Если тело каждого из нас служит домом для тысяч разного вида бактерий, и если такой уклад существовал испокон веков, то в настоящее время жители развитых стран так или иначе в значительной степени утратили биоразнообразие населяющих их кишечник и другие органы микробов. Другими словами, сегодня в нас и на нас живет меньшее количество разнообразных бактериальных штаммов, чем в былые времена.
Доктор Мария Глория Домингез Белло в апреле 2015 года описала в журнале «Научные успехи» (Science Advances) [21], что члены изолированной группы американских индейцев в Венесуэле имеют самый разнообразный микробиом из всех людей на планете. Случайно обнаруженное с вертолета в 2008 году сообщество яномами последние одиннадцать тысяч лет живет жизнью охотников и собирателей в отдаленных горных районах, не контактируя с внешним миром. Исследователи собрали образцы из ротовой полости, кожи и фекалий тридцати четырех представителей группы, соблюдая при этом осторожность, чтобы самим вступать с яномами в минимальный контакт.
Доктор Домингез Белло и ее коллеги установили, что представители сообщества яномами обладали на 50 % более разнообразной микробиотой, чем типичный американец. Исследователи предполагают, что различные народности начинают утрачивать микробное разнообразие в тот момент, когда их культура становится более «западной». По словам доктора Домингез Белло, «когда мы сравнили наш микробиом с микробиомом изолированных народов, живущих в джунглях Южной Америки, мы подсчитали, что западный человек утратил около трети видов микробов».
Пока трудно с уверенностью говорить о том, чем обернется эта утрата, однако исследование яномами показало, что представители этой группы «обладают гораздо более богатым микробным сообществом, чем мы. И они здоровые».
Если теория доктора Блейзера о потерянных микробах верна, то современные люди, возможно, становятся слабее именно потому, что утратили разнообразие видов микробов, что служило людям защитой от болезней многие и многие поколения. По словам ученого, «очевидно, что разнообразие уменьшается. И эта тенденция опасна, так как именно разнообразие защищает нас».
Закономерно возникает вопрос о причинах утраты. Доктор Блейзер предполагает, что «это, отчасти, следствие современной жизни. Ничто не готовило наш микробиом к чистой воде, меньшим семьям, кесареву сечению и вездесущим антибактериальным средствам. И, конечно, семидесяти годам применения антибиотиков».
Почему антибиотики воздействуют на микробное разнообразие?
За последние несколько десятков лет произошло массивное увеличение объема применения антибиотиков в медицине и животноводстве.
В рамках недавнего исследования, проведенного детской больницей в Филадельфии, ученые рассмотрели истории болезни 65 000 детей с 2001 по 2013 годы с точки зрения применения антибиотиков. Руководитель проекта доктор Чарлз Бейли сообщает, что 69 % детей получали антибиотики в первые два года жизни; в среднем на каждого ребенка приходилось по 2,3 дозы антибактериальных препаратов [22].
Во многих странах обычной практикой стало добавление антимикробных препаратов (включающих в себя антибиотики, противогрибковые и антипаразитарные препараты) в пищу сельскохозяйственным животным. Фермеры применяют эти препараты в огромных количествах, чтобы обезопасить животных от инфекций и вызвать их ускоренный рост. По самым скромным подсчетам, в 2010 году во всем мире животные на фермах употребили 63 151 тонну антибиотиков [23].
В отчете, опубликованном в Соединенном Королевстве в декабре 2015 года, сообщается, что общий объем антибиотиков, применяемых в пищевом производстве, как минимум равен объему, применяемому в медицинских целях, а в некоторых регионах существенно превышает его. Например, в США 70 % антибиотиков, предназначенных для людей, на самом деле дается животным [24]. По данным британской благотворительной организации «Ассоциация почвы», за десять лет (2000–2010) объем применения антибиотиков на фермах в Великобритании вырос на 18 %. Сегодня около 45 % всех выпускаемых антибиотиков используется в животноводстве» [25].
Американский журнал Proceedings of the National Academy of Science прогнозирует массивный рост использования антибиотиков у сельскохозяйственных животных на 67 % к 2030 году. Ожидается удвоение объема в ближайшие пятнадцать лет в таких странах, как Бразилия, Россия, Индия, Китай и ЮАР [23].
Как работают антибиотики?
Антибиотики – медицинские препараты, которые лечат бактериальные инфекции. Они либо сразу убивают бактерии, либо замедляют их рост, давая, таким образом, возможность иммунной системе побороть инфекцию [26].
Некоторые антибиотики поражают определенный вид патогенных бактерий. Такой тип препаратов называется «антибиотики узкого спектра действия». К ним относится, например, пенициллин, который часто назначают при сифилисе, менингите, пневмонии, абсцессах легкого, а также при септицемии (заражении крови) у детей. Другие антибиотики относятся к препаратам широкого спектра действия, то есть они не различают виды бактерий и поражают как дружественные, так и патогенные. Тетрациклин – один из таких антибиотиков, его назначают при пневмонии и других инфекциях дыхательных путей, кожных инфекциях и акне, а также при инфекциях мочеполовой системы.
Происхождение антибиотиков.
До открытия антибиотиков состояние здоровье человека находилось в кризисе. Бактериальные инфекции (например, туберкулез, холера и чума) убили миллионы людей во всем мире. По словам доктора Блейзера, «в XIX веке возникали эпидемии коклюша и скарлатины, и многие дети не выживали. Мы воевали с некоторыми из ужасных патогенных бактерий, вызывающих эти заболевания. К счастью, в XX веке медицина разработала лекарства, которые мы называем антибиотиками, и начало этому положило открытие Александром Флемингом пенициллина».
Первый антибиотик, пенициллин, был случайно открыт шотландским биологом Александром Флемингом в Лондоне в 1928 году [27, 28]. Как гласит легенда, Флеминг, вернувшись из отпуска, открыл одну из оставленных в своей лаборатории чашек Петри, в которой находился стафилококк (бактерия, вызывающая фурункулез, ангину и абсцессы). Он обнаружил там нечто необычное: почти вся поверхность чашки была покрыта колониями бактерии, за исключением одного участка, где росла сине-зеленая плесень. Область, окружающая плесень, была чистой; казалось, что плесень выделяет некое вещество, останавливающее рост бактерий. Флеминг вырастил чистую культуру подавляющей рост бактерий плесени, которую Чарлз Том позже назвал Penicillinum notatum. Это вид грибка, который сегодня называется Penicillinum chrysogenum. Интересно, что свое название пенициллин ведет от латинского слова peniccilus (малярная кисть) из-за своего сходства с этим инструментом.
Плесень Флеминга была в состоянии уничтожить большой набор патогенных бактерий, включая стрептококк, менингококк и дифтерийную палочку, но она оказалась крайне неустойчивой во внешней среде, и произвести ее в больших количествах было трудно. Лишь в 1939 году Говард Уолтер Флори и Эрнст Борис Чейн вместе с коллегами из Оксфордского университета смогли превратить пенициллин в спасающий жизни препарат.
