Текст книги "Союз на всю жизнь"

День рождения, самый первый или нулевой, как всегда хочется его назвать, является не только началом долгой и более или менее здоровой и счастливой жизни. Он также является днем рождения сообщества организмов, началом союза, который распадается только после смерти. Это скрытый, незаметный, но само собой разумеющийся процесс. Начинаются взаимоотношения, которые вначале очень динамичны и полны изменений, за этим следует их стабилизация, во время которой человек и микробы приспосабливаются друг к другу и заканчиваются симбиозом для взаимной выгоды. И хотя в жизни, в процессе старения или в результате изменения жизненных условий или даже питания в общежитии под названием «человек» что-либо может то и дело слегка меняться, тем не менее с большинством из наших сожителей мы остаемся вместе навсегда.

Микробиом – так называется совокупность существующих в и на человеке микроорганизмов – и его хозяин в идеале являются друзьями с самого начала и до конца. На всю жизнь.

Считается, что термин «микробиом» был изобретен великим, награжденным Нобелевской премией исследователем бактерий и молекулярным биологом Джошуа Ледербергом (1925–2008) примерно в 2000 году. По крайней мере, так об этом пишет в настоящее время с радостью называемый великим исследователем микробиома Джеффри Гордон в одной из своих научных статей. Тот, стало быть, «второй геном», состоящий из миллионов еще в значительной степени неисследованных микробных генов, получил свое имя практически одновременно с первой расшифровкой человеческого генома. Но оно не единственное. Коллектив бактерий также называют микробиотой или, немного старомодно, но зато поэтично – кишечной флорой, несмотря на то что там вряд ли растут растения.

Знание о том, что бактерии, да и многие грибы и даже вирусы, являются не только извлекающими выгоду, не подлежащими удалению нахлебниками в нашей жизни, не только сотрапезниками и паразитическими возбудителями 37-градусной температуры, но временами могут быть вполне полезными, в течение прошлых десятилетий прокладывало себе путь очень медленно. Но тот факт, что они не только являются более чем просто вполне полезными, но и участвуют в принятии решений о судьбе человека, о болезни и здоровье, даже жизни и смерти, обнаружился только в течение последних лет.

Мы живем вместе с нашей приблизительно сотней триллионов микробов, которые в общей сложности образуют значительно больше, чем тысячу видов, и воспринимаем это как данность.

И, как это часто бывает в жизни, мы понимаем, насколько важным является нечто само собой разумеющееся, всегда имеющееся в распоряжении, только тогда, когда оно отсутствует или больше не функционирует правильно. Таким образом, совсем без наших бактерий мы имели бы изрядные проблемы: мы больше не смогли бы переваривать нормальную, разнообразную пищу в надлежащем порядке, наша кожа утратила бы свою эффективную защитную функцию, мы были бы открытыми воротами амбара для всевозможных других микроорганизмов, включая опасные возбудители многих заболеваний.

Например, у того, кто хочет оградить себя от вредных стрептококков, это получается лучше всего, если в своем организме он уже имеет полезные стрептококки. Потому что они довольно эффективно отклоняют доступ для своих вызывающих болезни сородичей. Это как в любой хорошо действующей экосистеме: когда экологическая ниша занята, пришельцам, если они в чем-либо значительно не превосходят своего непосредственного, авторитетного конкурента, очень-очень сложно прижиться.

У нас, людей, слишком высокое мнение о собственной индивидуальности. Каждый считает себя чем-то совершенно необыкновенным, уникальным. У каждого есть свои отличительные особенности – черты характера, таланты, способности, неповторимый взгляд, голос, гены. Однако при всей индивидуальности в жизни мы не одиноки: даже угрюмый отшельник на острове Ньюфаундленд живет не без компании, ведь на нем и внутри и вокруг него расселены и поселены всяческие микроорганизмы.

Дальше – больше. Мы настолько тесно связаны с жизнью крошечных существ, настолько интимно общаемся с ними, что уже едва ли возможно провести здесь известную психологически-социологически-антропологическую линию между своим «я» и «другим» или «другими». Бактерии на нашей коже имеют защитные функции, которые ни в чем не уступают защитным функциям самих клеток кожи. Бактерии в кишечнике расщепляют пищу отчасти эффективнее, чем наши собственные ферменты, бактерии во влагалище женщины, возможно, не совсем так же важны для благополучного размножения, как сперматозоиды и яйцеклетки, но они вносят свой вклад, не говоря уже об их значении при защите от женских инфекций мочеполовой системы.

Каждый человек в сущности является тем, что социобиологи называют суперорганизмом – сообществом множественных отдельных живых организмов, каждый из которых обладает определенной индивидуальностью, действует в собственных интересах и в постоянном взаимодействии, коммуникации и взаимном контроле питает общее целое и в некоторой степени сохраняет его стабильность. Это общее целое в таком случае именуется как Синди из Марцана, Михаэль из Берлина или Вася из Реутова. В настоящее время существует целых семь миллиардов таких суперорганизмов категории «человек», не считая все остальные виды животных. Да и они, насколько известно, все нестерильны и охвачены микробной жизнью. Вместе с тем сюда равным образом также следует отнести все растения, на листьях, корнях, коре и плодах которых господствуют микроскопически крошечные полезные существа. Даже терруар, специфический вкус вина определенной местности, должен быть благодарен микробам на гроздьях{5}5
  Bokulich et al.: Microbial biogeography of wine grapes is conditioned by cultivar, vintage, and climate. PNAS 2013 doi: 10.1073 /pnas.1317377110.


[Закрыть].

Для организмов, в отношении которых когда-то было установлено, что они представляют собой тесные, взаимодействующие в рамках симбиоза сообщества нескольких организмов и видов, например кораллов, биологи изобрели понятие «голобионт». Между тем человек тоже выступает в качестве голобионта, как мог бы выразиться Макс Фриш.

Или как это сформулировали бы социал-демократы: «мы» решает.

Наше существование в свете голобионтов и суперорганизмов тем не менее совсем не предполагает нивелирование, или деиндивидуализацию. Напротив. Каждое «мы» особенное.

Подобно тому как каждый человек является носителем своеобразного, уникального отпечатка пальцев, индивидуального голоса, жизненного опыта, которые не могут в точности соответствовать чьим-либо другим, а также собственного уникального генома (даже однояйцевые близнецы немного отличаются друг от друга), так и каждый человек является носителем своего микробного отпечатка.

Нет двух одинаковых людей. И нет двух одинаково заселенных бактериями людей.

Это одна из причин, почему была написана эта книга. Такое заселение является действительно, насколько известно до сих пор, относительно стабильным и устойчивым. Но тем не менее оно динамично. Во всяком случае, на него можно воздействовать лучше, чем на ген или «гены». Например, пятилетний ребенок, снова приехавший в большой город после трех недель каникул на даче, будет иметь иной микробный отпечаток, чем до поездки. Взрослый, который из-за обнаруженной инфекции с патогенными бактериями вынужден интенсивно поглощать антибиотики, после их курса тоже становится обладателем уже другой бактериальной смеси. По крайней мере, на это отчасти следует надеяться, поскольку после лечения должны исчезнуть как минимум вредные микроорганизмы.

Но, разумеется, антибиотик всегда равным образом поражает и другие, хорошие, микроорганизмы, которые, несмотря на это, к счастью, в большинстве случаев возвращаются снова (см. главу 9). И эта их суперспособность очень полезна для нас – поскольку иначе антибиотики, как и любое пищевое отравление, приносили бы еще более сильный и длительный вред. Однако именно эта жизнеспособность микробиома до сих пор затрудняет терапию микроорганизмами. Заменить уже имеющуюся нежелательную бактерию другой, возможно полезной для здоровья, значительно сложнее, чем выжить Михаэля Баллака из национальной сборной по футболу. С одной стороны, нужно найти способ, который позволит укрепить сопротивляемость здорового микробиома, и, возможно, целенаправленно дополнить его другими полезными существами. С другой же стороны, нормализовать явно сбившийся с правильного пути или даже захваченный злодеями микробиом. В этом и будет заключаться одна из величайших сложностей медицины этого столетия.

По какому признаку мы узнаем, что кто-то живет в определенном городе? По записи в паспорте? По свидетельству о регистрации места жительства? Или по тому, как этот кто-то называет свой город сам? Это было бы весьма по душе некоторым не совсем бедным, но не расположенным к налоговым органам своих родных стран личностям. Тогда тот, кто зарегистрирован в одном налоговом оазисе, несмотря на это, мог бы проводить все свое время в Лаймене, или Керпене, или Бохуме. Информацию о том, действительно ли важные персоны выполняют свою по крайней мере частичную обязанность присутствия по месту регистрации, не раскроет даже генетическая диагностика. Однако диагностика бактериального генома имеет такую возможность.

Любое место пребывания оставляет следы в микробиоме. Если верить, например, пионеру исследуемого направления, Пееру Борку из Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Гейдельберге, на основе анализа бактериального генома кишечника можно с полной уверенностью сказать, проводит ли некто большую часть своего времени в Гейдельберге или нет. За несколько дней даже у репортера, который как раз гостил в лаборатории Боркса, удалось обнаружить небольшой бактериальный городок Неккар.

Человеческий микробиом является в целом стабильным и все-таки изменяемым. Он содержит сигнатуры, которые могут быть зафиксированы в нем на протяжении всей жизни (некоторые виды, приобретенные при рождении), в течение нескольких недель (если человек некоторое время жил, например, в Гейдельберге) или даже за несколько дней (посещение Гейдельберга).

Человеческий микробиом индивидуален, но в то же время с него можно считывать информацию о принадлежности к большим или небольшим группам. Группа «человек из Гейдельберга» является одной из них, группа «человек с собакой» – другой, группа «живет во Франции» – следующей. При распределении по странам для Борка и его коллег полезными были, в частности, такие гены, которые увеличивают сопротивляемость бактерий к антибиотикам. Очевидно, что для каждой страны имеет место типичный образец противодействующих генов.

Откуда берутся бактерии? Из еды, с любой поверхности, которой мы касаемся, в результате рукопожатия или от поцелуя в губы, из воздуха. Звучит не очень аппетитно, но, забегая вперед, скажем, что нам это не вредит, но это следует принять как есть. Вся планета покрыта тонким слоем фекалий. Люди, живущие в районе Берлин-Фридрихсхайн, знают, о чем идет речь. Другие, быть может, полагают, что это связано с собаками. Впрочем, тот, кто однажды гулял по небольшому греческому острову, неделями не сможет отделаться от запаха козьего навоза. И тот, кто полагает, что жидкий навоз, который фермеры перекачивают на своих полях, хоть и пахнет, но в остальном не оставляет следов в атмосфере, ошибается. Воздух, который мы вдыхаем, изобилует бактериями и их спорами. Многие из них с удовольствием располагаются в нас на некоторое время или даже на всю жизнь.

Тем временем мы дали матери с новорожденным достаточно времени для отдыха. Итак, вернемся к молодой семье в начале главы. Отец доставил обоих в кресле-каталке в послеродовое отделение. Мать приложила ребенка к груди – и он уже немного подкрепился. В начале кормления из сосков вытекает небольшое количество жидкости, и, если посмотреть, она не похожа на молоко. То, что выделяется в первую очередь, скорее прозрачного цвета и, помимо прочего, содержит субстанцию, которая, судя по всему, помогла приобретенным во время родов бактериям попасть в желудочно-кишечный тракт. Вслед за этим вытекает так называемый колострум, молозиво, которое снабжает младенца защитными молекулами.

Примерно на второй или третий день появляется молоко. Только после этого ребенок начинает получать необходимое количество калорий и жидкости. Во время прохождения через влагалище он встретил там, главным образом, молочнокислые бактерии, и это неслучайно. Пока ребенок питается грудным молоком, они занимают в нем господствующее положение, но, как только вводится прикорм, их становится меньше. Но и в этом случае они, в первую очередь, выполняют функцию помощников для заселения другими необходимыми бактериями.

Первые пробиотики – микроорганизмы, способствующие росту и развитию полезных бактерий кишечной микрофлоры, – ребенок получает от своей матери. После такой предварительной поддержки ребенок обеспечивает себя своими бактериями самостоятельно и в ближайшие несколько месяцев исследует мир своим ртом. При этом тело ребенка помогает бактериям, вероятно, даже тем, что снижает активность собственной иммунной системы. Об этом на данный момент свидетельствуют по меньшей мере эксперименты на мышах{6}6
  Elahi et al.: Immunosuppressive CD71 + erythroid cells compromise neonatal host defence against infection. Nature, 2013 doi:10.1038 /nature12675.


[Закрыть].

Микробам проще найти пристанище у нового хозяина. Наиболее часто встречающиеся инфекции с сопутствующими бактериями – пожалуй, разумная плата за надлежащее заселение ребенка микроорганизмами.

Уже ко второму дню рождения в кишечнике формируется смесь микробов, которая отличается от имеющейся при рождении значительно больше, чем от той, которой этот же человек будет обладать в свой 82-й день рождения. В каких-либо других местах, например на коже, в ухе или во рту, к этому времени также уже обитают постоянные гости.

Ни один человек не является островом, как писал поэт Джон Донн. Но каждый человек – это планета. Планета с многочисленными экосистемами от А, как, например, ареола, до Я, как, например, язык. В следующей главе мы отправим туда экспедицию.

Глава 2
Экспедиция в империю «мы»

Каждый человек являет собой планету и предлагает многочисленные и самые различные пространства – озера, как глаза, пустыни, как ногти на руках, оазисы, как пупок, саванны и болотистые местности. Микробы принимают такие предложения с радостью.

У одного из двух авторов этой книги на стене висит портрет молодого Александра фон Гумбольдта. Старопечатное издание, купленное у старьевщика на берлинской Карл-Маркс-Аллее за 5 евро. На нем несколько царапин и другие следы времени. Помимо семейных фотографий, это единственный портрет в доме. Почему он? Для людей, которые пишут о различных областях науки, Гумбольдт имеет особое значение. Он был широко образован почти по всем научным дисциплинам, продуктивен в качестве исследователя и талантлив в качестве коммуникатора. Он всегда рассматривал науку в том числе в связи с культурой и социальным и политическим развитием, вставал на сторону обделенных и выступал против рабства. Он один из первых аналитиков глобализации, и он был практически первым, кто пропагандировал наиболее точное измерение, сравнение и повторение как предпосылку точности науки и сам скрупулезно этим занимался.

Гумбольдт не имел ни малейшего представления о кишечных, кожных и ротовых бактериях. По какой же причине мы говорим о нем в этой книге? Он в определенном смысле заложил основы для современного исследования экосистем внутри человека и на нем. Он был тем, кто первым изучил экосистемы земли, прежде всего растительность в различных климатических зонах, высотах и географических широтах, и описал их закономерности.

Примерно на том же этапе находятся те ученые, которые посвящают себя не исследованию «биоты»{7}7
  Биотой называется совокупность организмов одной экосистемы, а микробиота – соответственно совокупность микроорганизмов одной экосистемы. Микробиоту человека формируют, таким образом, все микроорганизмы, находящиеся внутри него и снаружи на нем, его кишечную микробиоту – микроорганизмы в его кишечнике, кожную микробиоту – микроорганизмы на его коже и т. д.


[Закрыть] Южной Америки, как Гумбольдт в то время, а «микробиоте» Homo sapiens сегодня. Там имеются сухие, лишь случайно пострадавшие от наводнений пустыни, как, например, ногти на руках, промокшие влажные тропические леса, как влагалище или анальное отверстие, влажные саванны, как подмышечные впадины, кристально прозрачные озера, как глаза, изобилующие видами оазисы, как пупок, овеваемые ветрами горные леса, как кончики волос, темные пещеры, как ухо, нос или полость глотки и населенная причудливыми, никогда не видящими свет или же только дышащими воздухом созданиями морская глубина, как кишечник.

Кому-то вроде Гумбольдта, который однажды сказал о себе самом, что всегда вынужден «наблюдать за одним и тем же предметом (…), пока не разберусь в нем», существующий уровень знаний о человеческой микробной географии мог бы показаться более или менее таким же грубым, как и скорее анекдотические и бессистемные описания влажных лесов и горных склонов Южной Америки перед его собственным путешествием туда. При этом, как и в то время, некоторые области изучены лучше, чем другие. И в одних регионах исследователь так же сбит с толку разнообразием видов и вариантов (и генов) и огромным количеством отдельных живых существ, как на Амазонке, но в каком-либо ином месте биологическое разнообразие и плотность особей популяции кажутся скорее ограниченными.

Хотя, возможно, на самом деле следует лишь присмотреться внимательнее.

В Йельском университете, в одной из самых известных научно-исследовательских организаций мира, необходимо было провести эксперимент, чтобы обнаружить, что покрытые лаком короткие ногти на руках скрывают меньше всего микробов{8}8
  Йэльский эксперимент с ногтями http://health.ninemsn.com.au/whatsgoodforyou/theshow/694617/what-really-lives-under-the-nails-we-chew.


[Закрыть]. Удивление в отношении данного результата из лаборатории Давида Катца ограничилось допустимыми пределами, поскольку такое жизненное пространство сопоставимо с гигантской забетонированной автостоянкой перед гипермаркетом OBI, быть может, с парой коротко стриженных газонов в промежутке. Лак для ногтей насыщен ядовитым токсичным веществом, в частности формальдегидом и фталатами, вредными при вдыхании, а также для микроорганизмов. А у края и под коротко остриженным и отшлифованным ногтем жизненные условия хоть и лучше, чем на поверхности лака, но не так хороши, как под длинным, где могут накапливаться разного рода влага и пригодная для использования в качестве питания бактерий и грибов грязь.

Как правило, на поверхности не покрытого лаком кератинового слоя – гладкого, сухого и незащищенного от воды и контактного воздействия, каким он и является, – также непременно обнаруживается некоторое количество микробов, а под ногтями еще больше. Мы в течение долгого времени не имеем ни малейшего понятия о том, как они мирно существуют сами по себе в так или иначе типичной для кожи кислой среде, сохраняя определенное равновесие, и отталкивают вредителей. Мы понимаем, что там что-то живет, только в том случае, когда, например, грибы, такие как Aspergillus или Acremonium, или дрожжевой грибок типа Candida достигают запястья. Грибки ногтей относятся к самым широко встречающимся инфекциям в принципе, и там, где они распространяются, поверхность ногтя теряет гладкость, ногтевое ложе подвергается воспалению и открывается дверь для других вредителей. Большинство грибов при этом являются абсолютно нормальными, безвредными, по всей вероятности, часто даже полезными сожителями. На ногтях ног здоровых пациентов Кейша Финдли из американского Национального института здравоохранения и ее коллеги обнаружили разные грибы, несмотря на то что у них не было каких-либо раздражений или тем более определенных заболеваний. В своей статье они объясняют это такими словами: «физиологические атрибуты и топография (…) оказывают влияние на данные (…) микробные союзы по-разному». Можно сказать иначе.

В зависимости от того, тонкие или толстые у нас ногти, носим ли мы шерстяные или синтетические носки и моем ли ноги дважды в день или только время от времени, там могут чувствовать себя комфортно различные, но в общем безвредные микробы{9}9
  Findley et al.: Topographic diversity of fungal and bacterial communities in human skin. Nature. Том 498. С. 367, 2013.


[Закрыть].

На ногтях и, прежде всего, под ними также живут бактерии довольно известных классов, такие как Pseudomonas и Staphylococcus, или достаточно редкие, такие как Acinetobacter. Они кооперируются как биопленочная система, что также делает их в некоторой степени устойчивыми к микробицидам и антибиотикам. Возможно, величайшее значение данного жизненного пространства заключается именно в том, что под ногтями, которые в известной степени защищены от мыла и дезинфицирующих средств, превосходным образом временно сохраняются как вредные, так и полезные микроорганизмы, чтобы затем при следующем соприкосновении с чем-либо или кем-либо распространяться дальше.

Самыми значительными культиваторами микроорганизмов без известных до настоящего времени положительных эффектов считаются, в частности, искуственные ногти. Услышав это впервые, можно удивиться больше, чем в случае с лаком, ведь на самом деле они являются всего лишь логической модернизацией лака для ногтей. Это не так.

Искусственные ногти являются значительно менее антибактериальными, чем настоящие, покрытые лаком.

На местах склейки искусственного ногтя с натуральным образуется большое количество новых, микроскопических, хорошо защищенных минибиотопов. Известны случаи, когда медицинские сестры через искусственные ногти передавали детям смертельные микроорганизмы{10}10
  Moolenaar et al.: A prolonged outbreak of Pseudomonas aeruginosa in a neonatal intensive care unit: did staff fingernails play a role in disease transmission? Infection Control and Hospital Epidemiology. Том 21. С. 80, 2000.


[Закрыть]. Таким образом, прежде чем давать в руки тете ее новорожденного племянника, стоит в первую очередь взглянуть на ее ногти.