Бактерии против антибиотиков: гонка вооружений, которую мы проигрываем

28 сентября 2020
101


ВИКТО НГАЙ (США). НА РИСУНКЕ ИЗОБРАЖЕНО, КАК АНТИБИОТИКИ, ПОПАДАЮЩИЕ В КИШЕЧНИК, ПОМОГАЮТ СУПЕРСПИРОХЕТЕ ПРЕВЗОЙТИ ОБЫЧНЫХ СПИРОХЕТ — ПОТРЕБЛЕНИЕ АНТИБИОТИКОВ ЛИШЬ ДЕЛАЕТ БАКТЕРИЮ СИЛЬНЕЕ.

Печальный парадокс: антибиотики, которые раньше убивали бактерии, ответственны за то, что эти же бактерии окрепли. Смертельно опасная устойчивость микробов к антибиотикам распространяется стремительно — виновата во всем эволюция.

Вирус эболы и разные штаммы гриппа могут адаптироваться — приспосабливаться к новым лекарствам, годами создаваемым целыми институтами. Эксперты предупреждают: мы вошли в постантибиотическую эру, а это означает, что ежегодно сотни тысяч людей будут заражаться и умирать от инфекций, которые раньше легко поддавались лечению антибиотиками.

Всемирная организация здравоохранения считает устойчивость бактерий к антибиотикам одной из самых серьезных угроз XXI-го века. На Всемирном экономическом форуме это явление назвали «вероятной катастрофой» для здоровья людей и для мировой экономики. Один лишь золотистый стафилококк, устойчивый ко многим препаратам, в 2011-м году убил 11 тысяч человек только в США.

Причина — в комбинации естественного отбора и парадоксального эволюционного механизма, который был открыт совсем недавно — горизонтального переноса генов. Дело в том, что гены беспрепятственно перемещаются от одного организма к другому — например, между людьми, разными видами и даже царствами природы. В 1950-х годах исследователь Нортон Зиндер назвал этот феномен «заразной наследственностью».

В 1963-м в своем докладе Ватанабэ сообщил всемирному научному сообществу то, что они с Фукусавой уже рассказали в Японии: устойчивость сразу и к стрептомицину, и к трем другим антибиотикам закодирована в эписоме. Именно эписома позволяет относительно безобидной кишечной палочке передавать гены с новыми свойствами другим видам, включая опасные Shigella dysenteriae. Слово «эписома» позже заменят термином «плазмида». Ученые признают плазмиды мощным механизмом передачи генов и даже целых генных комплексов, устойчивых к антибиотикам, между видами бактерий.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЦУТОМУ ВАТАНАБЭ. «ШЕДРАЯ» КИШЕЧНАЯ ПАЛОЧКА

Более полувека назад японский ученый Цутому Ватанабэ предвидел такое развитие событий: в 1963-м году его группа опубликовала доклад, в котором вслед за Зиндером устойчивость к антибиотикам была названа «заразной наследственностью».

Японцы начали изучать инфекции после Второй мировой войны, когда участились случаи бактериальной дизентерии. Послевоенные лишения, переезды и сбои в работе санитарных и здравоохранительных учреждений, скорее всего, обострили проблему, но все же главной причиной болезни была бактерия рода Shigella. Лечили дизентерию в первую очередь сульфаниламидами. Когда штаммы шигеллы начали к ним приспосабливаться, врачи стали использовать новые антибиотики: стрептомицин и тетрациклин.

К 1953-му году штаммы шигеллы перестали воспринимать и эти лекарства, правда, каждый штамм был устойчив только к одному из антибиотиков, другой на него действовал. Затем в 1955-м некая японка вернулась домой из Гонконга с дизентерией, и ее кишечные бактерии оказались устойчивыми к нескольким антибиотикам сразу. С того момента такие штаммы стали быстро распространяться, и в конце 1950-х Японию охватила вспышка дизентерии, вызванной суперштаммами шигеллы, устойчивыми сразу к четырем видам антибиотиков: сульфаниламидам, стрептомицину, тетрациклину и хлорамфениколу.

Тревога усилилась, когда исследователи обнаружили, что подобными свойствами обладают не только шигеллы. Некоторые штаммы кишечной палочки, взятые у пациентов, зараженных устойчивой шигеллой, оказались невосприимчивыми к тем же антибиотикам. Получается, что кишечная палочка «поделилась» своими устойчивыми генами с шигеллами. Дальнейшее исследование показало, что гены могут переходить от одного вида к другому, между штаммами и любой другой группой энтеробактерий — особыми микроорганизмами, которые живут в кишечнике человека.

В 1963-м году в своем докладе Ватанабэ сообщил всемирному научному сообществу то, что они с Фукусавой уже рассказали в Японии: устойчивость сразу и к стрептомицину, и к трем другим антибиотикам закодирована в эписоме. Именно эписома позволяет относительно безобидной кишечной палочке передавать гены с новыми свойствами другим видам, включая опасные Shigella dysenteriae. Слово «эписома» позже заменят термином «плазмида». Ученые признают плазмиды мощным механизмом передачи генов и даже целых генных комплексов, устойчивых к антибиотикам, между видами бактерий.

ЗАЯВЛЕНИЕ СТЮАРТА Б.ЛЕВИ. НЕВОСПРИИМЧИВЫЕ ГЕНЫ РАСПРОСТРАНЯЮТСЯ ПО ПЛАНЕТЕ

Американский студент, а теперь доктор Стюарт Б. Леви, прошедший практику у Ватанабэ, посвятил себя защите мира от супербактерий. В 1992-м году он опубликовал книгу «Парадокс антибиотиков». Парадоксом Леви назвал тот факт, что лекарства, которые значительно облегчили и продлили жизнь людей в XX-м веке, сделали бактерии намного опаснее, вынудив приспособиться к новым для них вызовам среды обитания — человеческого тела. Леви писал, что распространение устойчивых генов с помощью плазмид еще во времена Ватанабэ «открыло глаза микробиологам и ученым-медикам на невиданный дотоле масштаб распространения генов». Тогда не все представляли последствия, но сегодня гены, невосприимчивые к антибиотикам, стремительно и неумолимо распространяются по всей планете.

Автор статьи: Дэвид Куаммен (США), создатель научно-популярных и документальных работ, почетный доктор Университета штата Монтана и колледжа Колорадо

Читать статью: National Geographic