Текст книги "С каждым вдохом: Удивительная история наших легких"

Теперь стало понятно, что причина аллергии и астмы находилась в сыворотке. Определенный сенсибилизированный фактор или белок реагировал на инородные стимулы и вызывал воспаление в организме. Праусниц и Кюстнер придумали термин «реагин», чтобы описать этот фактор в сыворотке крови, но они совершенно не представляли, что это такое и каков его биохимический состав. Прошло почти 50 лет, прежде чем это выяснилось, и, как со многими другими научными открытиями, огромную роль сыграл случай. На самом деле две отдельные группы ученых сделали это открытие исключительно в одно и то же время, используя два совершенно разных метода.

На протяжении пяти десятилетий после реакции Праусница область иммунологии постоянно развивалась, но ответственный за аллергию элемент в сыворотке крови так и оставался неизвестным. Исследователи могли назвать различные элементы, вызывающие воспаление, будь то трава, пыльца, амброзия или животное. Но они понятия не имели, с чем эти аллергические белки связываются в сыворотке крови, вызывая заложенность носа при аллергии или смертельный спазм дыхательных путей при астме.

Важный шаг вперед был сделан в 1950-х гг., когда ученые больше узнали о белках в сыворотке крови, часть из которых были антителами. Термин «антитело» уже использовался в конце XIX в., но структура белков была неизвестна. Имеющие форму Y антитела прикрепляются открытым концом к инородным частицам, побуждая другие иммунные клетки мигрировать и атаковать, прикрепляясь к прямому участку Y. Этот комплекс, по сути, нейтрализует любую инородную частицу, будь то бактерия или вирус, но, к добру или к худу, процесс часто сопровождается воспалением и притоком жидкости. Антителам, которые иначе называют иммуноглобулинами, были присвоены разные буквы в зависимости от их предполагаемой роли. Например, иммуноглобулин G (IgG) – это антитело, которое, как полагают, играет важную роль в борьбе с инфекциями. Скорее всего, оно помогало тем, кто страдал дифтерией, бороться с бактериями. Вплоть до 1960-х гг. ученые пытались увязать эти разные антитела с аллергией и астмой, но безуспешно.

Поиск структуры реагина Праусница и Кюстнера начался в двух отдельных лабораториях – одна в Денвере, штат Колорадо, а другая в Швеции. В обеих лабораториях применялись совершенно разные подходы к этой задаче, но в конце концов ученые и институты объединили усилия, чтобы в сотрудничестве собрать последние фрагменты головоломки.

К моменту переезда из Японии в Колорадо в 1962 г. доктор Кимисигэ Исидзака 15 лет пытался установить структуру реагина. Он добился определенных успехов, но также пережил ряд деморализующих поражений. Он с азартом протестировал одно из известных антител, иммуноглобулин А, думая, что он может быть источником реагина, ключевого элемента аллергической реакции, но его эксперименты закончились неудачей.

Доктор Исидзака начал серию испытаний на кроликах, сначала вводя им сыворотку от пациента с тяжелым аллергическим заболеванием. Организмы кроликов посчитали сыворотку чужеродной и создали антитела к ее белкам. Предположительно, одно из антител в организме кроликов будет образовано в ответ на реагин, наверняка содержащийся в сыворотке пациента с аллергией. Для выделения антител к реагину и самого реагина (который был бы связан с антителами) доктор Исидзака взял сыворотку кроликов и отмыл из нее все известные белки.

Чтобы проверить свою мысль о том, что теперь, после отмывки этой пробы, у него были антитела к реагину, доктор Исидзака забрал еще сыворотки от страдавшего аллергией пациента и добавил к ней очищенную кроличью сыворотку. Когда он добавил в смесь молекулу, провоцирующую аллергию, проба от пациента с аллергией не показала никакой чувствительности – новая созданная антисыворотка кролика не давала развиться никакой аллергической воспалительной реакции. Теперь доктор Исидзака определенно выделил антитела к реагину и сам реагин. Он переименовал реагин в гамма-глобулин E и подозревал, что это белок, близкородственный антителам. Это был огромный прорыв, но Исидзака точно установил структуру выделенного им белка, только когда получил письмо из Швеции{84}84
  Kimishige Ishizaka and Teruko Ishizaka, «Identification of IgE,» Journal of Allergy and Clinical Immunology 137, no. 6 (June 2016): 1646–1650.


[Закрыть].

В то же время, когда доктор Исидзака проводил свои исследования, группа в Уппсале (Швеция) под руководством Гуннара Йоханссона и Ханса Бенниха заинтересовалась белком, полученным от пациента с множественной миеломой, раком крови. Миелома – это злокачественное заболевание крови, затрагивающее В-клетки, клетки, которые вырабатывают иммуноглобулин. У одного пациента с явными признаками миеломы в крови был белок, который не являлся ни одним из известных иммуноглобулинов. С помощью передовых молекулярных технологий шведская группа начала анализировать этот уникальный белок. (Им повезло иметь белок в гораздо более высоких концентрациях, чем у доктора Исидзаки, так как организм их ракового пациента вырабатывал этот иммуноглобулин бесконтрольно{85}85
  S. G. O. Johansson, «The Discovery of IgE,» Journal of Allergy and Clinical Immunology 137, no. 6 (June 2016): 1671–1673.


[Закрыть].)

Они провели анализ белка, и он подтвердил, что это был иммуноглобулин, новый, со структурой, намного меньшей, чем у других иммуноглобулинов. Они назвали свой новый белок IgND, использовав инициалы пациента с раком крови. Они подозревали, что IgND также является реагином, особенно прочитав статью доктора Исидзаки о попытках выделить этот белок и антитела к нему. Йоханссон и Бенних отправили письмо доктору Исидзака, чтобы подтвердить свои мысли.

Обе группы обменялись образцами и установили, что белки одинаковы. В следующем, 1968 г., они совместно переименовали этот белок в иммуноглобулин Е (IgE). После 50 лет поисков ключевой элемент, ответственный за астму и аллергию, был выделен. Тот факт, что реагин, или IgE, присутствует в крови в концентрации примерно в 10 000 раз меньше, чем концентрации других иммуноглобулинов, даже у тех, кто страдает тяжелой аллергией, частично объясняет, почему его так долго не могли выделить и почему настолько примечательно то, что доктор Исидзаки смог это сделать.

Теперь мы понимаем, что, когда в легкие вместе с воздухом попадает какой-то инородный белок, такой как белок амброзии, с ним связывается антитело IgE, вызывающее каскад воспалительных реакций, включающих в себя миграцию других белых клеток крови, особенно эозинофилов и тучных клеток. Затем комплекс из аллергического белка и IgE связывается с эозинофилом или тучной клеткой, запуская в них процесс дегрануляции, в результате чего в кровь выбрасываются другие воспалительные белки, содержащиеся в эозинофиле и тучной клетке, привлекая еще больше лейкоцитов в каскад воспалительных реакций. Затем за воспалительными клетками следует жидкость, в свою очередь, вызывая отек дыхательных путей, что приводит к сужению бронхов и затруднению дыхания и вентиляции легких. Только когда обнаруживается, что угроза миновала, воспалительные клетки покидают легкие, жидкость снова всасывается, а нормальный просвет бронхов восстанавливается. Стероиды в виде ингаляций и внутривенных инъекций по мере необходимости являются противовоспалительным средством, помогающим подавить и изгнать из легких эозинофилы, тучные клетки и другие белые клетки крови, ответственные за воспаление. Бронхолитические средства, например препараты с действующим веществом сальбутамола сульфат, действуют как мышечные релаксанты, расслабляя напряженные стенки бронхов, открывая путь воздуху.

На молекулярном уровне именно это происходит во время приступа астмы, и, хотя это состояние обычно развивается на протяжении нескольких дней, приступ может произойти довольно внезапно. По каким-то причинам IgE у пациентов, страдающих аллергией, очень чувствительный (сенсибилизированный) и ошибочно воспринимает безвредные белки травы, собачьей и кошачьей шерсти как смертельно опасные, в то время как IgE у тех, кто не страдает аллергией, бездействует и его количество не увеличивается. Именно сенсибилизированный иммуноглобулин IgE и, вероятно, в бóльших количествах, который Х. Т. получил от больного астмой пациента, а Праусниц от Кюстнера, вызвал у них аллергические реакции.

Последующие исследования показали, что настоящая роль IgE и сопутствующей ему белой кровяной клетки, эозинофила, заключается в борьбе с инфекциями, в частности с паразитами. Однако почему эта реакция перекинулась на такие частицы, как пыльца и собачья шерсть, до сих пор наверняка неизвестно. Но мы знаем, что эта перекрестная реакция наблюдается сегодня с тревожащей частотой, возможно, потому что у IgE гораздо меньше забот с паразитами.

Вскоре после открытия иммуноглобулина IgE был разработан тест для измерения его уровня в крови, позволяющий врачам получить точную оценку степени аллергического воспаления в организме пациентов. Позднее появилась возможность измерять не только общий IgE, но и сколько этого иммуноглобулина сенсибилизировано к различным аллергенам, таким как пыльца, амброзия, деревья, трава или кошки. Впервые с помощью простого анализа крови пациенты смогли узнать не только о том, на что у них была аллергия, но и о том, насколько она сильная. Это позволило им предпринимать профилактические меры, даже самые простые – например, чаще пылесосить, чтобы избавиться от пылевых клещей, или, возможно, избегать кошек или собак, провоцирующих сдавленность в груди{86}86
  Thomas A. E. Platts-Mills, Alexander J. Schuyler, Elizabeth A. Erwin, et al., «IgE in the Diagnosis and Treatment of Allergic Disease,» Journal of Allergy and Clinical Immunology 137 (2016): 1662–1670.


[Закрыть].

Благодаря знанию о IgE улучшились методы лечения. В 2003 г. препарат с действующим веществом омализумаб в составе был одобрен для применения у пациентов, страдавших от тяжелой астмы. Будучи сам по себе антителом, этот препарат связывает IgE в крови, предлагая больным с астмой в тяжелой степени другой вариант лечения, кроме ингаляционных стероидов. Ингаляционные стероиды нацелены на эозинофилы и другие белые кровяные клетки, но омализумаб еще более специфичен и атакует первичный очаг воспаления. Со временем было доказано, что он улучшает функцию легких, сокращает количество госпитализаций и вызовов скорой помощи, а также улучшает общее качество жизни. Он также может помочь пациентам снизить зависимость от стероидов, которые могут иметь неприятные побочные эффекты, даже если используются в виде ингаляций{87}87
  Cristoforo Invorvaia, Marina Mauro, Marina Russello, et al., «Omalizumab, an Anti-Immunoglobulin E Antibody: State of the Art,» Drug Design, Development and Therapy 8 (2014): 187–207.


[Закрыть]. С тех пор были разработаны и одобрены для применения и другие антитела, подобные омализумабу, поскольку мы все лучше и лучше понимаем иммунную систему.

В то время как наше понимание улучшается, иммунная система человека продолжает развиваться, и мы в принципе не можем контролировать этот процесс. Мы устранили для себя множество опасностей, но иммунная система меняется и развивается глубоко внутри нас. В последнее время, не имея четкого понимания своей роли, она обратилась против собственного хозяина, захлестнув нас невиданной ранее волной астматических и аллергических заболеваний. Мы знаем, что за астму ответственен большей частью иммуноглобулин E, но почему у такого большого количества людей образуется сенсибилизированный IgE, который вступает в реакцию с типичными частицами, вызывающими аллергию, неизвестно.

Частично это не должно вызывать удивления, поскольку в нашей окружающей среде за последнее столетие, даже за последнее десятилетие, произошли значительные изменения. С ростом уровня углекислого газа сегодня на Земле фактически больше растительности, чем десять лет назад, поскольку растения используют все более изобилующий CO₂, а люди сажают еще больше, чтобы компенсировать последствия образования CO₂{88}88
  Amelia Murray-Cooper, «Amount of Vegetation on Earth Increasing, BU-Led Study Shows,» Boston University Daily Free Press, April 13, 2020, https://dailyfreepress.com/2019/03/22/amount-of-vegetation-on-earth-increasing-bu-led-study-shows/.


[Закрыть]. «Глобальное озеленение», увеличение растительного покрова Земли, принесло с собой небывалые количества пыльцы, а вместе с ней и растягивающийся сезон аллергии и более тяжелые симптомы у тех, кто страдает от нее.

Среди других изменений, с которыми приходится справляться нашей иммунной системе, можно назвать усиливающееся загрязнение воздуха и изменяющуюся карту распространения инфекционных заболеваний. Росту заболеваемости астмой и усилению ее тяжести, а также стремительному распространению множества аутоиммунных заболеваний, похоже, не видно конца. Несмотря на сложность иммунной системы, вопрос, на который нам нужно ответить, скорее всего, достаточно простой, и возвращает нас к легким: чем таким мы дышим – или не дышим – сегодня по сравнению с прошлым поколением, что является причиной этого массивного роста воспаления?

Глава 6
Легкие и всеобщее благо

Эдуардо Розас Круз был арестован поздно вечером 28 июля 2014 г. недалеко от Бейкерсфилда в Калифорнии. Он ни на кого не нападал, ничего не украл и не управлял автомобилем в состоянии алкогольного опьянения или под действием наркотиков. Он не нарушал границ частной собственности и не переходил улицу в неположенном месте. На самом деле его арестовали за то, что даже самые добросовестные и прилежные из нас часто забывают: он не принимал свои лекарства{89}89
  «California Tuberculosis Patient Found, Arrested,» San Francisco Examiner, July 29, 2014, https://www.sfexaminer.com/nationalnews/california-tuberculosis-patient-found-arrested/.


[Закрыть].

Может показаться, что этот арест нарушает медико-правовой принцип, согласно которому человек в здравом уме имеет право отказаться от любого лечения и от любых лекарств. Но случай с Розасом Крузом был нетипичным. Его легкие были заражены туберкулезом, и, учитывая, что все мы дышим одним и тем же воздухом, штат Калифорния имел законное право заключить его в тюрьму. Прокурор Стивен Тейлор из округа Сан-Хоакин выразился лаконично: «Уголовные преследования [могут быть] расширением практики медицины»{90}90
  Associated Press, «Tuberculosis Patient Charged in Calif. for Not Taking Medication,» CBS News Online, May 16, 2012, https://www.cbsnews.com/news/tuberculosis-patient-charged-in-calif-for-not-taking-medication/.


[Закрыть].

Арест Розаса Круза представляет собой редкое пересечение преступления и медицины. Это нехарактерный пример, но он служит демонстрацией того, что легкие существуют на стыке между нашим общим воздухом, смертельно опасными инфекциями и нашими гражданскими правами. Сегодня связь между этими тремя факторами становится все более комплексной. При росте урбанизации, исключительной мобильности и появлении множества новых бактерий и вирусов здоровье легких служит индикатором происходящего в обществе во всем мире. Появление в 2019–2020 гг. нового коронавируса, вызывающего тяжелый острый респираторный синдром (SARS-CoV-2, более известный как COVID-19), с последующей экстраординарной остановкой повседневной жизни, закрытыми границами и перегруженной медицинской системой является прекрасным примером того, как легочная инфекция может за очень короткий промежуток времени подчинить себе все общество.

Насколько единым является наш воздух, не так легко осознать. Нам несложно представить, что океаны связаны между собой: когда в 1997 г. у побережья Корнуолла в Англии из морского контейнера вывалились тысячи наборов Лего, мы не удивились, что некоторые фрагменты впоследствии находили в Ирландии, Галвестоне в Техасе и Мельбурне в Австралии. Мы можем видеть океанские течения. Однако воздух нашей атмосферы, хотя и невидимый и неосязаемый, не менее связан, чем наши океаны. Это верно не только в локальных масштабах, где инфекции могут легко попадать из легких одного человека в легкие другого, но и для гораздо больших расстояний. В недавнем исследовании было показано, что деревья в Йосемитском национальном парке пользуются питательными веществами, присутствующими в пыли из китайской пустыни Гоби, которая «прокатилась» на высотном струйном течении, идущем с востока на запад, преодолев около 6000 миль{91}91
  S. M. Aciego, C. S. Riebe, and S. C. Hart, «Dust Outpaces Bedrock in Nutrient Supply to Montane Forest Ecosystems,» Nature Communications 8 (2017): 14800.


[Закрыть]. Точно так же в Амазонию прилетает пыль из пустыни Сахара в Африке, которая переносится в обратном направлении на такие же большие расстояния{92}92
  National Aeronautics and Space Administration, «NASA Satellite Reveals How Much Saharan Dust Feeds Amazon's Plants,» NASA website, February 22, 2015, https://www.nasa.gov/content/goddard/nasa-satellite-reveals-how-much-saharan-dust-feeds-amazon-s-plants.


[Закрыть].

Для человечества мир, которым является наша атмосфера, стал более тесным, более общим. Невидимый, но коллективный воздух – это то, что мы должны уважать, а угрозы ему необходимо устранять на местном, национальном и международном уровнях. Никакой другой орган не преподает нам этот урок лучше, чем легкие, и никакие другие болезни, кроме туберкулеза и COVID-19.

В ноябре 2005 г., в первый год моей аспирантуры в пульмонологии, я отвечал на звонок о больном пациенте, который лежал в терапии. Ему было 22 года, парень из колледжа, поступивший в больницу с жаром и по всем признакам пневмонией, но ему не помогали обычные антибиотики. Ночью его температура подскочила до 39 ℃, он обильно потел, и от этого его простыни становились мокрыми. Он сильно похудел, а рентгеновские снимки грудной клетки с каждым днем показывали все больше и больше воспаления.

Мы понятия не имели, что с ним такое, поэтому отвезли его в хирургический блок, дали наркоз и ввели камеру в его легкие, взяв несколько крошечных фрагментов ткани легких для биопсии в надежде поставить диагноз. Сейчас-то понятно, что ответ был непосредственно в его прошлом, как и почти все диагнозы в медицине.

Мы узнали, что летом наш пациент сделал то, что сделали тысячи молодых людей по всей стране, – он отправился на рок-концерт под открытым небом, тот, на котором присутствовали почти 100 000 человек, и все они находились в одном облаке воздуха. Музыкальные фестивали – это одно из наиболее вероятных мест распространения инфекционных заболеваний: множество людей со всего света собираются в тесном пространстве с передвижными местами общего пользования. Под такое описание подпадают и некоторые города, особенно 100 и более лет назад.

Мы сделали бронхоскопию, получили ткань для анализа и вскоре после этого поставили диагноз: у молодого человека был туберкулез, и в немалых объемах. После этого пациента изолировали в палате, чтобы он не мог непреднамеренно распространять бактерии, и согласно протоколу и закону мы сообщили о случае заболевания в отдел здравоохранения Филадельфии. Казалось, все прошло гладко. Наш молодой пациент начал принимать лекарства, жар спал, кашель стал проходить. Его отправили домой, и каждую неделю он получал новую партию таблеток в городской клинике. Казалось, на него можно было положиться, и в амбулаторном отделении он заявлял, что принимает все свои лекарства без каких-либо проблем.

Однако дома у пациента снова поднялась температура, вернулись кашель и одышка. Он приехал в приемный покой, где обнаружили, что его дыхание было настолько затрудненным, что в итоге ему вставили трубку в горло, подключили к аппарату искусственной вентиляции легких и положили в отделение реанимации и интенсивной терапии. Когда его состояние удалось стабилизировать, все стали пытаться выяснить, что же случилось с пациентом, который принимал лекарства и, казалось, находился на пути к выздоровлению.

Мы сделали ему компьютерную томографию (более детальный рентгеновский снимок), которая показала, что воспаление в грудной клетке усилилось – и это после месяца лечения. Более того, когда мы сделали еще одну бронхоскопию, то увидели, что в легких у него по-прежнему активно размножаются туберкулезные микроорганизмы.

Мы связались с департаментом здравоохранения по поводу его бактерии, чтобы убедиться, что она восприимчива к антибиотикам, которые он принимал по нашему назначению. Департамент здравоохранения в каждом штате не только регистрирует все случаи туберкулеза, но и анализирует фармакочувствительность (насколько хорошо штамм бактерий реагирует на лекарства). Нас заверили, что штамм туберкулеза у него чувствительный и что наш пациент получал свои лекарства. Затем мы проверили его на основные иммунодефициты и снова ничего не обнаружили.

Вычеркнув очевидные причины, мы обратились к области медицины, где в игру вступают суждение и опыт. К счастью, мы получили здравые советы и рекомендации от врачей-инфекционистов. «Используйте основные методы, – подчеркнули они, – только действуйте эффективнее». Мы продолжили давать пациенту противотуберкулезные препараты первой линии, которые он принимал, но на этот раз в несколько большей дозе, и добавили одну дозу внутривенно, так как из-за воспаления в животе бóльшая часть принимаемых им лекарств, вероятно, не всасывалась. Мы помогали его иммунной системе калориями, вводя ему питание через питательный зонд, и поддерживали низкое давление в легких аппаратом ИВЛ. В этом случае мог возникнуть порыв радикально изменить план, поменять противотуберкулезные препараты или назначить стероиды или другие иммуномодуляторы. Искусство медицины заключается в том, чтобы знать, когда нужно сдаться и начать все заново, а когда придерживаться базового плана, но выполненного качественнее. В данном случае мы придерживались базового плана.

Постепенно воспаление в груди и животе прошло. Мы смогли провести пациенту сеансы физической терапии и реабилитации, отключили его от аппарата ИВЛ и перевели в терапевтическое отделение. Мы придерживались базового подхода, давая ему антибиотики и питание, и он пошел на поправку. В медицине в случае сомнений используй базовые методы – это основной принцип, которым нужно руководствоваться.

Хотя мы начали понимать это лишь недавно, инфекционные организмы веками распространяются по воздуху и проникают в наши легкие. Легочные заболевания, например грипп, сибирская язва, корь и туберкулез, оказывали огромное и разнообразное воздействие на жизнь и культуру человека. Было доказано, что новые заболевания – вирус тяжелого острого респираторного синдрома (SARS) в Азии и вирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS) в Саудовской Аравии – так же как и вирус COVID-19 из китайского города Ухань, впервые появившийся в декабре 2019 г., тоже распространяются по воздуху. Атмосфера – это пространство общего пользования, а легкие являются его продолжением. Бактерии и другие организмы веками перескакивали от человека к человеку через это общее пространство и незримо размножались.

Для нас это не новость, и большинство осознает, что потенциально смертельная болезнь может появиться из легких другого человека и проникнуть в наши. Если кто-нибудь покашляет в метро, от этого покашливания все метнутся в другой конец вагона. Нам говорят, что нужно прикрывать рот при кашле, чихать в сгиб локтя, а потом мыть руки. Легкие, работу которых мы в основном не замечаем, наиболее известны в современной культуре как чашка Петри и средство передачи смертельных болезней.

Недавно было изучено, что именно происходит в воздухе, когда мы кашляем, чихаем или разговариваем, но мы до сих пор многого не знаем о том, как наши выделения перемещаются или как бактерии и вирусы используют преимущества различных условий окружающей среды, чтобы переходить от хозяина к хозяину. Бóльшая часть первых исследований по этому вопросу была проведена в конце XIX и начале XX в., когда было признано, что инфекции распространяются по воздуху; это была единственная область, на которой эксперты в области общественного здравоохранения могли сосредоточиться для контроля заболеваний, не имея эффективных лекарств или вакцин. В связи с кризисом COVID-19 многие из этих исследований в настоящее время пересматриваются, и интерес к механике распространения инфекции возрос.

Немецкий врач-инфекционист Карл Флюгге одним из первых продемонстрировал передачу микроорганизмов в капельках наших выделений. В 1897 г. Флюгге попросил добровольцев прополоскать рот раствором, содержавшим безвредную бактерию Bacillus prodigiosus, после чего документировал наличие бактерии в капельках, окружавших этих испытуемых, после того как они поговорили или покашляли{93}93
  Nancy Tomes, The Gospel of Germs: Men, Women, and the Microbe in American Life (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1998), 97.


[Закрыть]. Сегодня под капельками понимаются скопления молекул диаметром десять микрометров, содержащие исходную жидкость из наших выделений, а также потенциальные возбудители инфекции. Благодаря своим размерам и массе после выделения из наших тел они, как правило, улетают не дальше чем на два метра, а затем оседают на близлежащих поверхностях. Капельки могут оставаться заразными в течение от нескольких часов до нескольких дней, но инфекция распространяется главным образом когда кто-то касается выделений, после чего дотрагивается до собственного рта или носа; риск непосредственно вдохнуть капельки обычно существует лишь в радиусе не более двух метров. Учитывая их относительно большой размер, сами капельки отфильтровываются прежде, чем попадут в легкие, но микроорганизмы, содержащиеся в капельке, могут попасть в легкие, размножившись в носу или горле.

В 1930-х гг. доктор Уильям Уэллс из Гарвардского университета сделал еще один шаг вперед в исследованиях распространения инфекции. В своей лаборатории он построил камеру, в которой распылял различные жидкости, и, проецируя сильный луч света, продемонстрировал их быстрое рассеивание. Затем он добавил в капли бактерии, и в то время как некоторые, например Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк), быстро пропадали из воздуха, другие, такие как Bacillus subtilis (сенная палочка), сохранялись даже спустя три дня, что было невозможным, согласно существовавшим в то время знаниям о капельках. Доктор Уэллс также проводил уникальные эксперименты в Гарвардской школе общественного здравоохранения, распыляя чихательный порошок в аудитории, а затем собирая обычные бактерии, которые выделялись его аспирантами и распространялись по всему помещению. Кроме этого, он загрязнил кишечными балантидиями Balantidium coli кондиционер, установленный в подвале, и позже обнаружил их в каждом коридоре трехэтажного здания{94}94
  William Firth Wells and Mildred Weeks Wells, «Air-Borne Infections,» JAMA 107 (1936): 1698–1703.


[Закрыть]. На основании полученных результатов он ввел термин каплеобразные ядра, частицы меньшего размера, менее десяти микрометров (в современных определениях может использоваться размер менее пяти микрометров), в которых жидкость в значительной степени испарилась из капельки, оставив инфекционную частицу, которая не опускается на землю. Очевидно, что такая частица может долго находиться в воздухе во взвешенном состоянии, часто перемещаясь на большие расстояния. Учитывая их меньший размер и возможность часами оставаться во взвешенном состоянии, каплеобразные ядра могут легко проникать в наши легкие при вдохе, избегая системы фильтрации в носу и горле, и начинать размножаться, сразу вызывая пневмонию.

Расстояние, на которое перемещаются капельки и каплеобразные ядра, зависит от нескольких факторов: местонахождения выделяющего их человека (в помещении или на открытом воздухе); условий окружающей среды – температуры, влажности и вентиляции; а также от того, каким именно образом выделения попали в воздух из организма человека. Чихание является самой мощной формой выдоха, при этом за один раз в воздух может выбрасываться до 40 000 капелек, движущихся со скоростью до 100 м/с. При кашле в воздух может выбрасываться 3000 капелек, в то время как за минуту простого разговора вылетает около 600{95}95
  Lydia Bourouiba, «Turbulent Gas Clouds and Respiratory Pathogen Emissions,» JAMA, published online March 26, 2020, https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2763852.


[Закрыть]. При кашле и чихании также могут образовываться облака газов, и исследование, проведенное в 2014 г. Массачусетским технологическим институтом, показало, что эти облака газа могут переноситься на гораздо большие расстояния, чем предполагалось изначально, и легко попадать в вентиляционные блоки помещения{96}96
  Peter Disikes, «In the Cloud: How Coughs and Sneezes Float Farther Than You Think.» MIT News Online, April 8, 2014, http://news.mit.edu/2014/coughs-and-sneezes-float-farthe-you-think.


[Закрыть]. В больницах различные процедуры создают свои собственные уникальные инфекционные риски, например когда во время сердечно-легочной реанимации кто-то энергично надавливает на грудную клетку пациента или когда в легкие вставляют трубку, чтобы подключить пациента к аппарату ИВЛ.

Сегодня респираторные инфекции обычно разделяют на инфекции, которые распространяются путем капельной передачи при вдыхании в непосредственной близости от зараженного человека или при контакте с капельками на поверхностях, и на инфекции, которые способны выживать в каплеобразных ядрах и распространяться исключительно воздушно-капельным путем. Считается, что грипп и COVID-19 распространяются капельками, в то время как такие микроорганизмы, как туберкулез и вирус кори, распространяются больше каплеобразными ядрами{97}97
  World Health Organization, «Modes of Transmission of Virus Causing COVID-19: Implications for IPC Precaution Recommendations,» WHO website, accessed May 9, 2020, https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/modes-of-transmission-of-virus-causing-covid-19-implications-for-ipc-precaution-recommendations.


[Закрыть]. Это определяет тип необходимого защитного барьера, при этом для COVID-19 рекомендованы дистанция примерно два метра и маска, которая может задержать относительно крупные частицы, в то время как пациенты с туберкулезом должны находиться в помещении с отрицательным давлением, чтобы в него непрерывно поступал воздух, а медицинский персонал, ухаживающий за ними, должен надевать плотно прилегающую маску, способную задерживать маленькие частицы.

Однако, учитывая, что на распространение вируса влияет множество факторов – состав частиц, как они выделяются из организма и конкретные условия окружающей среды, – вы не всегда будете в безопасности, если будете держаться на расстоянии два метра от человека с гриппом или COVID-19. При чихании капельки могут распространяться на расстояние до восьми метров, а в облаке газов при кашле капелька может сохраняться не долю секунды, а до нескольких минут. Озабоченность этим выражена в докладе из Китая за 2020 г. Согласно этому докладу частицы COVID-19 были обнаружены в вентиляционных системах больничных палат инфицированных{98}98
  Sean Wei Xiang Ong, Yian Kim Tan, Po Ying Chia, et. al. «Air, Surface Environmental, and Personal Protective Equipment Contamination by Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) From a Symptomatic Patient,» JAMA, published online March 4, 2020, https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2762692.


[Закрыть]. Если верен принцип, что капли падают на землю в радиусе не более двух метров, такого не должно было происходить. Мы также не имеем четкого представления о том, как долго и при каких обстоятельствах защитные средства, такие как маски, сохраняют надежность и влияет ли очистка на их способность защищать. Глаза – еще один потенциальный путь передачи инфекции. Насколько интенсивно передается заболевание при контакте выделений с глазами, неизвестно, но были сообщения о заразившихся COVID-19, у которых инфекция началась с глаз{99}99
  Alice Yan, «Chinese expert who came down with Wuhan coronavirus after saying it was controllable thinks he was infected through his eyes,» South China Morning Post, January 23, 2020, https://www.scmp.com/news/china/article/3047394/chinese-expert-who-came-down-wuhan-coronavirus-after-saying-it-was.


[Закрыть].

Движение воздуха в нашей атмосфере может быть очень благоприятным – благодаря ему переносятся семена растений и питательные вещества, а также рассеиваются токсины и дым. Неудивительно, что бактерии и вирусы научились использовать эту систему, в частности, для того, чтобы путешествовать от одного хозяина к другому. Воздух у нас действительно общий, при этом мы часто не знаем о неявных и невидимых угрозах.

В первой половине XX в. узких специалистов в медицине было немного, но начиная с 1950 г., с развитием новых технологий, врачи, изучающие болезни почек, сердца или мозга стали завоевывать себе отдельные ниши. В распоряжении врачей, специализирующихся на легких, было мало новых технологий, но много случаев туберкулеза. Фактически при зарождении пульмонологии как отдельной специальности эти врачи лечили туберкулез.

Туберкулез сосуществует с человечеством так давно, а его история взаимоотношений с нами настолько обширна и разнообразна, что можно утверждать, что никакая другая инфекция или болезнь не повлияла на человечество в большей степени. Туберкулез затронул многие аспекты нашей культуры, от романов до картин и людей. Если проследить историю цивилизации во всей ее полноте, то ни одно другое инфекционное заболевание не унесло больше жизней, чем туберкулез, свыше 1 млрд человек только за последние 200 лет{100}100
  Tom Paulson, «Epidemiology A Mortal Foe,» Nature 502, no. 7470 (October 10, 2013): S2–S3.


[Закрыть]. И оно продолжает убивать более миллиона человек по всему миру каждый год{101}101
  World Health Organization, «Tuberculosis,» WHO website, accessed September 18, 2018, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/tuberculosis.


[Закрыть].

Как и сама цивилизация, туберкулез впервые появился в Восточной Африке около 20 000 лет назад{102}102
  I. Barberis, N. L. Bragazzi, L. Galluzzo, and M. Martini, «The History of Tuberculosis: From the First Historical Records to the Isolation of Koch's Bacillus,» Journal of Preventive Medicine and Hygiene 58 (2017): E9–E12.


[Закрыть]. С тех пор он нас не покидал, и сегодня он существует в латентной форме почти у 2 млрд человек, четверти населения мира. Латентная форма означает, что в какой-то момент эти люди заразились туберкулезом, воспалительная система их легких подавила его, но полностью не уничтожила и он вполне может перейти в острую форму, если их иммунная система ослабеет.