Антитоксины и антибактериальные вещества представляются нам какими-то «волшебными пулями», поражающими лишь те объекты, для уничтожения которых они созданы.
Не бойся, дева, злобы мрачной,
Тебя ведь рыцарь охраняет,
Лишит врагов он силы страшной…
Во время нашего путешествия в страну микробов мы уже приобрели некоторые знания, познакомившись со многими новыми фактами. И теперь исподволь нас начинает одолевать чувство неуверенности и страха. Кажется, что из «джунглей» микроскопического мира нам всюду угрожает опасность заражения, а возможно, и смерть. До сих пор мы смотрели на все чудеса этого царства как на занимательный фильм, открывающий нашему взору все новые и новые картины, но в какой-то момент нам вдруг стало ясно, что в этом таинственном мире затаился грозный враг и встречи с ним избежать не так-то легко. Каждую минуту нас атакуют со всех сторон полчища микробов. Их оружием являются инфекции, болезни, а иногда смерть. Атака хорошо спланирована и подготовлена — в воздухе, в воде, на суше и даже в повседневной пище. Поистине современная «армия»! Какие же позиции мы занимаем в этой войне?
Придя в себя после первого приступа страха, мы прежде всего убеждаемся, что еще живы и здоровы, а потом узнаем и о существовании хорошо организованной защиты, о которой имели самое отдаленное представление.
Болезнетворные микробы уже при попытке напасть на наш организм наталкиваются на трудно преодолимую преграду — неповрежденную и чистую кожу. Это первая линия нашей обороны.
Специалисты-анатомы утверждают, что кожа человека состоит из нескольких слоев и каждый из них располагает особым приспособлением для отражения микробов. Чем больше мы заботимся о коже и поддерживаем ее чистоту, тем лучше выполняет она свою защитную функцию. Подчас мельчайшей ранки или другого повреждения кожи достаточно, чтобы микробам открылся доступ в наш организм. Более благоприятными путями служат для них, по-видимому, слизистые оболочки, покрывающие те части внутренних органов, которые соединяют их с внешней средой. Такими воротами для инфекции являются рот, нос и половые органы. Слизистые оболочки влажны, и микроорганизмам легче на них удерживаться. Но и тут они встречаются с надежной защитой.
Слизистая оболочка носовой полости покрыта мелкими волосками, задерживающими частицы пыли, а с ними и микробы. Вдыхаемый человеком воздух доходит до легких почти полностью очищенным от микроорганизмов. Движение волосков на оболочке и выделяемая ею слизь механически удаляют микробы из организма. Немаловажное значение имеют и содержащиеся в слизи вещества, убивающие микробы. Авангарды микроорганизмов наталкиваются на препятствия и в ротовой полости. Слюна также содержит бактерицидное вещество, известное под названием лизоцима. Находится оно ив выделениях слезных желез, как было установлено А. Флеммингом. Позднее стало известно, что яичный белок также богат лизоцимом. В 1965 году биохимики определили его состав: в молекулу лизоцима входит 129 различных аминокислотных остатков. Само название этого вещества говорит о его действии: лизоцим растворяет, «лизирует» клеточные стенки ряда бактерий, а это уже начало их уничтожения в организме человека. В слизистых оболочках много и белых кровяных телец, лейкоцитов, основная функция которых — защищать наш организм от возбудителей различных болезней.
Но если микробам все-таки удастся проникнуть в организм, например через рот, то их ждет новое препятствие. Желудочный сок, в состав которого входит соляная кислота, создает кислую среду, убивающую большую часть микроорганизмов. И все же с жидкостью или кусочками пищи микробам удается проскользнуть через эти опасные зоны и достигнуть кишечника. Такой способностью обладают высокоспециализированные микроорганизмы, например бактерии, вызывающие кишечные инфекции (брюшной тиф, дизентерию, холеру).
Но и эти бактерии, преодолевшие защитные барьеры в виде кожи или слизистой оболочки, далеко еще не выиграли «сражения». В организме человека их ждут новые, отнюдь не приятные для них встречи. Завязывается борьба между незваными гостями и защитными силами всего организма. И если защита тверда — агрессор погибает, если же слаба и поддается натиску — человек заболевает.
Внутри нашего организма также существует целая сеть «оборонных объектов», которая встречает «агрессоров» во всеоружии. Наш организм можно сравнить с крепостью, хорошо подготовленной к отражению неприятеля. По сигналу тревоги каждый занимает свое определенное место и исполняет роль, предназначенную ему по заранее продуманному плану.
И. И. Мечников в 1883 году показал, что белые кровяные тельца способны активно захватывать и поглощать проникшие в организм инородные микробы. Лейкоцит приближается к микробу, как бы обтекает, охватывает его и подвергает внутриклеточному перевариванию. Это «поглощение» бактерий Мечников назвал фагоцитозом (от греческих phagos — пожирающий и kytos — клетка), а белые кровяные тельца — фагоцитами. На основе этих фактов Мечников и его коллеги из Пастеровского института разработали фагоцитарную теорию иммунитета (невосприимчивость организма к инфекционным агентам и чужеродным веществам). Согласно этой теории, главную роль в защитных процессах животного организма играют определенные клетки, поглощающие и уничтожающие болезнетворные микробы. Фагоциты образуются в так называемой ретикуло-эндотелиальной системе. Важным свойством лейкоцитов, или, по Мечникову, фагоцитов, является их способность не только перемещаться по основным путям циркуляции крови и лимфы, но и проникать в прилежащие ткани, если в них появятся чужеродные бактерии или иные клетки.
Лейкоциты как бы являются одновременно и полицией, и судом, и присяжными, и тюрьмой: хватают, поглощают и разлагают вредоносных агентов. «Поле битвы» покрыто телами мертвых и погибающих микробов и лейкоцитов. При небольшой местной инфекции, такой, как нарыв, внутренняя масса пораженного участка становится мягкой и полуразложившейся, некротической, как говорят патологи, иногда превращается в гной. Когда нарыв «созреет», а это означает, что все микробы-агрессоры окружены лейкоцитами, гной вытечет и ранка понемногу заживет. Иногда же пришельцы — возбудители болезни — побеждают и возникает сепсис (общее заражение крови), который приводит к смерти. Бывает, что они лишь на время ослабляют борющиеся с ними силы организма. Но все-таки чаще лейкоциты берут верх и наводят необходимый порядок.
Схема преципитации антигена при действии антитела.
После столь важного открытия явления фагоцитоза последовали и другие. Ученикам Коха удалось доказать, что в сыворотке крови содержатся вещества, обезвреживающие бактерии и их выделения. Появляются эти вещества с вторжением возбудителей болезней или токсинов в организм человека. И поскольку они присутствуют в сыворотке крови, ученые разработали гуморальную теорию иммунитета, согласно которой устойчивость организма к какой-либо болезни или инфекции обеспечивают как раз эти вещества. В зависимости от того, какое действие оказывают они ка бактерии или токсины, их разделили на антитоксины, бактериолизины, агглютинины, преципитины и опсонины.
Между сторонниками обеих теорий возникло соперничество. Каждая сторона старалась доказать правильность своей и ошибочность чужой теории. Но когда полемический жар прошел и факты были рассмотрены спокойно и объективно, ученые пришли к выводу, что эти две теории не только не противоречат, но и дополняют одна другую.
В ответ на вторжение в организм чужеродных тел — различных клеток, микробов, токсинов и т. д., которые получили общее название антигенов, — образуются защитные вещества, нейтрализующие их вредное действие и называемые антителами.
В химическом отношении антигены обычно являются белками или полисахаридами.
Антитело возникает в теле животного (или человека) в ответ на вторжение антигена. Это также белковое вещество, способное входить в реакцию с антигеном.
Проследим же в лабораторных условиях, как ведут себя при встрече антиген и антитело. Молекулы антигенов и антител отличаются друг от друга различным распределением электрических зарядов на своей поверхности. Это распределение зарядов на поверхности антигена и приблизившегося к нему антитела таково, что молекулы их взаимно притягиваются и между ними образуется прочная связь. Таких «чувствительных» к притяжению мест на молекулах антигенов и антител бывает несколько, поэтому и соединяются вместе сразу несколько молекул антигенов и антител.
Таким образом, обе теории — и фагоцитарная, и гуморальная — объединились в гармоническое целое, дополняющееся постепенно все новыми и новыми фактами. И уже имеющиеся, и новые данные помогли лучше понять процесс защиты организма от нападения болезнетворных микробов или от вредных продуктов их жизнедеятельности, иначе говоря — процесс ответной реакции организма на вторжение антигенов.
Что происходит, когда какая-то часть тканей нашего организма становится объектом инвазии (нападения) бактерий, проникших через поврежденную кожу? Начинается серия процессов, объединяемая под названием реакции воспаления. Группы мобилизованных клеток устремляются на пораженное место и начинают уничтожать или обезвреживать вторгшиеся бактерии. Некоторые защитные клетки поглощают и разлагают бактерии при помощи ферментов. Многие из этих клеток все же погибают под влиянием токсинов, выделенных бактериями, и поле боя вскоре покрывается погибшими клетками и продуктами распада. Если организм ранее уже перенес инвазию бактерий этого вида, реакция протекает скорее и расправа с агрессором бывает более быстрой. Защитные клетки уничтожают пришельцев, и поврежденная ткань начинает восстанавливаться.
Защитные клетки образуются в костном мозге и лимфатической системе. Некоторые из них синтезируют антитела, вступающие в реакцию с антигенами и нейтрализующие их. Если антигенами являются бактерии, антитела их «обволакивают», что облегчает защитным клеткам их поглощение и уничтожение.
Но тут возникает целый ряд вопросов. Каким образом защитные клетки распознают чужеродное вещество в организме? В случае вторичного появления антигена в организме как могут они «вспомнить» его химический состав и начать вырабатывать именно такие антитела, которые способны его обезвредить?
Группа исследователей под руководством Р. С. Спейрса из Ньюйоркского университета занялась поиском ответа на эти вопросы. Были поставлены опыты, в которых использовали токсин столбняка, меченный радиоактивным тритием. Этот элемент позволил проследить судьбу антигена (токсина столбняка) в организме мыши.
Что произошло при введении антигена в организм мыши в первый раз?
1. Клетки пораженной ткани после контакта с антигеном подверглись разложению, выделив ферменты и другие вещества, характеризующие воспалительный процесс.
2. Появились первые подвижные защитные клетки (нейтрофилы)[33] и стали поглощать частицы антигенов.
3. За ними появились малоподвижные лимфоциты и моноциты.
4. Лимфоциты и моноциты приступили к поглощению не только антигенов, но и распадающихся нейтрофилов и зернистых клеток ткани.
5. Лимфоциты, превратившись в макрофагов, поглотили все оставшиеся в пораженной зоне частицы антигенов. Большая часть их под влиянием ферментов подверглась разложению.
6. Некоторые молекулы антигенов сохранились в макрофагах благодаря соединению с рибонуклеиновой кислотой.
Представление Р. С. Спейрса об иммунитете. Антиген проникает в клетку макрофага (1), в ядре которого по «заданию» ДНК возникает РНК и перемещается к цитоплазме. В полисомах РНК образуется молекула глобулина; она захватывает и нейтрализует два антигена (2), в то время как третий антиген входит в комбинацию с РНК. Клетка начинает распадаться, и ее поглощает другой макрофаг (3). Ферменты последнего действуют на антигены, захваченные глобулином, и разлагают их, но комплекс антиген — РНК остается нетронутым (4). В клетку с повышенной чувствительностью проникает новая доза антигена (5), она разрушает комплекс антиген — РНК (6) и приводит к распаду клетки, остатки которой вновь поглощаются одним из макрофагов (7). Его ферменты действуют на антигены, связанные с РНК и свободно присутствующие в поглощенной клетке. Новая клетка, на этот раз плазматическая, начинает синтезировать большое количество глобулина (8), который выходит из нее, превращаясь в антитело (9).
Поскольку антигены были помечены тритием, можно было проследить дальнейшую судьбу их сохранившихся в макрофагах молекул. По окончании «сражения» макрофаги стягиваются с поля битвы в лимфатические узлы и селезенку. Радиоактивные частицы антигена переживают смерть своих «спасителей» (макрофагов) и переходят в новые клетки. Их присутствие в организме проявится еще при повторной инвазии антигенов.
Через несколько недель Спейрс ввел в организм подопытных мышей новую дозу антигенов. На этот раз частицы антигенов не были помечены тритием.
Вторичная реакция защитных клеток на инъекцию антигенов была более быстрой и острой.
1. Снова появились нейтрофилы, но в меньшем числе, чем в первый раз.
2. Макрофаги, напротив, появились в значительно большем количестве. Некоторые из них содержали антигены, сохранившиеся от предыдущей инвазии и связанные с РНК.
3. Эти так называемые сверхчувствительные клетки стали поглощать молекулы антигенов и притягивать к себе клетки эозинофилов.
4. Клетки эозинофилов вызвали распад сверхчувствительных клеток.
5. Вновь появились макрофаги и поглотили остатки разложившихся клеток.
6. Некоторые антигены, однако, снова избежали гибели, соединившись с РНК макрофагов.
Таким образом, ответная реакция на вторичную инвазию антигенов отличалась более интенсивным размножением и более быстрым возникновением антител. Воспалительный процесс продолжался вплоть до полного уничтожения или обезвреживания антигенов. Интересно, что макрофаги, которые несли в себе «спасшиеся» антигены из первой инвазии, антитела не выделяли. Их роль выполняли так называемые плазматические клетки. А макрофаги, содержавшие антигены, быстро погибали, но при этом освобождали вещества, которые стимулировали воспалительный процесс и привлекали все новые и новые партии защитных клеток. Клетки размножались и выделяли большое количество антител, хотя перед этим они никогда не встречались с антигеном.
Спейрс продолжает свои исследования. На основании собственных данных и сведений, полученных другими учеными, он попытался нарисовать общую картину, которая объяснила бы сущность реакции иммунитета.
Когда антигены проникают в ткани организма впервые, большая часть их в борьбе с защитными клетками погибает. Лишь некоторые находят убежище в макрофагах. Молекула антигена каким-то образом связывается с молекулой (молекулами) РНК. Эта связь лишает активности как антиген, так и РНК, причем охраняет обоих «партнеров» от действия ферментов и, таким образом, позволяет избежать процессов изменения веществ. Комбинация из антигена и РНК переносится в следующее поколение клеток и сохраняется вплоть до появления в организме новой дозы того же антигена.
Появление второй дозы антигена, иначе говоря новая инвазия, вызывает очень резкую реакцию. В макрофагах происходит распад комплекса антиген — РНК. Освобожденные антигены вместе с новыми пришельцами становятся жертвой ферментов и погибают. Это влечет за собой и быстрое отмирание макрофагов. При их распаде освобождаются вещества, привлекающие к себе множество защитных лейкоцитов. Цикл повторяется до тех пор, пока все антигены не будут уничтожены. Если воспалительный процесс начинает затухать, вступает в действие активная РНК, содержащаяся в некоторых клетках и вырабатывающая новые дозы антител (поскольку антитело — это белковое вещество и для его синтеза необходимо участие РНК). Оставшиеся клетки содержат комбинацию антиген — РНК, которая будет реагировать на новое вторжение антигенов.
Короче говоря, организм становится иммунным к данному антигену или к тому заболеванию, возбудителем которого является определенный микроб.
Мы видели, как реагировал защитный механизм мыши при первой и последующей встрече с антигенами. При второй встрече антигены натолкнулись на хорошо организованную оборону, были уничтожены, и угроза заболевания была ликвидирована. Первая встреча с агрессором явилась для организма сигналом, обеспечивающим защиту в случае вторичного нападения.
С преодолением первого натиска мышь приобрела устойчивость к возможному в дальнейшем заражению токсином столбняка. Описанный механизм возникновения иммунитета характерен для всех животных (включая и человека) при встрече их организма с различными антигенами, которыми могут быть либо клетки болезнетворных микробов, либо продукты их жизнедеятельности.
Кроме приобретенного иммунитета, бывает естественный, или врожденный, иммунитет. Мы уже знаем, что некоторыми болезнями, опасными для людей, животные заразиться не могут, и наоборот. Животные невосприимчивы, например, к дифтерии, тифу, а человек не может заразиться чумой или холерой птиц. Этот иммунитет связан с принадлежностью каждого организма к определенной систематической группе, в которой основным является вид.
Чем дальше друг от друга отстоят биологические виды, тем большие различия проявляются в их отношении к заболеваниям. Но иногда различия в иммунитете наблюдаются и в рамках одного и того же вида. Было доказано, что жители различных географических областей не в одинаковой степени восприимчивы к таким заболеваниям, как туберкулез и желтая лихорадка. Различия в иммунитете часто отмечались и в более узких категориях. Некоторые семьи и даже отдельные индивиды в одной семье оказываются в большей или меньшей степени невосприимчивыми к широко распространенным заболеваниям. Это случаи так называемого индивидуального иммунитета.
На кладбище небольшой английской деревушки стоит надгробный камень с надписью:
«Памяти Бенджамина Джести из Даунсхея, умершего 10 апреля 1810 года в возрасте 79 лет. Родился в этом крае, в Джетминстере. Это был прямой и честный человек, необычайно скромный. Он первым привил себе коровью оспу, и, ведомый силой своей мысли, испытал ее на своей супруге и двух сыновьях». Упомянутая в надписи коровья оспа, как и натуральная оспа, также вызывает заболевание человека. В прошлом люди боялись оспы, как призрака. Вызываются эти болезни вирусами.
Восточные народы, однако, уже в древности знали, что эпидемии оспы, как правило губительные и грозные, иногда протекают и в более легкой форме. Было также известно, что легкое течение болезни можно обеспечить предварительной прививкой оспы здоровым людям. Китайцы собирали коросту (корочки) с пустул больных людей, размалывали их и полученный порошок вдыхали носом. Турки втирали гной из пустул в расцарапанную кожу. Проведенное таким образом искусственное заражение вызывало заболевание, протекающее обычно в очень мягкой форме, часто без всяких внешних симптомов. После прививки человек уже не заболевал оспой, иными словами, приобретал к ней иммунитет.
Жена английского посла в Турции леди Мэри Монтегю согласилась на такую прививку своим детям и после успешного опыта ей удалось ввести профилактическую прививку в Англии. Болезнь после прививки протекала в очень умеренной форме, и в XVIII веке в Англии удалось снизить смертность от оспы с 50 до 1 %.
На микробиологическом съезде в мае 1971 года в Высоких Татрах профессор Л. Дубай (медицинский факультет в Кошице) в своем докладе, посвященном 250-летию со времени введения оспопрививания в Словакии, сообщил о первой прививке, проведенной в этой стране.
В июле и августе 1721 город Прешов был охвачен эпидемией оспы. Городской врач И. А. Райман в самый разгар эпидемии привил своей дочке двух с половиной лет гной из оспинки больного сына. При этом он опирался на данные собственной статьи, опубликованной им в 1717 году в сборнике статей о природе и медицине Sammlung von Natur- and Medizin-Geschichten. Как писал в 1774 году биограф известных врачей Венгрии и Трансильвании И. Веспреми, Райман научил европейские народы искусству прививки и многим сохранил не только здоровье, но и жизнь.
В конце XVIII века английский врач Эдуард Дженнер заметил, что сельские жители в графстве Глостершир оказываются невосприимчивыми к натуральной оспе, если перед этим они переболеют коровьей оспой, заразившись ею при уходе за животными. Эта болезнь проявлялась лишь небольшими оспинками на руках. Поскольку в то время уже практиковалась профилактическая прививка путем заражения натуральной оспой, Дженнер хотел узнать, нельзя ли, перенеся с человека на человека коровью оспу, вызвать невосприимчивость к натуральной оспе?
Первый опыт был им проделан в 1796 году. Гной из пустул коровьей оспы у заболевшей молодой доярки он перенес в царапину на коже восьмилетнего мальчика. Мальчик переболел коровьей оспой, она прошла у него в очень легкой форме. Через шесть недель Дженнер привил ему натуральную оспу. И мальчик не заболел. Таким образом Дженнер доказал, что невосприимчивость к натуральной оспе может быть приобретена и в результате прививки человеку менее опасной коровьей оспы. Открытый им метод предохранительных прививок он назвал вакцинацией, а материал для прививки, полученный из коровьих оспин, — вакциной (от латинского vacca — корова).
Но предложенная Дженнером вакцинация была встречена далеко не восторженно. Напротив, в консервативном английском обществе она вызвала бурю протестов и насмешек. Сохранилась карикатура, изображающая врача (конечно, Дженнера), который делает прививку оспы, и у его «жертв» начинают расти рога, коровьи головы, хвосты, копыта… Однако вскоре и консервативные англичане примирились с необычными методами Дженнера, и Англия стала первой страной, в которой благодаря этому человеку удалось ликвидировать оспу.
Большинство цивилизованных государств приняло вакцинацию как обязательную меру борьбы с оспой. Сегодня в этих странах забыли, что такое оспа. Джести, испытавший на себе прививку коровьей оспы, заслужил лишь пару теплых слов на надгробии, но Дженнер создал основу современной профилактической прививки еще тогда, когда не существовало никаких научных данных о причинах и возбудителях заразных болезней. Однако оспа и в наши дни еще встречается в отдельных странах Азии и Латинской Америки, среди которых Бразилия по количеству заболеваний стоит на первом месте.
В мае 1965 года в США был отмечен первый за 15 лет случай заболевания оспой у женщины, прибывшей из Ганы. Этот случай повлек за собой ряд экстренных профилактических мероприятий. Более 1000 человек, которые могли прямо или косвенно быть в контакте с заболевшей, были взяты под медицинский надзор и подвергнуты вакцинации.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) выработала программу полной ликвидации оспы на всем земном шаре до 1975 года. Расходы по ее осуществлению превышают 180 миллионов долларов. Рекомендуется ввести международные удостоверения о прививке против оспы, желтой лихорадки и холеры. Для въезда в некоторые государства требуется вакцинация, проведенная не ранее чем за три года до этого.
После того как Кох открыл и выделил чистую культуру возбудителя сибирской язвы, Пастер также заинтересовался этим микробом. Ему удалось обнаружить бациллу в теле дождевых червей, обитавших в местах захоронения животных, которые погибли от сибирской язвы. Из червей он получил чистую культуру бацилл и показал, что ею можно вызвать заболевание у восприимчивых к сибирской язве животных. Затем он выращивал бациллу при высокой температуре и обнаружил, что животные, зараженные такой культурой, не заболевают и становятся невосприимчивыми к сибирской язве. Сообщение о его наблюдениях вызвало недоверие и даже насмешки. Пастер предложил провести публичный опыт на животных для доказательства справедливости своих выводов. Для опыта были отобраны 50 овец[34], половине из них была введена вакцина с «укрощенными» бациллами, а затем всем пятидесяти привита вирулентная культура возбудителя сибирской язвы. Пастер утверждал, что первая партия овец должна остаться здоровой, а вторая заболеть сибирской язвой и погибнуть.
5 мая 1881 года 25 овец получили первую дозу вакцины, а через 12 дней — вторую, более сильную; 31 мая обе группы были заражены одинаковыми дозами вирулентной культуры.
Общественность была взволнована, заключались пари; 2 июня после полудня собралась большая группа животноводов, врачей, ветеринаров, журналистов и ученых из ближайших окрестностей и дальних районов, чтобы убедиться в справедливости предсказанных Пастером последствий. Каков же был результат? 22 из невакцинированных овец погибли, три остальные лишь ненадолго пережили основную группу и тоже погибли. 25 вакцинированных овец остались здоровыми! Так Пастер укротил возбудителя сибирской язвы и использовал его для защиты против болезни, которую вызывал этот микроб.
Несколько лет спустя он поразил мир новым открытием, доказав, что бешенство является инфекционной болезнью, вызываемой вирусом. Термин «вирус» применяли тогда по отношению ко всем микроорганизмам, вызывающим заболевание.
В слюне заболевших животных находился невидимый возбудитель бешенства. Этой слюной Пастер заражал подопытных животных, которые в большинстве случаев погибали. Длительными опытами он установил, что спинной мозг животных, погибших от этой болезни, можно использовать для иммунизации других животных против бешенства. Для прививки Пастер употреблял экстракт высушенного особым способом спинного мозга. Спустя некоторое время он вводил животным кусочки свежего спинного мозга с патогенными свойствами, но животные оказывались невосприимчивыми к инфекции. Опытами на сотнях животных ученый доказал, что «фиксированный вирус», как была названа новая вакцина, предохраняет их от заболевания бешенством, если ввести ее до заражения или в скором времени после заражения (например, укуса и др.). Оставалось только испытать это открытие на людях.
И вот 6 июля 1885 года к Пастеру пришла плачущая мать с мальчиком, которого по дороге в школу укусила бешеная собака. В ранах мальчика была слюна больного животного, и Пастер понимал, что ребенок обречен. Он сообщил несчастной матери, что положение ее сына безнадежно и что единственная надежда на спасение была в попытке испробовать его вакцину против бешенства, уже испытанную в опытах на животных. Но на человеке она еще не была проверена. А сейчас он мог бы провести это испытание при условии, если мать освободит его от ответственности за возможные трагические последствия. Мать ухватилась за этот последний проблеск надежды и согласилась на испытание. Лечение началось. Мальчику постепенно вводили соответствующие дозы вакцины. Пастер пережил несколько бессонных ночей и тревожных дней, ожидая возможных приступов страшной болезни. Но критический период прошел, а мальчик оставался здоровым и веселым. Это был огромный успех! До сих пор заражение бешенством обрекало человека на верную смерть.
На площади перед зданием Естественноисторического факультета в Лилле, где работал молодой Пастер, стоит скульптура, которая изображает мать, протягивающую к Пастеру излеченное дитя. Этот памятник — символ благодарности ученому, спасшему своим открытием множество человеческих жизней.
Пастеровский институт, основанный на скромные средства для лечения бешенства, и в наши дни продолжает существовать как частное учреждение. За прошедшие годы восемь его сотрудников удостоены Нобелевских премий по физиологии и медицине. Ими созданы вакцины против бешенства, желтой лихорадки, дифтерии, столбняка, туберкулеза и гриппа.
Полиомиелит, или детский паралич, был известен еще в Древнем Египте, но вирус, вызывающий это заболевание, был открыт лишь в 1949 году тремя американскими учеными: Дж. Эндерсом, Т. Уэллером и Ф. Роббинсом, получившими за свое открытие спустя пять лет Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
После того как был разработан метод выращивания вируса в культурах тканей, возникла необходимость создания противополиомиелитной вакцины. Среди ученых образовалось два лагеря: одни ратовали за вакцину с убитым вирусом, другие превозносили преимущества живой вакцины. Были испытаны обе возможности.
«Отцом» вакцины с убитым вирусом стал американский ученый И. Солк. Он доказал, что его вакцина значительно усиливает защитный механизм человеческого организма. В 1955 году прививка вакциной Солка была проведена в массовых масштабах. О положительных результатах прививки сообщали из Канады, Дании, ФРГ, Англии и ЮАР. После трехкратных или четырехкратных инъекций 90 % пациентов приобрели довольно высокую степень иммунитета. Недостатком метода было лишь то, что при использовании этой вакцины уничтожить вирус полиомиелита в пищеварительном тракте человека не удавалось.
Большой вклад в борьбу с полиомиелитом внесли сторонники вакцины с живым вирусом. Она была создана тремя соотечественниками Солка — А. Сейбином, X. Копровским и X. Коксом, но называется просто вакциной Сейбина. Вакцину Солка надо было вводить инъекцией, тогда как вакцину Сейбина можно принимать внутрь в виде раствора. Уже в 1961 году при вакцинации 80 миллионов человек был достигнут большой успех: у пациентов возник иммунитет, возросла устойчивость пищеварительного тракта к вирусу. Более того, от иммунизированных людей «ослабленный» вирус распространился и в окружающую их среду, производя «непрямую» иммунизацию ближайших к ним лиц. Уже в течение нескольких лет вакцина Сейбина прививается и чехословацким детям.
А теперь сравним историю создания трех вакцин. В XVIII веке Дженнер знал об инфекционности оспы, но ничего не знал о ее возбудителе — вирусе. В XIX веке Пастер доказал, что возбудителем бешенства является вирус, хотя и не выделенный им. В XX веке Солк и Сейбин не только знали, кто является возбудителем полиомиелита, но и выделили его. И во всех случаях вакцины были благодеянием для пострадавших.
Уже более трех десятков лет известно, что инфекция, вызванная одним вирусом, может ограничить или предотвратить заражение другим вирусом. В 1957 году А. Айзекс и Дж. Линдеман из Национального института медицинских исследований в Лондоне показали, что этот феномен определяется веществом белкового характера, которое они назвали интерфероном. Интерферон возникает в клетке, зараженной вирусом, и призван защищать от заражения остальные, неинфицированные клетки.
Открытие интерферона заставило ученых усомниться в том, что самой первой реакцией организма на появление вируса является обычный процесс образования антител. По-видимому, именно интерферон представляет первую линию обороны при вирусной инфекции, с его помощью зараженная клетка как бы сигнализирует другим клеткам о вирусной угрозе. Этот сигнал, переданный молекулами интерферона, дает возможность здоровым клеткам выработать защитные белковые вещества, препятствующие синтезу вирусных частиц. Защитный белок известен микробиологам под названием ТИП (сокращенная форма термина «трансляционный ингибирующий протеин», или передаточный тормозящий белок). ТИП препятствует размножению вируса в клетках, не нарушая при этом нормального синтеза белков.
Индукция образования интерферона. 1-й этап; а — здоровая клетка; б — ДНК клеточного ядра реагирует на присутствие индуктора «сигналом тревоги», в результате чего возникает иРНК для синтеза интерферона; в — соединившись с рибосомой, РНК начинает руководить синтезом интерферона. 2-й этап: г — интерферон перемещается в другие, здоровые клетки, ДНК которых стимулирует образование иРНК для синтеза противовирусного белка; д — соединившись с рибосомой, РНК управляет синтезом противовирусного белка; е — нуклеиновая кислота вируса вынуждает клетку образовывать иРНК для получения вирусного белка, но последний не может образоваться, поскольку рибосома «блокирована» противовирусным белком. Синтез интерферона воспрепятствовал размножению вируса и предотвратил заболевание организма.
Впоследствии было установлено, что образование интерферона можно вызвать (индуцировать) действием различных природных или синтетических веществ, для которых характерна одна общая особенность — все они содержат РНК с двумя спиралями. Обычно молекулы РНК имеют одну спираль, но некоторые вирусы и бактериофаги обладают двуспиральной РНК. Схема индукции дана на прилагаемом рисунке.
Естественно, что после открытия интерферона оптимистично настроенные ученые были готовы видеть в нем мощное средство борьбы с вирусами. Но проведенные в этом направлении опыты принесли разочарование. Однако с открытием возможности искусственной индукции образования интерферона при помощи вышеупомянутых веществ появились новые перспективы. Ученые приступили к сложным опытам, и нам придется терпеливо дожидаться результатов, которые покажут, в какой мере смогут исполниться надежды, связанные с интерфероном.
Незадолго до начала первой мировой войны французские бактериологи А. Кальмет и Ш. Герен начали длительные опыты по созданию вакцины против туберкулеза. Долголетними повторными прививками туберкулезных бацилл (Mycobacterium tuberculosis) они получили невирулентные бациллы, сохранившие, однако, свои антигенные свойства. Первый раз они применили противотуберкулезную вакцину 1 июля 1921 года, сделав прививку грудному младенцу, мать и бабушка которого болели туберкулезом. Ребенок остался здоровым.
Их вакцина стала известна под сокращенным названием BCG (БЦЖ: бацилла Кальмета — Герена) и была с воодушевлением принята общественностью. Но потом произошло трагическое событие.
В немецком городе Любеке в период с декабря 1929 по апрель 1930 года вакцинировали 252 ребенка и 71 из них умер. Доверие к БЦЖ было подорвано. Уже значительно позднее установили, что несчастье произошло из-за роковой ошибки в одной лаборатории, где вместо БЦЖ детям ввели вирулентные бациллы туберкулеза!
После выяснения причин этого трагического случая доверие к БЦЖ стало понемногу восстанавливаться. В 1924 году противотуберкулезную прививку сделали 217 грудным детям. По данным Всемирной организации здравоохранения, за 40 последующих лет в шестидесяти странах было сделано несколько сотен миллионов прививок. Теперь в большинстве стран каждый ребенок получает инъекцию БЦЖ тотчас после рождения. По прошествии трех месяцев применяют туберкулин, при помощи которого узнают, приобрел ли ребенок, которому была привита БЦЖ, иммунитет к туберкулезу. Перед вакцинацией взрослых также производится испытание туберкулином. Если результат положительный, то прививку не делают.
Британский совет по медицинским исследованиям опубликовал результаты вакцинации 65 000 английских детей. Спустя пять лет заболеваемость туберкулезом среди них снизилась на 83 % по сравнению с группой, в которой вакцинация не проводилась.
В одной из предыдущих глав мы уже говорили о. том, что возбудителем проказы является бацилла Mycobacterium leprae. До самого недавнего времени надежного средства против этой болезни не существовало. Несколько лет назад стали применять сульфамидные препараты, которые излечивают до 15 % тяжелых форм кожной и почти все случаи нервной проказы. Курс лечения длится от трех до пяти лет и стоит больших средств. В 1966 году английский медицинский журнал British Medical Journal опубликовал результаты пятилетних опытов, проведенных в Уганде. Советник по вопросам проказы при правительстве Уганды доктор Дж. Броун и его ассистентка М. Стоун отобрали 17 000 детей, бывших в непосредственном контакте с прокаженными и подверженных опасности заболевания. Произвольным отбором они отделили из них половину и сделали им прививку БЦЖ. Вторая половина детей служила контролем. С двухлетними перерывами проводили осмотр 94 % всех детей. Количество заболевших в группе, которой была сделана прививка, оказалось на 80 % меньше, чем в контрольной. Таким образом, вакцина БЦЖ играет двойную роль: предохраняет от заболевания туберкулезом и обеспечивает защиту населения от проказы.
Так спустя 170 лет был как бы повторен опыт Дженнера, в свое время доказавшего, что вакцина коровьей оспы может защитить и от натуральной оспы.
Открытию возбудителя дифтерии мы обязаны ученикам Коха и Пастера. Немецкий ученый Фридрих Леффлер обнаружил и изучил возбудителя болезни, дифтерийную палочку Corynebacterium diphteriae. Леффлер высказал предположение, что непосредственной причиной заболевания является токсин, выделяемый этим микробом. Французский исследователь Эмиль Ру доказал, что этот токсин действительно существует и что бацилла дифтерии выделяет его при выращивании на мясном бульоне. Немецкий ученый Эмиль Беринг установил, что малые дозы токсина, введенные подопытным животным, обеспечивают их невосприимчивость к этой болезни. В крови иммунных животных он нашел вещество, нейтрализующее токсин, и назвал его анатоксином. В 1895 году им был разработан метод получения анатоксина из крови иммунных животных, и с тех пор его стали применять для профилактической прививки против дифтерии.
В наши дни анатоксин вырабатывается в больших количествах. Культура дифтерийной палочки вносится в соответствующую жидкую питательную среду, где в результате размножения бацилл создаются большие количества токсина. Затем бактерии убивают, культуральную среду фильтруют и полученный фильтрат прививают молодым лошадям в такой дозе, чтобы токсин вызвал у них образование антител (анатоксинов). Находящийся в их крови анатоксин обезвреживает выделяемый микробами токсин. Когда накопится достаточное количество анатоксина, от каждого животного берут до 10 л крови и в строго асептических условиях получают сыворотку, которую после соответствующей проверки используют для так называемой пассивной иммунизации человека. Дифтерийный анатоксин является по существу антителами дифтерийного токсина, которые организм человека получает уже в готовом виде.
Итак, теперь мы уже знаем, что кроме врожденного иммунитета, присущего определенным организмам, невосприимчивость к инфекциям можно создать и искусственным путем — так называемой иммунизацией. Для этого применяют вакцины или иммунные сыворотки.
Иммунизация иммунной сывороткой является пассивной, поскольку организм человека сам не вырабатывает действенные антитела, а получает их готовыми. Сыворотку получают, как уже говорилось, из крови вакцинированных или переболевших животных, у которых образование антител вызывается заражением антигенами. Последние обычно представлены токсинами болезнетворного микроба.
Совсем иная сущность процесса активной иммунизации, когда в организм вводятся в виде прививочных вакцин убитые или ослабленные возбудители инфекционных заболеваний.
При изготовлении вакцины болезнетворные микробы обрабатываются так, чтобы их патогенные свойства были уничтожены, а антигенные сохранились. Прививка такой вакцины приводит к образованию соответствующих антител.
В таблице 12 приведены примеры создания активного и пассивного иммунитета против некоторых широко распространенных заболеваний.
В Чехословакии детям в обязательном порядке делаются следующие прививки. При рождении они получают вакцину БЦЖ (от туберкулеза). Спустя некоторое время почти одновременно им делают прививки против дифтерии, столбняка и коклюша. Затем проводят вакцинацию против оспы, несколько позднее — против полиомиелита и против кори (последняя введена совсем недавно). Таким образом, дети иммунизируются против четырех болезней бактериального происхождения (туберкулез, дифтерия, столбняк и коклюш) и против трех заболеваний, возбудителями которых являются вирусы (оспа, полиомиелит и корь).
Эрлих посвятил себя поискам таких «волшебных пуль», которые могли бы точно и надежно поражать определенных возбудителей инфекций… В его понимании стрелять этими целебными пулями означало искать и количественно оценивать проявления болезни химическими средствами.
Проблема лечения болезней — столь же древняя, как и само человечество. Вместе с открытием их возбудителей шли поиски эффективных средств лечения. К методам лечения, которыми мы привыкли пользоваться сегодня, вел тернистый путь, усеянный и многими ошибками, и значительными успехами. И, конечно, современное состояние здравоохранения — всего лишь этап на пути дальнейшего решения этой проблемы.
Римский врач и естествоиспытатель Гален, живший во II веке, рекомендовал от многих болезней порошок из человеческих костей. Ибн Сина (латинизированное Авиценна), знаменитый таджикский врач, стал крупнейшим авторитетом в Средней Азии.
Болезни не оставались и вне внимания алхимиков, из которых многие стали создателями «чудотворных» лекарств. Новые пути врачевания искал в XVI веке и выдающийся немецкий врач и химик Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, называвший себя Парацельсом. Он отвергал древнюю медицину и символически сжег на площади в Базеле труды Галена и Авиценны, заявляя, что природа может дать лучшие лечебные средства, чем отвары из трав. Значительно более действенными средствами лечения, по его мнению, могли быть такие вещества, как ртуть, железо, сера и свинец. В 1537 году Парацельс посетил Братиславу, где ему был оказан торжественный прием.
Однако вера в целебную силу растений сохранилась до наших дней. Словацкая область Турьец была родиной известных далеко за ее пределами врачей, которые готовили из различных растений целебные масла.
В XVII веке в Европу проник метод лечения малярии, уже давно и с успехом применявшийся индейцами Южной Америки. В 1660 году корой хинного дерева была вылечена жена перуанского вице-короля[35]. Английские врачи Сиденхем и Уиллис распространили это новое средство в Старом Свете. Действующее вещество коры хинного дерева — хинин — выделили в 1820 году французские ученые Пельтье и Кавенту[36]. С тех пор хинин стал незаменимым средством в аптечке путешественников, отправлявшихся в неизведанные края, где царила малярия.
Химические препараты все больше и больше привлекали внимание ученых, они исследовали их возможные целебные свойства. В 1902 году французам А. Лаверану и Меснилю удалось при помощи арсенита калия излечить мышь, зараженную сонной болезнью. Но действие этого соединения мышьяка, к тому же сильно ядовитого, оказалось преходящим, и от лечения им пришлось отказаться. Лучших результатов добился английский врач Томас, применивший в целях лечения другой препарат мышьяка под названием атоксил. В то же время вопрос о химических средствах лечения очень волновал одного немецкого ученого, справедливо заслужившего вскоре титул основателя химиотерапии.
Пауль Эрлих, о котором мы уже знаем из рассказа о его спорах с Мечниковым по поводу иммунитета, всегда возлагал большие надежды на химию. Он был уверен, что она поможет ему найти «волшебную пулю», которая уничтожит возбудителя сифилиса. Соединение, которое он искал, должно было обладать сильным бактерицидным действием и в то же время не повреждать клетки человеческого организма. Это была очень притягательная мысль, но осуществить ее было нелегко. Немецкие химики в то время уже создали высококачественные красители, и некоторые из них с успехом применялись в молодой науке бактериологии. Поскольку Эрлих разрабатывал методы "окраски бактериальных препаратов, он знал, что некоторые красящие вещества легче вступают в контакт с бактериальными клетками, чем с тканями человека. Красители стали первыми помощниками в поставленной им цели — найти «волшебные пули» против бактерий.
Одно из таких красящих веществ — метиленовый синий — уже использовалось в качестве лечебного средства против малярии. Усложнение молекулы метиленового синего путем присоединения группы атомов, называемых радикалами, позволило химикам создать сильнодействующее противомалярийное средство.
Эрлих и его японский коллега Шига проверили в 1904 году действие красителя трипановый красный в борьбе с простейшими. Испытания проводились на мыши, инфицированной Trypanosoma equinum. Казалось, что лечение проходит успешно. Однако после его прекращения болезнь возобновлялась. «Волшебная пуля» не достигала цели. Эрлих лишний раз убедился, что применение случайных средств не дает желаемого результата.
В то время для борьбы с сифилисом уже пытались использовать мышьяковистое соединение атоксил. Хотя опыты с животными, зараженными спирохетами, дали обнадеживающие результаты, лечение человека атоксилом было безуспешным. Излечив одну болезнь, атоксил вызывал другую — вредно влиял на центральную нервную систему и повреждал зрительный нерв. Тем не менее этот препарат привлек внимание Эрлиха. Будучи высококвалифицированным химиком, он понимал, что малейшее изменение в составе вещества влечет за собой изменение его свойств. Вот если бы удалось так изменить химическую структуру вещества, чтобы его противомикробное действие усилилось, а вредное влияние на человеческий организм уменьшилось!
При изучении атоксила Эрлих обнаружил нечто новое для себя. Лечебное действие этого вещества связано с химическим преобразованием мышьяка. Аток-сил содержит пятивалентный мышьяк, изменяющийся в организме на трехвалентный — именно в этой форме он и убивает всех простейших. Необходимо было синтезировать такое соединение, в котором мышьяк сразу был бы трехвалентным. Стала ясна ближайшая цель, и Эрлих со своими сотрудниками принялся за работу.
Ученые использовали весь имевшийся в то время арсенал химических методов: взвешивание, кипячение, охлаждение, кристаллизацию, очистку и т. д. В результате получали новые, родственные атоксилу соединения мышьяка. Их было уже свыше пятидесяти, но все они, пройдя испытания, не удовлетворяли необходимым требованиям. Однако Эрлих не сдавался и разрабатывал самые различные пути синтеза. Его письменный стол был завален бумагами, исписанными химическими формулами, в лаборатории под его руководством создавались все новые и новые соединения. Их уже перевалило за третью сотню, а положительных результатов не было.
Неужели он ошибался? Не следовало ли попытать счастья в другом направлении?
Но Эрлих отбрасывал подобные мысли и с упорством исследователя, уверенного в правильности выбранного им пути, продолжал опыты. Его поддерживали энтузиазм и прирожденная пунктуальность. Уже было синтезировано 600 соединений, в процессе работы получены ответы на многие важные вопросы. Эрлих чувствовал, что недалек день, когда будет получен первый экстракт долгожданного лекарства.
И, действительно, этот день вскоре наступил. Эрлих и его сотрудник Хата[37]наконец синтезировали соединение под номером 606. Оно представляло собой долгожданную «волшебную пулю», получившую название сальварсана.
После успешных испытаний на животных в 1909 году препарат впервые испробовали на человеке, страдающем сифилисом. Результат был отличным — лечение сальварсаном оказалось успешным.
Но ученый на этом не успокоился. Он напоминал поэта, наконец закончившего после долгих, мучительных поисков свое творение: произведение еще несовершенно, гладкость стиха в одной из строф не удовлетворяет, некоторые слова и выражения могли бы быть лучше — и он начинает снова ненова шлифовать и исправлять свою поэму. Эрлих еще три года работал не покладая рук и продолжал совершенствовать полученный препарат. Было испытано около трехсот новых соединений и наконец получено вещество под номером 914, названное неосальварсаном. От сальварсана оно отличалось несколькими новыми атомами, лучше растворялось в дистиллированной воде и было значительно менее токсично.
Но еще до создания неосальварсана, в 1908 году, за работы в области иммунологии Эрлиху была присуждена Нобелевская премия по медицине. Это было признанием и достойной оценкой необыкновенного упорства в поиске «волшебных пуль», которые получили благодаря Эрлиху научное название химиотера-певтических средств. Его лозунг «без спешки, без отдыха» оправдал себя. На Международном медицинском конгрессе, где происходило чествование Эрлиха, он высказал предположение, что ликвидация остальных болезней — вопрос каких-нибудь пяти лет. Умер он в 1915 году, вскоре после того, как истек установленный им срок.
Так медицина нашла в химии союзника в борьбе с болезнетворными микробами. С Эрлиха началась эра химиотерапии.
Атоксил, сальварсан и неосальварсан зарекомендовали себя как эффективные средства против многих болезнетворных простейших. Было установлено, что даже такой сильный яд, как мышьяк, может быть введен в соединения, безопасные для человека (за исключением атоксила), но убивающие микробы. Последовательные химические реакции, исходным продуктом которых был атоксил, позволили Джекобсу и Хейдельбергеру создать в 1919 году новый лекарственный препарат трипарсамид, успешно примененный ими в лечении сонной болезни.
Затем были получены и другие химиотерапевтические средства, содержащие сурьму или висмут и входящие в состав органических соединений. Однако все эти средства были эффективны лишь в борьбе с простейшими. Бактерии оставались вне сферы их влияния, и «волшебная пуля» против них не была найдена. Со времени предсказанного Эрлихом пятилетнего срока для победы над инфекционными заболеваниями прошло более двадцати лет, прежде чем появились новые химиотерапевтические средства, которые породили новые надежды.
В период этого «интермеццо» учеными были сформулированы «десять заповедей химиотерапии», в которых изложены требования, предъявляемые к синтетическим лекарственным препаратам. Суть этих требований сводится к следующему.
Химиотерапевтическое лечебное средство должно:
1. Убивать микробы или по меньшей мере прекращать их размножение.
2. Уничтожать токсины.
3. Обладать возможно более быстрым действием.
4. Не нарушать равновесия циркулирующих в организме жидкостей.
5. Проникать внутрь клеток пораженного организма и уничтожать в них микробы.
6. Не повреждать ткани и внутренние органы больного.
7. Даже в больших количествах не быть ядовитыми.
8. Стимулировать активность белых кровяных телец.
9. Не разрушать антитела.
10. Способствовать росту тканей.
Предписание было составлено, ждали лишь появления таких химиотерапевтических средств, которые, отвечали бы этим требованиям.
Человеком, положившим начало эре сульфаниламидов, был Герхард Домагк, немецкий химик, доктор медицины, удостоенный этого звания в шести странах мира, лауреат Нобелевской премии. Родился он в семье учителя 30 октября 1895 года. Во время первой мировой войны работал в холерном отделении военного лазарета, а после войны закончил свое медицинское образование. Спустя три года стал доцентом, а через четыре года — профессором университета в городе Мюнстер.
Вдохновленный идеями «отца химиотерапии» Пауля Эрлиха, Домагк посвятил себя поискам, изготовлению и изучению синтетических веществ для борьбы с инфекционными болезнями, возбудителями которых являются патогенные микробы.
Под руководством Домагка два немецких химика, Мицш и Кларер, получили соединения, содержащие в своих молекулах группу из двух атомов азота (—N = N—), называемую диазогруппой.
Домагк испытывал действие этих соединений в лечении бактериальных инфекций на подопытных мышах. В 1932 году им было отмечено лечебное действие красного стрептоцида, известного в химии под названием пронтозила. Этот препарат вылечивал мышей, зараженных гемолитическим стрептококком, что явилось первым крупным успехом ученого. В 1932–1935 годах он испытал действие пронтозила во многих немецких клиниках и 15 февраля 1935 года опубликовал сообщение о его лечебных свойствах и результатах первых клинических испытаний. Сообщение было помещено в немецком медицинском еженедельнике (Deutsche Medizinische Wochenschrift) под заголовком «Материалы к химиотерапии бактериальных инфекций».
В то время, когда проверяли действие пронтозила еще только на подопытных животных, в семье Домагка произошел случай, ускоривший испытание нового препарата на людях. Ребенок Домагка уколол иглой руку и внес инфекцию стрептококка, вызвавшую интенсивное и болезненное подкожное воспаление, которое не удалось ликвидировать даже вскрытием нарыва. Состояние больного ухудшалось и вскоре стало совсем безнадежным. Тогда отец решил испытать пронтозил на собственном ребенке. Уже первые дозы введенного препарата дали положительные результаты. Ученый со скорбью вспомнил своего отца, умершего несколько лет назад от тяжелого заражения крови и которого он мог бы спасти, будь у него тогда пронтозил.
Выздоровление ребенка в семье Домагка и хорошие результаты клинических испытаний открыли пронтозилу двери целого ряда больниц, где его спасительного действия ожидали многие тяжелобольные.
В исследовании действия пронтозила ученые столкнулись с загадочным явлением. Препарат, убивая болезнетворные бактерии в организме человека или подопытных животных, в лабораторных условиях (в жидкой культуральной среде) не оказывал на них никакого действия. Эту загадку удалось разгадать супругам Трефуэль из Пастеровского института в Париже. Они показали, что в организме человека пронтозил расщепляется на два компонента, один из них — сульфаниламид — обладает бактерицидным действием как в живом организме (in vivo), так и в пробирке (in vitro). Химическая структура сульфаниламида довольно проста, и его синтез был хорошо известен. Вскоре фармацевтическая промышленность многих стран стала поставлять на рынок именно этот действенный препарат. Но химики на этом не остановились. Они пытались путем химического превращения молекулы сульфаниламида сделать препарат эффективным и против других бактерий.
Английские исследователи Эванс и Филлипс добились в этом направлении первого успеха. В сульфамидной группе (—S02NH2) молекулы сульфаниламида они заменили один атом водорода остатком молекулы пиридина, также лишенной одного атома водорода. Так был получен сульфапиридин. В отношении стрептококков он оказался эффективнее сульфаниламида и, кроме того, убивал пневмококки, вызывающие воспаление легких.
Замещением атома водорода в аминогруппе (—NH2) сульфаниламида тиазольным ядром был получен еще один препарат — сульфатиазол, известный как цибазол (по названию швейцарской фирмы ЦИБА). Сульфатиазол оказался препаратом с более широким спектром антибактериального действия, чем сульфапиридин, и был менее токсичным для человеческого организма. Присоединив к молекуле сульфатиазола еще одну группу атомов, химики получили сукцинил-сульфатиазол — соединение, эффективное в борьбе с возбудителем дизентерии Shigella dysenteriae.
Замещением обоих атомов водорода в аминогруппе другим радикалом было получено еще одно действенное средство против возбудителя дизентерии — сульфагуанидин.
Мы могли бы перечислить десятки сульфаниламидов (отличающихся друг от друга радикалами), которые определяют специфику действия препарата на разные виды бактерий и на человеческий организм. Сегодня химиками получено несколько тысяч различных сульфамидных препаратов. Многие из них сразу же нашли применение в медицине. Только в США в 1943 году фармацевтическая промышленность произвела 3000 т сульфаниламидов, и они были применены при лечении 129 миллионов человек.
Но ученых уже волновала новая проблема. Им хотелось знать, почему сульфаниламиды убивают одни микроорганизмы и оказываются бессильными против других. Ученые узнали о многих интересных фактах, а попутно открыли и новый витамин. Но это уже тема другого рассказа.
В послевоенные годы Домагк продолжал работать над противомикробными препаратами. Ему удалось создать два лекарственных средства против туберкулеза, известных под названием контебен и неоконтебен. Занимался он и проблемой лечения рака. Университеты и научные общества многих государств присвоили ему степень почетного доктора и почетного члена обществ. Этот выдающийся ученый скончался 24 апреля 1964 года. Но остались его работы, и они показывают, как много может сделать наука, поставленная на службу человечеству.
Лабораторные опыты с сульфаниламидами позволили узнать, каким образом они обезвреживают бактерии.
В отличие от некоторых антибактериальных веществ, таких, например, как дезинфекционные средства, сульфаниламиды не убивают бактерии, они прекращают их размножение.
Бактериостатическое действие сульфаниламидов проявляется в том, что они влияют на ход химических реакций в бактериальных клетках, и это приводит в конце концов к прекращению процесса размножения. А поскольку и бактерии не бессмертны, клетки, переставшие размножаться, через некоторое время погибают.
Но это уже вторичное явление. Исследуя действие сульфаниламидов на ту или иную бактериальную культуру в лабораторных условиях, ученые неоднократно подмечали, что состав некоторых питательных сред противодействует влиянию препарата.
Лишь в 1940 году ученые смогли наконец разрешить вопрос о том, какое вещество парализует действие сульфаниламидов. Английский микробиолог К. Р. Вудс установил, что это пара-аминобензойная кислота (ПАБК). Каждая молекула этого вещества нейтрализует бактериостатическое действие 1000, а иногда и 26 000 молекул сульфаниламида в культуре стрептококков. Если в культуру стрептококков, в которой ранее введением сульфаниламида их размножение было прекращено, добавить небольшое количество ПАБК, деление клеток возобновляется. Такая активность пара-аминобензойной кислоты позволила Вудсу считать, что это вещество необходимо для нормального существования бактерий.
Подобные наблюдения проводил и соотечественник Вудса Филдс. Он установил, что если в питательной среде количество сульфаниламида выше той нормы, которую могла «блокировать» ПАБК, то размножение прекращается. Филдс развил мысль Вудса об огромном значении ПАБК для бактерий, показав, что это вещество является существенным компонентом ферментов, катализирующих важные реакции в клетках бактерий.
Дальнейшие исследования подтвердили предположение Филдса. Пара-аминобензойная кислота оказалась витамином группы В. Она участвует в качестве кофермента главным образом в процессе переноса атомарного водорода — одной из важнейших биохимических реакций во всех живых клетках.
Каким же образом сульфаниламиды нарушают активность ферментов, содержащих пара-аминобензойную кислоту? Это первый вопрос. И второй: почему эта кислота может «блокировать» в несколько тысяч раз большее количество молекул сульфаниламидов? Ответ на оба вопроса один.
Сравним химическую структуру пара-аминобензойной кислоты и сульфаниламида. Они сходны — лишь вместо карбоксильной группы (—СООН), содержащейся в ПАБК, сульфаниламид имеет сульфамидную группу (—S02NH2). Это сходство позволило Вудсу и Филдсу предположить, что сульфаниламиды замещают ПАБК в ферментах микроорганизмов, тем самым лишая их активности. Если в среде находится достаточное количество ПАБК, ферменты полностью обеспечены этим веществом и сульфаниламиды не могут оказать на них вредного действия. Представим себе, что в питательной среде имеется 1000 молекул белка, которые должны соединиться с ПАБК для образования активного фермента. Но в среде находится лишь 20 молекул ПАБК и несколько сотен миллионов молекул сульфаниламида. 980 белковых молекул не смогут соединиться с ПАБК, и тогда имеющиеся в среде очень сходные в химическом отношении молекулы сульфаниламида соединятся с 980 свободными молекулами белка. Фермент не сможет образоваться, биохимические превращения не произойдут, и в результате клетки перестанут делиться.
Итак: 1. Молекулы ПАБК, соединяясь с определенным белком, образуют фермент, катализирующий основные биохимические реакции. Результат: клетки растут и размножаются.
2. При соединении сульфаниламида с этим же белком фермент не образуется. Результат: биохимические реакции не происходят, рост клеток прекращается и они перестают размножаться.
Сопоставление химической структуры пара-аминобензойной кислоты (ПАБК) и сульфаниламида
При нормальных условиях клетки быстрее усваивают пара-аминобензойную кислоту, чем молекулы сульфаниламидов. С этим связан и факт «блокирования» сульфаниламидов кислотой. Этот факт имеет важное практическое значение: при лечении необходимо ввести достаточное количество сульфамидного препарата, чтобы «блокировать» действие ферментов, в которых нуждается ПАБК.
Еще более эффективным лечебным препаратом является септрин. Он состоит из двух компонентов — сульфаниламида и триметоприма, которые двояко действуют на бактерии: сульфаниламид блокирует включение ПАБК в дигидро-фолиевую кислоту, а триметоприм — ее превращение в тетрагидрофолиевую кислоту, играющую роль «переносчика одноуглеродных соединений».
Появление сульфаниламидов врачи встретили с воодушевлением и большими надеждами. Сколько серьезных болезней было ликвидировано новыми лекарствами! Фармацевтическая промышленность буквально заполонила рынок огромным количеством сульфамидных препаратов, имеющих самые разные фирменные названия и символы. Врачи поздравляли друг друга с крупным успехом, их авторитет необычайно возрос.
Однако использование сульфамидных препаратов в борьбе с бактериями имело и свои теневые стороны. Прошло всего лишь несколько лет, и в лексиконе микробиологов и врачей все чаще стало появляться слово резистентность (устойчивость). Значение этого слова приобретало все более тревожный смысл — сульфаниламиды не оправдывали надежд. По истечении шести лет со времени введения в практику сульфамидных препаратов большая часть больных гонореей уже не поддавалась лечению. Бактерии стали устойчивыми к этому препарату.
Неудачи касались не только гонореи. «Сопротивляться» стали и другие инфекционные болезни. Было показано, что устойчивость бактерий к сульфаниламидам передается последующим поколениям. В связи с этим в период второй мировой войны сульфамидные препараты применялись реже.
К этому времени в некоторых странах медики уже имели в своем распоряжении новое средство, вытеснившее сульфаниламиды, — пенициллин. Но и он не был «панацеей от всех бед». С ним стала повторяться та же история — микробы и к нему приспособились, Но это явление, как мы еще убедимся в дальнейшем, позволило ученым глубже вникнуть в тайны наследственности микроорганизмов.
С того времени, как было установлено, что туберкулез является инфекционным заболеванием, и до открытия туберкулезной палочки прошло 40 лет. Интересно, что до открытия и применения вакцины БЦЖ прошло тоже 40 лет. А потом минуло еще четверть века до той поры, когда против этой «белой чумы» стали использовать и химиотерапевтические средства.
Сульфаниламиды не были эффективны в борьбе с возбудителем туберкулеза. После второй мировой войны Домагк и его сотрудники синтезировали контебен и неоконтебен. Оба вещества относятся к тиосемикарбозонам. В послевоенные годы удалось синтезировать еще два препарата — пара-аминосалициловую кислоту (ПАСК) в 1946 году и изониазид (ИНА) в 1951 году; оба обладали высокими противотуберкулезными свойствами. Вместе с ними медицина получила и третье боевое оружие в борьбе с туберкулезом в виде антибиотика стрептомицина.
Введение в практику этих трех лекарственных веществ резко изменило ситуацию, и в 1950–1960 годы смертность от туберкулеза значительно снизилась. Так, если раньше в Голландии на 100 000 жителей от этой болезни умирало 14, го после введения в практику ПАСК, ИНА и стрептомицина число умерших снизилось до 2 человек. В США смертность также снизилась с 21 до 6, во Франции с 47 до 20, а в Японии со 122 до 31 человека.
Однако не стоит забывать, что в ряде развивающихся стран туберкулез, малярия и голод по-прежнему остаются главными причинами высокой смертности. И по прежнему остается в силе лозунг «Никакого перемирия в борьбе с туберкулезом!»
Хинин, самое старое из известных средств против малярии, получил нового соратника в борьбе против болезни, которую не раз называли неприятелем номер один. Параллельно с уничтожением комаров, переносящих возбудителя болезни, началось наступление по всему фронту на простейшие из рода Plasmodium — главного виновника этого известного еще в древности заболевания.
Эффективным средством против малярии оказался хлорохин. В Бразилии с 1951 года стали продавать пищевую соль, содержащую примесь хлорохина. Обычно к 1000 частям соли прибавляют 3 части лекарственного вещества. Преимуществом этого средства является то, что его может регулярно получать каждый житель. Под эгидой Всемирной организации здравоохранения уже в 50-е годы была начата кампания по искоренению малярии во всем мире, которая должна была, согласно официальному заявлению, означать «конецмалярийной инфекции и устранение ее очагов в кратчайшее время…» Как мы еще увидим в 20-й главе, в борьбе с переносчиками малярии и других инфекционных заболеваний важную роль сыграли и средства против насекомых — инсектициды.
Химические структуры «волшебных пуль» — наиболее известных химиотерапевтических средств (в скобках указан год их создания).
В группе химиотерапевтических средств после создания сальварсана появилось уже несколько новых «генераций». Первой из них была группа сульфаниламидов, введенных в практику в 30-е годы. Следующей — ПАСК и ИНА. С того времени постоянно появлялись «младшие члены» этого рода.
В борьбе с бактериями уже несколько лет успешно применяются нитрофураны. В Чехословакии большое распространение из этой группы веществ получил нитрофурантоин. Особое место среди химиотерапевтических средств занимает налидиксин, или налидиксиновая кислота, которая применяется при лечении инфекций мочеполовых путей.
Во многих странах мира работают группы химиков, которые ищут новые средства и создают новые модификации уже известных лекарств. Но есть и такие ученые, которые выбирают «нехоженые тропы», синтезируют новые вещества, затем в микробиологических лабораториях испытывают их действие на бактериях, грибах и простейших. Наиболее эффективные из этих веществ передаются фармакологам. Проводя тщательные анализы над животными, ученые ищут среди полученных соединений самые действенные «волшебные пули»», которые должны, по представлению Эрлиха, поразить возбудителя инфекции, не вредя при этом человеческому организму.
Влияние антибиотиков на человеческое общество настолько сильно, что наше время смело можно назвать эрой антибиотиков.
Во время нашего совместного путешествия в страну микробов мы упоминали о наблюдениях Пастера, касающихся антагонизма среди микроорганизмов. Он обратил внимание на этот факт в 1877 году. Но еще за четыре года до этого английский ученый Уильям Робертс опубликовал свои соображения по этому же поводу. Он писал:
«Мне кажется, что между плесневыми грибами и бактериями существует антагонизм. В многократно повторенных опытах мне удалось наблюдать, что в жидких средах, в которых выращивался гриб Penicillium glaucum, бактерии развивались плохо… По-видимому, можно также говорить и об антагонизме между бактериями двух различных видов. Вероятно, это проявление борьбы за существование…»
Однако и Робертс не был первым. На восемь лет опередил его английский физик Тиндаль, наблюдавший антагонистическое действие одного из видов рода Penicillium на бактерии. А русский врач А. Г. Полотебнов опубликовал в 1872 году сообщение о результатах лечения гнойных ран порошком из спор грибов двух родов: Penicillium и Aspergillus. Двадцатью годами ранее английский врач Моссе описал в журнале «Ланцет» (Lancet) свой многолетний опыт лечения ран дрожжами. Но еще в 1640 году в Лондоне вышла объемистая книга «Ботанический театр», в которой приведены сведения о лечебном использовании микроскопических грибов. В книге есть раздел «Мох с человеческого черепа».
«… Этот вид отчасти напоминает мох, произрастающий на деревьях, а растет он на черепах трупов мужчин и женщин, долго лежащих в покойницкой… Этот мох высоко ценился и в прошлом, а в наше время — еще более, так как из него получают unguentum sympatheticum (мазь, которой лечат раны)… Он может быть собран и с трупов повешенных или казненных».
Все эти сведения сводятся к одному: медицина может и должна использовать антагонизм микробов в своих целях. Пастер справедливо предсказывал, что когда-нибудь это явление будет широко использовано. Правы были и его современники, полагавшие, что антагонизм вызывается какими-то соединениями, продуцируемыми микроорганизмами. В 9-й главе мы также узнали и о выделении в 1896 году из микроскопических грибов соединения, получившего позднее название микофеноловой кислоты. Это был первый антибиотик, полученный в чистом виде.
В то время, когда итальянский врач Госсио изучал микроскопические грибы на рисе, уже было известно, что бактерия синегнойная палочка Pseudomonas aeruginosa (P. pyocyaneum) оказывает антибиотическое действие на некоторые болезнетворные микроорганизмы. Немецкие ученые Р. Эммерих и О. Лёв выращивали культуру этой бактерии в жидкой питательной среде. После того как бактерии размножились, их клетки разрушили и полученную суспензию профильтровали через бактериальный фильтр. Действие сгущенного фильтрата испытали на различных микроорганизмах. Многие болезнетворные бактерии оказались к нему очень чувствительными. Это вещество было названо пиоцианазой. Дальнейшее изучение пиоцианазы показало, что бактерицидным действием обладает пиоцианин — пигмент синегнойной палочки. Процесс выделения пиоцианина был позднее усовершенствован, и его стали производить в больших количествах. Приверженцы лечения с помощью микробов начали широко использовать пиоцианин, но очень скоро оказалось, что во многих случаях он переставал быть эффективным, и его практическое применение постепенно сошло на нет.
В 1913 году два американских исследователя, Альсберг и Блэк, изучали отравляющее действие микроскопических грибов кукурузы на домашних животных. Они выделили гриб, продуцирующий антибиотическое вещество. Исходя из систематической принадлежности гриба к роду Penicillium, они назвали этот второй в истории медицины антибиотик, выделенный в чистом виде, «пенициллиновой кислотой».
Первая мировая война прервала исследования антибиоза и антибиотиков. Но уже в 1920 году сотрудники медицинского факультета в Брюсселе Сарра Дат и Андре Гратиа описали, антибиотические свойства микроба Streptomyces albus. Из жидкой культуральной среды этого микроба был получен антибиотик актиномицетин.
На этом заканчивается первый период в исследовании явлений антагонизма у микробов. Он знаменателен тем, что ученым стала известна способность некоторых микробов подавлять и убивать другие микроорганизмы, а среди них и патогенные.
Было доказано, что эта способность связана с определенными веществами (антибиотиками), выделяемыми микроорганизмами в окружающую их среду. Это явилось предпосылкой для получения и использования антибиотиков в борьбе против болезней бактериального происхождения.
Английский микробиолог Александер Флемминг (1881–1955) начинал свою научную карьеру во время первой мировой войны под руководством известного бактериолога Алмрота Райта. Оба они пытались лечить инфекции в ранах солдат при помощи антисептиков, но их постигло разочарование. Биограф Флемминга пишет, что эта совместная работа «до известной степени подготовила Флемминга к открытию в 1922 годулизоцима — фермента, находящегося в слюне и вызывающего распад микробов».
В конце 20-х годов Флемминг работал в бактериологической лаборатории больницы Св. Марии в Лондоне. Там он сделал свое второе открытие, навеки вписавшее его имя в историю микробиологии и медицины. Это произошло во время его повседневной работы с болезнетворными стафилококками, выращиваемыми на агаре в чашках Петри. Но предоставим слово самому ученому:
«Экспериментируя с различными видами стафилококков, я оставил некоторое количество чашек с культурой на лабораторном столе и время от времени осматривал их. Чашки при осмотре, естественно, открывались, и не исключалось их загрязнение различными микроорганизмами. Я заметил, что около одной крупной колонии плесневых грибов, попавших сюда из воздуха, колонии стафилококков постепенно становились все более прозрачными и, по-видимому, подвергались растворению.»
А. Флемминг не мог не заинтересоваться этим фактом. Колонии коварных стафилококков, против которых были бессильны самые действенные препараты, таяли у него на глазах!
Он сразу же связал это с присутствием плесневого гриба в чашке. Гриб был пересеян в отдельный сосуд. Флемминг получил его культуру в чистом виде и стал изучать его свойства. Две недели он выращивал гриб на мясном бульоне. За это время гриб покрыл всю поверхность питательной жидкости серо-зеленой пленкой. После фильтрования были начаты опыты по изучению действия жидкости на стафилококки. Результат превзошел все ожидания: жидкость оказалась значительно более эффективной, чем все самые действенные антисептические средства. Флемминг пришел к выводу, что гриб выделяет при своем развитии какой-то антибиотик. Действующее вещество было названо пенициллином по имени гриба, принадлежавшего, как выяснилось, к виду Penicillium notatum.
Было установлено, что для бактерий это вещество значительно опаснее, чем для белых кровяных телец; этим оно существенно отличалось от антисептиков, которые Флемминг когда-то испытывал совместно с Райтом. Рост некоторых микробов прекращался даже при разведении фильтрата 1: 800. Флемминг установил также, что грамположительные бактерии были чувствительнее к пенициллину, чем грамотрицательные. Потом начались опыты с животными. Необходимо было выяснить, не обладает ли пенициллин токсическими свойствами. Флемминг ввел кроликам в вену по 20 мл жидкости и убедился, что инъекция оказалась такой же безвредной, как и инъекция жидкой среды, в которой микробы не выращивались.
Позднее он говорил об этом так: «В лаборатории мы применяли пенициллин на протяжении десяти лет для дифференциации культур. В нескольких случаях мы использовали его в качестве локального антисептика, и, хотя результаты были неплохие, нам все же казалось, что его приготовление себя не оправдывает».
Г. У. Флори, продолжавший эти исследования Флемминга, в одном из своих докладов сказал:
«…Из работ Флемминга ничто не свидетельствует о том, что он считал пенициллин возможным химиотерапевтическим средством, способным по кровяному руслу достигнуть зараженной части тела и не причинить при этом вреда организму».
Флори полагал, что пенициллин может проявить свое действие только в достаточно концентрированном виде. Именно это обстоятельство, по его мнению, позволило Домагку провести успешный эксперимент над мышами, зараженными стрептококковой инфекцией. Домагк излечил их пронтозилом. Но Флемминг не был химиком и не мог получить пенициллин в чистом виде.
Выделением и очисткой пенициллина занялась в 1932 году группа химиков под руководством Райстрика. Он был по тому времени одним из самых квалифицированных химиков, выделившим и изучившим уже некоторые другие соединения, продуцируемые микроскопическими грибами. Но после предварительной очистки пенициллина химики отказались от дальнейших попыток получить его в абсолютно чистом виде, поскольку при применении обычных методов он начинал разлагаться. Несколько лет спустя Флори спросил Райстрика, почему он так и не довел изучение пенициллина до конца. Тот ответил, что его интересовала лишь химическая структура таких легко кристаллизующихся биогенных продуктов.
В упомянутом докладе Флори была и такая, кажущаяся резкой фраза: «Открытие пенициллина не явилось плодом каких-нибудь новых научных идей».
Многие критики утверждали даже, что открытие Флемминга было чисто случайным. Против них выступил сподвижник Флемминга Ф. Бустинза-Лахиондо из Мадридского университета:
«.. Говорят о случайности этого открытия, но мне бы хотелось напомнить высказывание Пастера о том, что случай обычно подготовлен определенным ходом мыслей. Нельзя отрицать, что он играет в научной работе немалую роль в качестве какого-то непредвиденного явления. Но кто способен оценить это явление? Его может правильно интерпретировать только зрелая мысль. Многие люди не подготовлены к пониманию природных явлений, и только отдельные личности, воспитанные в повседневном напряжении поиска и одаренные тонким аналитическим интеллектом, наделены даром понимать страницы удивительной книги природы, всегда открытой для тех, кто умеет ее читать.
И плесень Флемминга была лишь эпизодом в процессе открытия пенициллина, исходным пунктом целой серии исследований. Сколько раз чашки с микробной культурой засорялись посторонней инфекцией, не привлекавшей, однако, ничьего внимания?
Но бактериолог больницы Св. Марии был прирожденным исследователем, его мысль была подготовлена к тому, чтобы заметить даже незначительные изменения в колониях выращиваемых микробов. Потому он и выбрал чашку, засоренную плесенью, и, изучая ее, с изумлением заметил, что колонии стафилококков в непосредственной близости от гриба развиваются хуже, чем другие, дегенерируют. Таково было начало истории пенициллина».
Сам Флемминг говорил так: «Конечно, все бактериологи встречались с фактом загрязнения культур микроскопическими грибами. Вполне вероятно, что какой-нибудь другой микробиолог заметил бы, как и я, подобные изменения, но верно и то, что, не имея специального интереса к поискам естественных бактерицидных веществ, он скорее всего отложил бы эту чашку в кучу посуды для мытья».
Мы же можем лишь отметить, что в 30-х годах пенициллин был почти забыт. В те же годы были открыты и получены в чистом виде еще несколько антибиотиков, выделенных из плесневых грибов, но они были вскоре оттеснены победным наступлением сульфаниламидов.
Эстафету дальнейшего изучения пенициллина приняла в 1939 году группа исследователей с кафедры патологии Оксфордского университета: Г. У. Флори, Э. Б. Чейн и Н. Г. Хитли с несколькими сотрудниками.
Флори еще в 20-х годах в Кембридже, а затем и в Шеффилдском университете исследовал лизоцим. Попав в Оксфорд, он вместе с Чейном изучал его действие. А поскольку Чейн интересовался антибактериальными веществами, у них была собрана вся литература об известных в то время антибиотиках. Чейн предложил Флори заняться изучением их свойств. Для исследований были выбраны три вещества, одним их них был пенициллин. Хотя Райстрик и характеризовал его как вещество неустойчивое, Чейн нашел в статье того же автора указание о том, что раствор пенициллина сохраняет свою активность в течение нескольких месяцев. Поэтому Флори счел возможным попытаться получить его в чистом виде. Так была намечена ближайшая задача.
Скоро к Флори и Чейну присоединился Хитли, исследовавший условия выращивания Penicillium notatum в жидкой среде, в которую гриб выделял пенициллин. Исходя из опытов Райстрика, Хитли предложил основные методы выделения, которые с применением более совершенной техники используются и в наше время. Он разработал широко известный ныне метод определения содержания пенициллина, количество которого измеряется точно установленными «оксфордскими единицами».
В самые тяжелые военные годы эти ученые получили первые сотни миллиграммов «сырого» пенициллина, использованные ими для изучения его химических и бактерицидных свойств, а также для первых опытов на животных. Этот сырой препарат, содержавший, как было позднее установлено, не более 1 % (!) пенициллина, оказался лишь в ничтожной степени токсичным для животных, но при этом отличался сильным бактерицидным действием. Было показано, что при введении под кожу он затем выделяется с мочой, а это означало, что он попадал в цикл кровообращения и в почки. Этот факт, взволновавший ученых, открывал новые перспективы его применения.
Продолжались и его химические исследования. Успешные результаты были получены Д. Ходжкин, установившей при помощи рентгенографии структуру пенициллина.
Почему так важно было выяснить прежде всего его структуру? Исследования открывали путь к более дешевому синтетическому способу получения пенициллина. Но хотя через несколько лет этот синтез был осуществлен, он оказался дорогостоящим. Поэтому даже сегодня пенициллин получают с помощью микроскопического гриба Penicillium.
12 февраля 1941 года пенициллин был испытан на первом пациенте с тяжелым стафилококковым заражением. Потом последовали другие — и вот пенициллина уже не хватает. Однако ученым повезло. Оказалось, что его можно вторично получать из мочи пациентов, причем в более чистом виде, чем тот, который вводят.
Впервые это было показано на примере больного полицейского из Оксфорда. Со свойственным англичанам чувством юмора студенты-медики Оксфордского университета заметили: «Коллеги! Стоит заинтересоваться пенициллином. Это же замечательное вещество! Оно порождается плесенью, а очищается пропусканием через кишки оксфордских полицейских!»
Между тем в Оксфорде стали ощущаться определенные трудности при продолжении исследований. И тогда Флори и Хитли отправились в Соединенные Штаты Америки, где вскоре наладили промышленное производство этого препарата.
Флемминг и оксфордская группа ученых выделяли пенициллин весьма несовершенным способом. Жидкую питательную среду стерилизовали в колбах и засевали спорами гриба Peniclllium notatum. Споры прорастали, через неделю на поверхности жидкой среды разрастался мощный слой мицелия гриба, после чего жидкость фильтровали. Содержание пенициллина в фильтрате было чрезвычайно низким — на миллион частей жидкости приходилась одна часть антибиотика. Из 1 л культуральной жидкости можно было получать лишь 1 мг, а из 10 гл — 1 г пенициллина. Такие ничтожные количества вещества ограничивали перспективы использования антибиотика.
Позднее, уже в США, для культивирования гриба стали применять бутылки из-под молока. При этом появилась возможность использовать аппаратуру молочного производства для дозирования питательной среды, мытья и стерилизации посуды. На самом крупном предприятии использовали до 750 000 бутылок. Если считать, что каждая бутылка содержала пол-литра питательной среды, то после одного производственного цикла (375 000 л) можно было получить 375 г пенициллина. Но этого было недостаточно. Находясь в Соединенных Штатах Америки, Флори и Хитли предложили метод так называемого глубинного культивирования. По существу это был тот же самый метод, который использовался при производстве дрожжей. Большие сосуды наполняются стерилизованной жидкой средой, в которую засевают определенное количество культуры дрожжей. При постоянном перемешивании и в притоке стерильного воздуха происходит размножение дрожжей во всем объеме сосуда.
При аналогичном выращивании продуцента пенициллина необходимо было, однако, решить ряд технических вопросов. Пожалуй, самым важным из них был вопрос о том, как предотвратить проникновение в большие емкости, предназначенные для роста и размножения Peniclllium notatum, других, нежелательных микроорганизмов.
Эта проблема была решена в 1943 году. Главными поборниками внедрения новых методов в производстве пенициллина были Когхилл и его сотрудники; они нашли способ многократного увеличения продукции пенициллина. Для этого в питательную среду добавляли кукурузный экстракт, который являлся отходом при получении кукурузного крахмала и содержал вещества, не только ускорявшие рост гриба, но и стимулировавшие синтез пенициллина.
В марте 1942 года ученые располагали таким количеством пенициллина, которого было достаточно для лечения лишь одного человека. Им оказалась жена одного из профессоров университета. Пенициллин спас ей жизнь. До августа 1943 года в США уже могли лечить одновременно 500 больных. В марте того же года в Великобритании лечили 187 человек. Среди них был и пациент с тяжелым стафилококковым воспалением мозговых оболочек (менингитом), находившийся в 1942 году в больнице Св. Марии. Пенициллин был получен от Флори по просьбе Флемминга. Драматические обстоятельства, связанные с отсутствием этого препарата, и успешное излечение больного дали повод Флеммингу и Райстрику обратиться к правительству с просьбой о финансировании исследований, связанных с применением пенициллина.
Между тем производство первого антибиотика все более совершенствовалось. Микробиологи продолжали поиски наиболее продуктивных штаммов, которые выделяли бы большие количества пенициллина, чем штамм, полученный Флеммингом. Один из таких штаммов был выделен из заплесневевшей дыни, приобретенной на рынке в Пеории (штат Иллинойс) 6 июня 1944 года — в день высадки союзников в Нормандии. Из этой плесени был получен штамм гриба Penicillium chrysogenum, который стал «отцом» и «праотцем» штаммов, используемых ныне на заводах по производству пенициллина. Действием мутагенных факторов из этого штамма впоследствии получили мутанты, дававшие еще большие количества пенициллина. Это классический пример того, как теоретическое изучение мутаций микробов принесло практическую пользу в производстве пенициллина. Если первый штамм, выделенный Флеммингом и примененный затем в Оксфорде, давал 2 единицы пенициллина (приблизительно 0,001 мг) на 1 мл жидкой среды, то современные штаммы при усовершенствованных технических условиях глубинного выращивания дают не менее 10 000 единиц!
Несмотря на войну, сообщения о применении пенициллина дошли до ученых многих стран. В суровых условиях оккупации страны фашистскими захватчиками группа чешских ученых тайно вела работы по производству пенициллина. Они приготовили сырой концентрат, который под шифром Микоин-510 врачи испытывали на больных «под носом» у оккупантов. В Словакии производство пенициллина и других антибиотиков сосредоточено на оснащенной самым современным оборудованием фабрике (Biotia) в городе Словенска-Люпча (фото 60).
На этом, казалось бы, можно и закончить описание событий, связанных с получением пенициллина. Однако читателю будет интересно узнать, что трое ученых — Флемминг, Флори и Чейн — были удостоены высшей международной награды — Нобелевской премии за открытие, выделение и успешное лечебное применение пенициллина.
Эмигрант из Европы с аттестатом зрелости в кармане, направляющийся в Америку, — таким был в 1910 году, в начале своего жизненного пути, Селман Я. Ваксман. Профессор университета, открывший стрептомицин, лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине — таким он стал к концу 1951 года. Между этими датами пролегли 40 лет. Годы учения и странствий по различным городам Соединенных Штатов Америки, и наконец — постоянное место в Государственном университете Ратджерс в городе Нью-Брансуике (штат Нью-Джерси).
Все это время почти без перерыва Ваксман изучает мало известные почвенные микроорганизмы — актиномицеты, доказывает их участие в создании плодородия почвы и важное место, которое они занимают в почвенной микрофлоре.
В конце 30-х годов он начинает исследовать новое интересное свойство ак-тиномицетов — их способность синтезировать антибиотики. В решении этой проблемы Ваксман шел иным путем, чем Флемминг. Человек чрезвычайно целеустремленный, он хочет узнать, не производят ли актиномицеты антибиотики, которые можно было бы использовать в борьбе с «белой чумой», упорно сопротивлявшейся Эрлиху и Домагку, Он ищет антибиотик против туберкулеза.
В том же году, когда Флори прибыл в США и начал исследования по получению пенициллина, Ваксман публикует сообщение о своем первом антибиотике. Он назвал его актиномицином. Однако этот препарат — красное вещество, сильно токсичное и для микроорганизмов и для животных, — не стал лекарством от туберкулеза.
График открытий антибиотиков до 1960 года с названиями наиболее известных из них. В настоящее время число антибиотиков давно перевалило за тысячу.
Годом позднее Ваксман получает стрептомицин, уже значительно менее токсичный, но еще не обладающий всеми необходимыми свойствами. Только в сентябре 1943 года, когда Когхилл стал получать пенициллин методом глубинной ферментации, Ваксман добился долгожданного успеха — создал стрептомицин, отвечающий всем требованиям. Однако ученому миру об этом стало известно лишь в следующем году. Между тем Ваксман предлагает свое сотрудничество фирме «Мерк», которая охотно соглашается финансировать дальнейшие исследования, связанные со стрептомицином. Любопытно, что продуцентом стрептомицина был актиномицет Actinomyces griseus, известный Ваксману еще с 1915 года.
В 1943 году один из его учеников вновь выделил этот микроорганизм и вместе с Ваксманом установил, что именно он продуцирует антибиотик, подавляющий возбудителя туберкулеза. Ваксман переименовал открытый им микроб в Streptomyces griseus. Сразу же после окончания войны стрептомицин становится признанным и широко распространенным средством против туберкулеза. Через пять лет Ваксман удостаивается Нобелевской премии. При торжественном вручении награды в Стокгольме в его адрес прозвучали и такие слова признания:
«Профессор Ваксман, Нобелевская премия вам присуждается за ваше талантливое, систематическое и успешное изучение почвенных микроорганизмов, которое привело вас к открытию стрептомицина, первого антибиотического средства в борьбе против туберкулеза. Вы не физиолог, не врач, тем не менее ваше открытие исключительно важно для прогресса медицины. Стрептомицин уже спас тысячи человеческих жизней. Мы, врачи, высоко ценим вашу заслугу перед человечеством».
Ваксман открыл новый путь в исследованиях антибиотических средств. Начались интенсивные поиски новых антибиотиков. Их количество резко увеличилось. В этом смысле 30-е годы можно назвать переходными. Во второй половине 40-х годов началась новая фаза в исследовании антибиотиков, продолжавшаяся все 50-е и несколько замедлившаяся в 60-е годы. Но как раз в это время наступил «расцвет» производства полусинтетических пенициллинов.
После стрептомицина стали появляться так называемые «антибиотики широкого спектра действия». Пенициллин действовал преимущественно на грамположительные бактерии. Стрептомицин с большим успехом применялся в борьбе с грамотрицательными бактериями и возбудителем туберкулеза. 1945 год был ознаменован открытием хлорамфеникол а и хлортетрациклина. Оба антибиотика оказались эффективными в отношении как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, а первый, кроме того, еще и убивал два вида риккетсий — возбудителей сыпного тифа и лихорадки Скалистых гор. В декабре 1948 года в продажу поступил хлортетрациклин, а в январе 1949 года — хлорамфеникол. В марте 1950 года синтезировано производное хлортетрациклина — окситетрациклин, а через три года была установлена структура третьего члена «семьи» — тетрациклина. Хлорамфеникол по своему химическому строению не относится к группе тетрациклинов.
Поиски новых антибиотиков продолжаются. Стали широко известны эритромицин, затем новобиоцин, олеандомицин… Их число превысило уже несколько сотен. Открытие новых антибиотиков стало самостоятельной отраслью биохимии и микробиологии. Ученые ищут антибиотики для борьбы с бактериями, грибами, простейшими, вирусами, наконец, для борьбы с раковыми заболеваниями. Вак-сман как бы столкнул с горы снежный ком, который, катясь по склону, становится все больше и больше. Наше время не случайно называют веком антибиотиков.
Такая экспедиция, безусловно, отличается от тех, что снаряжаются к вершинам Гималаев, переплывают океаны на плоту Кон-Тики или в лодке из папируса. Но и на ее пути встречаются опасности, сложности и всевозможные приключения. Кроме того, в такой экспедиции принимают участие сотни ученых из всех стран мира.
Первый этап поисков новых антибиотиков — это настоящая экспедиция, проходящая в поисках нужных нам микроорганизмов. Еще со времен Пастера известно, что в природе нет таких мест, где бы не было микробов и, применив тот или иной микробиологический метод, мы можем их найти, выделить и вырастить в чистых культурах уже в условиях лаборатории. На кафедре микробиологии и биохимии химического факультета Словацкой высшей технической школы в Братиславе собрана коллекция сотен культур различных микроорганизмов. Кроме местных микробов, здесь можно найти «уроженцев» Болгарии, Китая, Индонезии.
Следующие этапы нашей экспедиции за антибиотиками проходят в тени лабораторий. Здесь упорным и настойчивым трудом ученые стремятся проникнуть в тайны жизни собранных ими микробов. В небольших пробирках содержатся чистые культуры микроорганизмов, выделенных из природной среды. Из пробирок они пересеваются в чашки Петри с полусантиметровым слоем агаризованной питательной среды, приготовленной в соответствии с потребностями данного микроба. После посева микробов чашки Петри помещают в термостат, где в течение десяти дней выдерживают при температуре 25 °C. Там клетки микробов, потребляя питательные вещества, размножаются и разрастаются по поверхности агара. Через десять дней поверхность среды в чашках Петри представляет необыкновенно интересную картину.
Если среди выращиваемых микробов находятся продуценты антибиотиков, их легко узнать. Мы уже говорили, что антибиотики, выделяемые одними микроорганизмами, препятствуют развитию других. Как раз то, что они делают невозможным существование иных организмов, и помогает нам в поисках продуцентов антибиотиков.
Для этой цели берут несколько плоских стеклянных сосудов прямоугольной формы, в которые наливают тонкий слой агара, и, после того как он застынет, засевают его теми микробами, против которых требуется найти антибиотик. Из чашек Петри с уже выращенными колониями плесневых грибов вырезают маленькие цилиндры, диаметром около 1 см, и помещают их на поверхность агара, зараженного болезнетворными бактериями. Это сооружение с несколькими десятками разноцветных «грибных» цилиндров наверху напоминает вишневый пирог. «Пирог» помещают в термостат, в котором строго поддерживаются определенные температура и влажность. В этих условиях поверхность агара покрывается сплошным ковром разросшихся микробов, доходящих до самых краев «грибных» цилиндров.
Вокруг некоторых цилиндров можно наблюдать интересное явление (фото 61): они окружены пространством, свободным от развивающихся микробов. Что препятствовало росту микробов внутри этих мест? Антибиотики! Прозрачные пространства, так называемые зоны подавления роста, — это сферы действия антибиотиков. Каково же происхождение этих веществ? Они находились в агаровом цилиндре, на котором росли грибы, проникли в засеянный микробами слой агара и уничтожили микробы в радиусе своего распространения.
Итак, зоны подавления роста вокруг некоторых цилиндров служат доказательством того, что создающие их грибы являются продуцентами антибиотиков. Цилиндры, вокруг которых такие зоны не образуются, вырезаны из культур грибов, не обладающих антибиотическими свойствами.
Культуры микроскопических грибов, изображенные на фиг. IV (вверху справа), выделены в Индонезии. Профессор Н. Немец собрал в этой стране десятки образцов природного материала, из которого затем выделил культуры микроскопических грибов, обладающих антибиотическими свойствами.
Итак, мы уже продвинулись вперед, отделив микроскопические грибы с антибиотическим действием от прочих, не обладающих этим свойством. На следующем этапе нашей экспедиционной работы мы должны ближе познакомиться с выделенными антибиотиками. Среди изучавшихся ранее микроскопических грибов, собранных в окрестностях Братиславы, встречались и продуценты пенициллина. Но мы искали новые антибиотики. От выявления антибиотического действия грибов до получения чудодейственных кристаллов антибиотика проходит часто очень много времени. В арсенале наших методов немало различных химических процедур, помогающих прийти к радостному моменту открытия нового антибиотика.
В экспедициях за этими веществами приходится переживать минуты напряжений, разочарований и радостей, вызванных новыми открытиями. Но не всякий антибиотик можно использовать в лечебных целях. Из сотен открытых до сих пор антибиотиков лишь около тридцати нашли применение в медицине.
Век антибиотиков поставил перед микробиологами целый ряд вопросов. Рассмотрим один из них. Каким образом антибиотик убивает чувствительные к нему микробы? Уже Эрлих показал, что существует тесная связь между химической структурой «волшебной пули» и ее действием. В химическом отношении антибиотики — вещества очень разнообразные, хотя некоторые из них и являются производными какого-нибудь одного химического соединения, например тетрациклина. Можно ли утверждать, что вещества, сходные по своей химической структуре, сходны и по характеру своего действия на клетки и, напротив, различиям в строении сопутствуют и различия в антибиотических свойствах? Данные, полученные к настоящему времени, позволяют нам дать ответ на этот вопрос.
Теперь уже доподлинно известно, что пенициллин действует на клеточную стенку бактерий и препятствует ее синтезу. Некоторое время бактерии еще размножаются, но, лишенные клеточной стенки, очень скоро погибают.
Стрептомицин, проникнув в клетку, достигает рибосом — места синтеза белков — и блокирует их деятельность. Несколько по-иному действуют на синтез белков тетрациклины, эритромицин, хлорамфеникол и многие другие антибиотики, но каждый своим, только ему свойственным способом, который определяется особенностями строения его молекул.
Актиномицин, первый антибиотик Ваксмана, действует на молекулу ДНК. В результате становится невозможным синтез информационной РНК, переносящей к рибосомам «приказы» ДНК о синтезе белков. Сходное действие проявляет и рифампицин, хотя и несколько иным способом — снижает активность ферментов полимеразы РНК, и РНК не может образоваться.
На ДНК действуют и молекулы противоопухолевого антибиотика митомицина С: прочно связываясь с ней, они препятствуют дальнейшему синтезу ДНК. Но все это лишь некоторые из наиболее известных и типичных механизмов действия антибиотиков на клетки микробов.
При повторных воздействиях молекул антибиотика клетка микроба погибает. Если же антибиотик вводится в малых количествах или поражает такую часть клетки, которая может быть легко восстановлена, микробы выживают.
Пенициллин и ряд других антибиотиков препятствуют образованию клеточных стенок у растущих бактерий (А). Лишенные стенок бактерии постепенно превращаются в протопласты. Другие антибиотики нарушают функции цитоплазматической мембраны бактерии (Б).
Исследователь Л. Эбрингер (естественный факультет в Братиславе) наблюдал интересные явления, изучая действие стрептомицина, эритромицина и многих других антибиотиков на клетки Euglena gracilis. Этот организм способен к фотосинтезу и поэтому на свету не нуждается в органическом питании. Если же на Е. gracilis подействовать упомянутыми антибиотиками, то фотосинтез прекращается. Процесс фотосинтеза происходит, как известно, в хлоропластах. Антибиотики полностью уничтожают хлоропласты эвглены, и дальнейшие ее генерации существуют уже без хлоропластов. Не будучи в состоянии осуществлять фотосинтез, они потребляют, естественно, лишь готовые органические соединения.
Действие антибиотиков на синтез нуклеиновых кислот и белков. Митомицин С (1), связываясь с молекулой ДНК, делает невозможным процесс ее редупликации под действием полимеразы ДНК и других ферментов. Актиномицин D (2), связываясь с молекулой ДНК, препятствует синтезу иРНК с помощью полимеразы РНК. Рифампицин (3) соединяется с полимеразой РНК и тоже предотвращает синтез иРНК- Вдоль молекулы иРНК группируются рибосомы, образуя полисомы, на которых возникают пептиды. Тетрациклин (4), связываясь с 30 S-субъединицами рибосом, лишает их возможности синтеза пептидов. Таким же образом связывается с ними и стрептомицин, вызывая «неправильное прочтение» генетических записей на иРНК, в результате чего возникают пептиды с аномальным распределением аминокислот. Фузидиновая кислота (5) препятствует перемещению рибосом по молекуле иРНК, делая невозможным добавление дальнейших аминокислот к «растущему» пептиду. Эритромицин и хлорамфеникол (6) связываются с 50 S-субъединицами рибосом и препятствуют деятельности тРНК, несущих с собой аминокислоты, которые необходимы для пополнения пептидов. Пуромицин (7) слишком рано отделяет пептиды от полисом, затрудняя тем самым синтез белков. Борелидин (8) препятствует присоединению «активированных» аминокислот к тРНК, что делает невозможным их перемещение к полисомам.
Мы наблюдали интересное действие антибиотиков на грибы. Оказывается, цианеин, первый из полученных нами антибиотиков (фиг. VIII), влияет нарост гриба Paecilomyces viridis. Как мы уже рассказывали, Ж. Сегретен из Пастеровского института выделил этот гриб из организма больных хамелеонов и доказал, что именно он был причиной их болезни и гибели. В пробирке гриб образует волокнистый мицелий, а в теле хамелеона — дрожжеподобные комочки. При помощи цианеина нам удалось «принудить» гриб образовывать дрожжеподобные формы и в пробирке.
Мы испытывали также действие цианеина на гриб Botrytis cinerea, паразитирующий на виноградной лозе. Гифы этого гриба на агаровых пластинках растут довольно хорошо, а разветвляются очень редко. В присутствии цианеина их рост замедляется, но зато они начинают сильно ветвиться. На рост гиф этого гриба влияют также и некоторые другие антибиотики (фото 63).
Эти морфологические изменения имеют довольно глубокие причины. Антибиотики влияют на ход биохимических процессов в клетках грибов, что проявляется в изменении характера роста.
Для того чтобы антибиотик можно было использовать как лекарственное средство, он должен удовлетворять многим требованиям: действовать только на болезнетворные микроорганизмы, быть стабильным, легко усваиваться организмом, а после выполнения своей задачи так же легко выводиться из него; он не должен приносить вреда организму или по крайней мере не должен вызывать в нем побочных реакций.
Первыми вошедшими в широкую медицинскую практику антибиотиками, кроме пенициллина, были стрептомицин, дигидрострептомицин, хлорамфеникол (левомицетин) и вещества из группы тетрациклина — хлортетрациклин (ауреомицин), окситетрациклин и тетрациклин; несколько позднее к ним присоединился диметилхлортетрациклин. Из более «старых» антибиотиков следует упомянуть еще бацитрацин, полимиксин В и неомицин.
К «молодым» антибиотикам принадлежат группа эритромицина (эритромицин, олеандомицин и спиромицин), новобиоцин, канамицин, ванкомицин, ристоцетин. Недавно вошли в практику так называемые полусинтетические пенициллины и цефалоспорины.
Все упомянутые антибиотики используются в лечении инфекционных болезней, вызываемых бактериями и риккетсиями.
Против микроскопических патогенных грибов, вызывающих различные микозы, оказались эффективными антибиотики нистатин, трихомицин, амфотерицин В, а в лечении кожных микозов — гризеофульвин.
В борьбе с болезнями, возбудителями которых являются болезнетворные простейшие, успешно применяются уже упомянутые трихомицин, фумагиллин и амфотерицин В (фото 64).
Испытываются и возможности применения антибиотиков против злокачественных опухолей, в частности актиномицина или митомицина С. Обзор применения наиболее широко распространенных антибиотиков и их действия на отдельные группы микроорганизмов дан на прилагаемом рисунке.
Диапазон действия определенного антибиотика на различные группы микроорганизмов специалисты называют спектром его действия.
Результаты лечебного применения антибиотических средств на протяжении трех десятилетий можно считать чрезвычайно успешными. Смертность от многих инфекционных заболеваний значительно снизилась, в связи с чем повысилась и средняя продолжительность жизни человека. После введения пенициллина в практику лечения сифилиса частота заболеваний снизилась за 1946–1955 годы с 76 лишь до 8 случаев на 100 000 жителей. Такие же результаты были отмечены при лечении гонореи. Большие сдвиги произошли и в борьбе с туберкулезом, брюшным и сыпным тифом и многими бактериальными болезнями. Как видно из некоторых статистических данных, в период с 1937 по 1952 год благодаря применению сульфаниламидов и антибиотиков было спасено свыше полутора миллионов человек, включая страдающих туберкулезом, кишечными заболеваниями, вызываемыми риккетсиями.
Спектр действия наиболее распространенных антибиотиков. Над нижней аркой приведены отдельные группы микроорганизмов, над верхней цифрами обозначены характерные для каждой из этих групп болезни. 1 — полиомиелит. 2 — грипп; 3 — черная оспа; 4 — орнитоз; 5 — сыпной тиф; 6 — ку-лихорадка; 7 — лихорадка Скалистых гор; 8 —брюшной тиф; 9 —дизентерия; 10 — воспаление мочеполовых путей; 11 — коклюш; 12 —гонорея; 13 — ангина; 14 — скарлатина; 15 — воспаление легких; 16 — дифтерия; 17 — сепсис; 18 — сифилис; 19 — инфекционный гепатит; 20 — желтая лихорадка; 21 — актиномикозы; 22 — туберкулез; 23 — кожные микозы; 24 — легочные микозы; 25 — кишечные микозы; 26 — лейшманиоз; 27 — амебная дизентерия; 28 — сонная болезнь; 29 — малярия; 30 — болезнь Шагаса. В центре показан спектр действия антибиотиков.
Нельзя, однако, не сказать несколько слов и о некоторых проблемах, связанных с массовым применением антибиотиков, в частности о злоупотреблении ими.
Известны случаи токсического действия антибиотиков на организм человека. Долголетнее лечение стрептомицином, неомицином или канамицином может вызвать нарушения в слуховом аппарате. Неомицин, бацитрацин и полимиксин В могут вредно подействовать на почки. Хлорамфеникол вызывает иногда серьезные изменения в составе крови.
Даже пенициллин, наименее токсичный из всех антибиотиков, не всегда безвреден. Некоторые больные обнаруживают повышенную чувствительность к нему, у таких людей он вызывает аллергические явления. Аллергия, вызванная пенициллином, проявляется в различных формах. Самой опасной из них считается так называемый анафилактический шок, который может привести к смерти. Рассмотрим следующие цифры. В 1955 году во всем мире было произведено 500 т пенициллина, лечению им подверглось 250 миллионов пациентов. За этот же год было зарегистрировано 560 случаев аллергических реакций (0,0002 % от общего числа пациентов) и 81 смертельный случай. Анафилактический шок можно снять инъекциями адреналина тотчас после появления первых симптомов. В 1958 году в Нью-Йорке зарегистрировано 30 смертельных случаев в результате шока при введении пенициллина. Впоследствии было установлено, что в 13 из них применение пенициллина не было необходимым, а в 5 вообще было неоправданным.
В США в 1969 году по требованию Федерального управления по вопросам питания и здравоохранения на все препараты новобиоцина были наклеены ярлычки с предупреждением, что существуют и другие, более эффективные и менее опасные антибиотики. Эта мера была вызвана тем, что новобиоцин вызывает нарушения в крови и печени человека. Несколько лет назад подобное предупреждение пришлось сделать и в отношении хлорамфеникола, не рекомендуемого детям.
Отрицательной стороной лечения антибиотиками являются также нарушения естественного равновесия микрофлоры в верхних дыхательных путях и кишечнике человека. Ведь антибиотик влияет не только на возбудителя, но нередко подавляет и нормальную микрофлору. А это может привести к вспышке размножения болезнетворных микробов, присутствующих иногда в организме в ничтожных количествах и не вызывающих заболевания, или же микробов, случайно попавших в организм и способных вызвать вторичную инфекцию. Вторичные инфекции возникают после применения антибиотиков с широким спектром действия, а вызывают их микробы, не чувствительные к этим веществам; ими бывают преимущественно устойчивые к антибиотикам стафилококки и патогенные микроскопические грибы.
Не менее важным вопросом является возникновение резистентности, или устойчивости, микробов к действию определенных антибиотиков. Некоторые микробы вначале очень чувствительны к тому или иному антибиотику, но после длительного его применения становятся невосприимчивыми к нему. Инфекционную болезнь, вызванную микробами, устойчивыми к пенициллину, уже невозможно вылечить данным антибиотиком. Сравнительно быстро приобретают устойчивость к антибиотикам стафилококки, возбудитель туберкулеза и кишечная палочка. Проблема устойчивости микробов к антибиотикам имеет особое значение в клинических условиях, где они наиболее широко применяются.
При назначении антибиотиков следует помнить о нежелательных последствиях, к которым может привести злоупотребление этими сильнодействующими препаратами[38].
Успехи применения пенициллина (точнее, бензилпенициллина) в лечении болезней, вызываемых различными бактериями, вначале были поистине сенсационными. Чувствительными к нему оказались и стафилококки, являющиеся возбудителями подчас очень серьезных заболеваний. Известный английский микробиолог Г. Дж. Роджерс говорит об этом так: «Если бы стафилококками был заражен пациент, находящийся в больнице, его шансы на успешное излечение пенициллином выражались бы отношением 1: 3. Вне больницы надежда на успех действия пенициллина больше, так как в больницах широко распространились штаммы стафилококков, на которых это средство уже не действует…
Подобные случаи отмечены и с другими антибиотиками. По-видимому, бактерии всегда могут приспособиться к нежелательным факторам внешней среды и спастись от угрозы изобретаемых нами средств. Сейчас у нас еще есть преимущества перед патогенными микроорганизмами, но вечно это продолжаться не может…»
Почему же именно больницы стали рассадником стафилококков, сопротивляющихся действию пенициллина? Уже со времени первого применения пенициллина стало известно, что некоторые стафилококки невосприимчивы к нему. Естественно, что чувствительные к пенициллину штаммы подвергаются в больнице большей опасности, чем вне ее. Так, использование антибиотиков ведет к нарушению естественного равновесия между чувствительными и резистентными стафилококками, причем последние находятся в более выгодном положении.
Такому же натиску антибиотиков подвергаются стафилококки на заводах по производству антибиотиков и на фермах, где антибиотики добавляются в корма, предназначенные молодняку.
В 1965 году доктор М. Бетинова опубликовала результаты исследования встречаемости стафилококков в верхних дыхательных путях у самых разных групп людей. Тут и доноры крови из Братиславы, и жители нескольких хуторов в Словацких Рудных горах, и люди, работающие на предприятиях по производству антибиотиков, и рабочие ферм, где применяют подкормку антибиотическими препаратами, больные и медицинский персонал двух клиник.
Все штаммы стафилококков, выделенные из дыхательных путей у людей перечисленных групп, были испытаны на чувствительность к пяти наиболее часто применяемым антибиотикам — бензилпенициллину, стрептомицину, хлортет-рациклину, эритромицину и хлорамфениколу. На предлагаемой схеме показан процент резистентных стафилококков в отдельных группах. Как видно, устойчивость к антибиотикам сильнее всего в больничной среде, где стафилококки имеют постоянный контакт с антибиотиками. В этих условиях происходит снижение численности чувствительных и увеличение численности устойчивых бактерий. Такое же положение и на предприятиях по производству антибиотиков.
Еще ярче проявляется эта картина, если рассматривать влияние среды по каждому антибиотику отдельно, как это показано на другой схеме, заимствованной из той же работы М. Бетиновой. Какие выводы можно сделать из этих наблюдений?
Стафилококки, выделенные у людей, мало соприкасавшихся с антибиотиками, характеризуются своего рода равновесным состоянием, устанавливающимся между чувствительными и резистентными штаммами. Стафилококки, выделенные из дыхательных путей у служащих фермы, имеющих дело с хлортетрациклином, имеют большое число устойчивых к этому препарату бактерий (в обычной популяции резистентных к хлортетрациклину стафилококков вообще не обнаружено). Служащие предприятий, производящих пенициллин и хлортетрациклин (а ранее и стрептомицин), нередко являются носителями стафилококков, устойчивых к этим трем антибиотикам. В дыхательных путях пациентов и персонала клиник, где применялись все пять антибиотиков, очень часто встречались стафилококки, устойчивые к этим препаратам.
Распространение резистентности к антибиотикам у стафилококков, выделенных из верхних дыхательных путей людей, находившихся в различных условиях.
Каким же путем избегают гибели стафилококки, резистентные к пенициллину? Было установлено, что они способны обезвредить молекулу пенициллина, изменив ее структуру в самом слабом месте. Устойчивые стафилококки вырабатывают фермент, который может разрушить молекулу бензилпенициллина при добавлении к ней молекулы воды. При этом процессе, называемом гидролизом, образуется соединение, безвредное для микробов. Фермент, способствующий реакции «обезвреживания», называется пенициллиназой. Его возникновение вызывается присутствием в среде пенициллина. Таким образом, процесс образования стафилококками пенициллиназы может по потребности «включаться» и «выключаться». Бактерии не загружают свой биохимический аппарат производством фермента, необходимого лишь при появлении опасного для них пенициллина[39].
Резистентность стафилококков к пяти антибиотикам
Нечто подобное мы уже описывали в 12-й главе, когда рассказывали об образовании ферментов, необходимых для использования лактозы. С 1969 года нам известна и химическая структура пенициллиназы, вырабатываемой стафилококками. В построении ее молекулы участвуют 257 структурных единиц двадцати аминокислот, соединенных в различной последовательности. Другие бактерии образуют ферменты, которые разрывают связь между основным ядром молекулы бензилпенициллина и ее боковой цепочкой, в результате чего молекула распадается на две части.
Действие микробных ферментов на молекулу пенициллина. Пенициллиназа раскрывает β-лактамное кольцо, вследствие чего пенициллин теряет дееспособность. Ацилаза отщепляет боковую цепочку молекулы, оставляя лишь 6-аминопенициллановую кислоту. Из нее и получают в настоящее время полусинтетические пенициллины.
Трудно сказать, имеет ли это расщепление молекулы пенициллина защитный характер, поскольку одна из полученных частей не совсем безвредна для бактерии.
Ученые используют это расщепление молекулы в собственных целях: изменяют молекулу пенициллина таким образом, чтобы пенициллиназа не смогла подвергнуть ее гидролизу. Отделяя боковую цепочку молекулы от ее ядра, получают так называемую 6-аминопенициллановую кислоту. Это вещество само по себе является слабым антибиотиком, но, поскольку оно образовалось за счет потери боковой цепочки бензилпенициллина, есть возможность путем обратного синтеза получить пенициллины с другими боковыми цепочками, в том числе и такие, которые противостоят действию пенициллиназы.
Схема получения 6-аминопенициллановой кислоты и структура наиболее известных полусинтетических пенициллинов.
Это открытие было сделано группой английских исследователей, работавших в сотрудничестве с Чейном. Они присоединили к 6-аминопенициллановой кислоте вместо радикала бензила группу диметоксибензила и таким образом получили новый пенициллин, отлично противостоящий действию пенициллиназы. Этот первый полусинтетический пенициллин известен в медицине под названием метициллина. Его применяют против стафилококков, резистентных к бензилпенициллину.
К ядру молекулы пенициллина можно присоединять и многие другие боковые группы. Таким путем был получен препарат оксациллин, успешно заменивший своего предшественника. Оксациллин можно принимать в таблетках, тогда как метициллин вводится в организм исключительно путем инъекции. Первые сообщения о новых пенициллинах появились на страницах научных журналов в 1959 году, а через несколько лет фирмы, вырабатывающие антибиотики, буквально наводнили печать сведениями о сотнях новых препаратов, лучшие из которых появились в продаже. Среди них стоит упомянуть хотя бы один — ампициллин. Этот препарат, также лишь незначительно отличающийся строением своей боковой группы от бензилпенициллина, обладает существенно новым свойством — он эффективен против грамотрицательных бактерий,
Сейчас имеются уже многие производные ампициллина, также действующие на грамотрицательные бактерии. Хотелось бы привести хотя бы один пример их использования. Когда в 1967 году чехословацкий самолет потерпел аварию в Канаде, четыре пассажира с тяжелыми ожогами оказались зараженными бактериями Pseudomonas aeruginosa. Против инфекции были бессильны девять различных антибиотиков, среди них и три новых пенициллина. Потерпевших вылечили карбенициллином.
Резистентность, или устойчивость, к антибиотикам — явление наследственное. Из устойчивой клетки стафилококка возникает устойчивое к ним потомство. В 1959 году была открыта особая форма резистентности, передаваемая другим микроорганизмам и как бы «заражавшая» их.
Выяснилось, что некоторые бактерии обладают способностью чрезвычайно быстро передавать устойчивость к антибиотикам нерезистентным бактериям, причем иногда даже принадлежащим к совсем иному виду. Японские микробиологи К. Т. Осяи и Т. Акиба, открывшие этот новый тип устойчивости, назвали ее инфекционной резистентностью. Они выращивали резистентную форму возбудителя дизентерии в одной и той же жидкой питательной среде с чувствительной к антибиотикам культурой Escherichia coli. Большая часть клеток последней стала также резистентной. Таким же образом устойчивая Е. coli повлияла на чувствительные бактерии дизентерии, превратив их в резистентные. Казалось, что чувствительный организм был как бы «заражен» генетическим материалом, контролирующим резистентность к антибиотикам, и перенял это свойство.
Теперь мы уже знаем, что этот «инфекционный» перенос резистентности на чувствительные бактериальные клетки и на их потомство совершается при помощи конъюгации и трансдукции. Конъюгация возможна и между бактериями, принадлежащими к разным видам. Японские микробиологи доказали, что свойство устойчивости «записано» в автономных генетических элементах, присутствующих в клетках наряду с хромосомами и называющихся эписомами. Как и для хромосом, носителем этой генетической «записи» является ДНК. Эписомы образуются в клетках независимо от хромосом и, как правило, быстрее последних. Кроме того, они могут перемещаться из одной клетки в другую. Эписомы, определяющие устойчивость к антибиотикам, называются факторами Rtf (факторами, детерминирующими перенос устойчивости). Они могут переноситься по типу конъюгации или трансдукции в чувствительные клетки, превращая их в резистентные. Инфекционная резистентность распространяется особенно интенсивно среди кишечных бактерий, к которым относятся возбудители дизентерии (Shigella dysentenae), брюшного тифа (Salmonella typhi) и другие бактерии. Существование инфекционной резистентности приводит к нежелательным для человека последствиям. Устойчивость к антибиотикам у микробов может распространяться не только в организме одного больного, но и передаваться от больного к больному.
Интересно, что факторы Rtf могут передавать устойчивость одновременно к нескольким лекарственным средствам. Часто один и тот же микроорганизм устойчив и к сульфаниламидам, и к хлорамфениколу, и к стрептомицину, и к тетра-циклинам.
Резистентные кишечные бактерии продуцируют ферменты, при помощи которых обезвреживают антибиотики. Например, они могут обезвредить пенициллин, хлорамфеникол, стрептомицин и канамицин. Поистине пророческими оказались слова Левенгука: «Сколько чудес таят в себе эти крохотные создания!»
Устойчивость, и в частности инфекционная резистентность, конечно, является для микробов очень выгодным свойством. Особенно это касается инфекционной резистентности, при которой большое количество бактерий может быстро обеспечить себе более или менее постоянную устойчивость к антибиотикам и хи-миотерапевтическим средствам. Но следует заметить, что устойчивости, переносимой эписомами, бактерии могут сравнительно скоро лишиться. Кроме того, некоторыми соединениями можно уничтожить эписомы бактерий. Это невыгодное для бактерий обстоятельство исследователи еще не научились использовать, поскольку не найдены химические средства, лишающие бактерий их эписом непосредственно в организме человека, чтобы потом уничтожить бактерии антибиотиками. Недавно появилось сообщение о том, что антибиотик клиндамицин препятствует переносу фактора Rtf на чувствительные бактерии. Однако результаты, полученные в лабораторных условиях, не всегда идентичны тем, которые наблюдаются в природе.
Свойство устойчивости имеет и свою оборотную сторону. Именно устойчивость клеток человеческого организма позволяет применять антибиотики и другие терапевтические средства. Вещество, предназначенное для уничтожения болезнетворных бактерий, должно четко «отличать» клетку патогенных микроорганизмов от клетки их носителя, то есть больного человека. Тут стоит вспомнить требования, которые в начале нашего века Эрлих предъявлял к «волшебным пулям»: они должны поражать клетку болезнетворного микроба, не нанося вреда клеткам человеческого тела. Не каждый из применяемых ныне антибиотиков отвечает этим требованиям, но идеальные препараты нам еще не известны. Даже один из самых, казалось бы, безопасных — пенициллин — может стать причиной смерти.
В английском журнале Nature в конце 1969 года было опубликовано сообщение о результатах деятельности комиссии, которая давала оценку применения антибиотиков в Великобритании. В нем в ироническом тоне говорилось, что «население Британских островов представляет собой некое тело весом 3 310 000 тонн… Благодаря фармацевтической промышленности и, более того, благодаря врачам это тело (все население) получает в год дозу в 240 тонн антибиотиков… 240 тонн! Эта цифра предостерегает…»
Как говорится, комментарии излишни.
Медицина получила в руки «волшебные пули», но должна мудро их применять, извлекая из них пользу и избегая возможного вреда.
Когда персидский царь отправлялся на войну, он вез с собой из дому не только пищу и скот, но и воду из реки Хаоспес, протекающей у Сузы. Ни один царь Персии не станет пить воду из незнакомого источника. И куда бы царь ни отправлялся, за ним всюду следовал длинный караван из четырехколесных повозок, запряженных мулами, на которых везли серебряные сосуды с кипяченой водой.
Большую роль в борьбе с микроорганизмами играет личная гигиена. Давно известно, что на чистых руках находится значительно меньше микробов. Пот, пыль, грязь — хорошие убежища и питательная среда для микроорганизмов. Многие древние народы свято соблюдали чистоту жилищ. Руины древних индийских городов, возраст которых исчисляется тысячелетиями, сохранили следы канализации, что свидетельствует о бесспорно высоком уровне гигиены быта. Напротив, купание в «святых» водах Ганга, предписываемое индийскими религиями, носит антисанитарный характер. Строгие гигиенические предписания имелись и у других древних народов (иудеев, римлян и др.).
В Средние века и в начале Новой истории гигиена в Европе была на более низком уровне, чем в Древнем Риме. Король Франции Людовик XV, как говорили, за 26 лет своей жизни искупался всего 43 раза — меньше двух раз в год. Канализации в городах не существовало, и все нечистоты выливались прямо на улицы. В свое время в Париже было издано распоряжение, чтобы жители, выливая помои из окон, предупреждали прохожих окриком: «Берегись, вода!». Насекомые как бы принадлежали к законному населению домов, и не удивительно, что в подобных условиях эпидемии распространялись необычайно быстро.
Теперь все, к счастью, обстоит иначе. Но нарушения правил гигиены случаются и в наши дни, что часто служит причиной распространения серьезных заболеваний.
Еще до того, как Пастер и Кох доказали, что бактерии являются возбудителями многих инфекционных болезней, главный врач родильного дома в Вене Игнац Земмельвейс объявил войну неизвестным врагам жизни. В этом родильном доме смертность рожениц была очень высокой, гораздо выше, чем в родильном доме, где рожениц обслуживали сестры-монашки. Земмельвейс пришел к убеждению, что в смерти рожениц повинны невымытые руки врачей. И он ввел новый порядок. После каждой операции врач должен был тщательно мыть руки в растворе хлорной извести и лишь после этого отправляться в родильное отделение. Результаты не замедлили сказаться — смертность значительно снизилась. Поль де Крайф в своей книге «Охотники за микробами» хорошо описал все затруднения и обиды, которые пришлось претерпеть Земмельвейсу в связи с его нововведениями. Он родился слишком рано… Если бы он жил во времена Пастера, признание пришло бы к нему еще при жизни. Этот знаменитый венгерский акушер отмечен в истории медицины как спаситель матерей.
Но и после Пастера, доказавшего микробное происхождение инфекционных болезней, среди медиков продолжали царить старые привычки. Смертность после операций была такова, что человек, лежащий на операционном столе, подвергался большей опасности умереть, чем солдаты на поле боя под Ватерлоо. Это натолкнуло английского хирурга Дж. Листера на следующие рассуждения. Если микробы являются возбудителями гниения, то не они ли вызывают столь частое нагноение ран после операции? Тем более что бактерии из воздуха тоже охотно поселяются на ранах. Он начал искать средства, препятствующие проникновению микробов из воздуха или с рук и инструментов хирурга. С этой целью он стал оперировать своих пациентов «под постоянным душем карболовой кислоты». Это было лучше, чем сулема, применявшаяся Кохом для мытья рук, так как последняя оставляла на руках черный налет. Карболовая кислота (раствор фенола), стала широко применяться в качестве эффективного дезинфицирующего средства.
Во времена Листера от этих средств ожидали большего. Надеялись, что они смогут стать хорошими лекарствами, убивающими микробов и в организме человека. Но надежды скоро развеялись. Вот что писал по этому поводу немецкий бактериолог Эмиль Беринг: «Можно считать законом, что ткани людей и животных более чувствительны к токсическому действию дезинфицирующих средств, чем любая из ныне известных бактерий. Еще до того, как антисептик убьет бактерии или подавит их рост в крови или органах человеческого тела, может пострадать сам зараженный ими организм».
К подобному же выводу пришли А. Райт и А. Флемминг, работавшие в полевых лазаретах во время первой мировой войны. Однако дезинфицирующие средства благодаря Листеру навсегда утвердились в медицине. Самое распространенное из них — настойка йода, получаемая растворением йода в спирте. Впервые ее применил Стреттон в 1909 году. Во время первой мировой войны военные врачи имели возможность убедиться в высокой эффективности йода.
Химические дезинфицирующие средства применяются во многих областях медицины. Часто возникает необходимость уничтожить болезнетворные микробы в выделениях человека и животных, в трупах, в жилых помещениях и т. д. Дезинфекция — одно из важнейших средств в борьбе с распространением заразы; как профилактическому средству ей придается особое значение.
Листер ввел в практику и дезинфекцию воздуха в операционных. Раствор карболовой кислоты распыляется в воздухе, очищая его таким образом от микробов. Теперь этот метод уже не применяется, поскольку оказалось, что карболовая кислота вредно сказывается на здоровье людей. Более целесообразной была признана дезинфекция ультрафиолетовым облучением. В последнее время ультрафиолетовые лучи используются и при дезинфекции воздуха в общественных местах. Воздух из театральных залов отсасывается сильными вентиляторами и пропускается через трубы-туннели, в которых сильные ультрафиолетовые лампы убивают находящиеся в воздушном потоке микробы. После такой биологической очистки и соответствующей обработки воздух снова возвращается в залы. Самый простой способ дезинфекции воздуха в жилых помещениях — тщательное проветривание. Ранее с успехом применялись и пары некоторых соединений, например молочной кислоты или триэтиленгликоля, которые уничтожают микробы. Различные методы дезинфекции воздуха устраняют до 90 % присутствующих в нем микроорганизмов. С введением дезинфекции воздуха в операционных помещениях удалось значительно снизить число случаев гнойных инфекций после операций.
Немаловажное значение имеет очистка воздуха от пыли. На ее частичках обычно удерживаются микробы. Устраняя из воздуха пыль, мы тем самым очищаем его от большей части микроорганизмов.
Не менее важна и дезинфекция воды. Многие эпидемии, распространявшиеся в прошлом городским водопроводом, заставили ученых серьезно заняться проблемой очистки питьевой воды от микробов. Чаще всего для дезинфекции воды применяется хлор и его соединения.
Если химиотерапевтические и антибиотические средства используются в борьбе с болезнями, то дезинфекционные предназначены для предупреждения инфекций.
Дезинфекция является непосредственным средством борьбы с микробами, тогда как дезинсекция и дератизация направлены против их переносчиков. Самые распространенные в мире болезни переносятся насекомыми: сыпной тиф — вшами; малярия, лейшманиоз и желтая лихорадка — комарами. Мухи и клопы являются распространителями болезнетворных трипаносом. Борьба с насекомыми, или дезинсекция, имеет огромное профилактическое значение. После того как стали применять контактные (непосредственно действующие) яды, в этой борьбе были достигнуты значительные успехи. Наиболее известный из контактных ядов — ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан). Во время второй мировой войны благодаря применению ДДТ почти не было заболеваний сыпным тифом.
Этот препарат дал также прекрасные результаты в борьбе с комарами и их личинками. Другой инсектицидный препарат, тоже контактный яд, — гексахло-рциклогексан (ГХЦГ) — в последние годы широко применяется в Чехословакии под названием «димогам». ДДТ, ГХЦГ, а также схожий с нафталином препарат диэльдрин — самые распространенные инсектициды. Их общим признаком является наличие в молекулах нескольких атомов хлора.
Не меньшее значение имеет и борьба с грызунами — естественными носителями, а иногда и переносчиками инфекций. Мы хорошо знаем, что такие болезни, как туляремия или чума, распространяются главным образом грызунами. При дератизации применяют многие химические, механические и биологические средства в борьбе с нежелательными и опасными животными.
Когда-то Эрлих под впечатлением успешного действия сальварсана предсказал ликвидацию всех инфекционных заболеваний и даже наметил ее сроки — пять лет. Однако его пророчество не сбылось.
Почти пятнадцать лет спустя, уже после открытия стрептомицина, в научных кругах появилось такое высказывание, принадлежащее Л. Даблину:
«Равновесие между туберкулезной палочкой и организмом человека наконец нарушено — оно сместилось в пользу человека, о чем свидетельствует уменьшение числа заболеваний, острых случаев и смертности. Сохранение этой тенденции и все возрастающий размах борьбы позволяют заключить, что нарушение «баланса» приведет к полному контролю над болезнями… Когда наступит этот момент, трудно сказать, но по многим данным можно считать, что это случится в ближайшие двадцать лет».
В ноябрьском номере журнала Всемирной организации здравоохранения за 1959 год говорится:
«С появлением эффективных противотуберкулезных средств — сначала стрептомицина в 1944 году, а затем ПАСК и ИНА — положение изменилось к лучшему. Миллионы людей во всем мире получили надежду на излечение, на что раньше не могли и рассчитывать. Врачи подошли к коренному пересмотру методов лечения и предупреждения туберкулеза, что открывает новые пути к контролированию и ликвидации болезни».
Та же Всемирная организация здравоохранения, а за ней и другие международные медицинские учреждения уже в 50-х годах объявили о всемирных мероприятиях по ликвидации малярии. Непосредственная борьба против возбудителей болезни ведется с помощью противомалярийных средств, о которых мы рассказывали в 18-й главе. Параллельно идет и борьба против комаров, являющихся ее переносчиками. Немалую помощь оказывают инсектициды. В зараженных районах ими опрыскивают все жилые помещения. Вплоть до 1951 года нигде в мире не было зарегистрировано случая устойчивости комаров к этим препаратам. Но затем из Греции, а через несколько лет и из многих районов Азии стали поступать сведения об устойчивости комаров к ДДТ и диэльдрину. Такие же сведения были получены из Латинской Америки, США, Африки и с острова Явы. Проблема оказалась очень сложной, но ее нельзя считать безнадежной.
Как же обстоит дело с другими болезнями? Все государства Западного полушария в 50-х годах объявили о всесторонней борьбе с переносчиками желтой лихорадки — комарами вида Aedes aegypti. В Бразилии, Боливии, Перу и других странах почти полностью истребили этого комара. В некоторых государствах успех этих мер был затруднен тем, что естественным носителем микроба оказались и обезьяны. Несмотря на определенные трудности, борьба с переносчиками интенсивно продолжается, а достигнутый в настоящее время успех можно охарактеризовать так: в городах ликвидирована желтая лихорадка, а в природных ландшафтах — комар.
Идеальны условия для уничтожения очагов инфекционных болезней на изолированных островах. В Англии уже ликвидированы оспа и бешенство, а тиф, чума, малярия, холера исчезли благодаря хорошо поставленной службе гигиены. На острове Цейлон (ныне Шри Ланка) в течение 40—50-х годов были искоренены оспа, чума и холера. В США желтая лихорадка была ликвидирована в сравнительно короткий срок после того, как открыли ее переносчика.
Итак, достигнуты немалые успехи, но до окончательной ликвидации инфекционных болезней в мировом масштабе говорить пока слишком рано.
В четвертой части нашего путешествия по стране микробов мы узнали о том, что эти организмы сеют болезни и смерть не только среди людей — многие из них пагубны для животных и растений. Почему же не объявить беспощадную войну всем микробам? Разве это не было бы лучшим способом искоренения болезней?
Современная наука внесла много ценного в борьбу с вредными микробами. Но она старается и поддерживать жизнестойкость и активность полезных микробов. На предложение уничтожить все микроорганизмы, независимо от степени их вреда или пользы, микробиолог мог бы ответить так:
«Если бы какая-нибудь катастрофа уничтожила на нашей планете человечество, постепенно исчезло бы все, что создал человек, но природа продолжала бы существовать. Всю планету заполнила бы богатая флора и фауна. Но если бы катастрофа коснулась только бактерий, постепенно стали бы увядать и отмирать растения. А вслед за ними погибли бы животные, включая и человека, и Земля превратилась бы в бесплодную пустыню».
О значении полезных микробов мы уже кое-что узнали. Человек научил «хорошие» микробы работать на себя. Без них не было бы пенициллина. И не только пенициллина… Последняя часть нашего путешествия в страну микробов раскроет нам еще одну сторону их деятельности и познакомит с этими верными помощниками.
Различают несколько видов лейкоцитов: зернистых (нейтрофилы, эозинофилы и базофилы) и беззернистых (лимфоциты и моноциты). — Прим. ред.
Если говорить точнее, то в эксперименте участвовало 48 овец, 2 козла и несколько голов крупного рогатого скота. — Прим. ред.
По другим данным вице-королева Перу Эль-Цинхона была вылечена корой хинного дерева в 1638 году (П. Каррер, Курс органической химии, Л., Гос. н.-т. изд-во хим. лит., 1962, стр. 1084). — Прим. ред.
В 1816 году русский ученый Ф. И. Гизе впервые получил хинин в кристаллическом виде. — Прим. ред
По-видимому, у автора ошибка. Синтез сальварсана был осуществлен Эрлихом совместно с Бертхеймом, а не Хатой, который приступил к совместной работе с Эрлихом позже и проводил эксперименты над животными. — Прим. ред.
Чрезмерное применение антибиотиков, помимо всего прочего, может привести к частичной или полной стерилизации организма, в результате чего погибают многие полезные микроорганизмы, дающие человеку витамины, ферменты, незаменимые аминокислоты. — Прим. ред.
Ферменты, которые вырабатываются клетками лишь в ответ на действие того или иного фактора, носят название индуцированных, или адаптивных, в отличие от конститутивных ферментов, всегда содержащихся в клетке или вырабатываемых ею. — Прим. ред.