Журнал «Здоровье ребенка» 3(6) 2007
Вернуться к номеру
Человек и микроорганизмы — за кем будущее?
Авторы: И.В. БОГАДЕЛЬНИКОВ,
Крымский медицинский университет им. С.И. Георгиевского
Рубрики: Педиатрия/Неонатология
Версия для печати
Признавая роль Творца в построении мира, трудно себе представить, чтобы в такой работе ставилась задача создать среди микроорганизмов «идеальных убийц», которые бы этот мир могли в одночасье погубить. Простому смертному негоже давать оценку работе Творца, но справедливости ради следует обратить внимание на некоторые существенные отличия, имеющиеся между человеком и микроорганизмами, которыми они были наделены изначально. Основными из них являются вопросы смерти и количественных взаимоотношений.
Как известно, по Библии человек после соблазнения Адама Евой стал смертен. Продолжительность жизни человека сейчас составляет в среднем от 50 до 85, а теоретически до 160 лет. Воспроизводство отдельной особи занимает 9 месяцев, т.е. для смены одного поколения необходимо в среднем 50 лет. Скорость размножения микроорганизмов же велика и составляет в среднем 30 минут. Бактерии размножаются делением, вирусы реплицируются, используя ферментный аппарат клетки хозяина. Этот процесс не имеет ограничений во времени и пространстве и является, по сути, бесконечным, а микроорганизмы, следовательно, — бессмертными.
Теперь о соотношении. В настоящее время доказано, что в биоценозах человека обитает 1014–1015 микроорганизмов, которые приходятся на 1013 клеток организма. То есть на каждую человеческую клетку приходится 10–100 микробных клеток (Н.В. Белобородова, 1998). При этом площадь соприкосновения внутренней среды макроорганизма с микроорганизмами огромна и только для тонкого кишечника составляет 180–220 м2. Но и эти данные являются относительными. Наши сегодняшние представления о микробном мире, населяющем человека, базируются на знаниях о микроорганизмах, выращенных на искусственных средах (В.И. Покровский, О.К. Поздеев, 1999). Но оказалось, что большинство существующих в природе микроорганизмов на искусственных средах не растут, а в кишечнике человека они составляют большинство, на сегодняшний день их насчитывают не менее 300 видов. Это так называемые некультивируемые микробы. Более того, из числа микроорганизмов, населяющих нашу планету и контактирующих с человеком, науке известны только 1–3 %, некоторые авторы приводят цифру 15 % (Florent E. Angly, 2006). И последнее: оказалось, что в совокупном геноме «человек + микроорганизмы» доля человеческого генома составляет не более 1 % (R. Steveren, 2006).
Эти факты не оставляют сомнения в том, что зарождение и поддержание жизни осуществляются совместной и слаженной работой генома человека и геномами всех микроорганизмов, населяющих человека. Все микроорганизмы, как известно, успешно живут только в окружении друг друга и отдельно, как и человек, не могут существовать без этого окружения. Причем это не просто параллельное сосуществование, а потребность в обеспечении себе питания и получении жизненно необходимых средств, созданием условий для размножения, возможностей защиты и т.д.
Однако наибольшую озабоченность человека всегда вызывали микроорганизмы, которые непосредственно приводили к инфекционным заболеваниям и гибели людей. С момента возможности диагностики инфекционных болезней их возбудители были объявлены врагами, с которыми велась борьба не только организационными методами, но и другими эффективными средствами, количество которых постоянно увеличивалось: карантинные мероприятия, антибиотики, лечебные сыворотки, вакцинация и др. (В.И. Покровский и соавт., 2000; Р. Андерсон, Р. Мэй, 2004). На первых порах, в течение 20–50 лет успех был очевиден. Ликвидировали или научились управлять почти 10 инфекциями (чума, натуральная оспа, полиомиелит, дифтерия и др.). Однако сегодня приходится констатировать, что успеха как такового нет. А там, где был якобы успех 10–50 лет назад, напротив, появились еще более значимые проблемы.
Такую оценку борьбы с инфекционными болезнями позволяют сделать следующие основания:
1. Возврат и активация «старых» инфекций, заболеваемость которыми была значительно снижена, а некоторые из них даже «ликвидированы». Наиболее наглядно феномен активации «старых» инфекций демонстрирует вспышка «оспы обезьян» в мае 2003 года, которая, как считает ряд исследователей, является не чем иным, как вариантом натуральной оспы. Появились оспа коров, верблюдов. В целом ряде стран исчезновение или значительное уменьшение заболеваний коклюшем, дифтерией, корью способствовало уменьшению контроля и даже прекращению массовой вакцинации, что привело к вспышкам болезней в 1975–1980 гг. в Японии (коклюш), в 1993–1996 гг. в России (дифтерия), в 2000–2002 гг. в Латинской Америке (корь) (Б. Семенов, 2004).
2. Устойчивость микроорганизмов к этиотропной терапии, достигающая 90 % (В.П. Яковлев, С.В. Яковлев, 2002).
3. Приобретение способности условно-патогенной флоры вызывать заболевание (Ю.В. Лобзин, 2002).
4. Появление новых инфекционных болезней (лихорадка Эбола, ВИЧ-инфекция, гепатиты Е, С и др.), всего около 30 (М.А. Андрейчин, 2005).
5. Снижение иммунореактивности у 50–70 % людей, населяющих планету (Н.В. Шабашова, 2004).
Если взглянуть на эти данные, то складывается впечатление, что человечество плохо представляет себе угрозу, таящуюся внутри человека и в окружающем мире в целом. Довольствуясь временными и кратковременными успехами (в историческом плане даже 10–50 лет срок небольшой), человечество неграмотными действиями создает себе все более значимые проблемы. Одной из них является то, что большинство вновь появившихся или проявивших свою активность в последние годы возбудителей обладают высочайшей патогенностью, сочетающейся с постоянной естественной эволюцией, и требуют для своего развития только наличие клеток хозяина. Новые патогены обладают способностью вызывать поражение клеток хозяина, которое трудно поддается логическому осмыслению (В.А. Маркин, А.А. Махлай, Н.Д. Ющук, 1999). Так, после репликации вирусной РНК и выхода из клетки хозяина на поверхности последней остаются оболочечные гликопротеиды, являющиеся мишенями для защитных специфических иммуноглобулинов макроорганизма, что инициирует аутоиммунный процесс. Вирусы, вызывающие геморрагические лихорадки, способны извращать известные защитные реакции организма. При развитии аргентинской и боливийской лихорадок интерферон образуется в количестве, которое в десятки и сотни раз превышает его уровень при других вирусных инфекциях. Как результат, защитный противовирусный белок становится эндогенным фактором патогенеза.
И, наконец, самое главное — низкая точность репликации генома РНК-содержащих вирусов обусловливает высокую частоту мутаций, превышающую частоту мутаций ДНК в 100 000 раз. Возникающие и накапливающиеся мутации в ходе микроэволюции генома в конечном итоге приводят к макроэволюции на уровне штамма или вида с появлением патогенов, существенно отличающихся своими свойствами от родительских. Получается, что в природе имеется материальная основа для неиссякаемого образования патогенов, перед которыми человеческая популяция оказывается беззащитной. Иммунная система организма отдельного человека не в состоянии «угнаться» за появлением новых штаммов и не успевает обеспечить ему иммунологическую защиту.
В связи с этим возникает вопрос о том, откуда берутся «идеальные убийцы», к которым уже сегодня можно отнести возбудителей туберкулеза, СПИДа, гепатита С, лихорадки Эбола и др. Почему «старые» возбудители инфекционных болезней приобретают более агрессивные свойства, почему появляются новые, по-видимому, дремавшие возбудители других инфекционных заболеваний?
Не вызывает сомнений, что такая ситуация дел является делом рук человеческих. Здесь хотелось бы остановиться на некоторых причинах.
1. Воздействие человека на микробный мир.
Не вызывает сомнения тот факт, что огромное разнообразие микробного мира тесно взаимосвязано не только с человеком, но и между собой. Эти взаимоотношения встречаются не в любом сочетании, а в строго определенных количественных формах, образуя конкретные сожительства. Такой механизм налаживался на протяжении тысячелетий. И понятно, что выключение из взаимосвязанных между собой организмов (биоценоза) одного или нескольких возбудителей приводит к дисбалансу, на который микробы реагируют соответствующим образом.
На сегодняшний день во многих странах мира с помощью вакцинации, применения других препаратов (противовирусных, антибиотиков и др.) удается значительно подавить или даже исключить на длительное время (десятки лет) целый ряд возбудителей инфекционных болезней из биоценотической среды. Это приводит к дисбалансу во взаимоотношениях между микроорганизмами и появлению новых или возникновению качественно иных свойств у возбудителей инфекционных болезней. То есть очевидно, что длительное (на десятилетия) выключение отдельных его представителей из биоценоза неминуемо приведет к новым проблемам.
2. Влияние на иммунную систему организма.
Хотелось бы подчеркнуть, что помимо экологических и других масштабных катаклизмов, обрушивающихся на человека, мы сегодня наблюдаем беспрецедентное фармакологическое воздействие различного рода лекарств на иммунную систему. Сегодня практически нет препарата, в инструкции которого не указывалось бы иммуномодулирующее или иммуностимулирующее действие. Примером может также служить ежегодная кампания по вакцинации против гриппа, которая в условиях отсутствия эпидемии в последние годы являлась неоправданной. Однако никто не может или не желает поднять вопрос о последствиях ежегодной вакцинации и ее влиянии на иммуногенез и состояние здоровья в целом.
3. Недостаточное философское осмысление взаимодействий между человеком и микроорганизмами и как следствие — отсутствие соответствующей стратегии поведения. Ярким примером этого является наличие «зуда» борьбы за исчезновение инфекционных болезней, который был настолько силен в прошлом веке, что и сейчас мировое сообщество ставит перед собой задачу полной ликвидации некоторых инфекций, в том числе кори — к 2007 году, а также полиомиелита. Предполагают снизить уровень заболеваемости Haemophilis influenzae и дифтерией до 0,1 на 100 000 населения, гепатитом В — на 80 %, врожденной краснухой — менее 0,01 на 1000, врожденным сифилисом — менее 0,01 на 1000 новорожденных (А.А. Бобылева, С.П. Бережной, Л.Н. Мухарская и др., 2000).
Вместе с тем прекращение циркуляции любого возбудителя в привычном биоценозе, а также антимикробное действие любого препарата необходимо рассматривать не только с позиций сиюминутной выгоды, но и в плане возможных дальнейших последствий.
Жизнь каждого человека бесценна, но насколько оправданно, борясь за одну и даже сотни тысяч жизней, подвергать смертельному риску сотни миллионов или даже все человечество? Особенно это касается микроорганизмов, населяющих человеческий организм, в том числе и тех, которые при определенных условиях могут быть этиологической причиной инфекционного заболевания и даже приводить к смерти (И.В. Богадельников, 2005, 2006; Е.И. Юлиш, А.П. Волосовец, 2005).
В этой ситуации реакции микроорганизмов на правила игры, предложенные человеком, выглядят более продуманными. Создается впечатление, что на протяжении десятилетий и даже столетий микроорганизмы учитывают опыт «общения» с людьми и меры, которые человек применяет против них. Как известно, патогенные и непатогенные микроорганизмы являются паразитами, живущими за счет человека. Так вот, сегодня очевидно, что микроорганизмы используют как минимум три стратегии паразитизма (М.В. Супотницкий, 2005).
Первая стратегия. К ней можно отнести возбудителей с коротким инкубационным периодом, непродолжительной болезнью, завершающейся выздоровлением или смертью (сибирская язва, болезнь легионеров, псевдотуберкулез и др.). При этих болезнях продолжительность инфекционного процесса лимитируется иммунной системой хозяина. Для человечества такое взаимоотношение оказалось не комфортным. И оно, в начале примитивно, а по мере накопления знаний все более активно, начало не только бороться с болезнью, но и пытаться ее предотвратить. Наибольшего успеха в борьбе с инфекционными болезнями человечество достигло в XIX–XX вв. веках. Применение карантинных мероприятий, антибактериальных, противовирусных средств, гормонов, использование прививок привели к резкому уменьшению частоты попадания в организм человека возбудителей, проповедующих первую стратегию паразитизма.
Такой ход развития отношений между человеком и микроорганизмами, надо полагать, не устроил последних. Это привело к смене возбудителей, определяющих патологию человека. Бактериальный возбудитель (чума) был сменен вирусным возбудителем с ДНК-геномом (вирус натуральной оспы), а затем — с РНК-геномом (грипп, геморрагические лихорадки). Передача инфекции через укусы насекомых (чума) была заменена воздушно-капельным механизмом распространения (оспа, грипп), а затем гематогенным и половым (гепатиты В и С, ВИЧ, герпесвирусы).
Вторая стратегия. Микроорганизмы, жизнь которых ограничена продолжительностью жизни хозяина, обладают второй стратегией паразитизма. Их особенностью являются наличие у них гематогенного и полового путей передачи, способность распространяться при невысокой плотности населения, умение «ускользать» от иммунного ответа и т.д. Главной чертой этих возбудителей является не только неспособность иммунной системы противостоять инфекции, но и постепенное и неуклонное ее разрушение.
В настоящее время состояние здоровья и продолжительности жизни человечества определяются в основном возбудителями, исповедующими вторую стратегию паразитизма (герпесвирусы, ВИЧ). И уже сегодня они спровоцировали замедление роста средней продолжительности жизни человека, начавшееся в XX ст. Но такое состояние не устраивает человечество, которое продолжает сражаться. Основным оружием являются цитостатики, гормоны, иммунодепрессанты, разнообразные иммунокорректоры. Но пока все надежды на современные технологии и схемы лечения себя не оправдали. Итогом этих усилий наряду с ухудшающимися условиями экологии, повсеместным состоянием стресса (социального, экономического и др.), введением новых прививок является появление миллионов компактно проживающих людей, имеющих дефект иммунной системы. Но человек не сдается. Интенсивно разрабатываются и внедряются новые вакцины, в том числе и против ВИЧ, новые технологии лечения (стволовые клетки). Это дает основание предположить появление микроорганизмов, использующих третью стратегию.
Третья стратегия. Согласно третьей стратегии паразитизма, возбудители новых инфекционных болезней будут использовать половой и наследственный механизмамы распространения. Инкубационный период будет значительно превышать таковой при ВИЧ. Соматическая и наследственная патология не будут приниматься за инфекционную. Результатом этого может стать депопуляция и уничтожение вида (М.В. Супотницкий, 1999).
Таким образом, человек только на 1–3 % владеет информацией об окружающем его микробном мире, а человеческий геном составляет всего 1 % от совокупного генома «человека + микроорганизмы», а, следовательно, обмен веществ, т.е. жизнь человека, в значительной степени определяется ферментными системами, гены которых локализованы не в человеческих хромосомах, а в геномах населяющих и окружающих человека микробов. Это не мешает человеку вести себя по отношению к населяющим и окружающим его микробам непродуманно и дерзко. И как результат человечество имеет огромную заболеваемость инфекционными болезнями, которые приводят к летальному исходу, активации некогда «спокойных» инфекций, диагностика и лечение которых проблематичны, к устойчивому появлению новых возбудителей особо опасных инфекций, возникновение которых нельзя ни предсказать, ни своевременно диагностировать, ни эффективно лечить.
В заключение хотелось привести слова известного русского академика В. Малеева: «Луи Пастер когда-то сказал: «Господа, последнее слово будет за микробами!» Пока все так и получается. Но за разумом человеческим должно быть последнее слово, я думаю». И мы надеемся на это…
Список литературы
1. Андрейчин М.А. Новые этиологические формы инфекционных болезней // Инфекционные болезни. — 2005. — № 1. — С. 59-68.
2. Бобылева А.А., Бережной С.П., Мухарская Л.Н. и др. Подходы Всемирной организации здравоохранения по вопросам эпидемиологического контроля за инфекционными болезнями в Европейском регионе // Современные инфекции. — 2000. — № 4.
3. Богадельников И.В. Что делать герпесвирусам в организме человека? // Здоровье ребенка. — 2006. — № 1. — С. 88-91.
4. Богадельников И.В. Герпесвирусная инфекция в организме — недостаток или утонченное совершенство // Современная педиатрия. — 2006. — № 2. — С. 96-98.
5. Лобзин В.Ю. Руководство по инфекционным болезням с атласом инфекционной патологии. — М., 2000.
6. Маркин В.А., Махлай А.А., Ющук Н.Д. Вирусные геморрагические лихорадки: проблемы и размышления // Эпидемиология и инфекционные болезни. — 1999. — 6.
7. Медицинская микробиология / Под ред. В.И. Покровского, О.К. Поздеева. — 1999. — С. 1184.
8. Покровский В.И., Онищенко Г.Г., Черкасский Б.Л. Актуальные направления совершенствования профилактики инфекционных болезней // Эпидемиология и инфекционные болезни. — 2000. — 1.
9. Семенов Б. От борьбы с болезнями — к сохранению здоровья // Медицинская газета. — 2004. — № 3.
10. Супотницкий М.В. Эпидемии следующего тысячелетия // Независимая газета. — 1999. — 15 декабря.
11. Супотницкий М.В. Микроорганизмы, токсины и эпидемии. — М., 2005. — 376 с.
12. Шабашова Н.В. Иммунитет и «скрытые инфекции» // Русский медицинский журнал. — 2004. — Т. 12, № 5 (205). — С. 362-363.
13. Юлиш Е.И., Волосовец А.П. Врожденые и приобретенные TORCH-инфекции у детей. — Донецк: Регина, 2005. — 216 с.
14. Яковлев В.П., Яковлев С.В. Перспективы создания и внедрения новых антимикробных препаратов. Новые антибиотики. — 2002. — Т. 4, № 2.
15. Андерсон Р., Мэй Р. Инфекционные болезни человека. Динамика и контроль: Пер. с англ. — М.: Мир: Научный Мир, 2004. — 784 с.
16. Florent E. Angly et al. The Marine Viromes of Four Oceanic Regions // Plos. Biology. — 2006. — Vol. 4, issue II. — P. 368.
17. Stevern R. Gill et al. Metagenomic Analysis of the Human Distal Gut Microbiome // Science. — 2006. — Vol. 312. — Р. 1355-1359.