«Амоксициллин – теперь банановый!»), другие – узкий (убивают меньше микробов, но все равно не работают только с одним специфическим видом).
Химик Пауль Эрлих открыл антибиотики в начале XX века.
Ему в голову пришли идея «волшебной пули», лекарства, которое могло бы сразу идти в бой против врага-микроба, не причиняя вреда человеку и не разрушая поле боя.
Начал он с бактерий, которые вызывают сифилис.
Антибиотики были открыты в начале XX века. Химику Паулю Эрлиху пришла в голову идея «волшебной пули» – лекарства, которое могло бы убить болезнетворный микроб, при этом не причиняя вреда носителю. Он настойчиво тестировал различные химические соединения и синтетические красители, чтобы найти хоть что-нибудь, что убивает бактерии, вызывающие сифилис. После поистине геркулесовых усилий он открыл соединение, которое можно было использовать для лечения этой инфекции. У лекарства, конечно, были серьезные побочные эффекты – среди них сыпь, повреждение печени и «риск инвалидности», – но лечение все равно оказалось лучше болезни. Работа Эрлиха заложила фундамент под процесс разработки, который подарил нам столько новых антибиотиков.
Но самое знаменитое открытие, связанное с антибиотиками, совершил британский ученый сэр Александр Флеминг. Флеминг был не самым организованным человеком, так что однажды в 1928 году, вернувшись из отпуска, он обнаружил в забытых чашках Петри выросшие бактериальные культуры. Он начал разбирать этот беспорядок, и тут заметил нечто необычное в чашке Петри, в которой содержался Staphylococcus aureus (эта бактерия вызывает волдыри и абсцессы на коже). В одном месте чашки Петри бактерий не было, зато был кусок плесени. Эта плесень, оказавшаяся грибком Penicillum, вырабатывала субстанцию, не дававшую расти бактериальным патогенам. Пенициллин – это сложная молекула, и химикам понадобилось почти два десятилетия, чтобы понять, как ее синтезировать. Когда началась Вторая мировая война, возникла огромная потребность контролировать бактериальные инфекции, полученные на поле боя. До эпохи антибиотиков войны были жуткими источниками инфекций (в Гражданскую войну в США, например, от болезней умерло больше солдат, чем от пуль). Так что во Вторую мировую войну, когда свирепствовали инфекции, пенициллин оказался бесценен. Поначалу он был так дорог, что его использовали исключительно в военных целях, а потом выделяли из мочи пациентов и применяли снова. Впрочем, производство пенициллина быстро выросло, и к 1945 году его уже производили массово и стали продавать и гражданскому населению, спася тем самым бесчисленное количество жизней.
Этот прорыв изменил весь мир инфекционных заболеваний и методов их лечения; появились терапии даже для болезней, которые ранее считались неизлечимыми и смертельными. В 1950-х – 1970-х годах открыли несколько новых классов антибиотиков, в основном вырабатываемых почвенными организмами. Почвенные организмы вырабатывают противомикробные вещества, чтобы убивать соседей, конкурирующих с ними за скудные питательные вещества. Микробиологи собрали образцы почвы из дальних уголков мира и стали проверять их на противомикробную активность. Найдя перспективные вещества, химики стали модифицировать и изменять их, чтобы улучшить или их активность, или усвояемость микробами. Эти полусинтетические составы стали краеугольным камнем антибиотиковой промышленности, которая выпустила много новых мощных противомикробных лекарств для лечения разнообразных заразных заболеваний.
Впрочем, как обычно и бывает, слишком хорошо – тоже плохо. В США ежегодно выписывают не менее 150 миллионов рецептов на антибиотики (каждому второму жителю). В 2010 году, по оценкам, в мире было употреблено 63 000 тонн антибиотиков; к 2030 году этот показатель вырастет на 67 процентов и составит более 100 000 тонн. По большей части они применяются в качестве стимулятора роста в животноводстве (80 процентов всех антибиотиков в США дают именно животным). Оказалось, что небольшие дозы антибиотиков стимулируют у животных набор веса. В Европе от этой практики уже отказались, но в Канаде и США, к сожалению, нет, а развивающиеся страны только-только начали применять антибиотики в животноводстве. Некоторые последствия этой практики обсуждаются в главе 10, где мы рассматриваем детское ожирение.
Какой же эффект на микрофлору человека оказывает ежегодное выбрасывание в мир тысяч тонн химических соединений, убивающих микробы? Как мы увидим чуть позже, микробы на это отреагировали, бросив на чудесные лекарства серьезную тень.
Ну… может быть, и нет, если вы микроб. Как уже говорилось ранее, большинство антибиотиков делается на основе веществ, производимых почвенными микробами, которые дают этим микробам конкурентное преимущество. Однако у микробов должен быть способ не погибнуть от этих токсичных молекул самим. Так что микробы разработали для себя механизмы не только производства антибиотиков, но и механизмы сопротивления. Мы называем это антимикробной резистентностью, и микробы вырабатывают ее с тех самых пор, как начали производить антибиотики. Например, гены антимикробной резистентности были найдены в останках людей, замерзших в вечной мерзлоте – за тысячелетия до открытия антибиотиков. Гены резистентности нашли и в средах, которые вообще никогда не контактировали с человеком, – например, в подземных озерах, скрытых под толщей льда. Сразу после открытия пенициллина ученые поняли, что существуют и микробы, которые сопротивляются его убийственному эффекту.
Микробы ведут между собой переговоры и обмениваются важной информацией о ДНК, что и помогает им быстро эволюционировать в организме человека.
Еще одна вещь, которую нужно помнить о микробах: в отличие от нас, они регулярно обмениваются друг с другом ДНК, что позволяет им быстро адаптироваться и эволюционировать в течение жизни (которая может длиться даже всего двадцать минут, а у многих не превышает нескольких часов). Представьте, что микробы у вас в кишечнике подключены к генетическому Интернету, – они обмениваются генами примерно так же, как мы скачиваем песни и приложения. Скачав «приложение антимикробной резистентности», можно вполне спасти себе жизнь, если вас по голове уже больно бьют смертоносным антибиотиком. В ответ на массированное применение антибиотиков микробы со скоростью лесного пожара стали распространять гены резистентности среди других микробов («приложения», обязательные к установке!), а антибиотики устраивают суровый отбор (не установишь себе это приложение – умрешь). Сейчас мы наблюдаем массивную микробную сопротивляемость ко всем широко применяемым противомикробным средствам; резистентность развивается буквально за год-два, так что лекарства часто устаревают буквально за 3 – 5 лет.
Кроме того, мы сейчас открываем все больше и больше микробов, которые резистентны к большинству, если не ко всем антибиотикам – мы называем их «супербактериями». Они вызывают инфекции, которые раньше нам удавалось лечить, и устраивают настоящий хаос в наших больницах и системах здравоохранения по всему миру. Они обозначаются милыми аббревиатурами вроде МРЗС, ШЛУ-ТБ, МЛУ E. coil и ВРЭ[4] и заставляют нас всерьез задуматься о том, правильно ли мы применяем антибиотики.
С 2009 года было одобрено лишь два новых антибиотика, а в перспективе их становится все меньше. Большинство фармацевтических компаний либо резко сократили, либо вообще закрыли отделы поиска антибиотиков. Получился идеальный шторм: новых лекарств нет, а те, что есть, уже не работают. Всемирная организация здравоохранения недавно очень хорошо описала ситуацию, заявив, что антимикробная резистентность – это «серьезная угроза, [которая] уже не является предсказанием будущего: эта ситуация разворачивается прямо сейчас во всех регионах мира, и от нее может пострадать любой человек, в любом возрасте и в любой стране». Это очень сильные слова, и они говорят о том, что мы приближаемся к постантибиотиковой эпохе – и скоро нам придется бояться смертоносных инфекций так же, как нашим прабабушкам и прадедушкам.
Эти слова вселяют страх в сердце любого родителя; обычно они означают как минимум бессонную ночь, а как максимум – поездку на скорой помощи прямо в пижаме. Воспаление среднего уха (отит) довольно распространено среди маленьких детей, и обычно его лечат антибиотиками. Но стоит ли принимать антибиотики в каждом конкретном случае, ясно не всегда, и путаются не только родители, но даже и врачи. Возьмите, например, историю Джека, двухлетнего малыша, у которого были проблемы с развитием, и ко всему этому он еще и страдал периодическими отитами. После одной бессонной ночи мама Джека совершенно уверилась в том, что у него снова воспаление уха, и повезла его к педиатру, несмотря на то, что он кричал и отбивался. Диагностика отита обычно проводится с помощью визуального осмотра барабанной перепонки: она при воспалении среднего уха набухает (под ней накапливается жидкость) и краснеет (признак воспаления). Барабанная перепонка также может покраснеть просто от плача – это не всегда означает наличие инфекции. Педиатру оказалось трудно осмотреть уши Джека – он был довольно непоседливым ребенком, к тому же у него в ушах скопилась сера. В конце концов врач решила, что ухо у него все-таки красное, и, основываясь на описанных матерью симптомах, прописала Джеку антибиотик, которым часто лечат отит. К сожалению, после этого у Джека началась диарея, вызванная C. diff, так что ему пришлось принимать метронидазол (мощный антибиотик). Первый курс метронидазола не помог. Во второй раз мама решила дать ему дрожжевой пробиотик (см. «Пробиотики вместе с антибиотиками – оксюморон?»), и ему наконец стало лучше. После этого хирург-лор поставил в уши Джека дренажные трубки, чтобы снизить количество ушных инфекций, а не лечить каждую несколькими курсами антибиотиков.