Меняющие свой облик

Доктор биологических наук, профессор М. Земсков (г. Воронеж)

Примерно за двадцать лет произошла смена отдельных видов или подвидов бактерий — виновников определенных инфекций.

Примерно за двадцать лет произошла смена отдельных видов или подвидов бактерий — виновников определенных инфекций. Многие из патогенных микроорганизмов значительно изменили свою биологическую характеристику и прежде всего снизили вирулентность — свойство убивать живые организмы.

Плазмодии малярии в крови больного.
Чистая культура бруцелл.
Чистая культура возбудителя столбняка.
Стрептококки.
Холерный вибрион.
Культура дифтеритной палочки.
Упрощенная схема ДНК.
Упрощенная схема образования пенициллиназы.
Наука и жизнь // Иллюстрации

Изменилось также клиническое течение ряда острых инфекций. Не, которые из них вовсе исчезли, число других сократилось. Оставшиеся протекают значительно легче.

«Подобревшие» инфекции

Холера, скарлатина, бруцеллез, дизентерия, единичные случаи сыпного тифа и некоторые другие острые инфекции ныне протекают легко или (реже) со средней тяжестью. Даже брюшной тиф не переходит за пределы среднетяжелых форм. Об этом красноречиво свидетельствуют факты снижения смертности от инфекционных болезней.

Вот какие сведения мы черпаем из изданного в 1934 году учебника Н. А. Розенберга по инфекционным болезням. В 20-е годы умирало: от холеры 50—75% больных, от скарлатины — 45% детей в возрасте до 5 лет, от дизентерии — от 3 до 15%, от сыпного тифа — до 18% (причем примерно 10% выздоровевших оставались инвалидами). Во время гражданской войны смертность от брюшного тифа достигла 24%, позже она колебалась от 9 до 10%. Двадцать лет назад от бруцеллеза погибало 5% заболевших.

Ныне дело обстоит так: смертность от холеры в мировом масштабе снизилась примерно в 30 раз, тяжелые формы заболевания встречаются довольно редко. Что касается скарлатины, дизентерии у взрослых, брюшного тифа, сыпного тифа и бруцеллеза, то гибель от них практически равна нулю. Смертельных исходов стало значительно меньше не только потому, что течение современных инфекционных болезней иное, но и благодаря эффективному лечению, главным образом антибиотиками.

Приведу еще несколько примеров, Характерные для довоенного сыпного тифа симптомы — поражение центральной нервной системы, помрачение сознания, бреди почти закономерная сыпь — у современных больных выражены значительно слабее, а сыпь часто вовсе отсутствует. Пациенты не производят впечатления тяжелобольных или переносящих процесс средней тяжести.

Особенно контрастно подобное сопоставление применительно к дизентерии. Автор учебника, о котором мы уже упоминали, Н. Розенберг, пишет: тяжелая форма дизентерии начинается повышением температуры, иногда рвотой, потерей аппетита, жаждой, учащенным стулом, «который обыкновенно (!) достигает 20—50—100 раз в сутки», увеличением печени и селезенки, резкой болезненностью в животе после малейшего движения.

Читаешь и едва веришь написанному. Таких явлений у современных больных нет.

Особенно «подобрел» бруцеллез. Он уже не уродует суставы, не разрушает костей, не приносит нечеловеческих невралгических болей и не переходит в хронические формы, которые длились иногда 10 лет и более. Теперь болезнь в начальных стадиях поддается лечению.

Итак, преобладание легких форм болезни — факт, который игнорировать нельзя.

Что же произошло? Может быть, на смену высоковирулентным и ядовитым возбудителям пришли менее вирулентные и токсигенные? Или патогенные (заразные) микроорганизмы утратили свои былые биологические свойства?

Случилось и то и другое.

На смену ушедшим

Существует по меньшей мере пять основных видов возбудителей дизентерии: Григорьева-Шига, Штуцера-Шмитца, Флекснера, Зонне, Лардж-Сакса. Удивительным образом происходила смена их участия в заболеваниях. До тридцатых годов доминировал возбудитель Григорьева-Шига, затем его вытеснила бактерия Флекснера, ныне преобладает вид Зонне. Другие виды тоже встречаются, но редко. Подобные изменения наблюдаются не только у нас в стране, но и за рубежом.

Микроорганизм Григорьева-Шига образует сильный экзотоксин — яд. Заболевание, вызываемое им, протекает тяжело, со значительной смертностью. Значительно легче протекает болезнь, вызванная бактериями Флекснера и Зонне, гак как эти возбудители менее токсичны. Таким образом, смена тяжелых форм дизентерии на легкие связана с заменой возбудителей. Однако остается неясным главное: почему произошла эта смена? Существует по меньшей мере семь или более объяснений данного явления. Приведем одно из них, как мне кажется, вполне заслуживающее внимания.

В период преобладания дизентерии Григорьева-Шига у большинства выздоровевших образовался иммунитет к этому возбудителю. Число таких лиц с годами увеличивалось, отсюда и уменьшение количества случаев поражения возбудителем. Разумеется, этому способствовало также применение вакцины и фагов, которые были направлены против коварного микроорганизма.

В создавшейся ситуации названный микроорганизм оказался подавленным, и его место занял возбудитель Флекснера. Почему именно он, а не другой, точно сказать нельзя. Но несомненно то, что в сложившейся ситуации бактерия Флекснера оказалась более других способной к выживанию и распространению. В конце концов она стала доминировать. Однако вскоре процесс повторился. Этому, несомненно, способствовало и применение антибиотиков, к которым бактерия Флекснера была чувствительна. Постепенно возобладал возбудитель Зонне.

По-видимому, в настоящее время такое же явление происходит и с микробом холеры. Классический холерный вибрион, дававший максимальное количество тяжелых форм болезни, оттеснен вибрионом Эль-Тор — виновником более легкого заболевания. И в этом случае мы не можем игнорировать иммунитет к классическому вибриону у переболевших лиц, а также у здоровых людей, которым была привита вакцина, поначалу состоявшая из убитых классических вибрионов. Мы не знаем точно степени действенности этой вакцины и на какой срок она вызывала иммунитет. Вероятно, срок этот был непродолжительным, особенно против вибрионов Эль-Тор. Правда, сохранились сообщения, что прививки снижали заболеваемость в два раза, значительно снизились и смертельные исходы заболевания.

Важно другое. Проверка классической холерной вакцины в наше время показала, что она защищает против вибрионов Эль-Тор примерно 50% привитых ею людей на протяжении трех месяцев. Этим, вероятно, и объясняется распространение вибриона Эль-Тор, который потеснил классический вибрион. Распространению Эль-Тор способствовали также еще два важных обстоятельства: большая, чем у классического вибриона, устойчивость во внешней среде и полное отсутствие иммунитета к нему у населения стран, в которые он заносится впервые.

Зарегистрирована также третья разновидность холерного вибриона. Это Эль-Тор промежуточный или патогенный (болезнетворный) Он является как бы гибридом двух других и вызывает довольно тяжелые формы болезни. Суждено ли ему распространиться и заменить своих «собратьев», сказать трудно. Лабораторные исследования показали, что эта третья разновидность холерного вибриона сильно подавляет классических вибрионов — свойство, которым не обладает традиционный Эль-Тор. Внедрение в медицинскую практику вакцины из патогенного Эль-Тор и фагов против него, несомненно, приведет к серьезной преграде на пути его начального шествия.

Несколько слов о судьбе стрептококков. Есть что-то сходное в судьбе возбудителей ангин, ревматизма, ожоговой болезни. В течение более чем двадцати лет с большим успехом против стрептококков применялся пенициллин. Сейчас почти не встречаются, например, стрептококковые ангины. Статистически достоверно снижены заболевания ревмокардитом и ревматизмом. Среди микробов, осложняющих ожог, стрептококки практически не встречаются.

Смена возбудителей, связанная, вероятно, в какой-то мере с иммунитетом, наблюдается и у возбудителей гриппа. Это видно на примере вируса типа А. Он эволюционировал по схеме: А -> А1 -> А2 (азиатский) -> А2 -> (Гонконг).

Эволюция затронула и более или менее стабильные свойства многих других микроорганизмов, не выводя их «из игры».

Изменчивость

Бактериологи давно уже заметили необычность культур, выделяемых из организма людей выздоровевших, но продолжающих оставаться бациллоносителями.

Такие микробы в значительной мере утрачивают свои свойства убивать живые организмы, то есть вирулентность. Это касается возбудителей тифа и паратифов, дизентерии и некоторых других болезней. Подобные культуры чаще всего не в состоянии вызвать тяжелые формы заболевания, но тем не менее восприимчивые люди могут заболеть. Механизм частичной утраты вирулентности недостаточно ясен. Тем не менее бесспорно, что слабовирулентные микроорганизмы размножаются в организме людей и животных в определенной степени иммунных, то есть имеющих антитела и другие факторы защиты к данному возбудителю.

Английский ученый В. Браун, автор книги «Генетика бактерий», подтвердил это наблюдение экспериментально. Он заражал весьма чувствительные к бруцеллезу куриные эмбрионы смесью из вирулентных и слабовирулентных бруцелл, что вскоре приводило к исчезновению из организма эмбрионов слабовирулентных культур. Эти культуры становились добычей фагоцитов — уничтожались ими. Что же касается сильно вирулентных бруцелл, то они легко размножались в клетках хозяина. В тех случаях, когда цыплят, сравнительно устойчивых к бруцеллезу, заражали той же смесью бруцелл, в организме цыплят сохранялись вирулентные и слабовирулентные особи. Число последних увеличивалось с 51—48% до 99— 98%.

Нельзя не рассказать также и о процессе формирования бактерий, устойчивых к антибиотикам. Это явление настолько распространено в микромире живых одноклеточных существ (исключая вирусы), что его считают банальным.

Чем же оно вызвано?

Мутации, индуктивный биосинтез, эписомы

Веществом, контролирующим биосинтез структурных (из которых построено тело бактерий) и ферментных (ускоряющих реакции синтеза) белков в бактериальной клетке, является ядерная дезоксирибонуклеиновая кислота—ДНК, Это полимер четырех азотистых оснований, прикрепленных к двум фосфатно-сахарным нитям, как ступеньки одной лестницы. Каждая молекула ДНК имеет миллионы азотистых оснований, чередующихся в различных комбинациях, а три основания (триплет), как три буквы слова, являются кодом определенной аминокислоты. Такой код, на десятки и сотни аминокислот, передается потомству от клетки к клетке, и этим поддерживается постоянство биосинтеза одних и тех же белков и ферментов. Процесс напоминает передачу книги или партитуры от одних читателей и исполнителей другим, и они в точности воспроизводят закодированное в буквах и нотных знаках содержание произведений. Происходит это в том случае, если буквы и знаки в процессе переиздания не искажены. Но, если изъять, вставить или изменить в триплете всего одно основание (одну букву в слове или ноту в музыкальной фразе), как смысл кода нарушится. Точно так же изменяются и аминокислота в белке и сам белок.

Нарушителями кода в данном случае являются мутации, вызываемые различными веществами. Они нарушают последовательность азотистых оснований ДНК и в отдельных случаях приводят к образованию потомства бактерий, устойчивого (в нашем случае) к антибиотикам.

Другой способ образования устойчивых к действию антибиотиков форм бактерий получил название индуцированного биосинтеза фермента. Микроорганизмы и клетки животных наделены двумя системами ферментов. Первая непрерывно производит необходимый набор ферментов. С ним микроорганизм «родится», и это свойство передает потомству. Именно эти ферменты обеспечивают бактериям каждодневное существование, ибо позволяет им усваивать полезные и разрушать вредные вещества.

Если в среде, окружающей микроорганизм, появится пенициллин, это не означает, что микробы обречены. Их может спасти вторая система. Она, как и первая, состоит из ДНК и способна «сработать» фермент, разрушающий антибиотик. Но эта система на «замке» — она репрессирована. Нужен «ключ»— индуктор, способный «открыть замок», снять репрессию. Таким «ключом» и является сам пенициллин. Он «открывает замок», снимает репрессию, система ДНК «срабатывает» фермент — пенициллиназу, которая разрушает пенициллин. Аналогичное происходит и с другими антибиотиками.

Третий путь описываемого явления осуществляется с помощью так называемой эписомы РТФ, Эта структура также состоит из ДНК.

Эписома мгновенно «транспортирует» свойства устойчивого к ряду антибиотиков микроорганизма — чувствительной к ним бактериальной клетке. В результате эта клетка не поддается разрушительному действию антибиотиков.

Интересна история открытия эписомы. После того как дизентерию стали лечить антибиотиками, болезнь быстро пошла на убыль. В Японии, например, к 1957 году дизентерия почти полностью исчезла. Однако начиная с этого же 1957 года заболевание стало нарастать, а антибиотики и сульфонамиды плохо его излечивали. Проверили. Оказалось, что если в 1955 году из 5 327 культур возбудителя дизентерии только одна была устойчива к различным антибиотикам и сульфонамиду, то в 1957 году их было 37 на 4 837, а в 1960 году — уже 308 на 3 386 культур. В устойчивых к антибиотикам бактериях и была обнаружена эписома РТФ. Оказалось, что она легко передается от кишечной бактерии — дизентерийной. Затем бактериям тифа, паратифов и другим возбудителям. Придя в контакт с антибиотикоустойчивым соседом, «беззащитный» микроб в течение одной минуты вооружается против своих смертельных врагов — антибиотиков.

***

Каков же механизм образования антител против бактерий? Известно, что теплокровные появляются на свет без антител или почти лишенные их. Вырабатывать и накапливать различные антитела люди и животные начинают позже, вступив в контакт с многочисленными микроорганизмами, в том числе с незаразными, а также с продуктами их жизнедеятельности и распада.

В дальнейшем эти антитела могут воздействовать на бактерии, привести к изменению их свойств или даже к замене новыми типами.

Можно предположить, что в формировании иммунитета играют роль и эписомы. Наличие их в животных клетках подтверждает ряд ученых.

Что нас ждет

Нелегко ответить на этот вопрос, не сделав ошибки, И все же совершенно бесспорно, что человечество освободится от массового распространения многих или всех ныне регистрируемых инфекций. Что же за этим последует? Жизнь без инфекции? Может быть, в весьма далеком будущем это и будет так. Но допустимо и другое. На смену исчезнувшим придут иные болезни. Мы не знаем, какие именно и будут ли они легкими или тяжелыми. Уже в наше время, по данным многих ученых, регистрируется повышенная заболеваемость кандидомикозом, бактериальным менингитом и другими инфекциями, вызываемыми новым видом микобактерий.

И все же оснований для пессимизма нет. Наука так быстро развивается, что эффективные средства борьбы с болезнями, которые могут возникнуть, будут найдены.

***

О жизнеспособности вибрионов Эль-Тор в продуктах питания

Как долго присутствует холерный вибрион Эль-Тор а продуктах питания? Этот вопрос интересует ученых ряда стран, в которых бывают вспышки холеры.

Наблюдения такого рода проводились в Таиланде, Иране, на Филиппинах, Индии.

Исследованиям подвергались продукты из тех районов страны, где наблюдались вспышки холеры, то есть районов, особо подверженных заболеваниям.

Купленные на рынке фрукты и овощи с неповрежденной внешней оболочкой: лимоны, апельсины, виноград, бананы, финики, инжир, изюм, помидоры, лук, баклажаны, горох, сельдерей, картофель и ряд других овощей и фруктов — исследовались в лабораторных условиях.

Примерно эти же продукты литания подвергали и искусственному заражению возбудителем холеры.

В результате ученые пришли к заключению, что на кислых продуктах, таких, как плоды цитрусовых и помидоры, вибрионы выживали очень недолго: на лимонах — час; апельсинах — одни сутки; помидорах — сутки. Так же недолго они сохранялись на продуктах, содержащих большой процент сахара. Это финики, инжир, изюм: финики — час, инжир, изюм — сутки. Дольше вибрионы были жизнеспособны на овощах, содержащих крахмал, например, на картофеле — 8 суток. А вот на тыкве — 7 суток; на луке, баклажанах и горохе — 3 суток.

Цель исследований — опровержение существующего мнения, что вибрион Эль-Тор способен проникать в растение через корни и таким образом заражать внутренние части плодов и овощей.

(Приведенные сведения взяты нами из бюллетеня Всемирной организации здравоохранения.)

 

Читайте в любое время

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее

Товар добавлен в корзину

Оформить заказ

или продолжить покупки