Человек и бактериальный мир:проблемы взаимодействия 1

Остаётся научиться понимать язык бактерий (биохимический, ультразвуковой, электромаг­нитный), чтобы адекватно считывать передавае­мую ими друг другу (guoram sensing) и макроорга­низму хозяина (cross-talk) информацию и на этой основе попытаться вступить в общение с ними. К сожалению, до сих пор микрофлора остаётся полузабытым и мало исследованным органом на­шего тела. При диагностике и назначении ле­карств (особенно антибиотиков), в процессе лече­ния и реабилитации микрофлора как целостная система эндоэкологии человека зачастую остаёт­ся за кадром вместо того, чтобы быть в центре внимания врача в качестве эволюционного фун­дамента жизнедеятельности организма, от кото­рого зависит функционирование всех без исклю­чения его систем.

По уверению микробиологов, общение осу­ществляется микробами на уровне лексики быто­вых человеческих разговоров посредством не только нескольких (по крайней мере двух) биохи­мических "языков", но также с помощью ультра­звуковых и электромагнитных сигналов. Особый интерес в свете последнего предположения вызы­вает исследование феномена "шёпота бактерий", когда гибнущая культура посылает сигнал, сти­мулирующий рост другой культуры даже тогда, когда она отделена от первой слоем кварцевого стекла [12]. Может быть, со временем учёные от­кроют возможность передавать импульсы, регу­лирующие поведение и жизнедеятельность мик­робных ассоциаций, не вторгаясь в организм: че­рез кожу, мышечные ткани, кости, жир и внеклеточные жидкости?

БАКТЕРИАЛЬНАЯ ОСНОВА ИММУНИТЕТА

Главной ареной межбактериальных взаимоот­ношений в организме выступают кишечник и же­лудок, где сосредоточено подавляющее большин­ство микроорганизмов. В процессе длительного эволюционного перехода от внутриклеточного пищеварения к организменному желудочно-ки­шечный тракт оказался "запрятанным" вглубь тела. При этом он продолжает играть роль слизи­стой "границы" организма с внешней (питатель­ной и бактериальной) средой. По сути дела, этот крупный физиологический орган, площадь слизи­стой оболочки которого достигает 200 м2, является биологической таможенной заставой, не поз­воляющей поступать в кровь ядовитым веще­ствам из окружающей среды и вредным для организма отходам процесса переработки пищи. Одних только бактерий, не считая грибов и про­стейших, в кишечнике обитает, как минимум, 2-3 кг. Нарушение во времени и пространстве оптималь­ного гомеостаза полезных и потенциально болезне­творных микроорганизмов, составляющих микроб­ный пейзаж желудочно-кишечного тракта, обычно связано с проникновением в организм болезнетвор­ных бактерий. Как правило, это обусловлено внешним инфицированием или выступает след­ствием развития других патологий макроорганиз­ма, например, "прорывом" бактерий из кишащей ими толстой кишки в стерильный в норме тонкий кишечник, что вызывает его болезненное и чре­ватое осложнениями раздражение.

Германские учёные К. Руш и У. Петере назы­вают кишечник "центром управления иммунной системы" и "самым большим иммунным органом человеческого организма" [13]. В слизистой обо­лочке кишечника сосредоточено 80% иммуноло-гически активных клеток. Будучи обиталищем целого бактериального царства, кишечник пред­ставляет собой нечто вроде реликтового "мозга", регуляторные функции которого эволюционно соотносимы с ретикулярной формацией - самым древним фрагментом головного мозга, находя­щимся на его непосредственной границе со спин­ным мозгом человека. Понимание этого откры­вает возможность не бороться с бактериями, а ис­целять с помощью "дружественных" данному индивиду бактерий. Иными словами, наряду с лече­нием сформировавшихся заболеваний, не оставлять без внимания целенаправленную коррекцию вы­явленных на ранних подступах патологий. Такой подход позволяет сформулировать суть дисбалан­са кишечной микрофлоры, который (вопреки но­зологическому регламенту ВОЗ) даже в лечеб­ных заведениях России привычно и настойчиво называют дисбактериозом. Однако это - отнюдь не клинический диагноз и даже не специфическое проявление в "слабом звене" воспалённого состо­яния макроорганизма, а особый род системной патологии, проявляющей себя в виде нарушения бактериального гомеостаза параллельной, эво­люционно древнейшей системы жизнеобеспече­ния человека. Тогда становится понятным, поче­му добавление в кишечник человека необходи­мых организму живых бактериальных культур оказывается более эффективным и гуманным, нежели "тяжёлая артиллерия" антибиотиков, ан­тисептиков и химиотерапии, громящая без разбо­ра и чужих, и своих.

К резистенции микобактериальных штаммов ведёт не только легкомысленно-беспорядочное употребление антибиотиков, которые подтачива­ют естественный иммунитет организма. Его подры­вает и не всегда контролируемая коммерческая индустрия пищевых производств. Совокупный им­мунитет человеческой популяции ослабляет проти­воестественное вторжение в сложившийся в ходе эволюции видов характер пищеварения. С ис­пользованием антибиотиков в мире ежегодно производится не менее 170 млн. т мяса. Жвачных травоядных животных, в желудке которых пре­обладает щелочная среда, в промышленных мас­штабах кормят костной и рыбной мукой. Это приводит к бактериальному травматизму и мед­ленному перерождению микрофлоры не только желудочно-кишечного тракта, но и всего орга­низма, ослабляя его защитные силы. И, наконец, антибиотики, проходя через организм, во многом сохраняют антибактериальные свойства. Так что мы их получаем с водой и растительной пищей.

Параллельно с исследованиями специфики межклеточных контактов и "поведения" бакте­рий в стрессовых ситуациях клинически выявле­ны конкретные механизмы и каналы взаимосвязи между такими, казалось бы, далёкими друг от друга системами жизнеобеспечения человека, как пищеварительная и нервная. Стресс вызыва­ет выброс адреналина, что, в свою очередь, обу­словливает спазм сосудов и резкие сбои в системе кровоснабжения внутренних органов. Снижается способность стенок кишечника к усвоению по­лезных веществ и выведению токсинов. Слабеют рецепторы, на которых гнездятся многие милли­арды бифидо- и лактобактерий. Зато интенсивно оживляются условно-патогенные микробы, на­пример, стафилококки, которые в штатной ситуа­ции не опасны для человека, но в случае нарушения пищеварительной функции всех отделов желудоч­но-кишечного тракта блокируют деятельность бактерий - представителей нормальной микро­флоры. Всё это негативно влияет на нервную си­стему и психику человека. Появился даже термин "дисбактериозное мышление", характеризующе­еся раздражительностью, агрессивностью и обид­чивостью.

МИКРОФЛОРА КАК ИНДИКАТОР ЗДОРОВЬЯ И СРЕДСТВО ДИАГНОСТИКИ

В России последние годы активно реализуется идея СИ. Вавилова о том, что свет является носи­телем реальной, достоверной и компактной ин­формации об освещаемых им биологических объектах. С появлением современных оптико-ла­зерных и информационно-компьютерных техно­логий микробиологическая наука получила ре­альный доступ к индикации, классификации, а также к конкретному изучению бактериальной флоры организма человека и окружающего его мира, включая контроль качества пищевых про­дуктов и экологического состояния среды обита­ния. Именно на волне этих инноваций в России родилась отечественная лазерная технология ин­дикации микроорганизмов по молекулярному составу выдыхаемого воздуха либо по флюоресцен­ции продуктов их жизнедеятельности.

Среди других перспективных диагностических технологий выявления возбудителя туберкулёза, устойчивого к лекарственным препаратам, следу­ет назвать разработки читаемых с помощью лазе­ра биочипов Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, выполненные в содру­жестве с Российским онкоцентром им. Н.Н. Блохи-на. Это очень важно, ибо "хитрый" туберкулёз ловко маскируется под онкологические заболева­ния либо развивается в трагическом сочетании с теми или иными из них.

Открытые А.С. Каприльянцем с сотрудника­ми из Института биохимии им. А.Н. Баха РАН белковые молекулы пяти генов, ответственных за рост микробактерий туберкулёза, были обсто­ятельно исследованы на новейшем оборудовании в лаборатории молекулярной микобактериоло-гии Университета Витвотерсренд в Йоханнесбур­ге. Выяснилось, что при извлечении из микобак-терий хотя бы трёх из этих генов происходит столь глубокая реактивация клеток туберкулёз­ной ткани (их дыхание снижается в 50-70 раз), что палочки Коха "засыпают", теряя способность к последующему "пробуждению". Результаты этих исследований открывают путь к конструирова­нию низкомолекулярных терапевтических и про­филактических вакцин, намного превосходящих по силе воздействия на болезнетворные бактерии нынешние антибиотики и в то же время не оказыва­ющих разрушительного воздействия на полезную часть микрофлоры и организм пациента, а также исключающих опасность привыкания к ним.

Новейшие диагностические технологии дают шанс ранней диагностики зреющих патологий до того, как они проявят себя в функциональных сбоях или структурных нарушениях тех или иных систем организма, обеспечивая также необходи­мый микробиологический мониторинг (контроль) лечения и восстановления здоровья. Именно бак­терии первыми дают сигнал о грядущих рассогла­сованиях регуляторных систем. Подобно тому, как бунт на средневековой каравелле зрел в душ­ных трюмах и только потом выплёскивался на па­лубу, завершаясь в случае успеха штурмом капи­танского мостика. Не здесь ли лежит нетронутый резерв столь назревшего уточнения диагностики, о необходимости чего писал классик отечествен­ной патологии И.В. Давыдовский? По признанию бывшего главного учёного секретаря Президиу­ма РАМН, академика Д.С. Саркисова, расхожде­ние клинических и патолого-анатомических диа­гнозов в России достигает 50-80% [14], тем более относительно болезней микробной природы, ко­торые на уровне оценки симптомов и синдромов сколь-нибудь эффективно не выявляются.

Многие болезни можно предупреждать и ле­чить микробиологическими средствами, способ­ными помочь организму в коррекции не только микробных, но и обусловленных ими или связан­ных с ними патологий иной этиологии, в том чис­ле путём образования в случае необходимости есте­ственных антибиотикоподобных веществ. Кстати, в ряде стран идёт работа над проектом создания ис­кусственной бактерии, которая сможет путеше­ствовать по артериям и питаться атеросклеротиче-скими бляшками, расчищая стенки коронарных со­судов от холестериновых налётов и предотвращая образование тромбов. Его осуществление избавит множество людей от скоропостижной смерти, а также от травматичных операций аортокоронар-ных пластики и шунтирования.

ЧЕЛОВЕЧЕСТВО И БАКТЕРИАЛЬНЫЙ МИР: МЕЖВИДОВАЯ БОРЬБА ЗА ВЫЖИВАНИЕ

Выявление механизмов активного общения и коллективных стратегий поведения различных компонентов микрофлоры позволит дифферен­цированно назначать и прицельно координиро­вать коррекционно-лечебные воздействия на ор­ганизм. Академические исследования последних лет выявили выработку бактериями естествен­ных антибиотиков, призывающих бактерии дру­гих видов воспользоваться результатами "чужих" подготовительных усилий и увести облюбован­ную "добычу", или, наоборот. С этой целью они продуцируют сигнальные химические молекулы, способные стимулировать либо подавлять пато­генный потенциал соседей. Задача заключается в выявлении механизма и средств предотвращения образования патологических биоплёнок, а также их целенаправленного разрушения. Может быть, их удастся разбить и рассеять с помощью микро­бов-антагонистов?

Лазерно-флюоресцентная диагностика бакте­риального процесса и мониторинг подавления па­тологических компонентов микрофлоры пациен­та с помощью тщательно подобранных для кон­кретного человека антибиотиков - ближайшая задача клинической медицины. В то же время в рамках восстановительной и профилактической медицины успешно разрабатываются технологии борьбы с болезнетворными бактериями на их микробиологическом поле. Среди микробов есть не только наши враги, но и верные друзья, кото­рых эпидемиологи объединяют понятием "нор-мофлора". В принципе бактериям, населяющим организм человека, нет смысла специально его губить. Ведь он для них - и стол, и дом. Патология возникает и развивается, когда в междоусобных микровойнах за место "под солнцем" в кишечни­ке макроорганизма хозяина начинают одолевать зловредные для него патогенные бактерии. Для поддержки дружественных человеку бактерий создан широкий класс пробиотиков - пищевых продуктов, содержащих живые микрокультуры из числа постоянно необходимых человеку, в ос­новном бифидобактерий и лактобактерий, кото­рые органично входят в структуру оптимального, иначе говоря, функционального питания.

Представляется также актуальной практиче­ская реализация разработанной в Институте био­физики клетки РАН (Пущино-на-Оке) совместно с Московским НИИ эпидемиологии и микробио­логии им. Т.Н. Габричевского МЗ РФ идеи созда­ния криобанка микрофлоры с отделениями во всех регионах. Для укрепления естественного им­мунитета и защитных сил организма в критиче­ских случаях может не хватать живых микрокуль­тур, содержащихся в различного вида пробиоти-ках. Тогда на помощь придут представители индивидуальной для данного человека микрофло­ры. Только нужно взять её образцы в период оп­тимального самочувствия (например, в молодо­сти) и погрузить на холоде в дормантное (спящее) состояние, в котором они могут пребывать, как доказали палеомикробиологи, тысячи лет. В слу­чае серьёзного заболевания и тем более угрозы жизни можно разморозить часть законсервиро­ванной микрофлоры и размножить её в чашке Петри, чтобы затем, например, добавив в кефир, вернуть в организм пациента.

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОДТЕКСТ СОЦИАЛЬНОСТИ И СУДЕБ ЦИВИЛИЗАЦИЙ

Тема межвидового взаимодействия микро- и макробиологического компонентов биоты нашей планеты позволяет открыть новые страницы процесса формирования человека как биологиче­ского вида и некоторые черты формирования че­ловеческих рас. Нобелевский лауреат Дж. Ледер-берг в 1999 г. обратил внимание на инфекцион­ные нюансы в эволюционной парадигме - на роль возбудителей болезней как неотъемлемый био­логический компонент процесса антропогенеза. Сегодня доказано, что основным фактором гене­тического отбора у европеоидов выступал тубер­кулёз, связанный со спецификой складывавшейся хозяйственной деятельности, в частности, с раз­витием домашнего (в отличие от кочевого, неред­ко находящегося в одном помещении с людьми) скотоводства и активным употреблением в пищу молока за пределами грудного вскармливания, благодаря чему микобактерии так называемого бычьего туберкулёза со временем трансформи­ровались в печально известные палочки Коха, по­губившие только в период с 1850 по 1950 г. более 1 млрд. человек. У представителей негроидной расы, проживающих в тропиках, такого рода мик­робиологическим "орудием" естественного отбора выступала малярия. Таким образом, люди в процес­се эволюции преимущественно наследовали при­знаки, наличие которых увеличивало ресурс выживаемости либо снижало тяжесть инфекций в кон­кретных климатических и социальных условиях.

Становление даже самых великих цивилиза­ций не устранило незримого участия микроорга­низмов в их развитии и взаимодействии. На рубе­же нашей эры занос тропической малярии из Са­хары на территорию южного Средиземноморья способствовал быстрому упадку греческой циви­лизации и запустению южной части Апеннинско­го полуострова. Распространение "чумы Юстини­ана" в VI в. н.э. ускорило угасание Римской импе­рии. Оспа, привнесённая в Южную Америку испанскими конкистадорами, стала причиной ги­бели империи инков, а завезённый матросами Ко­лумба из Нового света сифилис ускорил закат эпохи Возрождения. Эпидемия дизентерии, охва­тившая австрийскую и немецкую армии, насту­павшие на революционный Париж, спасла Фран­цузскую революцию. Потери от инфекционных болезней во время войн во много раз превосходи­ли потери на поле боя. Соотношение раненых и заболевших советских солдат в Афганистане со­ставило 1 : 7.5.

Сегодня проблема инфекционных болезней человека наиболее актуальна в экологическом, политическом и экономическом аспектах. Резкое увеличение заболеваемости острыми респира­торными заболеваниями является адаптивной ре­акцией на существенное изменение среды обита­ния, и прежде всего загрязнение воздуха городов. Угроза биологического терроризма представляет собой стратегию целенаправленного использова­ния патогенных микроорганизмов как чрезвы­чайно сильного фактора "межвидовой борьбы" в интересах "внутривидовой борьбы". Несколько вспышек социальной паники регионального и глобального масштаба, вызванные опасностью как реальных, так и мнимых эпидемий (например, "лёгочная чума" в Индии, которой, как потом вы­яснилось, не было), стали причиной серьёзных сбоев в экономике целого ряда стран и различной степени изоляции тех или иных из них от осталь­ного мира.

Пора осознать демографические и социаль­ные последствия пренебрежительного отноше­ния к микробиологии как средству предотвращения и ликвидации эпидемических и инфекционных за­болеваний. Будучи профессионалом высочайшего класса, различающим бактериальный мир и его инфекционные проявления, директор Института медицинской паразитологии и тропических бо­лезней им. Е.И. Марциновского, академик РАМН В.П. Сергиев констатировал: «Сохраняется пара­доксальная ситуация, когда эпидемические вспыш­ки вызывают лишь быстро проходящий "интерес". На этом фоне власть придержащие, политики, эко­номисты и даже руководители здравоохранения не воспринимают современную социально-экономи-

ческую роль инфекционных болезней как глав­ной причины, вызывающей массовую нетрудо­способность и преждевременную смертность лю­дей в мире, и не выделяют необходимых ресурсов на борьбу с этой опасностью для существования человечества» [15]. Для микробов нет ни биоло­гических, ни географических, ни государствен­ных границ. Необходимо позаботиться о том, чтобы Россия восстановила некогда самую эф­фективную в мире национальную систему проти-вобактериальной обороны и выступила с инициа­тивой создания Международной коалиции биоло­гической и бактериальной защиты.

Осмысление под междисциплинарным углом зрения открытий в микробиологической науке позволяет связать естественно-научные и гумани­тарно-социальные аспекты проблем, которые встают перед человечеством по мере неотврати­мого развёртывания процессов глобализации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Малахов В.В. Великий симбиоз: происхождение эукариотной клетки // В мире науки. 2004. № 2.

2. Ильин Е.А. О некоторых проблемах космической биологии и авиакосмической медицины // Вестник РАН. 2007. № 2. С. 171.

3. Ильин В.К., Волошин А.И., Виха Г.В. Колонизаци­онная резистентность организма в изменённых условиях обитания. М.: Наука, 2005.

4. Покровский В.И. Медицинская наука - здоровью человека и общества // Вестник РАН. 2004. № 5. С. 402-107.

5. Давыдовский И.В. Проблемы причинности в меди­цине. М.: Гос. изд-во мед. лит-ры, 1962. С. 159-160.

6. Пальцев М.А. О биологической безопасности // Вестник РАН. 2003. № 2.

7. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М.: МГУ, 2004. С. 363.

8. ОлескинА.В., Кировская Т.А. Сетевая структура в микробиологии // Вестник РАН. 2007. № 2.

9. Бухарин О.В., Гинцбург АЛ., Романова О.М., Эль-Регистан Г.И. Механизмы выживания бактерий. М.: Медицина, 2005.

10. Nature. 2007. May. P. 326.

11. Волошин С А., Капрельянц А.С. Межклеточные взаимодействия в бактериальных популяциях // Биохимия. 2004. Т. 69. Вып. 11. С. 1555-1564.

12. Николаев ЮА. Дистантные информационные вза­имодействия у бактерий // Вестник РАН. 2000. № 5. С. 597-605.

13. Руш К., Петере У. Кишечник - центр управления иммунной системы. Международный журнал по медицинским исследованиям и терапии // Биологи­ческая медицина. 2003. № 1.

14. Клиническая медицина. 1999. № 1. С. 18.

    Сергиев В.П. Актовая речь "Болезни человека как отражение межвидовой борьбы". М.: ММ А, 2003.