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

Бактериальный сверхорганизм

Нет никаких оснований предполагать, что это антибиотики дали бактериям средства, позволяющие им обмениваться генами. В образцах бактерий, взятых у пациентов в начале двадцатых годов прошлого века, были обнаружены плазмиды, бактериофаги и транспозоны – все в наилучшем виде и готовые к переносу. Но те же сохраненные медиками образцы свидетельствуют и о том, что гены устойчивости к антибиотикам были редкостью или вообще не встречались у бактерий, вызывавших инфекционные заболевания в начале XX века.

В пятидесятые годы микробиологи еще не осознавали, насколько активно бактерии обмениваются генами, но последствия такого обмена ярко проявлялись в стенах медицинских учреждений всего мира. В 1959 году в больницах Японии были отмечены вспышки устойчивой ко многим антибиотикам формы дизентерии. Вызывавшие эти вспышки бактерии – шигеллы – не поддавались действию четырех различных классов некогда эффективных антибиотиков: сульфаниламидов, стрептомицинов, левомицетинов и тетрациклинов. Как ни странно, шигеллы, выделенные из стула пациентов до начала лечения антибиотиками, обычно оказывались, судя по результатам анализов, вполне чувствительными к препаратам всех четырех классов. Но применение препарата любого из этих классов каким-то образом делало микробов абсолютно устойчивыми ко всем четырем. Все это выглядело совершенно неправдоподобным, пока одна из исследовательских групп не обратилась к образцам стула, взятым у пациентов до начала лечения. Наряду с представителями нормальной кишечной микрофлоры исследователи обнаружили штаммы кишечной палочки, устойчивые к препаратам всех четырех классов. Не могли ли кишечные палочки каким-то образом передавать свою устойчивость ко многим антибиотикам намного более опасным шигеллам? Как выяснилось, именно это и происходило. Более того, японские исследователи установили, что передавать устойчивость ко многим антибиотикам от кишечных палочек шигеллам и обратно довольно просто: достаточно смешивать устойчивую и чувствительную культуры в одной пробирке¹⁷.

Англоязычные микробиологи узнали эту новость в 1961 году. В майском номере широко читаемого издания Journal of Bacteriology Цутому Ватанабэ и Тосио Фукасава из Университета Кэйо в Токио не только изложили открытия своих коллег, но и сообщили о фантастических результатах собственных исследований. Им удалось отследить передачу как плазмид, так и бактериофагов, несущих гены устойчивости к антибиотикам, между четырьмя разными видами бактерий: кишечной палочкой (Escherichia coli), шигеллой дизентерии (Shigella dysenteriae) и двумя видами сальмонелл (Salmonella typhimurium и S. enteritidis)¹⁸. Последние два вида относятся к числу самых обычных возбудителей пищевых отравлений. Более того, Ватанабэ и Фукасава установили, что время, требующееся на то, чтобы передать гены устойчивости ко многим антибиотикам в пробирке, составляло в среднем около пятнадцати минут. При этом время прохождения зараженной инородными бактериями пищи по территории кишечной палочки в человеческом кишечнике составляет не один час, то есть его более чем достаточно, чтобы бактерии успели сблизиться друг с другом и поделиться несколькими трюками.

Микробиологам, читавшим эту статью, пришлось усваивать изложенные в ней открытия шаг за шагом. Во-первых, они должны были принять, что бактерии могут накапливать гены устойчивости к антибиотикам как нити бисера, заплетаемые в “фенечку”. Во-вторых, оказалось, что любой антибиотик может вызывать распространение устойчивости не только к себе самому, но и к ряду других препаратов, если несколько генов устойчивости очутились на одной плазмиде или внутри одного бактериофага. При этом, в сущности, антибиотик может способствовать распространению любого гена, сколь угодно опасного или благотворного, если он оказался сцеплен с геном устойчивости¹⁹. Но, быть может, самым глубоким откровением стало то, что японские ученые показали преодолимость барьеров, разделяющих разные виды бактерий. Хотя сальмонеллы, шигеллы и кишечная палочка и относятся к одному семейству, обмен генами между ними означает пересечение границ даже не между видами, а между родами. Это был первый явный признак того, что бесконтрольный обмен генами, по сути, превратил все царство бактерий в один огромный сверхорганизм, объединенный фундаментальным стремлением к выживанию.

Опасность, которой пренебрегли

Хотя новость об обмене генами между бактериями и привлекла внимание микробиологов, практикующие врачи не придали ей особого значения. Призрак непреодолимой устойчивости к антибиотикам казался дальней угрозой, принимая во внимание представлявшийся нескончаемым запас новых антибиотиков, которые делались все эффективнее. Но вскоре канал поступления новых антибиотиков начал пересыхать. В восьмидесятых годах специалисты по фармацевтике осознали, что у них заканчиваются новые биохимические мишени для противомикробных средств. Следующее десятилетие ознаменовалось беспрецедентным ростом высокоустойчивых нозокомиальных (то есть внутрибольничных) инфекций. Помимо обычных источников неприятностей (таких как стафилококки), среди возбудителей этих инфекций были устойчивые к антибиотикам штаммы нормальной микрофлоры, редко вызывавшие проблемы до наступления эры антибиотиков. Важнейшими из этих “хороших микробов, ставших плохими”, были энтерококки – семейство шарообразных бактерий, известных как одни из самых невинных, а также самых распространенных микроорганизмов, живущих в кишечнике человека. В былые времена энтерококки не вызывали развития инфекции даже в тех случаях, когда попадали в открытые раны.

Предрасположенность энтерококков к вредоносности, проявившаяся под влиянием антибиотиков, была связана с двумя их неотъемлемыми свойствами. Во-первых, они от природы хорошо переносят жизнь вне организма-хозяина и могут оставаться в живых на открытом воздухе в течение нескольких часов. Кроме того, они способны переносить низкие и даже средние дозы вредных химических веществ, таких как дезинфицирующие средства и антибиотики. К восьмидесятым годам два вида из числа самых устойчивых – Enterococcus faecalis и E. faecium – стали настоящим бедствием отделений реанимации, где через капельницы, мочевые катетеры и трубки для искусственной вентиляции легких они попадали в кровоток и внутренние ткани самых ослабленных пациентов, с нарушенной иммунной системой.

Вначале врачи полагали, что пациенты заражались энтерококками из собственного кишечника. Но вскоре стало ясно, что в больницах плодились свои, особые штаммы энтерококковых “супермикробов”. Пропитанная антибиотиками больничная среда способствовала выработке устойчивости, а неидеальные санитарные условия – формированию суперустойчивых штаммов, способных много дней, недель, а возможно и месяцев оставаться в живых на поверхностях спинок кроватей и столешниц и на таких предметах, как стетоскопы, телефоны и пейджеры, которыми пользовались врачи и медсестры, переходя от пациента к пациенту.

Хуже того, энтерококки продемонстрировали умение подхватывать вредоносные гены от других больничных бактерий. Они не только накапливали десятки генов устойчивости к антибиотикам, но и приобрели последовательности ДНК, отвечающие за выработку разрушающих человеческие клетки токсинов (так называемых гемолизинов и адгезинов) – химических когтей, позволивших энтерококкам забраться в такие ранее недоступные для них территории, как мочевые пути и мочевой пузырь²⁰. В результате выведенные в больницах энтерококки стали одним из главных хранилищ опасных генов, которые, в свою очередь, передавались другим бактериям, таким как синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) и кишечная палочка. Потомки обычных, безвредных бактерий, вредоносные штаммы этих микробов вошли в число основных возбудителей внутрибольничных инфекций. К середине девяностых годов смертность американцев от таких инфекций оценивалась в восемьдесят восемь тысяч в год, что приблизительно соответствует одной смерти каждые шесть минут – больше, чем от дорожно-транспортных происшествий и убийств вместе взятых²¹.

Тревожнее всего было то, что больничные энтерококки подхватили пять генов, которые вместе давали полную устойчивость к ванкомицину – антибиотику, применявшемуся в качестве последнего средства, когда ничто другое не помогало. Препараты на основе ванкомицина, разработанные еще в 1956 году, долгое время почти не использовались из-за их токсичности и плохой усвояемости. Ванкомицин мог вызывать такие побочные эффекты, как почечная недостаточность и потеря слуха, а вводить его нужно было только внутривенно. Но в восьмидесятые годы получили распространение внутрибольничные штаммы стафилококков, устойчивые ко всем другим препаратам. С 1984 по 1994 год общее количество ванкомицина, используемого в больницах США, увеличилось более чем в пять раз: с 2 до 11 тонн²².

Хотя все эти тонны ванкомицина были пущены в ход для подавления внутрибольничных штаммов устойчивого к метициллину золотистого стафилококка (MRSA), побочным эффектом их применения стало распространение микроба, обозначаемого другим пугающим сокращением – VRE. Дебют устойчивого к ванкомицину энтерококка (vancomycin-resistant enterococcus) состоялся в больницах США в 1988 году²³. Не прошло и пяти лет, как его стали находить уже едва ли не у каждого десятого госпитализированного пациента и у большинства пациентов, которым в течение нескольких дней или больше вводили ванкомицин²⁴. К счастью, штаммы VRE оказались по своей природе безвредными, пока они оставались в кишечнике пациента. Но всеобщую тревогу вызывала возможность появления демонического потомства от связи, в которую VRE и MRSA могли вступить в чьем-нибудь организме. Новоявленные штаммы VRSA (vancomycin-resistant Staphylococcus aureus) были потенциальными возбудителями совершенно неостановимых воспалений легких, заражений крови, менингитов и ряда других заболеваний.

Исследователям уже было известно, что энтерококк в принципе способен передавать золотистому стафилококку свои гены устойчивости к ванкомицину. Такой обмен генами уже удавалось проводить в лабораторных условиях. Им также было известно, что стафилококки иногда перемешиваются с энтерококками в кишечнике, куда стафилококк попадает вместе с проглоченными слизистыми выделениями носовой полости. И все же девяностые годы подходили к концу, а никаких признаков VRSA по-прежнему не удавалось обнаружить, и многие надеялись, что какой-то неведомый фактор несовместимости вообще не позволяет пугающему спариванию между этими микробами происходить иначе как в пробирке.

Затем, в июне 2002 года, VRSA был наконец обнаружен в мазке, взятом из катетера для диализа, который вводили сорокалетней пациентке-диабетику в штате Мичиган²⁵. В течение предыдущего года врачи неоднократно прописывали ей лечение ванкомицином, вначале для борьбы с хроническими язвами стопы, а в последний раз – чтобы спасти от угрожающего жизни заражения крови штаммом MRSA. Зараженный VRSA катетер был извлечен, и место, куда его вводили, благополучно зажило. Но через неделю VRSA был обнаружен вновь, на этот раз в инфицированной язве стопы, из которой он легко мог проникнуть в кровоток пациентки. Однако фортуна снова улыбнулась: лабораторные анализы показали, что высокоустойчивый ко всем остальным антибиотикам штамм оказался восприимчивым к сульфаниламидному препарату тридцатилетней давности – триметроприм-сульфаметоксазолу (или бактриму). Два других, более подробно отслеженных случая обнаружения штаммов VRSA последовали в 2004 году, оба в штате Нью-Йорк. Неприятно было то, что один из этих штаммов поначалу не удалось выявить с помощью стандартных лабораторных анализов, а значит, VRSA вполне мог оказаться более распространенным микробом, чем все полагали²⁶.

В промежутке между этими событиями Управление пищевых продуктов и медикаментов в ускоренном порядке одобрило к применению линезолид – первый антибиотик из нового класса оксазолидинонов. Как и многие более ранние антибиотики, оксазолидиноны подавляли способность бактериальной клетки синтезировать белки. Но новые антибиотики делали это новым, потенциально более эффективным способом: вместо того чтобы блокировать процесс синтеза на каком-то из его промежуточных этапов, лине-золид препятствовал сборке самого клеточного аппарата для синтеза белков²⁷.

Производившая новый препарат фармацевтическая компания (Pfizer) в очередной раз объявила свое лекарство “волшебной пулей”, к которой невозможно выработать устойчивость. Управление пищевых продуктов и медикаментов США проявило больше осторожности, предписав использовать линезолид лишь для лечения сложных случаев внутрибольничных инфекций, возбудители которых предположительно или достоверно устойчивы к стандартным препаратам (мера, несомненно уменьшившая прибыль компании Pfizer от реализации данного средства). Несмотря на это, устойчивые штаммы микробов были обнаружены меньше чем через год после внедрения лине-золида в медицинскую практику. На сей раз устойчивость возникла не сразу, как бывает при обмене плазмидами. Она вырабатывалась за недели и месяцы в организмах пациентов, которым был прописан продолжительный курс лечения линезолидом. Врачи реагировали на это, прописывая линезолид все в более высоких дозах, и так продолжалось до тех пор, пока препарат совсем не перестал работать²⁸.

Генетические исследования устойчивых к линезолиду штаммов стафилококков и энтерококков впоследствии показали, что устойчивость к этому антибиотику дает любая из дюжины различных мутаций. Хуже того, такие мутанты сами по себе оказались исключительно приспособленными микробами. К 2005 году они были уже широко распространены, хотя и в небольшом количестве, в медицинских учреждениях всего мира и обнаруживались даже у пациентов, никогда не принимавших линезолид²⁹. За полвека, прошедшие со времен внедрения пенициллина, ускоряющийся ход выработки микроорганизмами устойчивости к антибиотикам поставил под угрозу наши ранние завоевания и превратил борьбу с микробами в своего рода марафон, в котором наши соперники стали заметно вырываться вперед.

Старые привычки, новые открытия

“Болеть в больнице может быть очень опасно”, – говорит специалист по инфекционным заболеваниям Кёртис Донски. Опрятный, застегнутый на все пуговицы уроженец Среднего Запада, он заявляет это без малейшего намека на иронию, сидя в своем кабинете в Медицинском центре Стоукса Управления по делам ветеранов в Кливленде. В 1991 году, сразу по окончании медицинской школы, проходя резидентуру в Больнице Мириам Брауновского университета, он вступил в борьбу с одной из первых вспышек инфекций, вызываемых устойчивыми к ванкомицину энтерококками. В 1995 году он начал работать в Кливленде, в Кейсовском западном университете, получив грант на исследование генов, стоящих за устойчивостью штаммов VRE ко многим антибиотикам одновременно.

Еще на заре своей медицинской карьеры дотошный Донски продемонстрировал мастерство в трудоемкой лабораторной работе вроде той, что требуется для анализа генов устойчивости и отслеживания их распространения. Однако в более широком плане он интересовался прежде всего запутанным вопросом о механизмах, позволяющих этим кишечным супермикробам так легко перескакивать от одного пациента к другому в стенах больницы. Клетки VRE могли передаваться через зараженные инструменты и руки, но сотрудники больниц сами заражались редко, как и те, с кем они контактировали за пределами медицинских учреждений.

“Картина, которую мы наблюдали, была совсем непроста, – говорит Донски. – Устойчивые к ванкомицину микробы обнаруживались отнюдь не только у пациентов, принимавших ванкомицин. Пациенты, получавшие другие, неродственные ванкомицину антибиотики, тоже были склонны подхватывать VRE’. Донски стал исследовать эту проблему, как он это называет, “с экологической точки зрения”, сосредоточившись на изучении штаммов VRE в их естественной среде обитания, а именно в кишечнике, особенно при приеме антибиотиков.

В своей исследовательской лаборатории в больнице Управления по делам ветеранов Донски давал антибиотики мышам в режиме последовательности циклов из препаратов разных классов. Через несколько дней после начала любого такого цикла он впрыскивал каждой мыши порцию питьевой воды, содержащей клетки VRE. Вскоре проявилась отчетливая закономерность: микробы поселялись в организмах мышей, получавших такие антибиотики, как клиндамицин и метронидазол, известные своей эффективностью средства против анаэробных, то живущих в бескислородной среде, бактерий – а именно такие и преобладают в кишечнике здорового организма. Когда же Донски давал мышам антибиотики, не оказывающие существенного влияния на кишечную микрофлору (цефепим, азтреонам и другие), мыши быстро избавлялись от микробов, которых им скармливали³⁰.

Результаты, полученные Донски, отчетливо коррелировали с данными медицинских карточек пациентов его больницы. “Именно в организмах тех из них, кто получал антибиотики, вредные для нормальной кишечной микрофлоры, и поселялись внутрибольничные болезнетворные микробы, в частности клебсиеллы, клостридии и VRE”. Продолжив изучение медицинских записей, Донски обнаружил, что если пациент подхватывал VRE, то продолжение курса антибиотика, действующего на анаэробных бактерий, приводило к поразительному всплеску численности устойчивого к антибиотику энтерококка. В течение нескольких дней концентрация VRE в стуле пациента могла возрастать в сотни тысяч раз! Такие исключительные концентрации, по сути, гарантировали попадание VRE из стула пациента на расположенные в его палате предметы: микробы случайно переносились прикосновениями и движениями на другие части тела, халаты и белье, кнопки вызова, спинки кроватей, посуду, поверхности столов и так далее. Столь широкое распространение инфекции существенно увеличивало вероятность попадания бактерий в кровоток пациента через катетер или капельницу и одновременно способствовало передаче VRE другим пациентам через руки врачей, медсестер и санитаров.

Обнадеживало в полученных Донски данных то, что когда врачи переводили пациента на антибиотики, не столь вредные для кишечной микрофлоры, нормальные кишечные бактерии быстро восстанавливали свою численность и подавляли VRE, так что вскоре эти микробы оставались в кишечнике лишь в следовых количествах³¹. Частота заражений крови при этом сокращалась, как и частота передачи VRE от пациента к пациенту. Когда в конце 2000 года Донски опубликовал результаты своего исследования в New England Journal of Medicine, этим он, по сути, обеспечил себе повышение на, быть может, неблагодарную должность начальника инфекционного контроля – конечно, почетную, но требующую от него постоянно давить на врачей, добиваясь от них избавления от закоренелых и опасных привычек.

Например, в 2001 году, подготовив обзор практики прописывания медикаментов, Донски обнаружил, что многие врачи, имеющие степень доктора медицины, не только без необходимости выбирали вредные для кишечной микрофлоры антибиотики, но и вообще прибегали к антибиотикам в случаях, когда в этом не было никакой нужды. Проблема была даже не в том, что врачи по ошибке прописывали антибиотики при вирусных, то есть небактериальных, инфекциях. Некоторые из них использовали антибиотики, пытаясь предотвратить возможные бактериальные инфекции, а многие другие держали пациентов на антибиотиках намного дольше, чем это было необходимо³².

“Это выглядело так, будто, однажды прописав пациенту антибиотики, они уже неохотно решались на прекращение их приема”, – говорит Донски. Но Донски знал, что использование антибиотиков в качестве заграждения от инфекции дает противоположный эффект. Обсчитав имеющиеся данные, он продемонстрировал: каждый день, проведенный пациентом на антибиотиках, существенно повышает риск подхватить VRE или другую устойчивую к ним внутрибольничную инфекцию. Им было показано, что госпитализированных пациентов в целом лечили антибиотиками почти на треть времени дольше, чем это было оправданно. При этом Донски говорит, что если данные его отчета за 2001 год и неточны, то лишь в сторону недооценки проблемы, потому что оттуда исключены пациенты отделений интенсивной терапии, где врачи вынуждены принимать относительно антибиотиков решения, от которых может зависеть жизнь, и нет времени выяснять, нужно их применять или нет.

Но и сегодня слишком много врачей, несмотря на выслушиваемые в течение нескольких десятилетий лекции о вреде неоправданного использования антибиотиков, по-прежнему не видят в этих лекарствах ничего, кроме пользы, и исходят из принципа “в любом случае не повредит”, с досадой говорит Донски. “Они знают, что в долговременной перспективе злоупотребление антибиотиками может способствовать выработке устойчивости, но непосредственной угрозы такого злоупотребления по-прежнему не осознают”. Микроб, который наконец открыл глаза многим врачам, попал в газетные заголовки в декабре 2005 года, когда были опубликованы данные об общенациональной эпидемии высокоустойчивого к антибиотикам и смертоносного штамма клостридии Clostridium difficile³³.

Врачам и фармацевтам с начала семидесятых годов известно, что C. difficile – самый обычный возбудитель поносов, развивающихся после применения антибиотиков. Этот микроб стал источником неприятностей после внедрения антибиотиков широкого спектра действия, таких как клин-домицин. Как выяснилось, наделенные естественной устойчивостью к антибиотикам похожие на барабанные палочки споры C. difficile всегда были широко распространены в природе. Любой из нас время от времени проглатывает некоторое количество таких спор. C. difficile не вызывает никаких неприятностей – за исключением случаев, когда сплоченное естественное сообщество кишечных микроорганизмов оказывается нарушено антибиотиками, что позволяет этой бактерии вторгаться на чужую территорию. C. difficile обычно переживает период приема антибиотиков в состоянии спор, а затем, когда прием прекращается, выходит из спор и в массе плодится, опережая нормальных обитателей толстой кишки, пытающихся вновь занять свое место. В конце концов естественная микрофлора обычно побеждает, изгоняя C. difficile из кишечника после нескольких дней расстройства. Но если ей это не удается, то вызывающие понос токсины C. difficile могут привести к развитию острого колита, или воспаления кишечника.

К восьмидесятым годам споры C. difficile стали в особенно больших количествах встречаться в больницах, отчасти потому, что эти споры нередко выдерживают даже воздействие промышленных чистящих средств. В результате от 20 до 40 % госпитализированных пациентов подхватывали этих микробов во время пребывания в больнице – почти всегда после прохождения курса антибиотиков³⁴. И все же, за исключением редких случаев, заражение ими не вызывало ничего хуже поноса. Но затем появилась новая форма C. difficile.

В конце девяностых годов пациенты в больницах начали умирать от острого колита, вызываемого штаммом C. difficile, у которого лишился тормозов механизм синтеза токсинов. Этот новый штамм производил в двадцать раз больше яда, приводящего к воспалению толстой кишки, отчего в некоторых случаях в ней возникали смертоносные прободения, через которые кишечные бактерии в массе попадали в брюшную полость и в кровоток. Кроме того, этот штамм подхватил гены активного сопротивления широко используемым антибиотикам фторхинолонам. Это означало, что он мог начать бурно размножаться в кишечном тракте сразу, как только человек начинал принимать один из таких антибиотиков, а не сохраняться в покоящихся спорах, дожидаясь момента, когда из пищеварительной системы выйдет антибиотик.

Первые отмеченные медиками вспышки заболевания произошли в Канаде в 2003 году, когда этот гиперпатогенный штамм за шесть месяцев привел к гибели сотни с лишним пациентов в больницах Квебека. Многие из его жертв легли в больницу ради обычного обследования. В следующем году число погибших в Квебеке достигло внушительной отметки в две тысячи, и аналогичные вспышки были отмечены в Великобритании. Британские таблоиды бушевали, печатая статьи под заголовками вроде “Операция на ногте едва не стоила мне жизни” или “В страшной смерти мамы винят больницу”³⁵.

Тем временем в США, в Центрах по контролю и профилактике заболеваний (ЦКЗ), возникли подозрения, что американские больницы уже столкнулись со сходными проблемами, но поскольку в США нет ни национализированной системы здравоохранения, ни федеральных законов, требующих сообщать о заболеваниях, ЦКЗ не располагали четкими критериями для оценки ситуации. Кёртис Донски из Кейсовского западного университета вспоминает, как однажды летом 2005 года купил кливлендскую газету и прочитал в ней заголовки, по-прежнему трубившие о “канадском больничном супермикробе”, но ни словом не упоминавшие о критической ситуации, развивавшейся в больницах самого Кливленда. “Мы знали, что многие здешние больницы столкнулись с той же проблемой, – говорит Донски, вспоминая обсуждения этой ситуации с коллегами, – но не могли сослаться ни на что, кроме слухов. Никаких достоверных данных. И никто ничего не предпринимает”.

Единственный возможный способ получить хоть какую-то оценку происходящего в США состоял в том, чтобы проанализировать данные о выписке пациентов из больниц за многие годы. Эпидемиолог из ЦКЗ Клиффорд Макдоналд руководил этим геркулесовым трудом, результаты которого стали известны в конце 2005 года. Выяснилось, что за последние пять лет смертность от колитов в американских больницах возросла с менее чем 2 % до 17 %³⁶. Не случайно, что за тот же период врачи стали более чем вдвое чаще диагностировать у пациентов заражение C. difficile.

В то самое время, когда эпидемиологи из ЦКЗ анализировали больничные документы, специалист по инфекционным заболеваниям Дейл Гердинг из чикагского Университета Лойолы пытался найти первоисточник нового гиперпатогенного штамма. Исследуя образцы C. difficile, взятые у разных пациентов за последние двадцать пять лет, он обнаружил самых ранних представителей этого штамма в культуре, полученной в 1984 году. Этот образец был взят у пациента одной из больниц на Среднем Западе США37. Дальнейшее расследование показало, что данный штамм C. difficile не только зародился в Соединенных Штатах, но и вызвал в американских больницах масштабные вспышки, о которых не сообщалось, за годы до появления подобных вспышек в Канаде и Великобритании. Первая такая вспышка началась в январе 2000 года в Медицинском центре Питсбургского университета. За следующие пятнадцать месяцев у 253 пациентов этого центра развилась острая инфекция. Восемнадцать из них умерли от вызванного ею прободения толстой кишки. Другие двадцать шесть выписались из больницы с искусственными калоприемниками, оставив свои толстые кишки в операционной, где их пришлось без промедления удалить, чтобы спасти людям жизнь³⁸. “Мы совершенно не представляли себе, что происходит”, – оправдывался перед журналистами начальник инфекционного контроля Медцентра Питтсбургского университета в 2005 году, когда он наконец сообщил об этой вспышке³⁹.

Ситуация при этом продолжала ухудшаться. В декабре 2005 года ЦКЗ обнародовали целый ворох только что поступивших сообщений о прежде здоровых детях и взрослых, попадавших в больницы уже зараженными этим гиперпатогенным микробом. Хотя в ЦКЗ и приветствовали готовность руководства больниц незамедлительно сообщить об этом, по сути такие сообщения были аналогичны известию о том, что конюшня не заперта, после того как несколько сбежавших лошадей забрели обратно. Новая разновидность C. difficile теперь поражала не только госпитализированных пациентов: она распространилась на широкие круги населения и, судя по всему, продолжала распространяться. В первоначальном заявлении, обнародованном ЦКЗ, описывались двадцать три подобных случая, причем жертвами инфекции становились пациенты в возрасте от шести до семидесяти двух лет, в том числе две беременные женщины, одна из которых должна была родить двойняшек, но у нее случился выкидыш, после чего она умерла⁴⁰.

Подобно тому как стафилококки, устойчивые ко многим препаратам одновременно, открыли людям горькую правду, что антибиотики вырабатывают у микробов устойчивость, C. difficile, быть может, наконец убедит врачей в том, как опасно убивать в организме “хороших” микробов заодно с “плохими”, говорит Донски. “Никто не требует вообще прекратить применение антибиотиков, – подчеркивает он. – Но применять их, как и большинство медикаментов, нужно с осторожностью, стараясь свести к минимуму тот вред, который они приносят”.

Из больниц в окружающую среду

В 2003 году сезон гриппа в Северной Америке начался рано: первые случаи заболевания были отмечены уже осенью. Ко Дню благодарения врачи начали сталкиваться с воспалениями легких, которые нередко развиваются как осложнения при гриппе. Самые тяжелые случаи были, как всегда, связаны с вторичными бактериальными инфекциями в пораженных вирусом гриппа легких. Большинство подобных инфекций удавалось довольно быстро вылечить такими стандартными антибиотиками, как амоксициллин, или такими пушками большего калибра, как азитромицин или цефалексин. Врачи понимали, что некоторых пациентов из числа самых ослабленных, пожилых или страдающих иммунными расстройствами спасти не удастся. Но вскоре начали умирать даже молодые, сильные люди.

Джон Соломон Фрэнсис, тридцатитрехлетний специалист по инфекционным заболеваниям, уроженец нью-йоркского района Куинс, столкнулся с одними из первых жертв этой атипичной пневмонии. Крепко сложенный, ростом шесть футов четыре дюйма, Фрэнсис обычно сглаживал впечатление от своей внушительной внешности широкой улыбкой, обнажающей редко посаженные зубы. Но в тот день в конце ноября 2003 года, когда он стоял у постели молодой женщины тридцати одного года, лежавшей без сознания в отделении реанимации балтиморского Медицинского центра Джонса Хопкинса в Бейвью, с лица его не сходила горькая гримаса. Пока грудь женщины поднималась и опускалась под сипение аппарата для искусственной вентиляции легких, Фрэнсис открыл ее карточку и стал просматривать записи, сделанные при приеме в больницу. Предшествующих госпитализаций не было. Другими болезнями не страдает. Несколько часов назад она пришла в отделение неотложной помощи в сопровождении подруги – точнее, ее почти что внесли. Оформлявшая прием сестра отметила одышку, кашель и гемоптизис, то есть кровохарканье. Прежде чем потерять сознание, женщина сказала, что заразилась гриппом на прошлой неделе от кого-то из друзей и чувствовала себя так отвратительно, что семейный врач прописал ей антибиотик – азитромицин.

Этого должно было оказаться более чем достаточно, чтобы остановить любую бактериальную инфекцию, думал Фрэнсис. Но у пациентки явно была бактериальная пневмония в тяжелой форме. Теперь его задача как консультанта-инфекциониста по вызову состояла в том, чтобы посоветовать работавшим с этой женщиной врачам, к какому лечению им прибегнуть. Ожидая худшего, он посоветовал ввести ей внутривенно коктейль из ванкомицина, гатифлоксацина и меропенема. Это было, может быть, и перегибом, но не было времени ждать, пока вырастут лабораторные культуры, чтобы определить, что именно убивает эту молодую женщину.

Вернув карточку на ее место в ногах кровати, Фрэнсис спустился по лестнице на этаж ниже, где радиолог обрабатывал полученные с помощью компьютерного томографа изображения грудной клетки пациентки. Фрэнсис увидел на них зияющие дыры, некоторые в квадратный дюйм размером, пронизывавшие пространство, занятое у здорового человека гладкой легочной тканью. Радиолог обратил его внимание на затемнения, указывающие на то, что эти дыры представляют собой абсцессы, заполненные кровью и гноем. Плотный белый ореол, окружающий легкие, говорил о том, что и плевра, то есть выстилка грудной полости, тоже заполнена жидкостью.

“Если бы она кололась наркотиками, я бы предположил, что у нее эндокардит”, – подумал Фрэнсис, вспомнив случаи, когда бактерии попадали в кровоток через грязную иглу, заражая сердце, а оттуда распространялись на легкие. По дороге обратно в отделение реанимации Фрэнсис встретил родителей пациентки и задал им необходимый неприятный вопрос. Но они ответили, что ни о какой наркомании и речи быть не может. Она только курила, это да, но немного – сигарет шесть в день. На следующее утро загадка осложнилась тем, что в культурах, полученных из образцов крови и мокроты пациентки, был обнаружен устойчивый к метициллину золотистый стафилококк, известный как проклятье больниц, но редко приносимый пациентами в больницу извне. Еще удивительнее было другое, хотя новость была уже хорошей: этот микроб оказался восприимчивым к нескольким антибиотикам, которые редко помогают против внутрибольничных штаммов MRSA.

Со вторым случаем тяжелейшего воспаления легких Фрэнсис столкнулся несколько дней спустя. На сей раз пациентом был прежде здоровый пятидесятидвухлетний мужчина, у которого тоже подозревали недавно перенесенный грипп. Врач-пульмонолог, позвонивший Фрэнсису поздно вечером, сказал ему, что немедленно ехать в больницу нет необходимости. Пациенту начнут внутривенно вводить ту же троицу антибиотиков, которую вводили молодой женщине. Но утром, когда Фрэнсис первым делом заехал в больницу, пациент был уже мертв. Только что поступившие результаты лабораторных анализов выявили у него в крови MRSA того же частично устойчивого к антибиотикам типа, что и у женщины, по-прежнему подключенной к аппаратуре для поддержания жизнедеятельности в конце того же коридора.

Вечером Фрэнсис описал эти два случая своему начальнику – Эрику Нюрембергеру. На следующее утро Нюрембергер дал Фрэнсису прочитать статью, которая недавно встретилась ему в одном журнале, посвященную вспышке смертельной стафилококковой пневмонии среди детей и взрослых во Франции⁴¹. Французские исследователи связывали эту инфекцию с агрессивным новым штаммом стафилококка, несущим гены некротизирующего (то есть убивающего ткани) токсина – лейкоцидина Пантона – Валентайна, названного так в честь его первооткрывателей и за свою способность пробивать дыры в борющихся с инфекцией клетках иммунной системы – лейкоцитах, или белых кровяных тельцах. Как и сотрудники Медцентра Джонса Хопкинса, французские медики подтверждали, что у подавляющего большинства пациентов смертельной инфекции предшествовал грипп или какое-то похожее заболевание. В заключительном разделе своей статьи они сравнивали быструю и страшную смерть пациентов с тем, что наблюдалось в 1918 году во время пандемии испанского гриппа. Фрэнсис вспомнил одно из классических описаний этой болезни, которое он читал в годы обучения в медицинской школе:

По мере того, как их легкие наполнялись <…>, у пациентов развивалась одышка и усиливалась синюшность. После нескольких часов затрудненного дыхания у них начинались бред и недержание, и многие умирали, пытаясь освободить дыхательные пути от кровавой пены, которая иногда хлестала у них из носа и изо рта. Это было ужасно⁴².

Действительно ужасно. Вирус гриппа, распространившийся осенью того года (штамм из китайской провинции Фуцзянь, который мало чем отличался от “панамского” гриппа, отмечавшегося годом раньше), был не хуже большинства других. Но едва пациентку Фрэнсиса успели отключить от аппаратуры для поддержания жизнедеятельности, как в Медцентр Джонса Хопкинса поступили еще две жертвы гриппа, обе женщины: одна двадцати, другая тридцати трех лет. Обе они лежали без сознания в реанимации, когда вернулись с анализов гемокультуры, показавшие наличие у них MRSA, и обе страдали от той же терзающей легкие пневмонии, которую Фрэнсис уже наблюдал в двух предыдущих случаях. Хуже того, в течение нескольких дней инфекция вызвала у них тяжелый сепсис (заражение крови), и бурная, но неэффективная реакция иммунной системы привела к усиленному свертыванию крови. В результате у обеих женщин начались множественные кровоизлияния, нарушилось кровоснабжение конечностей. Пальцы на руках и ногах почернели. Введение препаратов, препятствующих свертыванию крови, позволило спасти пальцы рук, но двадцатилетней пациентке пришлось ампутировать левую ногу ниже колена. Тридцатитрехлетняя потеряла обе ноги. Тем временем первая пациентка Фрэнсиса смогла вернуться домой на Рождество, проведя четыре недели в реанимации.

В тот период Нюрембергер и Фрэнсис днем и ночью без выходных работали в исследовательской лаборатории медцентра, проверяя выделенные из организмов четырех пациентов культуры стафилококков на наличие гена лейкоцидина Пантона – Валентайна. Он обнаружился во всех четырех культурах. Дальнейшее генетическое профилирование показало, что штамм во всех четырех случаях был один и тот же. Когда Фрэнсис связался с ЦКЗ, он узнал, что Медцентр Джонса Хопкинса был далеко не единственной больницей, столкнувшейся с этой проблемой. Сообщения о пневмонии, вызываемой похожими высокопатогенными и устойчивыми к антибиотикам стафилококками, понемногу поступали со всей страны. Ее жертвами в большинстве случаев оказывались прежде здоровые дети и молодые взрослые, всегда только что перенесшие респираторную вирусную инфекцию, что-то вроде гриппа.

Хотя эти жертвы MRSA и попали в итоге в больницы, где некоторые из них умерли, все они подхватили стафилококка за пределами больничных стен. Всего несколькими годами раньше эпидемиологи из ЦКЗ скептически относились к поступавшим сообщениям о внебольничной пневмонии, вызываемой MRSA. “Мы допустили тогда ошибку, исходя из того, что эти первые сообщения на самом деле касались MRSA, каким-то невыявленным образом связанного с больничной средой”, – признаёт сотрудник ЦКЗ Джеффри Хагеман.

Самые первые известия об этой инфекции поступили из чикагской Детской больницы Уайлера, где в 1996 году консультантка по инфекционным болезням Бетси Херольд столкнулась со случаями, когда дети, ничем другим не болевшие, попадали в отделение неотложной помощи с зараженными MRSA костями, мягкими тканями и кровью. Она попросила научную сотрудницу Лилли Иммерглюк изучить лабораторные данные, касающиеся устойчивости к антибиотикам всех стафилококковых инфекций, с которыми в больнице имели дело за последние три года. Лилли обнаружила пятьдесят два случая заражения MRSA, тридцать пять из них – у прежде здоровых детей. Бактерии, которыми были заражены все тридцать пять маленьких пациентов, отличались той же атипичной схемой устойчивости и восприимчивости к антибиотикам, которую отметила в 1996 году Бетси Херольд. Для сравнения Лилли Иммерглюк изучила данные той же больницы за годы с 1988-го по 1990-й. Она обнаружила всего десять случаев, вызванных этим характерным штаммом, который впоследствии стал известен как community-acquired (внебольничный) MRSA.

Самым тревожным было то обстоятельство, что заболеваемость внебольничным MRSA в Детской больнице Уайлера выросла с 1990 по 1995 год с 10 на каждые 100 000 госпитализируемых детей до 250 с лишним. Когда в 1998 году данные, полученные Бетси Херольд, были опубликованы в Journal of the American Medical Association, те, кто воспринял их всерьез (преимущественно – другие врачи с чикагского Южного берега), сделали вывод: среди городского населения Чикаго распространился одичавший штамм внутрибольничного стафилококка, утративший несколько генов устойчивости в городских кварталах, не так пропитанных антибиотиками, как внутрибольничная среда⁴³.

Затем, в 1999 году, сотрудники государственных эпидемиологических служб в Северной Дакоте и Миннесоте сообщили о смерти четырех детей от тяжелой инфекции, вызываемой

MRSA: семилетней афроамериканской девочки, попавшей в детскую больницу в центре Миннеаполиса с мучительными болями, вызванными заражением бедра; семнадцатимесячного младенца с температурой, подскочившей до 40,5 °C, родители которого поспешно доставили его в клинику Индейской службы здравоохранения, расположенную неподалеку от их резервации в Северной Дакоте; тринадцатилетней девочки из сельской местности штата Миннесота, у которой MRSA быстро распространился из легких на оболочки головного мозга; и недавно начавшего ходить ребенка из Северной Дакоты, который умер меньше чем за сутки, несмотря на то что врачи из отделения неотложной помощи сразу заподозрили MRSA и начали лечение ванкомицином. Во всех четырех случаях устойчивым к антибиотикам стафилококком заражались прежде здоровые дети, у которых не отмечалось никаких контактов с такими обычными источниками MRSA, как больницы или дома престарелых⁴⁴. Хотя многие и продолжали списывать смерть этих пациентов на случайность, подобные происшествия убедили ряд медиков заняться изучением необычных заболеваний такого рода, имевших место в их собственных районах.

В Хьюстоне педиатр Шелдон Каплан из Техасской детской больницы отметил возрастающую частоту поступления детей с зараженными MRSA легкими, костями, суставами, мягкими тканями или кровью. “Когда я сообщал об этих случаях, все говорили, что они должны быть как-то связаны с внутрибольничными инфекциями, переданными, например, во время визита в дом престарелых или в результате контакта с родственником, работающим в больнице”. Но чем больше Каплан изучал подобных юных пациентов, тем больше он убеждался, что они не были жертвами случайно переданного им внутрибольничного микроба.

“Во-первых, обнаруженный у них MRSA обладал другим профилем устойчивости, чем наши внутрибольничные штаммы”, – говорит он. Устойчивые к метициллину стафилококки, поступавшие в Техасскую детскую больницу извне, оказались устойчивыми к антибиотикам из семейства пенициллина и метициллина, но при этом к мало чему другому. Однако эти штаммы с лихвой компенсировали недостаток устойчивости к антибиотикам исключительной патогенностью. Какие-то особенности новых микробов позволяли им вызывать намного более серьезные, активно распространяющиеся заболевания, чем вызывали какие-либо другие штаммы стафилококков, с которыми доводилось сталкиваться Каплану и его коллегам.

Как некогда Бетси Херольд, Каплан поручил своим сотрудникам-постдокам определить типы штаммов по лабораторным культурам возбудителей всех стафилококковых инфекций, попадавших в больницу извне. Карлос Сэттлер и Эдвард Мейсон установили, что за февраль, первый месяц этой работы, с MRSA было связано уже больше трети внебольничных стафилококковых инфекций, отмеченных в Техасской детской больнице. Прошло всего несколько месяцев, и инфекции, вызываемые MRSA, стали встречаться у хьюстонских детей даже чаще, чем вызываемые “нормальными”, то есть восприимчивыми к метициллину, стафилококками⁴⁵.

Тем временем по всей стране начали распространяться вспышки “плотоядных” кожных инфекций среди членов спортивных команд и среди других групп населения, для которых характерны близкие физические контакты: заключенных, обитателей ночлежек, гомосексуалистов и детей дошкольного возраста. Самая известная из этих вспышек произошла в сезон игры в американский футбол 2003 года, когда болезнь поразила полдюжины опытных лайнменов и лайнбекеров из команды “Сент-Луис Рэмс”, от которых ею заразились и их противники из команды Сан-Франциско “Форти-Найнерс”⁴⁶. В тот же год лайн-бекер Джуниор Сеау и возвращающий Чарли Роджерс из команды “Майами Долфинс” оказались в больнице под капельницей с ванкомицином – инфекция угрожала их конечностям. Кроме них в больницу попали также Кеньятта Уокер из команды “Тампа-Бей Бакканирс” и Бен Тейлор из команды “Кливленд Браунс”, состояние которых потребовало срочной операции.

Генетический анализ, проведенный сотрудниками ЦКЗ, показал, что штамм стафилококка, вызвавший все эти инфекции, обладал довольно скромным “блоком” генов устойчивости, делающим этих микробов невосприимчивыми к антибиотикам из бета-лактамной группы, таким как пенициллины, метициллины и цефалоспорины, но оставляющим их уязвимыми для многих антибиотиков второго ряда, к которым внутрибольничные штаммы MRSA давно выработали устойчивость. Этот “облегченный набор” генов устойчивости шел в одной упаковке с комплексом генов, повышающих способность микробов распространяться по внутренним тканям и избегать атак со стороны клеток иммунной системы организма, а также их токсичность. Наиболее изученным из этих так называемых факторов патогенности остается лейкоцидин Пантона – Валентайна (PVL). Не исключено, что ген PVL представляет собой просто характерный маркер целого ряда других, еще неоткрытых генов патогенности. Так или иначе, его наличие отчетливо коррелирует со способностью стафилококков вызывать инфекции, приводящие к обширному разрушению тканей и к мощному, но неэффективному иммунному ответу, который усугубляет критическое состояние пациента развитием септического шока – резким падением давления крови, которое может привести к быстрому отказу органов и смерти.

Для некоторых из врачей старшего поколения не стало сюрпризом, когда проведенный недавно анализ культур стафилококкового штамма 80/81 показал, что в этих культурах тоже содержится ген PVL47. Хотя в шестидесятых годах, после внедрения метициллина, и казалось, что этот штамм исчез, в действительности, как и предсказывал Айхенвальд, он продолжал кружить вне досягаемости медицинских радаров, при этом, возможно, делясь своими генами патогенности с другими штаммами. Преобладающий сегодня в Европе и Австралии подтип внутрибольничного MRSA оказался прямым потомком штамма 80/81. В США ген PVL в итоге достался еще более агрессивному штамму стафилококка – USA300 – и его не столь смертоносному родичу USA400. Именно штамм USA400 и дал в 1996 году вспышки в Чикаго и на Среднем Западе. А USA300 был тем штаммом, который убивал пациентов Фрэнсиса, а также убил студента колледжа Рики Ланнетти и по меньшей мере две дюжины других людей во время сезона гриппа 20032004 годов. С тех пор этот штамм стал наиболее распространенным возбудителем стафилококковых инфекций, с которыми сталкиваются в отделениях неотложной помощи больниц всей страны, – как неприятнейших кожных заболеваний, так и нередко смертельной стафилококковой пневмонии, с 2003 года сопровождающей каждый сезон гриппа⁴⁸. “Страшно подумать, что случится, когда мы столкнемся с по-настоящему опасным вирусом гриппа, – говорит Джон Соломон Фрэнсис из Медцентра Джонса Хопкинса. – Всякий раз, когда я слышу, как люди тревожатся по поводу пандемии птичьего гриппа, меня пугают именно осложнения, которые может вызвать штамм USA300”.

Внутренний накопитель

Для большинства из нас MRSA и C. difficile остаются пугающей, но отдаленной угрозой, которая убивает людей без разбора и которой мы пытаемся избежать с помощью, например, таких волшебных талисманов, как антибактериальные мыла и гели. Но особую тревогу вызывает то обстоятельство, что за последние полвека организм обычного человека стал огромным накопителем устойчивых к антибиотикам бактерий. Иногда эти обитающие в нашем теле бактерии могут напрямую вредить нашему здоровью, в частности в тех случаях, когда они случайно попадают в не предназначенное для них место, например при ушных инфекциях у младенцев или при инфекциях мочевых путей у женщин. Но особенно опасен готовый набор генов устойчивости к антибиотикам, которым эти обитатели нашего организма могут делиться со своей намного более опасной родней.

Первые признаки растущей внутренней угрозы появились еще в шестидесятых годах, после сделанного Цутому Ватанабэ открытия, что кишечные бактерии могут обмениваться какими-то загадочными “факторами устойчивости”, которые оказались плазмидами, набитыми генами устойчивости к антибиотикам⁴⁹. В 1969 году Эллен Мурхаус из Королевской коллегии хирургов Ирландии опубликовала результаты исследования, выявившего устойчивых к антибиотикам бактерий в стуле более 80 из 100 обследованных здоровых дублинских младенцев. Многие из этих микробов оказались неуязвимы для трех или большего числа антибиотиков, которые должны были останавливать их рост или вызывать их гибель⁵⁰. В 1972 году британский бактериолог Карен Линтон сделала следующий шаг в направлении, намеченном неожиданным открытием Эллен Мурхаус, установив, что большинство здоровых жителей Бристоля и его окрестностей были носителями устойчивых к антибиотикам кишечных бактерий, частота встречаемости которых оказалась в среднем выше у детей (67 %), чем у взрослых (46 %), но выше всего – у людей, работающих с сельскохозяйственными животными (79 %). Особую тревогу вызывало то, что исследовательница показала способность устойчивых бактерий, выделенных из организмов испытуемых, без труда делиться генами устойчивости с другими бактериями, восприимчивыми к антибиотикам⁵¹.

Несколько более утешительными были результаты другого исследования, проведенного примерно в то же время в Израиле: микробиолог Давид Сомполинский установил, что хотя курс антибиотиков и вызывал резкий всплеск устойчивости у кишечной микрофлоры пациента, в течение следующих месяцев уровень устойчивости постепенно снижался. А именно после двухнедельного курса тетрациклина и левомицетина более 80 % кишечных бактерий у испытуемых выработали устойчивость к этим антибиотикам, но два месяца спустя доля таких бактерий упала до 10 % – у всех, кроме госпитализированных пациентов, у которых уровень устойчивости микрофлоры по малопонятным причинам оставался высоким даже после окончания курса антибиотиков⁵².

Открытия Сомполинского подкрепили распространенное представление о том, что устойчивых к антибиотикам бактерий неизбежно ослабляет их дополнительный багаж из обеспечивающих устойчивость плазмид. Согласно этой концепции, стоит убрать давление отбора, создаваемое антибиотиками, и устойчивые микробы вскоре уступят место своей восприимчивой к антибиотикам родне. Этих соображений оказалось достаточно, чтобы убедить врачей, работавших в шестидесятые и семидесятые годы, что восприимчивость к антибиотикам всегда можно восстановить, давая пациенту “отдых от лекарств” или просто переводя его на какой-то другой препарат.

Одним из немногих, кого подобные рассуждения не могли успокоить, был молодой врач Стюарт Ливи, недавно окончивший Школу медицины Пенсильванского университета. Он относился к горстке тех практикующих врачей, кто догадывался о последствиях перемешивания генов, на что в то время начали проливать свет специалисты по бактериальной генетике, такие как Ватанабэ, вместе с которым Ливи учился в течение одного семестра в медицинской школе в Токио. В 1977 году, устроившись к тому времени на работу в Университет Тафтса, он начал первое широкомасштабное исследование с целью оценить уровень устойчивости кишечных бактерий на материале нескольких сотен разнообразных испытуемых, среди которых были госпитализированные пациенты и студенты, а также целые семьи из городской и сельской местности нескольких штатов. Результаты этого исследования потрясли даже самого Ливи. Устойчивые к антибиотикам микроорганизмы составляли 50 % или более кишечных бактерий у трети с лишним здоровых испытуемых, из которых никто не принимал антибиотиков уже больше шести месяцев. Ливи рассчитал, что из организма среднего американца ежедневно выходит с экскрементами от 10 миллионов до миллиарда устойчивых к антибиотикам кишечных палочек⁵³.

“Не могу забыть, в какое разочарование меня повергали конференции по медицинской микробиологии, – вспоминает Ливи три десятка лет спустя. – Люди, перед которыми я выступал, говорили: “Эти факторы устойчивости, может быть, и интересны генетикам, но они не составляют никакой клинической проблемы”. Меня это просто поражало, потому что я понимал, что это лишь надводная часть айсберга”⁵⁴.

Для тех же, кто прислушался к выводам Ливи, его данные стали опровержением идеи о том, что гены устойчивости уничтожаются отбором вскоре после того, как пациент перестает принимать антибиотики. Другие исследователи подтвердили этот тревожный новый вывод. В начале девяностых годов Абигайль Сэльерс из Иллинойсского университета в Урбане и Шампейне начала отслеживать ход распространения целого ряда генов устойчивости, которые ей удалось выявить у множества штаммов и видов микроорганизмов из рода Bacteroides – одной из самых массовых групп кишечных бактерий. Сэльерс стремилась выяснить, откуда берутся эти гены и что способствует их распространению. Чтобы ответить на поставленные вопросы, она освоила методы микроархеологии и стала использовать ДНК-зонды для поиска генов устойчивости в замороженных образцах стула, взятых с конца шестидесятых по начало девяностых годов как у здоровых испытуемых, так и у госпитализированных пациентов.

Ей удалось установить, что до семидесятых годов ген устойчивости к тетрациклину tetQ встречался менее чем у четверти представителей рода Bacteroides из исследованных образцов. При этом в образцах, полученных в девяностые годы, уже более 85 % представителей этого рода содержали данный ген независимо от того, был ли образец взят у госпитализированного пациента или у человека, не принимавшего никаких антибиотиков уже не один год. Сходным образом многие штаммы Bacteroides подхватили за прошедшие три десятка лет и три других гена (ermB, ermFи ermG), обеспечивающих устойчивость к более новому антибиотику – эритромицину. Доля таких штаммов возросла с менее 2 % в 1970 году до более 20 % в середине девяностых⁵⁵. Результаты, которые получила Абигайль Сэльерс, явственно свидетельствовали о том, что встречаемость устойчивых к антибиотикам бактерий в нашем организме неуклонно возрастала с каждым десятилетием.

Учитывая, что представители рода Bacteroides составляют не менее четверти кишечной микрофлоры человека, Абигайль Сэльерс понимала, какую угрозу таит постепенное возрастание их устойчивости к двум антибиотикам из числа наиболее часто прописываемых врачами по всему миру. “Эти бактерии сразу станут опасны, стоит им попасть в брюшную полость в результате какой-либо травмы, – говорит она. – Но самая большая опасность состоит в том, что у большинства из нас в организме может содержаться более чем достаточно генов устойчивости, чтобы превратить инфекцию, которая прежде была излечимой, в неизлечимую”. По крайней мере теоретически, представители рода Bacteroides могут делиться своими генами с возбудителями опасных кишечных заболеваний, такими как заражающие пищевые продукты сальмонеллы, шигеллы и кампилобактеры, а также респираторных заболеваний, такими как золотистый стафилококк и пиогенный стрептококк, регулярно проходящие через кишечник, после того как мы проглатываем их вместе со слюной и слизистыми выделениями носовой полости.

Абигайль Сэльерс подсчитала, что такие бактерии, проходя через желудочно-кишечный тракт, проводят от двадцати четырех до сорока восьми часов в контакте с “местными” бактериями. “А этого более чем достаточно, чтобы подцепить что-нибудь интересное в таком клубе для обмена партнерами, как наша толстая кишка, – шутит она. – Иными словами, если использовать другое сравнение, мы превратили свой кишечник в бактериальный аналог сайта eBay. Вместо того чтобы вырабатывать устойчивость к антибиотикам трудным способом (посредством мутаций), можно просто заглянуть туда и приобрести ген, уже созданный какой-нибудь другой бактерией”. Абигайль Сэльерс установила, что время, за которое штамм бактерий из рода Bacteroides может вырезать у себя ген tetQ и передать его другому подобному штамму, составляет всего несколько часов. В последнее время ее исследовательская группа в Иллинойсском университете изучала, насколько широко представители рода Bacteroides способны распространять эти опасные гены и какие условия побуждают их это делать.

Можно сказать, что работать в ее лаборатории значит играть роль свахи, подбирающей порой очень странные пары. Стоя за лабораторным столом, аспирантка Кая Малановска снимает крышку с чашки Петри, чтобы взять оттуда с помощью бактериальной петли порядка полумиллиарда клеток кишечной палочки. Она переносит их в пробирку, уже содержащую такое же количество клеток Bacteroides thetaiotaomicron, плавающих в крошечной лужице бульона с добавлением антибиотика⁵⁶. Очистив пробирку от кислорода, Кая оставляет оба вида бактерий вместе на целую ночь в уютном тепле лабораторной “кишки” – термостата размером с комнату, в котором поддерживается такая же температура, как в кишечнике здорового человека (37 °C). Для научного руководителя аспирантки не секрет, какой результат она получит через пару дней. “Бактериальный аналог случайных связей позволит двум видам обменяться несколькими генами”, – объясняет Абигайль Сэльерс. В данном случае в связь вступают два вида, состоящие в очень отдаленном родстве друг с другом, как если бы корова спаривалась с пумой или даже со змеей.

Другое, потребовавшее еще больших усилий открытие ее лаборатории состояло в обнаружении генетических свидетельств того, что грамотрицательные бактерии из рода Bacteroides исходно подхватили некоторые из этих генов устойчивости с противоположной стороны царства бактерий – у таких грамположительных организмов, как образующий споры кишечный микроб Clostridium perfringens и палочковидная почвенная бактерия Bacillus sphaericus. Подобная передача генов – от жестких и тяжеловооруженных грамположительных клеток к Bacteroides thetaiotaomicron с их скользкой капсулой – долгое время считалась маловероятной, если вообще возможной. “Это как если бы броненосец спаривался с кальмаром”, – говорит Абигайль Сэльерс. Или, если точнее отразить степень эволюционного родства, как если бы броненосец скрещивался с секвойей.

Абигайль Сэльерс знает, что антибиотик в пробирке у ее аспирантки не только не сможет убить бактерий, плавающих внутри, но и будет способствовать передаче ДНК между ними. “Если представить себе передачу генов между бактериями как бактериальный аналог случайных связей между незнакомыми людьми, то антибиотики играют здесь роль афродизиака, – говорит она. – Тетрациклин может их как следует завести”. Такая рекация, возможно, связана с одним из многих методов совместного выживания, широко распространенных в мире бактерий. Принцип здесь, по словам исследовательницы, может быть такой: “Я поделюсь с тобой своими генами, если ты поделишься со мной своими”.

Абигайль Сэльерс разделяет обеспокоенность Стюарта Ливи из Университета Тафтса по поводу того, что не только антибиотики, но и многие другие современные антибактериальные продукты могут способствовать распространению устойчивости к лекарственным препаратом за счет этих и других трюков, которыми владеют бактерии. “Ливи указывает на серьезные основания для беспокойства, – говорит она, – поскольку некоторые из этих продуктов могут способствовать отбору мутаций, делающих бактерий устойчивыми не только к самим этим продуктам, но и к некоторым другим антибиотикам”. Особенное беспокойство у Ливи вызывает триклозан – химикат, который особенно часто добавляют в антибактериальные мыла, зубные пасты, ополаскиватели для полости рта и бытовые чистящие средства. В 1998 году сотрудница его лаборатории Лора Макмёрри показала, что триклозан действует скорее как антибиотик, чем как убивающие все подряд вещества для дезинфекции, такие как спирт или гипохлорит натрия. А именно она показала, что триклозан отключает фермент, используемый бактериями для синтеза жиров, причем совсем небольшое изменение ДНК, то есть мутация, позволяет кишечной палочке и многим другим микроорганизмам обходить эту преграду.

Сотрудники лаборатории Ливи с тех пор также показали, что триклозан может запускать механизм, обеспечивающий устойчивость ко многим антибиотикам у кишечной палочки, сальмонелл, шигелл и других кишечных бактерий. Он делает это, заставляя сработать ключевой генетический переключатель – так называемый оперон устойчивости ко многим антибиотикам, или mar (multiple-antibiotic-resistance operon). Этот переключатель в свою очередь активирует целый набор из примерно шестидесяти различных генов, помогающих бактерии выжить, в том числе ген так называемого откачивающего насоса, который выводит из бактериальной клетки не только триклозан, но и ряд других антибиотиков. Аналогичный генетический “рвотный рефлекс” запускается, когда эти бактерии сталкиваются с дезинфицирующими средствами, такими как скипидар, или химическими консервантами, такими как хлорид бензалкония и другие четвертичные аммониевые соединения, широко используемые в глазных каплях, аэрозолях для носа и косметике. Следовательно, все эти хозяйственные товары могут способствовать выработке у бактерий устойчивости ко многим антибиотикам, отбирая тех мутантов, у которых трюмный насос для откачивания антибиотиков работает круглосуточно⁵⁷. Проблему может усугубить то обстоятельство, что триклозан и его близкий химический родственник триклокарбан устойчиво сохраняются в очищенных стоках и за последние двадцать лет стали повсеместно встречаться в грунтовых и подземных водах, а также в пресноводных озерах и реках США⁵⁸.

Стюарт Ливи и Абигайль Сэльерс отнюдь не одиноки в своем стремлении донести до людей данные исследований, показывающие, что за период чуть больше чем полвека массовое применение антибиотиков и других антибактериальных веществ преобразило экосистемы микробов, обитающих внутри нас. Например, исследователи из лондонского Стоматологического института Истмена недавно установили, что почти у всех младшеклассников в ротовой полости обитают бактерии, устойчивые к тетрациклину, несмотря на то что врачи вообще не прописывают тетрациклин детям младше двенадцати из-за того, что этот антибиотик портит цвет растущих зубов⁵⁹.

Вопрос, ответа на который подобные исследования дать не могут: откуда произошли все эти опасные гены. В редких случаях новая разновидность устойчивости к антибиотикам возникает в результате случайных мутаций. Если повезет, такая мутация оказывается в состоянии изменить биохимическую мишень антибиотика так, что ему больше не за что будет ухватиться в бактериальной клетке. Простая мутация может также подействовать на переключатель, заставляющий откачивающий насос работать сверхурочно. Но сам откачивающий насос представляет собой вполне работоспособный биохимический аппарат, генетический чертеж которого выработался в ходе эволюции за сотни миллионов лет. То же относится и к сложным генам бактериальных ферментов, таких как бета-лактамаза, которая расщепляет, блокирует или иным способом нейтрализует десятки важных антибиотиков. Ясно, что эти механизмы устойчивости не могли выработаться в ходе эволюции за последние шестьдесят с чем-то лет. Так же ясно, что до внедрения антибиотиков они встречались редко, если вообще встречались, у бактерий, заселяющих или заражающих человеческий организм. Но оказалось, что они всегда были не дальше от нас, чем грязь, которую мы топчем ногами.

Устойчивость хоть лопатой загребай

В распоряжении Джерри Райта, главы Противомикробного исследовательского центра Университета Макмастера в Гамильтоне (провинция Онтарио, Канада), имеется оборудованная по последнему слову техники лаборатория, в которой есть все, что может понадобиться разработчику новых медикаментов, включая стоящий 15 миллионов долларов США аппарат для высокоскоростного скрининга, позволяющий одновременно проверять эффективность действия десятков потенциальных медикаментов на сотни бактериальных мишеней. Однако Райт убедился, что технологии XXI века бледнеют перед лицом изящных механизмов создания антибиотиков, которые можно наблюдать в комке грязи.

“Лучшим умам синтетической химии потребовались годы неимоверных усилий на получение даже в малых количествах таких структурно сложных антибиотиков, как ванкомицин, – объясняет он. – Но многие разновидности бактерий могут делать это с легкостью”. Особый интерес у Райта и его команды из Противомикробного центра вызывают стрептомицеты (Streptomyces) – обширный род почвенных бактерий, давно привлекавших внимание ученых своей способностью образовывать сложные колонии из длинных нитевидных клеток с напоминающими плодоножки стебельками, несущими споры. На определенном этапе эти производящие антибиотики бактерии пополнили наш медицинский арсенал дюжиной с лишним новых классов препаратов, в том числе стрептомицинами, тетрацикли-нами, неомицинами, эритромицинами и ванкомицинами.

В подземном мире микробов эти биохимические соединения, судя по всему, играют две разные роли. Результаты ряда исследований указывают на то, что при низких концентрациях они работают как сигнальные молекулы, позволяя бактериальным клеткам ощущать присутствие других клеток собственного и других видов и реагировать на него⁶⁰. При более высоких концентрациях они могут играть более знакомую нам роль антибиотиков как ядов, оттесняя конкурентов в бесконечной толкотне сложных микробных сообществ, повсеместно, от пустынь нашей планеты до горных вершин, пропитывающих песок и почву.

Райт начал исследования генов стрептомицетов в середине девяностых. Цель исследований состояла как раз в том, чтобы узнать у этих бактерий некоторые трюки, полезные для разработки лекарственных препаратов. Райт и его аспирант Кистофер Маршалл сосредоточились в особенности на одном отрезке хромосомы, принадлежащей бактерии Streptomyces toyocaensis, о котором было известно, что он задействован в синтезе тейкопланина – антибиотика, близкородственного ванкомицину. Результатом этого исследования стал каталог из нескольких десятков генов, в числе которых был и нежданный подарок судьбы – набор генов самосохранения, защищающих клетки S. toyocaensis от их собственного яда.

Райта не удивило, что эти гены устойчивости оказались перемешаны у бактерии с генетическими чертежами аппаратуры для производства яда, позволяя микробу эффективно координировать выработку “противоядия”, не менее важную, чем синтез самого яда. Но чего Райт не ожидал, так это того, что кластер из пяти генов устойчивости, выделенный им и Маршаллом из данного обитателя грязи, казался до ужаса знакомым. Любой микробиолог, работавший с внутрибольничными супермикробами, такими как устойчивые к ванкомицину энтерококки, немедленно узнал бы эти гены: один – чтобы срезать места связывания антибиотика на грамположительной клеточной стенке, еще два – чтобы изготавливать устойчивые к антибиотику детали для заделывания возникающих при этом в стенке щелей, и последняя пара – регуляторные гены, позволяющие включать первые три в случае надобности, когда поблизости объявится ванкомицин или какой-либо из его химических родственников.

Райт и Маршалл воспользовались ДНК-зондами, чтобы выудить те же самые гены устойчивости у других стрептомицетов. Они обнаружили эти гены у выделяющего ванкомицин Streptomyces orientals, а также у полудюжины других штаммов и видов, производящих химически родственные ванкомицину антибиотики⁶¹. “Тут-то мы и хлопнули себя по лбу, – говорит Райт. – Если бы мы только провели такой эксперимент пятнадцать лет назад, когда началось широкое применение ванкомицина, мы бы узнали, какой именно механизм устойчивости придет вслед за этим антибиотиком в наши поликлиники и больницы”.

Учитывая повсеместное присутствие стрептомицетов в почве, Райт заинтересовался, что еще можно накопать в подобной грязи. Следующий этап его исследования был, по его словам, смехотворно прост для ученого, имеющего в своем распоряжении новейшую аппаратуру на много миллионов долларов: он был “весь выполнен на оборудовании, доступном и сотню лет назад”. Отправляясь на любую научную конференцию или просто в поход по лесам со своими детьми, он всегда привозил оттуда полиэтиленовый пакет на “молнии”, заполненный почвой, будь то засыпанный листьями лесной суглинок или усеянная окурками земля с клумбы перед конференц-центром. После чего он велел своим студентам и аспирантам проводить скрининг добытых образцов в поисках стрептомицетов и проверять устойчивость этих бактерий к набору из двадцати одного антибиотика разных классов. Студентов и аспирантов он тоже просил, когда те отправлялись домой на каникулы, набивать свои рюкзаки пластиковыми пакетами и привозить эти пакеты обратно с образцами почвы. За следующие два года в его лаборатории скопилась коллекция, где был и суглинок из прерий Саскачевана, и глина с автостоянок Торонто, и удобренная почва из садов на берегах Ниагары, и небольшой кусок Канадских Скалистых гор. Младший брат Райта, работающий полицейским в глуши, на границе Онтарио и Манитобы, прислал ему даже оттаявший образец мерзлой почвы с северного фронтира. “У нас была грязь со всей страны, от Ванкувера до Галифакса”, – говорит Райт.

Студентки Ванесса Д’Коста и Кэтрин Макгран выполнили непростую лабораторную работу по выделению нитевидных спорообразующих стрептомицетов из накопленных образцов почвы. Они получили коллекцию из почти пятисот штаммов и видов, в том числе никогда ранее не выделявшихся. Самый впечатляющий результат состоял в том, что все эти микроорганизмы оказались устойчивыми, причем не только к своим собственным характерным антибиотикам, но и ко многим другим. Все они без исключения могли переваривать, деактивировать, выключать, выводить из клетки или каким-то иным способом нейтрализовать многие антибиотики. В среднем каждый из этих стрептомицетов проявлял устойчивость к семи или восьми антибиотикам, а многие могли устоять против четырнадцати или пятнадцати. В ходе всего исследования была обнаружена устойчивость к каждому из двадцати одного проверенного антибиотика, в число которых входили и такие давние стандартные препараты, как тетрациклин и эритромицин, и такие многообещающие новые лекарства, как синерцид, укротитель VRE, а также тигацил и кубицин, на которые возлагались большие надежды в борьбе с MRSA62, Еще удивительнее было то, что многие из исследованных микроорганизмов оказались устойчивыми к целиком и полностью синтетическим антибиотикам, таким как ципрофлоксацин и превозносимые до небес рекламой новые чудо-лекарства телитромицин и линезолид⁶³ – вещества, не похожие ни на одно соединение, с которым микроорганизмы могли встречаться в природе.

В 2006 году Райт опубликовал полученные его командой результаты в авторитетном журнале Science, в статье, озаглавленной “Выборочное исследование антибиотического резистома”⁶⁴. Многие ученые высказывали свое удивление по поводу того, что бактерии оказались способны к нейтрализации более дюжины синтетических и полусинтетических антибиотиков, но Райт говорит, что он ничего другого и не ожидал: “Устойчивость к антибиотикам можно выработать многими разными способами, и среди них немало довольно неспецифичных. Например, откачивающие насосы будут выводить из клетки едва ли не любое подозрительное вещество”. Особенно интересно, что команде Райта встретилось несколько ранее неизвестных механизмов устойчивости. Более половины исследованных бактерий синтезировали новый для науки фермент, расщепляющий как синерцид, так и рифампицин (незаменимое средство для лечения туберкулеза). Другие бактерии оказались способны нейтрализовать телитромицин с помощью невиданного ранее трюка: присоединяя определенный углевод к химическому скелету антибиотика и тем самым лишая его противобактериального эффекта.

Эта публикация вызвала появление заголовков в духе желтой прессы (“В почве полно супермикробов!”) и некоторую панику⁶⁵. Какое уж там осмотрительное использование антибиотиков! А не приносили ли мы факторы устойчивости к ним в наши дома и больницы на подошвах своей обуви? По словам Райта, вовсе нет. “Эти гены едва ли могут перескакивать непосредственно от стрептомицетов к болезнетворным бактериям”, – объясняет он. Во-первых, такие выделяющие антибиотики микроорганизмы, как стрептомицеты, держат эти гены “защиты от самоубийства” надежно встроенными в свою главную хромосому. Прежде чем эти гены войдут в состав работающей в бактериальном мире системы обмена, они должны быть выделены и упакованы в мобильные генетические элементы, такие как плазмиды и транспозоны. Во-вторых, хотя гены устойчивости, обнаруженные Райтом у микробов из грязи, и оказались очень близки ко многим подобным генам, обнаруженным у болезнетворных бактерий, небольшие отличия в орфографии ДНК этих генов говорили о том, что свой переход из одной группы микроорганизмов к другой они совершили через посредников.

Всякий раз, когда ген передается от одного микроорганизма другому, в нем, как при игре в испорченный телефон, происходят небольшие изменения, отражающие “ДНК-диалект” каждого нового хозяина. А именно, ДНК любого организма – от бактерии до слона – отличается характерным для него содержанием ГЦ, то есть долей ДНК-букв, образуемых азотистыми основаниями гуанином и цитозином (которые вместе с аденином и тимином и составляют весь ДНК-алфавит). Бактерии рода Streptomyces отличаются одними из самых высоких показателей содержания ГЦ во всем царстве бактерий. Гуанин и цитозин составляют более 70 % всех азотистых оснований в ДНК стрептомицетов, в том числе и в их генах устойчивости. Когда же подобные гены обнаруживаются у таких болезнетворных бактерий, как энтерококки и стафилококки, содержание ГЦ в них оказывается близко к 50 %. При этом содержание ГЦ в “собственных” генах этих болезнетворных организмов еще ниже. И у стафилококков и у энтерококков оно составляет около 37 %. Эти соотношения указывают на то, что данные гены провели какое-то время в промежуточных организмах и содержание в них ГЦ постепенно менялось в направлении показателей, характерных для каждого нового хозяина.

“Ситуация, с которой мы здесь сталкиваемся, напоминает неполноту палеонтологической летописи, – говорит

Райт. – У нас есть первое звено: почвенные микроорганизмы с их естественной устойчивостью. И у нас есть последнее звено: устойчивые к ванкомицину больничные энтерококки. У них имеются одни и те же гены устойчивости. Но мы знаем, что тот путь, который позволил последним получить гены от первых, включал целый ряд промежуточных звеньев”.

С чего начать поиски этих промежуточных звеньев? Ясно, что активное использование антибиотиков в медицине сыграло здесь немалую роль. Кроме того, их активное использование в сельском хозяйстве, в особенности в кормах для сельскохозяйственных животных, могло открыть для этих генов канал, ведущий напрямую на наш обеденный стол.

Что творится на фермах

“ЧУДО-ЛЕКАРСТВО” АУРЕОМИЦИН УСКОРЯЕТ РОСТ НА 50 %

Специально для “Нью-Йорк таймс”

Филадельфия. Золотистое вещество ауреомицин – спасительное лекарство из группы, известной под названием антибиотиков – оказалось одним из самых действенных среди открытых до сих пор веществ, ускоряющих рост, он дает лучший эффект, чем любой известный витамин⁶⁶.

Химики из фармацевтической компании Lederle Laboratories Томас Джукс и Роберт Стокстад сообщили 9 апреля 1950 года о своем случайном открытии “эффектной” новой роли, которую могут играть антибиотики. Они полагали, что это явление “имеет огромные перспективы для выживания человечества в мире сокращающихся ресурсов и растущего народонаселения”. Всего пять фунтов неочищенного антибиотика, добавленные к тонне корма, повышали скорость роста поросят на 50 %. Сходные результаты были получены на цыплятах и телятах, которые благодаря этой добавке росли быстрее, чем когда-либо в истории животноводства.

Способность антибиотиков усиливать рост животных открылась химикам из Lederle в ходе опытов по выделению витамина B₁₂, который уже использовался для стимуляции роста скота, из сточных вод, получаемых при выращивании микроорганизмов для производства антибиотиков. Исследователи добывали этот витамин в чанах с бактерией Streptomyces rimosus – золотистым почвенным микроорганизмом, производящим ауреомицин. К своему удивлению, Джукс и Стокстад обнаружили, что необработанные сточные воды повышают скорость роста животных намного сильнее, чем чистые препараты витамина B₁₂. Результаты добавления в корм чистого ауреомицина оказались еще более впечатляющими. Другой ученый из компании Lederle, Бенджамин Даггар, выделил ауреомицин всего двумя годами раньше и разработал на его основе антибиотик самого широкого в истории спектра действия, позволяющий истреблять более пятидесяти разновидностей болезнетворных микробов – возбудителей известных недугов. И все же, учитывая возможный спрос у американских фермеров, открытие Джукса и Стокстада могло принести компании даже большую прибыль.

Выращивание молоди на антибиотиках не увеличивало размеры взрослых животных. Но, ускоряя рост молодняка, этот метод резко сокращал время (а значит, и стоимость) получения животных, готовых к забою. Кроме того, тенденция ставить производство сельскохозяйственных животных “на поток” делала индивидуальное лечение невыгодным. При стоимости антибиотиков, упавшей до каких-нибудь тридцати – сорока центов за фунт, намного разумнее казалось лечить сразу все стадо, щедро добавляя антибиотики в корм и воду.

На пресс-конференции, где они объявили о своем открытии, Джукс и Стокстад попытались разуверить тех, кто беспокоился о возможном попадании скармливаемых животным антибиотиков на обеденный стол. Они объяснили, что эти вещества будут разлагаться в ходе пищеварения в организме животного. Поступившие в следующем месяце данные с указанием на обратное удостоились лишь краткого упоминания в прессе. Газета “Нью-Йорк таймс” опубликовала где-то в середине колонки “Заметки о науке” следующее сообщение:

У висконсинских сыроваров возникли проблемы с молоком, залитым в чаны для створаживания. Выяснилось, что причина проблем была в том, что коров лечили от мастита (заболевания вымени) пенициллином или ауреомицином. Д-р У.-В. Прайс из Висконсинского университета установил, что эти препараты задерживают рост и мешают работе обычных бактерий, необходимых для производства качественных сыров⁶⁷.

Сегодня, по данным Института здоровья животных (организации, лоббирующей интересы ветеринарной фармацевтики), все поголовье сельскохозяйственных животных США потребляет более 20 миллионов фунтов антибиотиков ежегодно⁶⁸. По оценкам Союза обеспокоенных ученых (отстаивающего интересы потребителей), суммарное число еще выше и достигает почти 25 миллионов фунтов. При этом на лечение и профилактику заболеваний людей в США ежегодно уходит около 3 миллионов фунтов антибиотиков⁶⁹. Члены союза особенно обеспокоены объемом антибиотиков, скармливаемых животным в малых дозах (ниже, чем лечебные) исключительно для стимуляции роста⁷⁰. По их оценкам, на такое нелечебное использование приходится 70 % всех антибиотиков, скармливаемых сельскохозяйственным животным, то есть более 17 миллионов фунтов ежегодно. По подсчетам самих производителей, соотношение несколько иное: от 2 до 3 миллионов фунтов ежегодно для стимуляции роста и почти 20 миллионов фунтов ежегодно на профилактику инфекций в известные периоды повышенного риска (когда поросят и телят отнимают от матери, а также на время транспортировки, объединения и скученности стад) и на предотвращение распространения болезней – когда фермер замечает покашливание у курицы, насморк у теленка или какой-либо еще признак заболевания у отдельной особи. Немногим меньше половины от этого общего количества (около 10 миллионов фунтов) приходится на ионофоры и соединения мышьяка – противомикробные препараты, не используемые для лечения и профилактики заболеваний людей. Остальные же 12–14 миллионов фунтов составляют антибиотики из тех же классов, которые принимают люди: тетрациклины, цефалоспорины, фторхинолоны, пенициллины, сульфаниламиды и тому подобные⁷¹.

За последние тридцать лет многие десятки исследований подтвердили, что подобная постоянная диета из антибиотиков приводит к формированию высокоустойчивой микрофлоры в пищеварительном тракте и на коже животных, а также в воздухе, почве и грунтовых водах на фермах и в их окрестностях⁷². Анализы мяса и яиц, поступающих на продажу в супермаркеты, показывают, что по крайней мере некоторая часть этой устойчивой к антибиотикам микрофлоры оказывается в полиэтиленовых упаковках вместе с мясом, которое мы покупаем, а также внутри яиц (попадая туда еще до формирования скорлупы). Оттуда даже при самой аккуратной готовке немного невидимых микроорганизмов неизбежно попадает на различные поверхности на кухне, а время от времени и на обеденный стол – в непрожаренных котлетах, отбивных или омлете.

Каждый год от 3 до 4 миллионов американцев обращаются к врачам или попадают в больницы с бактериальными пищевыми отравлениями, вызываемыми сальмонеллами и кампилобактерами – самыми обычными возбудителями подобных расстройств. Еще большему числу людей приходится провести один или два неприятных дня поблизости от туалета, пока расстройство не пройдет само собой. В особо тяжелых случаях, когда бактерии распространяются за пределы кишечника, эффективные антибиотики могут спасти человека от серьезного повреждения органов или смерти и обеспечить полное выздоровление. Но за последние два десятилетия вначале животные, а затем и люди все чаще стали заражаться сальмонеллам и кампилобактерами, устойчивыми ко многим антибиотикам одновременно.

“Сальмонеллы – это само по себе плохо. Но сальмонеллы, устойчивые к антибиотикам, еще хуже”, – говорит эпидемиолог из ЦКЗ Том Чиллер, обеспечивающий связь этого ведомства с Национальной системой мониторинга устойчивости к антибиотикам, организованной совместно Министерством сельского хозяйства США и ветеринарным подразделением Управления пищевых продуктов и медикаментов. Чиллер сообщает, что за девяностые годы частота тяжелых случаев сальмонеллеза, вызываемого бактериями, устойчивыми ко многим антибиотикам, резко подскочила, достигнув пика в 2000 году, когда такие случаи составили около 40 % от всех случаев этого заболевания. С тех пор рост заболеваемости сконцентрировался на самых устойчивых к антибиотикам штаммах, неуязвимых для девяти и более некогда эффективных средств. Причем эти супермикробы оказываются еще опаснее из-за загадочной тенденции к большей инвазивности, повреждению органов и повышенной частоте летальных исходов, даже в тех случаях, когда врачи применяют по-прежнему эффективные антибиотики⁷³.

“Самая серьезная проблема, – продолжает Чиллер, – состоит в том, что мы наблюдаем рост устойчивости к нашим главным антибиотикам – к двум основным классам препаратов, которые любой врач станет использовать против этих инфекций”. Один из этих классов – фторхинолоны, такие как ципрофлоксацин, другой – цефалоспорины. Если они не сталкиваются с устойчивостью, ципрофлоксацин и другие “флоксацины” позволяют намного быстрее любых других препаратов справиться с тяжелыми формами сальмонеллеза и заражений кампилобактерами. Однако для лечения детей врачи по умолчанию выбирают цефалоспорины, принимая во внимание токсичность фторхинолонов, особенно для растущих костей, связок и нервной системы.

“Ни одному врачу не пожелаешь столкнуться с такой устойчивостью у пациента, находящегося в критическом состоянии”, – добавляет Чиллер. Призывы принять меры на государственном уровне зазвучали громче в 2003 году, когда результаты мониторинга показали, что устойчивость к ципрофлоксацину у всех кампилобактеров, которыми загрязнены попадающие на полки супермаркетов курятина и яйца, подскочила примерно до 15 %. В итоге в 2005 году Управление пищевых продуктов и медикаментов наложило запрет на использование энрофлоксацина (ветеринарного аналога ципрофлоксацима) на птицеводческих фермах. Эта мера, ставшая первым в истории США запретом на применение в животноводстве ранее разрешенного антибиотика, ознаменовала переломный момент в то разгорающейся, то затухающей кампании против сомнительной практики использования американскими животноводами антибиотиков из тех же семейств, которые активно применяются для лечения и профилактики человеческих заболеваний.

Еще большее беспокойство вызывает подозрение, что огромный объем антибиотиков, скармливаемых сельскохозяйственным животным, поддерживает работу канала, по которому гены устойчивости поступают из их микрофлоры в нашу. Приходится предположить, говорит Чиллер, что на каждую сальмонеллу или кампилобактера, от которых кто-то заболевает, приходятся сотни миллионов в норме безвредных бактерий, таких как энтерококки или энтеробактеры, постоянно поступающих с животноводческих ферм к нам в тарелки. “Им не обязательно вызывать у нас заболевания, чтобы обмениваться у нас в кишечнике генами с другими бактериями”.

Но хотя логика и косвенные доказательства и подтверждают реальность этого сценария, животноводы и представители фармацевтической промышленности с давних пор подчеркивают, что никому ни разу не удалось достоверно отследить передачу генов устойчивости от бактерии из коровы, курицы или свиньи возбудителю человеческих заболеваний иначе как в искусственных условиях лабораторной пробирки. “Кто скажет, что на самом деле не может быть наоборот, что огромное количество противомикробных препаратов, принимаемых людьми, не способствует выработке устойчивости у животных?” – спрашивает ветеринар Ричард Карневале, вице-президент по научным вопросам Института здоровья животных. Карневале указывает на результаты исследований, проведенных в Университете Лома-Линда и показавших, что в организме у людей, которые питаются мясом, не больше устойчивых к антибиотикам микробов, чем у вегетарианцев (хотя испытуемые-вегетарианцы, участвовавшие в этом исследовании, потребляли как яйца, так и молоко)⁷⁴. Он также отмечает, что другие ученые продемонстрировали высокий уровень устойчивости к антибиотикам у бактерий, загрязняющих мясо, снабженное ярлыком “выращено без антибиотиков”⁷⁵. “Устойчивых микробов можно найти даже в оленьих экскрементах, собранных в чаще леса”.

Фактор, который исследователи еще только начинают рассматривать и который может объяснить некоторые из этих явных аномалий, связан с тем, что происходит с тоннами антибиотиков, ежегодно выходящими из сельскохозяйственных животных с экскрементами, говорит Чиллер. Например, было показано, что из стока животноводческих ферм антибиотики попадают в грунтовые воды и в реки⁷⁶. Кроме того, добавляет он, предполагать, что достоверно отслеженный резкий рост встречаемости устойчивых бактерий на полках супермаркетов связан с их переходом от людей к животным, а не наоборот, просто нелогично. “Насколько мне известно, животных людьми никто не кормит”, – говорит он.

Результаты нескольких исследований дают убедительные косвенные свидетельства передачи устойчивости к антибиотикам от сельскохозяйственных животных людям. Например, осенью и зимой 1999 и 2000 года эпидемиологи исследовали вспышку высокоустойчивой инфекции мочевых путей среди студенток Калифорнийского университета в Беркли. ДНК-дактилоскопия показала, что возбудители этой инфекции происходили от одного клона, то есть уникального подштамма, кишечной палочки. Эти данные убедили исследователей, что все возбудители распространились из какого-то одного источника. Поскольку некоторые из пациенток жили в одной комнате или вообще были знакомы друг с другом, ученые сделали вывод, что источником этой инфекции была зараженная пища. Когда они выяснили, что тот же самый клон кишечной палочки вызвал вспышки подобной инфекции в Мичигане и Миннесоте в промежуток с 1996 по 1999 год, они поняли: хотя источник загрязнения и не удалось выявить, он скорее всего был связан с кишечной палочкой крупного рогатого скота, распространившейся вместе с развозимой по всей стране говядиной⁷⁷.

По иронии судьбы, одно из самых убедительных свидетельств передачи опасных генов устойчивости от сельскохозяйственных животных людям было получено благодаря провалу ранних попыток ограничить применение антибиотиков в европейском животноводстве. Еще в шестидесятых годах британские врачи требовали от правительства провести расследование роли антибиотиков, используемых в животноводстве, в возрастающей устойчивости к антибиотикам сальмонелл и кампилобактеров, вызывающих инфекции, с которыми сталкивались поликлиники и больницы Великобритании. Результатом этих усилий стал доклад комиссии Суонна от 1969 года, где была показана отчетливая корреляция между использованием усиливающих рост антибиотиков и повышением концентрации устойчивых к антибиотикам бактерий в организмах забитых животных, а также историческим повышением заболеваемости людей устойчивым к антибиотикам сальмонеллезом⁷⁸. В ответ на этот отчет британское правительство запретило использование в малых дозах (“в питательных целях”) в сельском хозяйстве любых классов антибиотиков, в то время применяемых для профилактики и лечения человеческих заболеваний. Большинство стран Западной Европы последовали примеру Великобритании, заботясь о сохранении эффективности применяемых в медицине антибиотиков.

В результате животноводам пришлось обратиться к набору антибиотиков второго ряда, считавшихся неподходящими для людей из-за их предполагаемой токсичности или плохой усвояемости. Важнейшими из них были гликопептиды – семейство антибиотиков, к которому относится ванкомицин. В то время мало кто мог себе представить, что уже в ближайшие десятилетия антибиотики этого класса станут последней надеждой больниц перед лицом ширящейся эпидемии инфекций, устойчивых к метициллину. В конце восьмидесятых, когда европейские врачи впервые прибегли к ванкомицину, они были неприятно поражены тем, что устойчивость к этому антибиотику была уже широко распространена в микрофлоре у человека. Последующие исследования показали: в микрофлоре миллионов европейцев присутствуют штаммы VRE, несущие гены устойчивости к ванкомицину, почти идентичные выделяемым из кишечных бактерий кур и свиней, выращенных на авопарцине – еще одном антибиотике из класса гликопептидов и химическом близнеце ванкомицина.

Хотя ни один свидетель и не наблюдал своими глазами передачу генов устойчивости от сельскохозяйственных животных к людям, на это отчетливо указывали все данные. При этом в США и Канаде, где фермеры не использовали авопарцин (в их распоряжении была масса других антибиотиков), VRE у людей оставался редкостью, если вообще встречался за пределами больничных стен. Особый интерес у микробиологов вызвало то, что разновидности VRE, обитавшие в организме европейцев, явственно отличались от разновидностей, обитавших в организмах сельскохозяйственных животных, которыми они питались. Однако их гены устойчивости оказались почти идентичны. Иными словами, кишечные бактерии животных не заражали людей, а лишь передавали человеческой микрофлоре свои гены, проходя через кишечник человека.

В Дании, первой европейской стране, где авопарцин запретили (в 1995 году), было отмечено незамедлительное падение встречаемости устойчивых к ванкомицину бактерий у домашней птицы, хотя на их встречаемости у свиней эта мера никак не сказалась. Но у свиных кишечных бактерий гены устойчивости к ванкомицину соседствовали с генами устойчивости к другому антибиотику – тилозину. Когда же датское правительство добавило и тилозин в список антибиотиков, которые запрещено использовать для стимуляции роста, это вызвало желаемое падение устойчивости к ванкомицину и у бактерий, загрязняющих свинину. В 1996 году примеру Дании последовали Германия, Бельгия и Нидерланды. Клинические исследования, проведенные за следующие пять лет, показали, что суммарная встречаемость VRE у европейцев сократилась вдвое, с 12 % до 6 %, но так и не достигла уровня, предшествовавшего периоду использования авопарцина⁷⁹.

В 1999 году Европейский союз потребовал полностью прекратить использование антибиотиков для стимуляции роста сельскохозяйственных животных, наложив на них запрет, постепенно введенный в действие в течение следующих семи лет. Что же послужило поводом для столь радикальной меры? В 1999 году немецкие исследователи проверяли эффективность синерцида – многообещающего нового антибиотика для лечения инфекций, вызываемых VRE. Они сразу же обнаружили, что как у пациентов, так и у здоровых испытуемых часто встречались микроорганизмы, устойчивые к новому антибиотику. Как и ванкомицин, синерцид был еще одним представителем класса антибиотиков (стрептограминов), редко используемого для лечения и профилактики заболеваний людей, но популярных среди животноводов как средство для стимуляции роста сельскохозяйственных животных⁸⁰.

В тот же год в Соединенных Штатах ученые из ЦКЗ выявили устойчивость к синерциду почти у 90 % энтерококков, которые загрязняют поступающую в продажу курятину, и у 12 % энтерококков, выделенных из организмов здоровых испытуемых⁸¹. Исследователи предупреждали, что если начать использовать этот антибиотик для лечения людей, данный показатель быстро достигнет уровня, отмеченного у животных. Подтверждая прогноз, в 2006 году исследователи из Министерства здравоохранения штата Миннесота сообщили об устойчивости к синерциду 40 % энтерококков, выделенных у людей, которые имели дело с сырым мясом птицы или просто потребляли большое количество курятины. При этом у контрольной группы из 65 вегетарианцев им вообще не удалось обнаружить устойчивых к синерциду энтерококков⁸².

Сегодня в ведомствах Канады и США, связанных со здравоохранением и сельским хозяйством, по-прежнему идет борьба за то, чтобы наложить на использование сельскохозяйственных антибиотиков ограничения, которые отражали бы какой-то компромисс между интересами экономики и общественной безопасности. Некоторые люди предупреждают, что североамериканскому животноводству с его упором на крупные специализированные хозяйства и невысокой рентабельностью продаж будет намного сложнее подстроиться под любые запреты на ускоряющие рост антибиотики, чем европейскому, в среднем представленному фермами меньшего размера. Кроме того, объединения, отстаивающие интересы животноводов, не преминули обратить внимание на случаи, когда европейский запрет на добавление антибиотиков в малых дозах в корм здоровым животным приводил к повышению частоты инфекций, требующих лечения более высокими дозами, что могло даже увеличивать общий объем антибиотиков, потребляемых сельскохозяйственными животными.

Парадокс антибиотиков

Антибиотики по своей природе несут в себе семена собственного краха, предупреждет Стюарт Ливи в книге “Парадокс антибиотиков” – его манифесте, посвященном опасностям, связанным с неправильным и чрезмерным использованием антибиотиков. На момент выхода этой книги в средствах массовой информации уже сложился образ Ливи как классического пророка-пессимиста, запомнившегося телезрителям по выступлениям в новостях своими усами и чертами лица, напоминающими Граучо Маркса, а также пестрыми галстуками-бабочками. Его предостережения уже начали сбываться: от устойчивых к антибиотикам бактерий теперь ежегодно гибнут десятки тысяч американцев, и это в стране, где выбор антибиотиков для спасения жизни человека ни в коей мере не определяется их стоимостью. Ливи доказывает, что хотя осмотрительное использование и продлит эффективность антибиотиков, эти препараты дают нам в лучшем случае лишь временное решение вековой проблемы инфекционных заболеваний.