считается, что впервые ее выдвинули П.Р. Мур и коллеги в статье “Use of sulfasuxidine, streptothricin, and streptomycin in nutritional studies with the chick,” Journal of Biological Chemistry 165 [1946]: 437–41. У.Дж. Вайзек (“The mode of growth promotion by antibiotics,” Journal of Animal Sciences 46 [1978]: 1447–69) написал великолепный обзор доступных к тому времени знаний около 35 лет назад; в свете современных знаний эти наблюдения по-прежнему остаются очень точными. См. также P. Butaye et al., “Antimicrobial growth promoters used in animal feed: effects of less well – known antibiotics on gram-positive bacteria,” Clinical Microbiology Reviews 16 (2003): 175–88; E. Ozawa, “Studies on growth promotion by antibiotics,” Journal of Antibiotics 8 (1955): 205–14.

78

«…очень интересное исследование 1963 года» (см. с. 84): M. E. Coates et al., “A comparison of the growth of chicks in the Gustafsson germ-free apparatus and in a conventional environment, with and without dietary supplements of penicillin,” British Journal of Nutrition 17 (1963): 141–50.

79

«…каким животным и зачем» (см. с. 85): Благотворительный фонд Pew изучал воздействие антибиотиков на сельскохозяйственных животных. В феврале 2013 года он сообщил о рекорде продаж антибиотиков для производства мяса и птицы. Этот же фонд обнаружил, что в 2011 году почти 80 % (30 миллионов) из 38 миллионов фунтов антибиотиков, ежегодно потребляемых в США, были закуплены для животных, используемых в производстве пищи. См. http://www.pewhealth.org/other-resource/record-high-antibiotic-sales-for-meat-and-poultry-production-85899449119. См. также комментарий бывшего комиссара Управления по контролю за продуктами и лекарствами: “Antibiotics and the meat we eat,” New York Times op-ed page (March 27, 2013).

80

«…121 из 132 образцов Yersinia» (см. с. 85): Союз потребителей проверил 198 свиных отбивных и продуктов из свиного фарша, купленных в розничных магазинах шести городов США. Из них 69 % дали положительный анализ на Yersinia enterocolitica, важный пищевой патоген, который вызывает диарейные и системные инфекции; большинство образцов были резистентны к антибиотикам, причем 39 % из них – к нескольким (Consumers Reports, January 2013).

81

«…либо нормальные, либо резистентные формы бактерий-энтерококков» (см. с. 85): 2011 Retail Meat Report, Национальная система антимикробного мониторинга (НСАММ). См. http://www.fda.gov/downloads/AnimalVeterinary/SafetyHealth/ AntimicrobialResistance/National Antimicrobial Resistance MonitoringSystem/UCM334834.pdf.

82

«…признак загрязнения фекалиями» (см. с. 85): Вопросы, поднятые НСАММ в докладе 2011 года, подчеркиваются в докладе и анализе результатов Environmental Working Group: D. Undurraga, “Superbugs invade American supermarkets,” http://static.ewg.org/ reports/2013/meateaters/ewg_meat_and_antibiotics_report2013.pdf.

83

«…запретили использование антибиотиков для стимулирования роста в 1999 году, Европейский союз – в 1999» (см. с. 85): M. Casewell et al., “The European ban on growth-promoting antibiotics and emerging consequences for human and animal health,” Journal of Antimicrobial Chemotherapy 52 (2003): 159–61. Последний запрет на любые антибиотики для стимулирования роста в ЕС вступил в действие в 2006 году. Но в некоторых странах фермерам удалось обойти запрет, давая антибиотики для лечения «инфекций», что разрешается. Регуляторы должны быть очень бдительны.

84

«…организм с одинаковыми свойствами сопротивляемости антибиотикам» (см. с. 86): Осенью 2013 года случилась эпидемия Salmonella heidelberg, полученная от кур. Заболели сотни людей в двадцати штатах. Многих жертв пришлось госпитализировать из-за развившейся бактериемии, вызванной размножением резистентных к антибиотикам организмов. См. CDC, “Multistate outbreak of multidrug-resistant Salmonella heidelberg infections linked to Foster Farms brand chicken,” http://www.cdc.gov/salmonella/heidelberg-10-13/index.html.

85

«…при контакте с животными» (см. с. 86): E. M. Harrison et al., “Whole genome sequencing identifi es zoonotic transmission of MRSA isolates with the novel mecA homologue mecC,” EMBO Molecular Medicine 5 (2013): 509–15.

86

«…в частности, сульфаниламиды и тетрациклин» (см. с. 87): В докладе Конгрессу в ноябре 1990 года Главное бюджетно-контрольное управление (ГБКУ) сообщило, что для молочных пород коров одобрено двадцать антибиотиков. Также были представлены результаты тестов молока, продаваемого в супермаркетах, устроенных Управлением по контролю за продуктами и лекарствами в 1988–1990 годах. Во всех них были обнаружены антибиотики, особенно сульфаниламиды (в том числе сульфаметазин, использование которого для крупного рогатого скота одобрено не было). Содержание варьировалось от 5 до 86 %, так что ГБКУ усомнилось в должной чувствительности тестов. См. GAO RCED 91–26, http:// www.gao.gov/products/RCED-91-26 и http://www.gao.gov/assets/220/213321.pdf. В Китае сульфаниламидовые и хинолоновые антибиотики были обнаружены соответственно в 40 и 100 процентах образцов молока, взятых в 2011 году. Содержание было малым, но все же заметным (R.-W. Han et al., “Survey of tetracyclines, sulfonamides, sulfamethazine, and quinolones in UHT milk in China market,” Journal of Integrative Agriculture 12 [2013]: 1300–305).

87

«…питьевой воде из водоочистных установок и водопроводной воде» (см. с. 87): C. Xi et al., “Prevalence of antibiotic resistance in drinking water treatment and distribution systems,” Applied and Environmental Microbiology 75 (2009): 5714–18.

88

«…печальный список детей все рос» (см. с. 90): Некоторые врачи прописывали талидомид мужчинам из-за успокаивающего эффекта. Это было безопасно, потому что мужчины уж точно никак не могли забеременеть. Одним из этих врачей был Джейкоб Шескин, двоюродный брат моей бабушки, дерматолог, ухаживавший за пациентами с проказой. Дав талидомид нескольким мужчинам с поздней стадией проказы, чтобы помочь им заснуть, он обнаружил, что состояние одного из видов ужасных рубцов у них на теле улучшилось. Он провел тщательные клинические исследования и доказал скептически настроенному миру, что это правда. (J. Sheskin, “Thalidomide in the treatment of lepra reactions,” Clinical Pharmacology and Therapeutics 6 [1965]: 303–6; J. Sheskin, “The treatment of lepra reaction in lepromatous leprosy. Fifteen years’ experience with thalidomide,” International Journal of Dermatology 6 [1980]: 318–22). Шескин был клиницистом, так что не знал, почему талидомид так действует, но другие позже разобрались, что привело к расширению области его использования. Сегодня талидомид и семейство схожих лекарств используется в противораковой терапии для борьбы с определенными симптомами, в частности, множественной миеломой и другими опухолями. Если бы кто-нибудь сказал об этом пятьдесят лет назад, все бы посчитали его слова издевательской шуткой.

89

«…не оказывает никакого положительного влияния на течение беременности» (см. с. 91): С начала 40-х по 60-е годы диэтилстилбестрол (ДЭС) выписывали беременным женщинам, чтобы снизить риск осложнений и выкидышей. Однако еще в начале 50-х годов в акушерской литературе стали появляться исследования, где говорилось, что ДЭС никак не способствует лучшему протеканию беременности. Например, в Чикаго провели широко известные клинические испытания, которые не показали никакого изменения риска неблагоприятного течения беременности у женщин, которым случайным образом либо давали ДЭС, либо не давали ничего, и они служили контрольной группой. (W. J. Dieckmann et al., “Does the administration of diethylstilbestrol during pregnancy have therapeutic value?” American Journal of Obstetrics and Gynecology 66 [1953]: 1062–81.) К концу 60-х, когда ДЭС наконец прекратили выписывать, лекарство получили миллионы беременных женщин (и, соответственно, их дети). См. также R. J. Apfel and S. M. Fisher, To Do No Harm: DES and the Dilemmas of Modern Medicine (New Haven: Yale University Press, 1986).

90

«…светлоклеточная аденокарцинома влагалища» (см. с. 91): A. L. Herbst et al., “Adenocarcinoma of the vagina: association of maternal stilbestrol therapy with tumor appearance in young women,” New England Journal of Medicine 284 (1971): 878–81.

91

«…33,3 против 15,5 %» (см. с. 92): R. Hoover et al., “Adverse health outcomes in women exposed in utero to diethylstilbestrol,” New England Journal of Medicine 365 (2011): 1304–14. Как говорится на официальном сайте, «DES Follow-Up Study исследует долгосрочные последствия для здоровья, связанные с приемом диэтилстилбестрола (ДЭС). С 1992 года Национальный институт рака в сотрудничестве с исследовательскими центрами США проводит DES Follow-Up Study, исследование, в котором участвуют 21 000 матерей, дочерей и сыновей».

92

«…ставят под сомнение» (см. с. 93): Как уже говорилось в примечаниях к главе 3, недавно ученые обнаружили, что у многих животных передача микробов от матери к детенышу начинается до рождения, еще в утробе (Funkhauser and Bordenstein, “Mom knows best”). О людях пока точной информации нет, но исследования по этому вопросу появятся в следующие несколько лет. Если это происходит и в людях, то важность применения антибиотиков во время беременности возрастет.

93

«…женщин, которых исследовали» (см. с. 93): O. Koren et al., “Host remodeling of the gut microbiome and the metabolic changes during pregnancy,” Cell 150 (2012): 470–80. Это первая часть исследования в лаборатории Рут Лей, о котором речь пойдет позже.

94

«…быстро колонизируют кожу» (см. с. 95): M. G. Domínguez-Bello et al., “Delivery mode shapes the acquisition and structure of the initial microbiota across multiple body habitats in newborns,” Proceedings of the National Academy of Sciences 107 (2010): 11971–75.

95

«…микробным «фундаментом» (см. с. 97): В исследовании кишечной микробиоты здоровых людей трех стран – США, Малави и Венесуэлы (в Венесуэле – только индейцев), – Яцуненко и ее коллеги, в том числе моя жена Глория, составили каталог микробов, присутствовавших у людей всех возрастов (см. главу 1). Сначала я удивился, но чем больше раздумывал на эту тему, тем лучше понимал, что так и должно быть: микробиом развивается параллельно с развитием ребенка. Это сходилось с моей гипотезой о важности младенческой микробиоты.

96

«…всего 4 %» (см. с. 98): В Йерне, шведском городке близ Стокгольма, семьи пытаются поддерживать как можно более естественный образ жизни. Антибиотики они принимают по минимуму, а почти все дети у них на грудном вскармливании. Они пытаются избегать кесаревых сечений, если это абсолютно не необходимо: операцию у них делают всего в 4 % случаев – это меньше, чем в среднем по Швеции (17 %), и намного меньше, чем в США (32 %). См. J. S. Alm et al., “An anthroposophic lifestyle and intestinal microfl ora in infancy,” Pediatric Allergy and Immunology 13 (2002): 402–11.

97

«…до каждых третьих – в 2011» (см. с. 99): В 1981 году из ста женщин, поступавших в роддома девятнадцати промышленных стран, лишь от 5 (в Чехословакии) до 18 (в США) делали кесарево сечение. (См. F. C. Notzon et al., “Comparisons of national Cesarean-section rates,” New England Journal of Medicine 316 [1987]: 386–89.) В 2002–2008 году количество кесаревых сечений в США увеличилось до 30,8 %. (См. J. Zhang et al., “Contemporary Cesarean delivery practice in the United States,” American Journal of Obstetrics and Gynecology 203 [2010]: 326.e1–10.) Для родившихся в 2011 году, по данным ЦКПЗ, процент составил уже 32,8 – за тридцать лет увеличение составило более 80 %, причем у нас и так показатель был довольно высокий.

98

«…в Нидерландах – 13 %» (см. с. 99): По данным Всемирной организации здравоохранения (2008), самый высокий процент кесаревых сечений в мире – в Бразилии (46 %), Иране (42 %) и Доминиканской Республике (42 %). Самый низкий – в Нидерландах (13 %), а в Скандинавии в целом процент кесаревых сечений намного ниже, чем в остальном мире. В Бразилии, Иране и Доминиканской Республике лучше медицинский уход, чем в странах Северной Европы, или здесь играют роль какие-то другие факторы?

99

«…всем им делают внутривенную инъекцию пенициллина» (см. с. 102): За исключением случая, когда у матери аллергия на пенициллин – тогда его заменяют другим антибиотиком.

100

«…получив от матери стрептококк» (см. с. 102): “Prevention of Perinatal Group B Streptococcal Disease,” Revised Guidelines from CDC, 2010, MMWR, Recommendations and Reports 59(RR10): (Nov. 19, 2010): 1–32.

Наши статьи на тему текущего использования антибиотиков при беременности: W. J. Ledger and M. J. Blaser, “Are we using too many antibiotics during pregnancy?” British Journal of Obstetrics and Gynecology 120 (2013): 1450–52; I. A. Stafford et al., “Effi cacy of maternal and neonatal chemoprophylaxis for early-onset group B streptococcal disease,” Obstetrics and Gynecology 120 (2012): 123–29. Хотя в целом количество случаев раннего сепсиса в США значительно сократилось, количество случаев раннего заражения крови стрептококками группы B не изменилось после тринадцати лет профилактики в одном крупном медицинском центре, что говорит о множестве накопившихся проблем.

101

«…эту операцию делают девяти из десяти женщин» (см. с. 103): Количество эпизиотомий в разных странах очень сильно различается (см. I. D. Graham et al., “Episiotomy rates around the world: an update,” Birth 32 [2005]: 219–23). Более старый, очень подробный обзор: G. Carroli and J. Belizan, “Episiotomy for vaginal birth,” Cochrane Database of Systematic Reviews 3, no. CD000081 (2007): DOI: 10.1002/14651858.CD000081. См. также F. Althabe et al., “Episiotomy rates in primiparous women in Latin America: hospital-based descriptive study,” British Medical Journal 324 (2002): 945–46.

102

«…сначала ляпис» (см. с. 103): Доктор Альберт Барнс создал раствор нитрата серебра в начале XX века. Он назывался «Аргирол»; им лечили гонококковую офтальмию, которая иначе приводила к слепоте. В 1929 году Барнс продал свою компанию за миллионы долларов незадолго до краха фондовой биржи. На доходы от «Аргирола» была построена знаменитая картинная галерея Фонда Барнса в Филадельфии.

103

«…из миллионов новорожденных» (см. с. 103): Сейчас мы делаем беременным женщинам анализы на ВИЧ, так что при должной профилактике можем практически избежать риска передачи его ребенку.

104

«…в зависимости от контекста» (см. с. 107): Теодор Розбери, который начал исследовать ротовую микробиоту еще в 30-х годах, отлично понимал наши биологические отношения с обитающими в нас микроорганизмами. Среди его значительных работ – Microorganisms Indigenous to Man (New York: McGraw Hill, 1962) и Life on Man (London: Seeker and Warburg, 1969). В 1962 году он создал неологизм амфибиоз. Современным ученым так нравится эта концепция, что они используют ее с более современным именем. Они называют микробов не амфибионтами, как предложил Розбери, а патобионтами. Но, поскольку идея та же самая, я, отдавая должное ее изобретателю Розбери, буду пользоваться его термином.

105

«…в глубине джунглей и на высокогорьях» (см. с. 109): Мария Глория Домингес Белло (позже она стала моей женой) и ее коллеги в Венесуэле получили от пациентов, которым делали гастроскопию верхней части желудочно-кишечного тракта, биопсию кишечника – как от тех, кто жил в прибрежных городах, так и от жителей Пуэрто-Аякучо, столицы штата Амасонас, расположенного в глубине континента. Штаммы H. pylori (выделенные в чистой культуре Чандрой Госе, аспирантом из моей лаборатории) из биопсий некоторых пациентов-индейцев в Пуэрто-Аякучо имели генетические сигнатуры, близкородственные тем, что свойственны современным китайцам и японцам. Напротив, штаммы, выделенные из биопсий жителей побережья, имели такие же сигнатуры, как у современных европейцев и африканцев. Самое простое возможное объяснение – предки американских индейцев, переходя через Берингов пролив, несли в себе восточноазиатские штаммы H. pylori, и их потомки жили на континенте вплоть до экспедиции Колумба и вторжения европейцев. После уничтожения множества индейцев и появления штаммов H. pylori из желудков европейцев и их рабов-африканцев в прибрежных районах индейских штаммов практически не осталось. Но вот в глубине континента эти штаммы остались, и тайна их происхождения была раскрыта с помощью секвенирования ДНК. (См. C. Ghose et al., “East Asian genotypes of Helicobacter pyloristrains in Amerindians provide evidence for its ancient human carriage,” Proceedings of the National Academy of Sciences 99 [2002]: 15107–11.) После этого мы сотрудничали с международной командой, которая проанализировала коллекцию штаммов H. pylori, собранных со всего мира, и сумела разобраться, как эти организмы распространялись по миру в течение последних 58 000 лет. (См. D. Falush et al., “Traces of human migration in Helicobacter pylori populations,” Science 299 [2003]: 1582–85.) В более поздних исследованиях Глория и ее коллеги расшифровали весь геном одного из штаммов в Пуэрто-Аякучо, показав его уникальность во вселенной H. pylori. (См. S. P. Mane et al., “Host – interactive genes in Amerindian Helicobacter pylori diverge from their old world homologs and mediate infl ammatory responses,” Journal of Bacteriology 192 [2010]: 3078–92.)

106

«…из образцов кала» (см. с. 112): Методы выделения Campylobacter были разработаны Мартином Скирроу, клиническим микробиологом из английского Вустера. Именно его статья (M. Skirrow, “Campylobacter enteritis: a new disease,” British Medical Journal 2 [1977]: 9–11), которую я прочитал в июле 1977 года, вскоре после того, как мне довелось ухаживать за пациентом с C. fetus (см. главу 1), привела меня в отрасль медицинских исследований. Позже мы модифицировали среду Скирроу (M. J. Blaser et al., “Campylobacter enteritis: clinical and epidemiologic features,” Annals of Internal Medicine 91 [1979]: 179–5), чтобы улучшить процесс выделения этих привередливых организмов.

107

«…H. pylori его больше никогда не беспокоили» (см. с. 112): B. J. Marshall et al., “Attempt to fulfi l Koch’s postulates for pyloric campylobacter,” Medical Journal of Australia 142 (1985): 436–39.

108

«Другие ученые тоже получили похожие результаты» (см. с. 113): B. J. Marshall et al., “Prospective double-blind trial of duodenal ulcer relapse after eradication of Campylobacter pylori,” Lancet 2 (1988): 1437–42. Ирландская группа ученых (J. G. Coghlan et al., “Campylobacter pylori and recurrence of duodenal ulcers – a 12-month follow-up study,” Lancet 2 [1987]: 1109–11) опубликовала схожие результаты на год раньше, но несмотря на более чем пятьсот ссылок, их статья оказалась в основном забыта, и главные почести получил Маршалл с соавторами. Последующие исследования в США (D. Y. Graham et al., “Effect of treatment of Helicobacter pylori infection on the long-term recurrence of gastric or duodenal ulcer: a randomized, controlled study,” Annals of Internal Medicine 116 [1992]: 705–8) и Австрии (E. Hentschel et al., “Effect of ranitidine and amoxicillin plus metronidazole on the eradication of Helicobacter pylori and the recurrence of duodenal ulcer,” New England Journal of Medicine 328 [1993]: 308–12) стали окончательным подтверждением того, что курсы антибиотиков, уничтожавшие H. pylori, заметно улучшали состояние больных с пептической язвенной болезнью и даже часто приводили к выздоровлению.

109

«…определяющий носителей H. pylori по антителам» (см. с. 114): Гильермо получил докторскую степень благодаря нашим с ним исследованиям, посвященным природе антигенов к штаммам C. jejuni и C. fetus. К 1985 году я был уверен, что новая «кампилобактерия» окажется важна для медицины, так что мы начали применять к ней похожие биохимические и иммунологические подходы. (См. G. I. Pérez-Pérez and M. J. Blaser, “Conservation and diversity of Campylobacter pyloridis major antigens,” Infection and Immunity 55 [1987]: 1256–63; G. I. Pérez-Pérez et al., “Campylobacter pylori antibodies in humans,” Annals of Internal Medicine 109 [1988]: 11–17.)

110

«…подходил по всем пунктам» (см. с. 114): Особенно нас интересовало сравнение пациентов с язвой и тех, у кого был только гастрит. Из семидесяти четырех пациентов с гастритом (воспалением желудка) примерно у 60 % наблюдались антитела к белку CagA. Но эти же антитела нашлись у всех пациентов (31) с язвой двенадцатиперстной кишки. (См. T. L. Cover et al., “Characterization of and human serologic response to proteins in Helicobacter pylori broth culture supernatants with vacuolizing cytotoxin activity,” Infection and Immunity 58 [1990]: 603– 10.) Мы впервые получили анализ крови, который выявлял риск язвенной болезни. Через полтора года группа английских ученых под руководством Джин Крэбтри (“Mucosal IgA recognition of Helicobacter pylori 120 kDa protein, peptic ulceration, and gastric pathology,” Lancet 338 [1991]: 332– 35) обнаружила тот же самый белок с точно таким же процентом антител у пациентов с гастритом (60 %) и язвенной болезнью (100 %), как и у нас. После этого я окончательно уверился, что мы обнаружили критически важный белок H. pylori: если две группы в разных частях света получают практически одинаковые результаты, это уже не случайность. Открытие по-настоящему становится открытием только после того, как его подтвердят.

111

«…цитотоксин-ассоциированный ген» (см. с. 115): Как часто случается в науке, вторая группа, из Biocene Company (Сиена, Италия), следовала похожей стратегии. Хотя мы раньше распознали ассоциацию с язвенной болезнью и раньше клонировали ген, они раскрыли многие из тех же самых ассоциаций намного быстрее. Мы случайно узнали, что они открыли тот же самый ген и присвоили ему другое название. Вполне в духе научного сотрудничества, мы в конце концов, договорились об общем имени, CagA, потому что эти штаммы производили необычно много цитотоксина, повреждающего человеческие клетки (цитотоксин-ассоциированный ген A). Это сотрудничество спасло отрасль от неопределенности и раскола, которые случаются, когда одну и ту же вещь называют двумя разными именами. (См. M. Tummuru et al., “Cloning and expression of a high-molecular-mass major antigen of Helicobacter pylori: evidence of linkage to cytotoxin production,” Infection and Immunity 61 [1993]: 1799–809; A. Covacci et al., “Molecular characterization of the 128-kDa immunodominant antigen of Helicobacter pylori associated with cytotoxicity and duodenal ulcer,” Proceedings of the National Academy of Sciences 90 [1993]: 5791–95.)

112

«…выделяется белок, который мы назвали VacA» (см. с. 115): В статьях T. L. Cover et al., “Divergence of genetic sequences for the vacuolating cytotoxin among Helicobacter pylori strains,” Journal of Biological Chemistry 269 (1994): 10566–73 и T. L. Cover and M. J. Blaser, “Purifi cation and characterization of the vacuolating toxin from Helicobacter pylori,” Journal of Biological Chemistry 267 (1992): 10570–75 описывается открытие белка, который мы назвали VacA, а затем мы назвали ген vacA. VacA был открыт как токсин, но теперь я считаю его сигнальной молекулой – с его помощью H. pylori говорит носителю, чего от него хочет. Один из эффектов VacA – подавление иммунного ответа T-лимфоцитов, что гарантирует его собственное выживание. (См. B. Gebert et al., “Helicobacter pylori vacuolating cytotoxin inhibits T lymphocyte activation,” Science 301 [2003]: 1099–1102.) Если иммунный ответ подавить слишком сильно, то воспаление будет слабым, и, соответственно, H. pylori перестанет хватать питательных веществ. Так что приходится искать баланс. Много лет назад мы с Тимом предположили, что CagA – это «акселератор», а VacA – «тормоз». Идея до сих пор выглядит хорошей.

113

«А через два года» (см. с. 115): В 1989 году мы опубликовали статью в New England Journal of Medicine о связи H. pylori с гастритом (C. P. Dooley et al., “Prevalence of Helicobacter pylori infection and histologic gastritis in asymptomatic persons,” New England Journal of Medicine 321 [1989]: 1562–66), снова подтвердив полезность нашего анализа крови. Прочитав эту статью, доктор Номура написал мне. Мы общались в основном по почте, иногда – по телефону. Хотя мы плотно работали вместе над несколькими исследованиями, важными нам обоим, причем работали очень хорошо, лично мы встретились лишь через десять лет!

114

«…риск выше еще в два раза» (см. с. 116): Четыре статьи, изданные в 1991 году, показали заметную связь между наличием H. pylori и развитием рака желудка: J. Parsonnet et al., “Helicobacter pylori infection and the risk of gastric carcinoma,” New England Journal of Medicine 325 (1991): 1127–31; A. Nomura et al., “Helicobacter pylori infection and gastric carcinoma among Japanese Americans in Hawaii,” New England Journal of Medicine 325 (1991): 1132–36; D. Forman et al., “Association between infection with Helicobacter pylori and risk of gastric cancer: evidence from a prospective investigation,” British Medical Journal 302 (1991): 1302–5; and N. J. Talley et al., “Gastric adenocarcinoma and Helicobacter pylori infection,” Journal of the National Cancer Institute 83 (1991): 1734–39. Позже мы показали, что штамм с геном cagA практически удваивает риск развития рака желудка (M. J. Blaser et al., “Infection with Helicobacter pylori strains possessing cagA is associated with an increased risk of developing adenocarcinoma of the stomach,” Cancer Research 55 [1995]: 2111–15) и его предшественника, хронического атрофического гастрита (E. J. Kuipers et al., “Helicobacter pylori and atrophic gastritis: importance of the cagA status,” Journal of the National Cancer Institute 87 [1995]: 1777–80).

115

«хорошая Helicobacter pylori – мертвая Helicobacter pylori» (см. с. 117): D. Y. Graham, “The only good Helicobacter pylori is a dead Helicobacter pylori,” Lancet 350 (1997): 70–71.

116

«…древний организм» (см. с. 117): Доказательства древности H. pylori: D. Falush et al., “Traces of human migration in Helicobacter pylori populations,” Science 299 (2003): 1582–85; B. Linz et al., “An African origin for the intimate association between humans and Helicobacter pylori,” Nature 445 (2007): 915–18; Y. Moodley et al., “The peopling of the Pacifi c from a bacterial perspective,” Science 323 (2009): 527–30; S. Breurec et al., “Evolutionary history of Helicobacter pylori sequences refl ect past human migrations in Southeast Asia,” PLOS ONE 6 (2011): e22058: 1–10; and Y. Moodley et al., “Age of the association between Helicobacter pylori and man,” PLOS Pathogens 8 (2012): e1002693: 1–16.

117

«…наличие его у матери» (см. с. 119): J. Raymond et al., “Genetic and transmission analysis of Helicobacter pylori strains within a family,” Emerging Infectious Diseases 10 (2004): 1816–21.

118

«…экология человеческого желудка заметно изменилась» (см. с. 121): M. J. Blaser, “Helicobacter pylori eradication and its implications for the future,” Alimentary Pharmacology and Therapeutics 11, suppl. 1 (1997): 103–7; “Not all Helicobacter pylori strains are created equal: should all be eliminated?” 349 Lancet (1997): 1020–22; “Helicobacters are indigenous to the human stomach: duodenal ulceration is due to changes in gastric microecology in the modern era,” Gut 43 (1998): 721–27; “In a world of black and white, Helicobacter pylori is gray,” Annals of Internal Medicine 130 (1999): 695–97.

119

«…спокойно перейдут на другую сторону» (см. с. 122): M. J. Blaser and D. Kirschner, “The equilibria that allow bacterial persistence in human hosts,” Nature 449 (2007): 843–49.

120

«…15 миллионов – каждый день» (см. с. 127): G. M. Eisen et al., “The relationship between gastroesophageal refl ux and its complications with Barrett’s esophagus,” American Journal of Gastroenterology 92 (1997): 27–31; and H. B. El-Serag, “Time trends of gastroesophageal refl ux disease: a systematic review,” Clinical Gastroenterology and Hepatology 5 (2007): 17–26.

121

«…перерасти в аденокарциному, одну из форм рака» (см. с. 129): J. Lagergren et al., “Symptomatic gastroesophageal refl ux as a risk factor for esophageal adenocarcinoma,” New England Journal of Medicine 340 (1999): 825–31.

122

«…с самого своего открытия в 50-х годах» (см. с. 129): В 1950 году Норман Барретт, английский хирург, впервые описал необычную ткань в пищеводе. Теперь мы называем эту необычную ткань «пищеводом Барретта», а сам он стал сэром Норманом Барреттом.

123

«…за последние тридцать лет» (см. с. 129): Заболеваемость аденокарциномой пищевода растет, причем не только из-за лучшей диагностики. (См. H. Pohl and H. G. Welsh, “The role of overdiagnosis and reclassifi cation in the marked increase of esophageal adenocarcinoma incidence,” Journal of the National Cancer Institute 97 [2005]: 142–46.)

124

«…даже не в два, а в восемь раз» (см. с. 130): J. J. Vicari et al., “The seroprevalence of cagA-positive Helicobacter pylori strains in the spectrum of gastroesophageal refl ux disease,” Gastroenterology 115 (1998): 50–57; M. F. Vaezi et al., “CagA-positive strains of Helicobacter pylori may protect against Barrett’s esophagus,” American Journal of Gastroenterology 95 (2000): 2206–11. Другие, более современные исследования ГЭРБ и пищевода Барретта: D. Corley et al., “Helicobacter pylori infection and the risk of Barrett’s oesophagus: a community-based study,” Gut 57 (2008): 727–33; L. A. Anderson et al., “Relationship between Helicobacter pylori infection and gastric atrophy and the stages of the oesophageal infl ammation, metaplasia, adenocarcinoma sequence: results from the FINBAR case-control study,” Gut 57 (2008): 734– 39. Все они показывают обратную пропорциональность, причем самые сильные данные – в исследовании Корли: он показал, что люди с cagA-позитивными штаммами на 92 % меньше рискуют заболеть пищеводом Барретта.

125

«…двукратному росту болезни пищевода» (см. с. 131): J. Labenz et al., “Curing Helicobacter pylori infection in patients with duodenal ulcer may provoke refl ux esophagitis,” Gastroenterology 112 (1997): 1442–47.

126

«…с коллегами по всему миру» (см. с. 131): W. H. Chow et al., “An inverse relation between cagA+ strains of Helicobacter pylori infection and risk of esophageal and gastric cardia adenocarcinoma,” Cancer Research 58 (1998): 588–90; R. Peek et al., “The role of Helicobacter pylori cagA+ strains and specifi c host immune responses on the development of premalignant and malignant lesions of the gastric cardia,” International Journal of Cancer 82 (1999): 520–24; R. J. L. F. Loffeld et al., “Colonization with cagA-positive H. pylori strains inversely associated with refl ux oesophagitis and Barrett’s oesophagitis,” Digestion 62 (2000): 95–99; F. Kamangar et al., “Opposing risks of gastric cardia and noncardia gastric adenocarcinomas associated with Helicobacter pylori seropositivity,” Journal of the National Cancer Institute 98 (2006): 1445–52.

127

«…и оно наносит больше повреждений» (см. с. 132): Два исследования, представленных на научных конгрессах в конце 90-х годов, были очень инструктивны. В исследовании «Еврогаст» (P. M. Webb et al., “Gastric cancer, cytotoxin-associated gene A-positive Helicobacter pylori, and serum pepsinogens: an international study,” Gastroenterology 116 [1999]: 269–76) 2850 пациентам из тринадцати стран, сделавшим гастроскопию верхней части желудочно-кишечного тракта, провели биопсию желудка и измерили уровень в крови белков, производимых желудком. Как тогда и ожидалось, у пациентов с H. pylori чаще встречался уровень пепсиногена, характерный для атрофических изменений, чем у пациентов без нее, а cagA-позитивные штаммы изменяли уровень белка в крови даже сильнее, чем cagA-негативные. В исследовании того же периода Y. Yamaji et al. (“Inverse background of Helicobacter pylori antibody and pepsinogen in refl ux oesophagitis compared with gastric cancer: analysis of 5732 Japanese subjects,” Gut 49 [2001]: 335–40) показали, что у японцев, страдавших изжогой, изменения желудочной ткани и производства белков были противоположными тем, что происходят при раке желудка. С ростом признаков атрофического гастрита – предшественника рака желудка – снижалась частота изжоги. Два этих исследования, в которых участвовали тысячи пациентов, показывают двойственную роль H. pylori во взаимодействии с болезнями желудка и пищевода.

128

«…мы уже понимали систему работы этих штаммов» (см. с. 137): Механизм действия сagA-позитивных штаммов. В 1995 году мы опубликовали первые доказательства того, что H. pylori обладает выделительной системой типа IV, которая может переносить выделения H. pylori в клетки, устилающие стенки желудка, но мы не знали, что именно переносится (M. Tummuru et al., Helicobacter pylori picB, a homologue of the Bordetella pertussis toxin secretion protein, is required for induction of IL-8 in gastric epithelial cells,” Molecular Microbiology 18 [1995]: 867–76). К 2000 году несколько групп (в частности, S. Odenbreit et al., “Translocation of Helicobacter pylori CagA into gastric epithelial cells by Type IV secretion,” Science 287 [2000]: 1497–1500 и A. Covacci and R. Rappuoli, “Tyrosine-phosphorylated bacterial proteins: Trojan horses for the host cell,” Journal of Experimental Medicine 191 [2000]: 587–92) доказали, что H. pylori действительно обладает выделительной системой типа IV, а переносит она тот самый белок CagA, который мы (и Коваччи) открыли десять лет назад; в нашем случае – тестируя библиотеку генов H. pylori с помощью моей сыворотки крови (см. главу 9). Неудивительно, что у меня появились антитела к CagA: штамм H. pylori, который я носил в себе, каждый день в течение многих лет впрыскивал этот белок в стенки моего желудка.

129

«…в семь лет» (см. с. 137): A. L. Kozyrskyj et al., “Increased risk of childhood asthma from antibiotic use in early life,” Chest 131 (2007): 1753–59.

130

«…в мае 2005 года» (см. с. 137): M. E. Fernández-Beros, L. Rogers, G. I. Pérez-Pérez, W. Hoerning, M. J. Blaser, and J. Reibman, “Seroprevalence of Helicobacter pylori is associated with later age of onset of asthma in urban adults,” abstract presented in May 2005 at the American Thoracic Society Annual Meeting in San Diego, CA.

131

«…анализы крови по-прежнему были доступны, в том числе на H. Pylori» (см. с. 138): В конце 90-х годов Гильермо провел анализы крови более одиннадцати тысяч человек в рамках государственного контракта. Он получал маленькие пронумерованные пробирки с сывороткой крови, не зная ничего о людях, у которых она была взята. Тест был полностью слепой; более того, некоторые образцы умышленно давались дважды, чтобы узнать, насколько воспроизводимы результаты. Результаты воспроизвелись просто прекрасно, так что спонсоры (и мы) остались очень довольны. После публикации статьи (J. E. Everhart et al., “Seroprevalence and ethnic differences in Helicobacter pylori infection among adults in the United States,” Journal of Infectious Diseases 181 [2000]: 1359–63) многие данные из NHANES III, в конце концов, обнародовали в виде запутанных таблиц и графиков, которые поддавались статистическому исследованию. С помощью данных NHANES III мы уже исследовали связь между H. pylori и ожирением (I. Cho et al., “Helicobacter pylori and overweight status in the United States: data from the Third National Health and Nutrition Examination Survey,” American Journal of Epidemiology 162 [2005]: 579–84) и ничего не обнаружили, но уже натренировались использовать сложный набор данных NHANES III.

132

«…я осознал, что гипотеза верна» (см. с. 138): J. Reibman et al., “Asthma is inversely associated with Helicobacter pylori status in an urban population,” PLOS ONE 3 (2008): e4060: 1–6; Y. Chen and M. J. Blaser, “Inverse associations of Helicobacter pylori with asthma and allergies,” Archives of Internal Medicine 167 (2007): 821–27.

133

«…результаты подтвердились в более крупных выборках» (см. с. 139): Y. Chen and M. J. Blaser, “Helicobacter pylori colonization is inversely associated with childhood asthma,” Journal of Infectious Diseases 198 (2008): 553–60.

134

«…современная, без H. pylori» (см. с. 140): R. Rad et al., “CD25+/Foxp3+T cells regulate gastric infl ammation and Helicobacter pylori colonization in vivo,” Gastroenterology 131 (2006): 525– 37; K. Robinson et al., “Helicobacter pylori—induced peptic ulcer disease is associated with inadequate regulatory T cell responses,” Gut57 (2008): 1375–85.

135

«…Мюллер с коллегами индуцировали» (см. с. 141): I. C. Arnold et al., “Helicobacter pylori infection prevents allergic asthma in mouse models through the induction of regulatory T cells,” Journal of Clinical Investigation 121 (2011): 3088–93; and M. Oertli et al., “DC-derived IL-18 drives Treg differentiation, murine Helicobacter pylori–specifi c immune tolerance, and asthma protection,” Journal of Clinical Investigation 122 (2012): 1082–96.

136

«…двадцать один год спустя» (см. с. 143): A. Nomura et al., “Helicobacter pylori infection and the risk for duodenal and gastric ulceration,” Annals of Internal Medicine 120 (1994): 977–81.

137

«…количества и распределения других организмов» (см. с. 143): M. J. Blaser, “Helicobacters are indigenous to the human stomach: duodenal ulceration is due to changes in gastric microecology in the modern era,” Gut 43 (1998): 721–27.

138

«…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.

139

«…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).

140

«…происходит в первые несколько лет после рождения» (см. с. 149): Мы до сих пор точно не знаем, как в раннем возрасте происходит передача H. pylori. Мы знаем, что отсутствие H. 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 H. 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 H. pylori – у них свои хеликобактерии.

141

«…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 A и брюшной тиф.

142

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

143

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

144

«…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.

145

«…гостей – ученых со всего мира» (см. с. 154): Но откуда взялись деньги на работу? Финансирование медицинской науки и в США, и в других странах во многом парадоксально. Чтобы получить грант, вам нужны «предварительные данные», поддерживающие проверяемую идею, чтобы убедиться, что она жизнеспособна. Но как можно провести исследования на обоснование без денег, которые выделяются в рамках гранта? Ситуация безвыходна. Мне тогда повезло – средства на проверку новой идеи были. Во-первых, поскольку я участвовал во многих текущих исследовательских проектах, у меня за годы накопилось немало оборудования и материалов, которые можно было использовать для нового проекта. Во-вторых, я работал в университете, а там всегда есть студенты и стажеры, которые ищут новый проект, чтобы сделать карьеру. Именно поэтому ко мне пришел Ильсын. Кроме того, я получил средства от нескольких филантропов, которые не предназначались для каких-то определенных целей. Мы часто говорим, что нецелевое финансирование стоит вдвое больше своих денег, потому что оно гибкое. Благодаря этой поддержке я смог позвать к себе Лори, когда она искала лабораторию для дипломной работы. Наконец, нужна и удача. Коллега рассказал мне, что его соседка ищет на лето подработку в лаборатории. Еще он сказал, что она студентка Принстона. Я подумал, что она вполне сможет принести пользу; познакомившись с Яэль, я сразу понял, что предположение оказалось верным. В США занятия наукой очень похожи на предпринимательскую деятельность; второе после хороших идей необходимое условие для успеха – тяжкий труд.

146

«А как меняется состав их тела?» (см. с. 154): Ильсын позже подал заявку на спонсируемый Национальным институтом здравоохранения грант Института клинических и смежных дисциплин Нью-Йоркского университета (ИКСД) и получил его, что и позволило ему провести необходимые исследования. Директор ИКСД доктор Брюс Кронстейн был членом наблюдательного комитета, помогавшего Ильсыну решать исследовательские проблемы. Он много лет изучал метаболизм костей, и у него была ДЭРА-машина, которую он использовал для собственных исследований на мышах. Его предположение открыло для нас новые горизонты. В науке, как и в воспитании детей, нужна «целая деревня», чтобы добиться успеха.

147

«…вырабатывается энергия, и жировой тканью, где она хранится» (см. с. 157): I. Cho et al., “Antibiotics in early life alter the murine colonic microbiome and adiposity,” Nature 488 (2012): 621–26. Это было большое лабораторное исследование Ильсына; кроме него, в работе участвовало еще двенадцать ученых – биохимики, экспериментаторы, информатики, аналитики проявления генов. Но терпеливая работа Ильсына и шестнадцать месяцев, которые мы провели за новыми экспериментами и прояснением наших результатов для анонимных рецензентов и редакторов Nature, окупилась, и статью все же опубликовали – более чем через пять лет после начала работы.

148

«…от микробиоты здоровых грызунов» (см. с. 158): В экспериментах Джеффа безмикробные мыши используются как живые пробирки, реагирующие на подсаженную микробиоту. («Безмикробные» – значит, игровое поле абсолютно ровное и чистое, все находятся в равных условиях.) (P. Turnbaugh et al., “A core gut microbiome in obese and lean twins,” Nature 457 [2009]: 480–84.)

149

«…превращают в «обычных» (см. с. 158): Безмикробное состояние – искусственное; стерильные животные существуют только в специализированных лабораториях. Когда безмикробным животным возвращают их микробиоту, говорят, что они снова стали «обычными», или «конвенционными», вернувшись в естественное состояние.

150

«…могут изменить очень многое» (см. с. 161): Лори позже провела исследования, чтобы проверить, насколько точно мы сохранили микробный состав доноров в реципиентах. Результаты секвенирования ДНК показали, что все вышло просто потрясающе хорошо. Даже микробы, которые были представлены в образцах всего одной секвенцией, обнаружились и в реципиентах. Так что мы были точно уверены, что безмикробные мыши действительно были колонизированы именно теми микробами, что жили в СТК-мышах или мышах из контрольной группы. Что интересно, сообщество СТК-микробов не так хорошо чувствовало себя в новых хозяевах, как сообщество нетронутых микробов. Популяция была менее стойкой и хуже сопротивлялась вторжению новых видов. В этом втором поколении СТК-мышей микробиота была слабее, и меня это беспокоит. См. главу 15 «Антибиотиковая зима».

151

«…два самых популярных в США детских антибиотика» (см. с. 163): Мы решили изучить два класса антибиотиков, чаще всего прописываемых детям. Первый – бета-лактамы – включает в себя пенициллин, амоксициллин, аугментин (амоксициллин со вторым компонентом, ингибирующим бактериальные ферменты, которые могут деактивировать его) и цефалоспорины. Амоксициллин – самый часто прописываемый детям в США и других развитых странах антибиотик. В 2010 году детям США прописали более 23 миллионов курсов амоксициллина и аугментина, причем более 6,5 миллиона – детям младше двух лет. (G. Chai et al., “Trends of outpatient prescription drug utilization in U.S. children, 2002–2010,” Pediatrics 130 [2012]: 23–31.) Получается, каждый маленький ребенок в среднем получает один курс амоксициллиновых антибиотиков в год. Второй класс антибиотиков, которые дают детям, – макролиды. Самый известный из них – эритромицин, который производят более пятидесяти лет, но в последние двадцать лет стали использовать средства с более долгим сроком службы и широким спектром действия, в том числе кларитромицин и азитромицин («Z-пакет», ставший популярным благодаря одной из самых гениальных в истории маркетинговых стратегий). В 2010 году американские дети получили более 10 миллионов курсов азитромицина, который стал самым популярным антибиотиком США. Он настолько дорогой, что если уж его покупают, то точно используют. (Сейчас, впрочем, срок действия патента закончился, и цена упала.) Тилозин, который мы использовали, – макролид, который легче и дешевле всего использовать в мышах; кроме того, о нем существует обширная литература, которая помогла нам с подбором доз.

152

«…не благодаря ли этому лекарству люди становятся выше» (см. с. 164): Увеличение роста людей началось еще до открытия антибиотиков, по крайней мере, на Западе. Но эти эксперименты (и СТК, и ПЛА) показывают, что антибиотики – причем не только одного типа – воздействуют на состав микробиома (об этом ниже) и могут влиять на развитие костей на ранней стадии жизни. Вполне возможно, они тоже играют свою роль; в том числе это может объяснить, почему в Китае за сорок лет средний рост увеличился на ту же величину, на какую Европе и США понадобилось сто.

153

«…коллег из университета Вашингтона в Сент-Луисе» (см. с. 164): Мы плотно работали с докторами Эрикой Содергреном и Джорджем Вейнстоком, которые управляют крупным центром секвенирования геномов в Университете Вашингтона в Сент-Луисе. Получив от них секвенции, Алекс Алексеенко, профессор Нью-Йоркского университета и эксперт по биоинформатике, расшифровал и деконструировал данные, после чего проанализировал их.

154

«…переданных детенышам матерью» (см. с. 164): Мы так и не смогли найти многих микробов, присутствовавших в матерях и в мышах контрольной группы. Либо они были полностью уничтожены, либо остались в таких малых количествах, что их было невозможно обнаружить нашими средствами – в этом случае все равно выходило, что бактерии, пережившие расцвет под влиянием тилозина, по-прежнему угнетали их, хотя тилозин мыши не получали давным-давно. Это может произойти, потому что они получают преимущество в самом начале жизни – так называемый «эффект основателя», – и потом уже могут поддержать свою большую численность.

155

«…крупных исследований, только готовящихся к публикации» (см. с. 165): Посредством доктора Эрнста Койперса, когда-то – моего стажера-постдокторанта, ныне – хорошего друга, мы связались с группой в Нидерландах, чтобы исследовать эту проблему. К исследованию привлекли большую когорту – более десяти тысяч матерей и их новорожденных детей из Роттердама; оно может дать ответы на важные вопросы по развитию, но понадобится несколько лет, прежде чем дети подрастут, чтобы можно было получить от них какие-либо ценные данные. В США организовано Национальное исследование детей, целью которого является привлечь до ста тысяч детей, получить много информации и узнать, что будет с их здоровьем – в частности, разовьются ли астма, ожирение или диабет. Результаты этого исследования тоже появятся лишь через несколько лет.

156

«…о долгосрочном исследовании ALSPAC (Avon Longitudinal Study of Parents and Children), проводимом в Великобритании» (см. с. 165): Доктора Лео Трасанде и Ян Блустейн, профессора Нью-Йоркского университета, работающие в основном в области педиатрии и политики здравоохранения соответственно, – эксперты-эпидемиологи. Они нашли исследование ALSPAC (J. Golding et al., “ALSPAC – the Avon Longitudinal Study of Parents and Children, I. Study methodology,” Paediatric and Perinatal Epidemiology 15 [2001]: 74–87) и провели анализы (L. Trasande et al., “Infant antibiotic exposures and early-life body mass,” International Journal of Obesity 37 [2013]: 16–23; J. Blustein et al., “Association of caesarian delivery with child adiposity from age 6 weeks to 15 years,” International Journal of Obesity 37 [2013]: 900–906).

157

«…тоже ассоциируется с ожирением» (см. с. 166): Исследование 1255 пар «мать-ребенок» в Бостоне (S. Y. Huh et al., “Delivery by caesarean section and risk of obesity in preschool children: a prospective cohort study,” Archives of the Diseases of Childhood 97 [2012]: 610–16) показало значительное увеличение риска ожирения у детей, рожденных путем кесарева сечения. Канадское исследование (K. Flemming et al., “The association between caesarean section and childhood obesity revisited: a cohort study,” Archives of the Diseases of Childhood 98 [2013]: 526–32) показало, что кесарево сечение – один из факторов риска, но когда ученые сделали поправку на избыточный вес матери, фактор исчез. В нашем анализе ALSPAC (J. Blustein et al.) наибольшему риску тоже подвергались в основном дети, у чьих матерей уже был лишний вес. Этому есть несколько возможных объяснений; одно из них – у матерей с лишним весом уже истощенная микробиота, а кесарево сечение лишь добавляет проблем следующему поколению. В Бразилии, где в 2009 году количество кесаревых сечений превысило 50 % от всех родов, – более полутора миллионов детей родились в результате кесарева сечения, – два исследования показали другие результаты. В статье H. A. S. Goldani et al. (“Cesarean delivery is associated with an increased risk of obesity in adulthood in a Brazilian birth cohort study,” American Journal of Clinical Nutrition 93 [2011]: 1344–47), рассматривавшей поколение 1978 года двадцать пять лет спустя, говорилось о 50 %-ном повышении риска ожирения у детей, рожденных в результате кесарева сечения, который нельзя было объяснить другими факторами. Однако в статье F. C. Barros et al. (“Cesarean section and risk of obesity in childhood, adolescence, and early adulthood: evidence from 3 Brazilian birth cohorts,” American Journal of Clinical Nutrition 95 [2012]: 465–70), где рассматривались три более поздних поколения, статистически значимых результатов не обнаружилось. Авторы статьи предположили существование неучтенных искажающих факторов. Впрочем, в еще одном исследовании тех же авторов (B. L. Horta et al., “Birth by Caesarean Section and Prevalence of Risk Factors for Non-Communicable Diseases in Young Adults: A Birth Cohort Study,” PLOS ONE 8 [2013]: e74301), где рассматривалось поколение 1982 года (армейские медосмотры в 18-летнем возрасте и повторные обследования в 23 года), обнаружилось, что кесарево сечение ассоциируется с увеличением индекса массы тела (ИМТ), количества жира, а также систолического кровяного давления.

158

«…связи между кесаревым сечением и другими видами «чумы современности (см. с. 166): Другие болезни, риск которых, как показали исследования, повышает кесарево сечение: A. K. Hansen et al., “Risk of respiratory morbidity in term infants delivered by elective caesarean section: cohort study,” British Medical Journal 336 (2008): 85–87; C. Roduit et al., “Asthma at 8 years of age in children born by caesarean section,” Thorax 64 (2008): 107–13; H. Renz-Polster et al., “Caesarean section delivery and the risk of allergic disorders in childhood,” Clinical and Experimental Allergy 35 (2005): 1466–72; P. Bager et al., “Caesarean delivery and risk of atopy and allergic disease: meta-analyses,” Clinical and Experimental Allergy 38 (2008) 634–42; and C. R. Cardwell et al., “Caesarean section is associated with an increased risk of childhood-onset type 1 diabetes mellitus: a meta-analysis of observational studies,” Diabetologia 51 (2008): 726–35. Не каждое исследование показывает ассоциацию с этими болезнями; некоторые исследования слишком маленькие и обладают недостаточными ресурсами, в других есть определенные искажающие факторы, но в целом появляется все больше доказательств того, что биологические издержки от кесарева сечения не заканчиваются в первые месяцы после родов.

159

«…погибают еще до двухлетия» (см. с. 172): Эпидемиология сахарного диабета 1 типа меняется и в США: T. H. Lipman et al., “Increasing incidence of type 1 diabetes in youth. Twenty years of the Philadelphia Pediatric Diabetes Registry,” Diabetes Care 36 (2013): 1597–1603, – и в Европе: C. C. Patterson et al., “Incidence trends for childhood type 1 diabetes in Europe during 1989–2003 and predicted new cases 2005–2020: a multicenter prospective registration study,” Lancet 373 (2009): 2027–33.

160

«…у детей, изначально рожденных с избыточным весом» (см. с. 172): E. Bonifacio et al., “Cesarean section and interferon— induced helicase gene polymorphisms combine to increase childhood type 1 diabetes risk,” Diabetes 60 (2011): 3300–306; R. M. Viner et al., “Childhood body mass index (BMI), breastfeeding and risk of Type 1 diabetes: fi ndings from a longitudinal national birth cohort,” Diabetic Medicine 25 (2008): 1056–61; M. Ljungkrantz et al., “Type 1 diabetes: increased height and weight gains in early childhood,” Pediatric Diabetes 9 (2008): 50–56; E. Hypponen et al., “Obesity, increased linear growth, and risk of type 1 diabetescin children,” Diabetes Care 23 (2000): 1755– 60. В классическом исследовании мигрантов в Англии Бодански и коллеги показали, что у детей, рожденных на новом месте (в Великобритании), вес набирается быстрее, чем у тех, кто родился в стране, где жили родители (H. J. Bodansky et al., “Evidence for an environmental effect in the aetiology of insulin dependent diabetes in a transmigratory population,” British Medical Journal 304 [1992]: 1020–22). Все эти факторы вместе говорят о сильном влиянии окружающей среды на рост случаев диабета 1 типа, но вот проживание на фермах, похоже, никак не влияет (K. Radon et al., “Exposure to farming environments in early life and type 1 diabetes: a case-control study,” Diabetes 54 [2005]: 3212–16).

161

«Но возможно ли каким-либо способом его ускорить?» (см. с. 173): NOD-мыши (non-obese diabetic, «нежирные диабетики») – это особая порода мышей с повышенной уязвимостью к аутоиммунному диабету, во многом похожему на диабет 1 типа у человеческих детей. У больных мышей иммунная система постепенно разрушает островки Лангерганса, производящие инсулин. Впервые породу открыли в Японии в конце 70-х годов. (См. H. Kikutani and S. Makino, “The murine autoimmune diabetes model: NOD and related strains,” Advances in Immunolology 51 [1992]: 285–322.) Диабет развивается у 50–80 % самок и у 20–40 % самцов. Что интересно, когда этих мышей содержат в стерильно чистых клетках и комнатах, они болеют диабетом чаще. В клетках, где они живут на подстилках вместе, заболеваемость уменьшается. Общее наблюдение – «грязь защищает». Это говорит о существовании передаваемых микробов, присутствие которых влияет на риск развития диабета. Половые различия у NOD-мышей не такие, как у людей, но позволяют проанализировать важные факторы, лежащие в основе этой дихотомии.

162

«…и нам хватило денег на оба эксперимента» (см. с. 173): Мы с Эли это обсуждали. Несмотря на ограничения, предложенные Фондом исследования ювенильного диабета, мы решили изучить и ПЛА, и СТК, потому что два шанса на успех – лучше, чем один. К счастью, у меня были свободные нецелевые фонды от филантропа, а Эли получила стипендию от Медицинского института имени Говарда Хьюза. После того как ФИЮД тоже обещал финансирование, я сказал Эли: «Ваша предварительная работа идет так хорошо, почему бы вам не взять не годичный отпуск, а подлиннее, и получить за эту работу кандидатскую степень?» Это сулило большие перемены в карьере. Я сделал предложение в пятницу. В понедельник она уже приняла решение. «Я согласна!» – радостно сказала она, и ее тут же приняли в кандидатскую программу Нью-Йоркского университета. Она стала великолепной студенткой и уже сделала важные открытия.

163

«…вчетверо по сравнению с 1950 годом» (см. с. 175): Заболеваемость целиакией растет: T. Not et al., “Celiac disease risk in the USA: high prevalence of antiendomysium antibodies in healthy blood donors,” Scandinavian Journal of Gastroenterology 33 (1998): 494–98. Каждый 250-й здоровый донор крови в США: P. H. R. Green et al., “Characteristics of adult celiac disease in the USA: results of a national survey,” American Journal of Gastroenterology 96 (2001): 126–31. Каждый 133-й взрослый, или каждый 56-й, если считать родственные расстройства: J. F. Ludvigsson et al., “Increasing incidence of celiac disease in a North American population,” American Journal of Gastroenterology 108 (2013): 818–24. Каждый 141-й, если основываться на данных NHANES: A. Rubio – Tapia, “The prevalence of celiac disease in the United States,” American Journal of Gastroenterology 107 (2012): 1538–44.

164

«…в сравнение с теми, у кого целиакии не было» (см. с. 176): K. Marild et al., “Antibiotic exposure and the development of coeliac disease: a nationwide case-control study,” BMC Gastroenterology 13 (2013): 109.

165

«…доктором Бен Лебволь из Колумбийского университета» (см. с. 177): B. Lebwohl et al., “Decreased risk of celiac disease in patients with Helicobacter pylori colonization,” American Journal of Epidemiology 178 (2013): 1721–30.

166

«…кто рожден путем кесарева сечения, тот подвергается большему риску» (см. с. 178): K. Marild et al., “Pregnancy outcome and risk of celiac disease in offspring: a nationwide case-control study” Gastroenterology 142 (2012): 39–45.

167

«…риска развития ВЗК в раннем возрасте» (см. с. 179): A. Hviid et al., “Antibiotic use and infl ammatory bowel diseases in childhood,” Gut 60 (2011): 49–54.

168

«…в первый год жизни» (см. с. 179): A. L. Kozyrskyj et al., “Increased risk of childhood asthma from antibiotic use in early life,” Chest 131 (2007): 1753–59.

169

«…проявляются чуть ли не у каждого пятидесятого ребенка» (см. с. 180): S. H. Sicherer et al., “US prevalence of self-reported peanut, tree nut, and sesame allergy: 11-year follow-up,” Journal of Allergy and Clinical Immunology 125 (2010): 1322–26.

170

«…последний год, за который мне удалось найти данные» (см. с. 181): L. Hicks et al., “US outpatient antibiotic prescribing, 2010,” New England Journal of Medicine 368 (2013): 1461–62.

171

«…из них почти 2 миллиона – до двух лет» (см. с. 181): G. Chai et al., “Trends of outpatient prescription drug utilization in US children, 2002–2010,” Pediatrics 130 (2012): 23–31.

172

«…в штатах, где самый высокий процент людей с избыточным весом» (см. с. 182): Данные Центра по контролю и профилактике заболеваний впервые были представлены на собрании (L. Hicks et al., “Antimicrobial prescription data reveal wide geographic variability in antimicrobial use in the United States, 2009,” presented at the forty-eighth annual meeting of the Infectious Disease Society of America, Vancouver, Canada, October 21–24, 2010); краткий их конспект есть в сети по адресу https://idsa.confex.com/idsa/2010/ webprogram/Paper3571.html. Кроме употребления антибиотиков в целом ученые также рассмотрели отдельно употребление макролидов и фторхинолонов. Фторхинолоны – это ципрофлоксацин, левофлоксацин и другие. Все три карты – и по приему в целом, и по макролидам, и по фторхинолонам, – выглядят очень похоже.

Я уделяю наибольшее внимание макролидам, потому что фторхинолоны детям прописывают редко, а макролиды – часто. Азитромицин – второй из наиболее часто прописываемых детям антибиотиков по состоянию на 2010 год (см. G. Chai et al., “Trends of outpatient prescription drug utilization in US children”). В данных ЦКПЗ не уточняется, какие макролиды чаще принимают в каких штатах, но, скорее всего, азитромицин доминирует везде, потому что отмечается значительный рост продаж. Последняя оговорка: карты ЦКПЗ показывают применение антибиотиков у людей всех возрастов. Они не разделены по годам, так что мы не знаем, такая ли пропорция у детей, как у всего населения. Нужно провести подобный анализ. Источник данных по ожирению: “Overweight and Obesity” (Atlanta: Centers for Disease Control, 2012), http://www.cdc.gov/obesity/data/adult.html.

173

«…у каждого 88 ребенка есть либо аутизм, либо расстройство аутистического спектра» (см. с. 182): Обычно считается, что первое опубликованное наблюдение о проблеме аутизма – это статья уроженца Австрии Лео Каннера, который открыл детскую психиатрическую клинику в госпитале Джонса Хопкинса (L. Kanner, “Autistic disturbances of affective contact,” Nervous Child 2 [1943]: 217–50). После открытия появилось немало доказательств роста заболеваемости, несмотря на тенденцию к избыточному диагностированию аутизма и родственных расстройств. См. I. Hertz – Picciotto and L. Delwiche, “The rise in autism and the role of age at diagnosis,” Epidemiology 20 (2009): 84–90; C. J. Newschaffer et al., “The epidemiology of autism spectrum disorders,” Annual Review of Public Health 28 (2007): 235–58. В 2012 году Центры по контролю и профилактике заболеваний опубликовали оценку, согласно которой у каждого восемьдесят восьмого ребенка расстройство аутистического спектра (http://www.cdc.gov/media/releases/2012/p0329_autism_disorder. html).

174

«…могут влиять на когнитивное развитие и настроение» (см. с. 183): Исследования сигналов, подаваемых кишечником мозгу при участии микробиома, на грызунах: J. F. Cryan and T. G. Dinan, “Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behavior,” Nature Reviews Neuroscience 13 (2012): 701–12; and R. Diaz Heij tz et al., “Normal gut microbiota modulates brain development and behavior,” Proceedings of the National Academy of Sciences 108 (2011): 3047–52.

175

«…в крови детей с аутизмом» (см. с. 183): D. Kiser et al., “Review: the reciprocal interaction between serotonin and social behavior,” Neuroscience & Biobehavioral Reviews 36 (2012): 786–98; and B. O. Yildirim and J. J. L. Derksen, “Systematic review, structural analysis and a new theoretical perspective on the role of serotonin and associated genes in the etiology of psychopathology and sociopathy,” Neuroscience & Biobehavioral Reviews 37 (2013): 1254–96.

176

«…играет важную роль в регулировании уровня эстрогена» (см. с. 184): Мы сделали обзор этой темы (C. S. Plottel and M. J. Blaser, “Microbiome and malignancy,” Cell Host & Microbe 10 [2011]: 324– 35), в которой дали много ссылок на предыдущие исследования.

177

«…и это не гены» (см. с. 184): M. C. King et al., “Breast and ovarian cancer risks due to inherited mutations in BRCA1 and BRCA2,” Science 302 (2003): 643–46. По данным Национального института рака США, рак груди развивается примерно у 12 % американок, но у женщин с мутациями в BRCA1 шансы заболеть раком груди до семидесяти лет – от 55 до 65 %, а с мутациями в BRCA2 – около 45 %. Рак яичников менее распространен, но мутация в BRCA повышает риск даже еще более значительно (в целом риск развития рака яичников равняется 1,4 %, с мутацией BRCA1 – 39 %, а с BRCA2 11–17 %). Доктор Мэри Клэр Кинг – одна из первооткрывателей BRCA1; она провела новаторские исследования, продемонстрировавшие важность этого гена. В обзоре 2003 года в журнале Science она показала данные, согласно которым у женщин с этими мутациями рак может развиться в разные годы. Меня встревожило то, что у женщин, родившихся после 1940 года, возрастная кривая заметно смещена влево. В любом выбранном возрасте женщины с мутациями BRCA1 и BRCA2, рожденные после 1940 года, гораздо сильнее рискуют заболеть раком груди, чем женщины, рожденные до 1940 года. Исчерпывающих генетических анализов проведено не было, но подобные данные говорят о том, что к генетическому риску добавился некий риск, вызванный окружающей средой.

178

«…как мы предполагали пять лет назад» (см. с. 185): M. J. Blaser and S. Falkow, “What are the consequences of the disappearing human microbiota?” Nature Reviews Microbiology 7 (2009): 887–94.

179

«…с великолепной книгой Рэйчел Карсон «Молчаливая весна» (см. с. 185): Rachel Carson, Silent Spring (New York: Houghton Miffl in, 1962). Я прочитал ее в тринадцать лет. Она сильно повлияла на мои мысли о взаимосвязи всего на нашей планете.

180

«…56-летняя жительница Бруклина» (см. с. 189): Семья Пегги Лиллис основала Мемориальный фонд Пегги Лиллис, чтобы распространять информацию о C. diff.

181

«В недавнем исследовании почти двух миллионов» (см. с. 191): R. E. Polk et al., “Measurement of adult antibacterial drug use in 130 US hospitals: comparison of defi ned daily dose and days of therapy,” Clinical Infectious Diseases 44 (2007): 664–70.

182

«…приводят к повышенному производству токсина» (см. с. 191): V. G. Loo et al., “A predominantly clonal multi-institutional outbreak of Clostridium diffi cile—associated diarrhea with high morbidity and mortality,” New England Journal of Medicine 353 (2005): 2442–49; M. Warny et al., “Toxin production by an emerging strain of Clostridium diffi cile associated with outbreaks of severe disease in North America and Europe,” Lancet 366 (2005): 1079–84.

183

«…информацию о распространении резистентных к лекарствам бактерий в США» (см. с. 193): “CDC Threat Report 2013: Antibiotic resistance threats in the United States, 2013,” http://www.cdc.gov/drugresistance/threat-report-2013/.

184

«…в защите от болезнетворных бактерий» (см. с. 194): В своих первоначальных экспериментах Марджори Бонхофф и ее коллеги показали, что доза Salmonella, необходимая для заражения половины мышей в выборке, уменьшилась со 100 000 бактериальных клеток до 3 после одного дня приема антибиотика стрептомицина. (M. Bohnhoff et al., “Effect of streptomycin on susceptibility of intestinal tract to experimental Salmonella infection,” Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine 86 [1954]: 132–37.) В более поздних исследованиях команда расширила круг примеров, продемонстрировав, что пенициллин не менее эффективен, чем стрептомицин, что они могут повысить уязвимость мышей к виду Staphylococcus, который вообще не мог колонизировать мышей самостоятельно, и что инъекции антибиотика в ткани никакого эффекта не вызывали, подтверждая таким образом защитный эффект нормальной кишечной микрофлоры и уязвимость при истощении ее антибиотиками. (M. Bohnhoff and C. P. Miller, “Enhanced susceptibility to Salmonella infection in streptomycin-treated mice,” Journal of Infectious Diseases 111 [1962]: 117– 27.) Эти и другие наблюдения были сделаны более пятидесяти лет назад, но с тех пор практически забыты.

185

«…160 000 человек заболели, несколько умерли» (см. с. 194): C. Ryan et al., “Massive outbreak of antimicrobial-resistant salmonellosis traced to pasteurized milk,” Journal of the American Medical Association 258 (1987): 3269–74.

186

«…которые находят в человеческом кишечнике и на коже» (см. с. 195): M. Sjölund et al., “Long-term per istence of resistant Enterococcus species after antibiotics to eradicate Helicobacter pylori,” Annals of Internal Medicine 139 (2003): 483–87; M. Sjölund et al., “Persistence of resistant Staphylococcus epidermidis after a single course of clarithromycin,” Emerging Infectious Diseases 11 (2005): 1389–93. Staphylococcus epidermidis — очень распространенный вид стафилококка, колонизирующий кожу человека; у него гораздо меньше шансов стать патогенным, чем у S. aureus. Изменение его численности – хороший индикатор пертурбаций кожной среды.

187

«….много видов, численность которых меньше» (см. с. 197): В последние несколько лет были проведены фундаментальные исследования, описывающие примерный состав популяции бактерий-обитателей в наших телах, а также генов, которые они несут. Для начальных знаний в этой области см. C. Huttenhower et al., “Structure, function and diversity of the healthy human microbiome,” Nature 486 (2012): 207–14; J. Qin et al., “A human gut microbial gene cata logue established by metagenomic sequencing,” Nature 464 (2010): 59–64.

188

«…своего микробного разнообразия и гены, содержащиеся в нем» (см. с. 200): Т. Яцуненко и ее соавторы обнаружили, что взрослые американцы несут в себе на 15–25 % меньше видов кишечных бактерий, чем жители Малави и индейцы Венесуэлы соответственно (T. Yatsunenko et al., “Human gut microbiome viewed across age and geography,” Nature 486 [2012]: 222–27). Ле Шателье с коллегами нашли, что у немалого числа европейцев примерно на 40 % меньше бактериальных генов, чем у большинства. Те, у кого генов меньше, чаще страдают от ожирения (E. Le Chatelier et al., “Richness of human gut microbiome correlates with metabolic markers,” Nature 500 [2013]: 541–46). Хотя эти данные сходятся с нашей идеей, что истощение микробиома вызывает предрасположенность к ожирению (M. J. Blaser and S. Falkow, “What are the consequences of the disappearing human microbiota?” Nature Reviews Microbiology 7 [2009]: 887– 94), с их помощью пока нельзя подтвердить направление причинно-следственной связи.

189

«Я порекомендовал сразу же начать курс антибиотиков» (см. с. 203): Болезнь Лайма вызывается Borrelia burgdorferi, бактерией, живущей в основном в грызунах; иногда посредством клещей ею заражаются более крупные животные, в частности олени, и люди.

190

«…убивает бактерии при контакте» (см. с. 204): Триклозан, противомикробное и противогрибковое средство, используют с конца 60-х годов для профилактики инфекций в госпиталях. В 70-х годах его стали применять в подмышечных дезодорантах, чтобы снизить популяцию микробов, вызывающих телесные запахи. Сегодня триклозан содержится в тысячах продуктов: мыле, зубной пасте, ножах для пиццы, полосканиях для рта, одежде, средствах для уборки, матрасах, даже в половых досках – везде, где необходимо уменьшить число бактерий и грибков. Кроме того, дезинфицирующее средство для рук сейчас можно купить в автомате не только в больницах, но и в продуктовых магазинах, офисах, школах, центрах конференций, гостиницах, фитнес-центрах – где угодно. Рекламщики обвиняют бактерии во всех грехах, и их аудитория покрывает себя триклозаном и другими веществами с похожим бактериальным эффектом. Доказательств того, что триклозан влияет на бактериальные сообщества, живущие на нас, все больше. См. See S. Skovgaard et al., “Staphylococcus epidermidis isolated in 1965 are more susceptible to triclosan than current isolates,” PLOS ONE 16 (2013): e62197; D. J. Stickler and G. L. Jones, “Reduced susceptibility of Proteus mirabilis to triclosan,” Antimicrobial Agents and Chemotherapy 52 (2008): 991–94; A. E. Aiello et al., “Relationship between triclosan and susceptibilities of bacteria isolated from hands in the community,” Antimicrobial Agents and Chemotherapy 48 (2004): 2973–79.

191

«…американские дети получают их слишком много» (см. с. 204): G. Chai et al., “Trends of outpatient prescription drug utilization in U.S. children, 2002–2010,” Pediatrics 130 (2012): 23–31. Из восьми самых часто выписываемых американским детям в 2010 году лекарств пять оказались антибиотиками – в общей сложности 41 миллион отдельных курсов. В стабильных условиях даже этих пяти антибиотиков было бы достаточно, чтобы на каждого ребенка в течение первых 18 лет жизни пришлось по десять курсов; есть свидетельства, что в последние годы обстановка стала лучше, так что раньше эта цифра, похоже, была еще выше. Четыре из пяти антибиотиков – бета-лактамы, потомки пенициллина, а пятый – азитромицин, «Z-пакет». Что интересно, оставшиеся три лекарства, попавшие в первую восьмерку (около 13 миллионов курсов), в основном используются для лечения астмы (см. главу 11).

192

«…жители западных штатов» (см. с. 205): L. Hicks et al., “US outpatient antibiotic prescribing, 2010,” New England Journal of Medicine 368 (2013): 1461–62.

193

«…самый высокий процент приема антибиотиков» (см. с. 206): O. Cars et al., “Variation in antibiotic use in the European Union,” Lancet 357 (2001): 1851–53. Во Франции принимали антибиотики в четыре раза чаще, чем в соседних Нидерландах.

194

«…только если необходимо» (см. с. 207): V. Blanc et al., “ ‘Antibiotics only when necessary’ campaign in the Alpes-Maritimes District: no negative impact on invasive infections in children in the community 1998–2003,” Presse Med 37 (2008): 1739–45. Применение уменьшилось примерно вдвое (B. Dunais et al., “Antibiotic prescriptions in French day-care centres: 1999–2008,” Archives of Disease in Childhood 96 [2011]: 1033–37).

195

«…в Швеции» (см. с. 207): В ответ на американское исследование шведские ученые рассмотрели количество принимаемых антибиотиков в собственной стране. Разница поразительная. Шведы не только принимают их более чем вдвое меньше (47 %), чем мы, американцы: в первые три года жизни, самый критический период, шведские дети в среднем получают менее полутора курсов антибиотиков, в отличие от четырех в США. Более высокой детской смертности в Швеции не наблюдается (на самом деле она даже ниже), равно как и проблем со слухом. Региональные вариации тоже не такие экстремальные: крайние значения – Стокгольм (408 курсов антибиотиков на 1000 жителей) и северные деревни (315/1000), разница около 30 %. См. A. Ternhag and J. Hellman, “More on U.S. outpatient antibiotic prescribing, 2010,” New England Journal of Medicine 369 (2013): 1175–76. Эти цифры показывают нам, что добиться значительного снижения приема антибиотиков можно довольно легко.

196

«…пациентов, больных раком» (см. с. 210): Когда моему отцу было под девяносто, ему диагностировали незначительную лимфому. Он неплохо себя чувствовал без всякого лечения около пяти лет, но затем у него началась тяжелая анемия. Лечение все же потребовалось. Получив антитела к белку на поверхности его злокачественных клеток, он тут же пошел на поправку. Он получал четыре инъекции в неделю, сидя в кресле и смотря телевизор. Лечение было фантастическим, но цена – 110 000 долларов – огромной. Ему понадобилось еще три курса этого лекарства в следующую пару лет, и сейчас, почти пять лет спустя, он чувствует себя хорошо. Все эти годы он платил взносы и в страховую компанию, и в пенсионный фонд. Лечение этим дизайнерским лекарством определенно увеличило и длину, и качество его жизни. Фармацевтические компании и больницы могут зарабатывать большие деньги, пока страховые планы работают. У моего отца было сравнительно редкое заболевание. Но вот на лечение миллионов простудных заболеваний у детей такими же дизайнерскими лекарствами никаких денег не хватит; для этого нужна другая экономика.

197

«…по специфически действующим веществам» (см. с. 210): X. Hu et al., “Gene expression profi les in febrile children with defi ned viral and bacterial infection,” Proceedings of the National Academy of Sciences 110 (2013): 12792–97.

198

«…какой именно микроорганизм доставляет неудобства» (см. с. 210): A. Zaas et al., “A host— based RT-PCR gene expression signature to identify acute respiratory viral infection,” Science Translational Medicine 5 (2013): 203ra126.

199

«…еще больше, чем в США» (см. с. 211): L. Dong, “Antibiotic prescribing patterns in village health clinics across 10 provinces of Western China,” Journal of Antimicrobial Chemotherapy 62 (2008): 410–15. Больницы могут завышать цены на антибиотики, продаваемые пациентам – хороший финансовый стимул для их избыточного использования. По одной оценке китайские пациенты принимают вдвое больше антибиотиков, чем американцы, а на свинофермах их используется в четыре раза больше. В исследовании крупных свиноферм Чжу с соавторами обнаружили 149 различных генов с резистентностью к антибиотикам, зачастую в очень высокой концентрации (Y.-G. Zhu et al., “Diverse and abundant antibiotic resistance genes in Chinese swine farms,” Proceedings of the National Academy of Sciences 110 [2013]: 3435–40).

200

«…на самом деле никто не знает его причин» (см. с. 212): Дивертикулит – осложнение дивертикулеза, расстройства, при котором в толстой кишке появляется кармашек размером примерно с палец. Обычно симптомов у дивертикулеза нет, и связан он в основном со старением, но иногда он приводит к дивертикулиту. Это, как в описанном случае, может быть острая болезнь с болью и высокой температурой из-за воспаления стенок кармашка.

201

«…более сильное научное обоснование их эффективности» (см. с. 214): Несколько пробиотиков успешно применялись при лечении и профилактике инфекционных заболеваний. У нас есть ограниченные свидетельства того, что пробиотики могут предотвратить C. diff-инфекции и, возможно, защитить от серьезных инфекций, вызываемых особенно вирулентными штаммами E. coli (O157:H7): K. Eaton et al., “A cocktail of non-pathogenic bacteria naturally occurring in the digestive tract of healthy humans can protect against a potentially lethal E. coli infection ,” abstract presented at the 113th Annual Meeting of the American Society of Microbiology, Denver, CO, May 2013. Итон и ее коллеги давали EHEC мышам, колонизированным шестью распространенными бактериями-комменсалами человека или не колонизированным никакими бактериями, и обнаружили, что у первой группы токсины не вырабатывались вообще, а у второй – вырабатывались в большом количестве. Эти результаты говорят о том, что с помощью некоторых пробиотиков можно будет предотвращать или лечить серьезные EHEC-инфекции.

202

«…важное и привлекшее немало внимание исследование» (см. с. 215): Солидные доказательства того, что трансплантация фекалий работает при лечении пациентов с рецидивами C. diff-инфекции (E. van Nood et al., “Duodenal infusion of donor feces for recurrent Clostridium diffi cile,” New England Journal of Medicine 368 [2013]: 407–15).

203

«…уже не кажется таким уж притянутым за уши» (см. с. 216): R. A. Koeth et al., “Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis,” Nature Medicine 19 (2013): 576–85; W. H. W. Tang et al., “Intestinal microbial metabolism of phosphatidylcholine and cardiovascular risk,” New England Journal of Medicine 368 (2013): 1575–84.

204

«…это вполне оправданная мера» (см. с. 216): Американская гастроэнтерологическая ассоциация попросила группу врачей и ученых (в том числе меня) прокомментировать рекомендацию. Мы пришли к консенсусу, что мера оправданная, и обсудили возможные причины и последствия. См. G. Hecht et al., “What is the value of an FDA IND for fecal microbiota transplantation to treat Clostridium diffi cile infection?” Clinical Gastroenterology and Hepatology (2014), в прессе.

205

«…определить ключевой принцип» (см. с. 216): I. Pantoja – Feliciano, “Biphasic assembly of the murine intestinal microbiota during early development,” ISME Journal 7 (2013): 1112–15. Ида, когда-то работавшая над кандидатской диссертацией вместе с Глорией, исследовала связь микробиоты мышей с микробным составом влагалища и кишечника их матерей. В самом начале жизни кишечные организмы детенышей были такими же, как во влагалище матери. Пока они питались материнским молоком, их микробиота была очень ограниченной, там доминировали несколько видов бактерий, в частности, лактобациллы, а затем, после отлучения, состав уже стал больше похож на материнский кишечник. За несколько недель группе Глории удалось смоделировать развитие младенческой кишечной микробиоты людей.

206

«…Роб Найт и Хосе Клементе» (см. с. 218): Роб Найт, очень высокий и худой биохимик, уроженец Новой Зеландии, возглавляет крупную исследовательскую группу в Колорадо. Он создал великолепные компьютерные программы для анализа состава микробиома, заметно упростившие процесс. Хосе Клементе, испанец, познакомился с Робом в Японии, а сейчас у него своя лаборатория в Нью-Йорке. Роб приехал на конференцию и остановился у нас. Хосе приехал на метро. Я собирался поехать на поезде в университет Брауна, чтобы рассказать о собственной работе. Тем не менее я не смог удержаться, чтобы не послушать их и не узнать об их новых открытиях.

207

«…обратно нашим детям» (см. с. 219): M. J. Blaser, “Science, medicine, and the future: Helicobacter pylori and gastric diseases,” British Medical Journal 316 (1998): 1507–10.

208

«…в Гренландии чуть-чуть подтаивают ледники» (см. с. 223): Исчерпывающий рассказ о глобальном потеплении, написанный простым языком, вы найдете, например, в B. E. Johansen, The Encyclopedia of Global Warming Science and Technology, vols. 1 and 2 (Santa Barbara, California: Greenwood Publishing, 2009); некоторые решения предлагаются в M. Z. Jacobson and M. A. Dilucchi, “A path to sustainable energy by 2030,” Scientifi c American 301 (2009): 58–65.

Content

Мартин Блейзер
Плохие бактерии, хорошие бактерии: Как повысить иммунитет и победить хронические болезни, восстановив микрофлору

Глава 1. «Чума современности»

Глава 2. Наша микробная планета

Глава 3. Микробиом человека

Глава 4. Появление патогенов

Глава 5. Чудо-лекарства

Глава 6. Чрезмерное использование антибиотиков

Глава 7. Современный фермер

Глава 8. Мать и дитя

Глава 9. Забытый мир

Глава 10. Изжога

Глава 11. Проблемы с дыханием

Глава 12. Выше…

Глава 13. …и толще

Глава 14. Вернемся к «чуме современности»

Глава 15. Антибиотиковая зима

Глава 16. Решения

Эпилог

Благодарности

Примечания