Александр Флеминг работал с неочищенным фильтратом питательной среды, на которой выращивался гриб и выяснил, что этот препарат даже будучи разведенным в сотни раз задерживает рост бактерий и, что было особенно важно, не был столь ядовит для животных. Но понадобилось еще около 12 лет, чтобы пенициллин выделили в кристаллическом виде и стали вводить больным. Проделали эту трудную и кропотливую работу Эрнест Чейн и Говард Флори. Миллионы человеческих жизней, обреченных на гибель от воспаления легких, менингита, ангины, сифилиса, гонореи и других опасных заболеваний, вызываемых микробами, были спасены. Авторы открытия А. Флеминг, Г. Флори и Э. Чейн были удостоены Нобелевской премии в 1946 году.
Эрнест Чейн
Говард Флори
В медицине принято классифицировать антибиотические препараты в соответствии с их химической структурой. Выделяют около десятка различных групп антибиотиков, у каждой из которых есть своя мишень. В роли такой мишени выступают важные для бактерии процессы – синтез белка или нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), а также образование пептидогликана для построения клеточной стенки. Некоторые антибиотики вызывают разрушение цитоплазматической мембраны – оболочки клетки бактерий, а также нарушение процессов образования богатых энергией соединений. Действуя на какой-либо из этих процессов, можно вывести бактерию из строя. Почему же при таком количестве опасных для жизни бактерий мишеней у них со временем развивается устойчивость к различным антибиотикам?
Советский пенициллин был получен независимо от английских исследователей во время второй мировой войны. Зинаида Виссарионовна Ермольева обнаружила штамм гриба пенициллиума, который активно производил антибиотик. В самые кратчайшие сроки удалось очистить пенициллин, провести самые простые клинические тесты, а эффективность препарата проверялась уже во время лечения. Советский пенициллин спас тысячи солдат от заражения крови, газовой гангрены – омертвения тканей, вызванного анаэробной бактерией рода Clostridium, воспаления легких и других поражений микробами в условиях Второй мировой войны.
Дело в том, что многие из описанных мишеней для антибиотиков – это ферменты – белковые катализаторы (белки, задающие направление химическим реакциям и ускоряющие их ход). Как и все белки, они кодируются последовательностью ДНК. Мы знаем, что бактерии довольно быстро размножаются в процессе деления. При этом происходит и удвоение молекулы ДНК, так что каждая дочерняя клетка получает свою копию генетической информации. При копировании молекулы ДНК могут происходить ошибки – мутации, в результате чего в некоторых случаях происходит изменение структуры белковых молекул, в том числе и молекул-мишеней для антибиотиков. Стоит структуре фермента измениться, и антибиотик перестает действовать на эту мишень. Он больше не способен навредить бактериальной клетке.
Относительно недавно стало известно, что бактерии могут эти самые плазмиды получать в прямом смысле из воздуха! Кольцевые молекулы ДНК, несущие гены устойчивости к различным группам антибиотиков, в том числе и к антибиотическим препаратам «последнего резерва» могут присоединяться к твердым частицам в воздухе, а бактерии способны эту пыль поглощать, приобретая таким образом новые гены. Международной группой ученых были проведены исследования пыли из 19-ти городов мира 8-ми разных климатических зон. Было показано, что больше всего частичек с генами устойчивости «летает» в Сан-Франциско, а самым распространенными по всему миру оказались гены устойчивости к пенициллинам. Ученых насторожило то, что в воздухе 6-ти исследуемых городов были обнаружены гены устойчивости к ванкомицину, антибиотику «последней надежды». По мнению исследователей появление этой «опасной пыли» происходит из-за испарения сточных вод фабрик, ферм и больниц, где довольно широко используются антибиотики. Они попадают в воды, и обитающие там микроорганизмы постепенно вырабатывают устойчивость к препаратам, а затем эти гены распространяются воздушными потоками.
Существует еще один способ, благодаря которому бактерии могут получить устойчивость к антибиотикам – горизонтальный перенос генов. Дело в том, что у этих организмов помимо основной ДНК есть еще небольшие кольцевые молекулы ДНК – плазмиды. Они часто несут в себе гены устойчивости к антибиотикам. Передавая друг другу такие плазмиды, бактерии распространяют невосприимчивость в тому или другому типу антибиотических препаратов.
Помимо антибиотиков существуют и другие способы для запуска борьбы с патогенами, если организм не может сам с ними справиться: введение иммунных сывороток с готовыми антителами к возбудителям заболеваний, использование синтетических цитокинов – молекул-регуляторов иммунного ответа, и многие другие.
Но в большинстве случаев, наш иммунитет в норме может ликвидировать практически любую инфекцию даже без запуска воспалительных процессов. Поэтому так важно поддерживать работу этой системы и избегать заблуждений, связанных с ее функционированием. Теоретические знания, представленные в этой главе, а также во всех предыдущих, помогут разобраться в псевдонаучных представлениях об иммунитете.
Часть II
Мифы и легенды об иммунитете
Миф первый: Иммунитет нужен только для того, чтобы избавлять организм от микробов, вирусов, паразитов
Не все микроорганизмы и вирусы представляют угрозу нашему существованию, но многие из них могут серьезно навредить здоровью. Как устроены самые распространенные возбудители заболеваний?
Вирусы
Вирус (от лат. virus – «яд») – это неклеточный инфекционный агент, который поражает живые клетки. Вне клетки вирус существует в виде независимой частицы – вириона. Она состоит из двух или трёх компонентов: генетического материала в виде ДНК или РНК, белковой оболочки – капсида, защищающей нуклеиновые кислоты, и в некоторых случаях – дополнительных липидных оболочек. Как только вирус попадает в клетку, он постепенно убирает свои защитные оболочки, освобождает генетический материал и начинает размножаться за счет клеточного аппарата синтеза белка самой клетки. В результате этого процесса клетка не может функционировать нормально. Поскольку вирус распространяется, то из строя выводятся скопления клеток, тканей, а в некоторых случаях – даже органы (например, вирус гепатита C «выключает» печень).
Множеством загадок и мифов окружен вирус иммунодефицита человека или ВИЧ. Впервые он был обнаружен в 1981 году. По состоянию на 2017 год, в России зарегистрировано 1,2 млн ВИЧ-инфицированных. Это самый большой показатель среди всех стран Европы по данным UNAIDS – объединенной программы ООН по ВИЧ/СПИД.
