Микробиолог Южного федерального университета рассказала, какая польза людям от бактерий, как выглядел бы мир без микробов и как лучше уберечь себя от болезней.
«Могут ли исчезнуть все болезни на Земле, чтобы все люди стали здоровыми?», — именно такой вопрос задала в комментариях к рубрике «Любопытно» подписчик Южного федерального университета в социальных сетях Алёна Борисова. Отвечает доцент кафедры биохимии и микробиологии Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ, кандидат биологических наук Анна Полякова.
Врожденные болезни
Анна Владимировна отметила, что полностью здоровых людей не бывает. С самого рождения мы подвержены самым разным факторам окружающей среды, но наш геном формируется ещё раньше — в утробе, и в этом геноме могут быть сбои.
«Тест на врожденные патологии в России новорожденному ребенку делают сразу в роддоме, причем совершенно бесплатно. Последствия многих генетических болезней можно минимизировать, если узнать о них своевременно. Многие тесты можно сделать и до рождения ребенка, внутриутробно, но после рождения — обязательно», — рассказала Анна Полякова.
Скрининг новорожденных на наследственные заболевания в России начали проводить еще в 2006 году, тогда в перечень вошли фенилкетонурия, муковисцидоз, врожденный гипотиреоз, адреногенитальный синдром, галактоземия. К 2024 году список расширили до 36 генетических заболеваний, подлежащих скринингу.
Так, например, в России не стало случаев позднего выявления детей с фенилкетонурией — это наследственное заболевание, связанное с нарушением метаболизма фенилаланина и его токсических продуктов в организме, что приводит к тяжелому поражению центральной нервной системы. Если заболевание выявить, когда ребенку более полугода, интеллект ребенка будет безвозвратно потерян. Но если его выявить в первые дни жизни, ребенку можно сохранить здоровье, своевременно начав лечение.
Итак, за условный эталон здоровья можно принять новорожденного ребенка, у которого нет генетических отклонений, и который родился в срок с нормальным весом и правильным скелетом.
Бактерии и паразиты
И такой здоровый ребенок рождается в мир, где его уже поджидают различные вирусы, бактерии, грибы и микроскопические животные, которые эволюционно выбрали человека в качестве носителя, на котором можно паразитировать.
«Паразитами являются преимущественно одноклеточные существа: бактерии, вирусы, грибы, животные, но есть и большая группа многоклеточных паразитических червей, у нас они представлены в музее зоологии ЮФУ. На одном из съездов микробиологов паразитологи говорили преимущественно об угрозе таких червей. Не отрицая этой опасности, справедливости ради надо заметить, что эпидемии и пандемии возникают все-таки из-за бактерий и вирусов. Нет, явление паразитизма не для того миллионами лет развивалось в природе, чтобы в один момент исчезнуть по прихоти человека. И, скорее всего, количество инфекционных агентов будет только увеличиваться», — объяснила Анна Полякова.
Микробиолог рассказала, что даже термическая обработка не гарантирует смерть бактерий — многие из них за счет своего строения выживают и при температуре свыше ста градусов, да и не засунем же мы в раскаленный автоклав ни всю планету, ни самих себя.
Самым большим прорывом в битве людей и бактерий стало открытие антибиотиков. По историческим сведениям, люди стали наиболее бдительными к инфекционным болезням в 15-16 веках во время эпидемий чумы в Европе. Появились представления о дезинфекции, карантине, ограничении перемещения людей по стране. Помещения после больных окуривали, врачи носили противочумные маски, и это помогало сдерживать эпидемии, но не лечить больных.
Изменил расклад сил, открытый в 1928 году Александром Флемингом пенициллин, который обладал бактерицидным действием. Однако этот первый антибиотик, синтезированный плесневыми грибами рода Penicillium, не смог стать общедоступным из-за нестабильности штамма. Только спустя 10 лет британцы Эрнест Чей и Говард Флори смогли извлечь и очистить пенициллин, а к 1943 году – наладить промышленное производство.
Продавать технологию производства антибиотиков в СССР англичане не хотели, и тогда собственное лекарство «Крустозин» создала выпускница медицинского факультета Донского государственного университета (сейчас ЮФУ) Зинаида Ермольева. Она сразу отправилась тестировать крустозин в госпиталях. Препарат оказался очень эффективным: выживали безнадежные больные, уменьшилось количество ампутаций.
Но и с антибиотиками всё оказалось не так просто: бактерии способны вырабатывать резистентность, то есть устойчивость к тем классам антибиотиков, которые уже использовались против них. Каждый новый антибиотик показывал высокую эффективность в первые годы применения и становился малоэффективным против бактерий через 10-15 лет. Сегодняшние антибиотики — это синтетические органические соединения или их комплексы.
Каждый из нас приближает тот день, когда и они потеряют свою эффективность, ведь приём антибиотиков в неправильных дозировках, раннее прекращение приема или приём без необходимости — для лечения ОРВИ — увеличивает опасность распространения устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий.
«Итак, болезни на Земле никогда не исчезнут, пока существуют бактерии, но давайте представим чисто гипотетически такую ситуацию – полное отсутствие в нашем организме бактерий. Есть такая наука — гнотобиология — раздел экспериментальной биологии, занимающийся получением и выращиванием стерильных животных, то есть живущих без микрофлоры. Новорожденное животное, кролика или мышь, помещают в стерильный бокс, прежде чем подопытный соприкоснется с бактериями окружающей среды. Там животное получает стерильную еду и фильтрованный воздух. Все эксперименты показали, что абсолютно стерильная особь оказывается мало жизнеспособной при попадании в естественные условия», — поделилась Анна Полякова.
Стерильные подопытные кролики даже не могут переваривать пищу — ферменты их желудка не справляются, им нужна помощь микробиома. Без микрофлоры организм животного, в том числе человека, не может наладить метаболизм, не может достичь оптимальной температуры, а встреча взрослой стерильной от рождения особи с любыми микробами приведет к гибели, потому что у нее не будет иммунитета. Иммунитет формируется как реакция на чужеродные антигены, с которыми ребенок сталкивается постепенно.
Причем невозможно четко разграничить полезные и вредные бактерии внутри нас, ведь многие из них считаются условно патогенными микроорганизмами. Например, кишечная палочка в моменты ослабления иммунитета начинает безудержно размножаться и вызывает энтерит, заболевание, способное привести к летальному исходу. Но эта самая кишечная палочка обязательно должна быть в составе кишечной микрофлоры человека. Если её станет меньше референсных значений, человеку диагностируют дисбактериоз.
«Без бактерий существовать не можем не только мы, но и вообще жизнь на Земле. Они играют важнейшую роль — обеспечивают круговорот веществ в природе. Сколько было на Земле химических элементов, когда зародилась жизнь, столько их и сегодня. Мы состоим буквально из того же углерода, кислорода, кальция и натрия, из которого состояли динозавры, средневековый мусор и позапрошлогодняя опавшая листва. Бактерии «переварили» всё это для нас и вернули в оборот экосистем. За 300 лет каждая молекула углерода на Земле хотя бы раз проходит через живой организм, каждая молекула кислорода — за 2 тысячи лет, а каждая молекула воды мирового океана оказывается в составе живой клетки каждые 2 миллиона лет. Это почти полностью заслуга микроорганизмов», — отметила Анна Полякова.
Причем в этом современный человек бактериям даже мешает — мы перерабатываем огромного количество органического сырья, которое должно вернуться в круговорот, в пластмассы, которые бактериям очень сложно разлагать.
Вирусы
Если раньше большинство болезней, наносящих человечеству максимальный урон, носили бактериальную природу, как например чума, то с тех пор, как люди изобрели антибиотики и научились с бактериями справляться эффективно, эпидемиологически активизировались вирусы: испанский грипп, птичий грипп, ВИЧ, коронавирус. Вирусы — облигатные паразиты и, в отличие от бактерий и одноклеточных животных, никакой пользы экосистемам не приносят, а только вредят своим носителям. Зачем же они, злодеи, тогда вообще живут на свете? А они может быть и не живут вовсе.
«Нельзя однозначно ответить на вопрос, является вирус существом или веществом — это альтернативная форма существования материи. С одной стороны, мы считаем их живыми, потому что они, как и всё живое на Земле, состоят из нуклеиновых кислот и белков, которые шифруются геномом. Они размножаются, хотя и совсем не тем способом, что клетки, и они меняются — мутируют. Причем мутируют очень быстро: вакцина от коронавируса 2020 года от новых вариаций этого вируса уже не эффективна. С другой стороны, геном в белковой упаковке не имеет обмена веществ, не способен генерировать энергию, не может самостоятельно размножаться. В природе вне организма они существуют как инертные объекты ультрамикроскопического размера, видимые только в электронный микроскоп. В световом микроскопе можно обнаружить кристаллы вирусов. Кристализоваться не умеют живые системы, это свойство минералов», — объяснила Анна Полякова.
В связи с этой двойственной природой вирусов появились две научные гипотезы. Одни учёные считают, что вирусы — переходная ступень эволюции между неживой природой и клеткой, и жизнь произошла от них. Другие считают ровно наоборот: что вирусы раньше были обычными клетками, но потом они научились внедряться в другие живые организмы и потеряли половину своих свойств за ненадобностью. В этом случае вирусы наоборот — следующая ступень эволюции одноклеточных.
Академия биологии и биотехнологии ЮФУ носит имя основоположника вирусологии как науки — Дмитрия Иосифовича Ивановского, работавшего в Донском университете после эвакуации вуза из Варшавы в Ростов-на-Дону. В современном Южном федеральном университете студентам читают курс вирусологии, а соответствующая кафедра входит в состав Ростовского государственного медицинского университета.
«Если бактерии-паразиты после смерти носителя некоторое время живут в окружающей среде, а потом находят нового хозяина или отмирают, то вирус после смерти носителя не исчезает. Самая пугающая способность вирусов — они могут внедряться в генетический аппарат и становиться частью генома человека. Когда вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) только появился, в научной среде появились гипотезы, что это возможно конец человеческой популяции. Этого не произошло, потому что вирус изучили, поняли механизмы его передачи, выяснили как блокировать его активность и сегодня ВИЧ-инфицированные люди могут проходить терапию, жить долгую жизнь и даже рожать здоровых детей», — рассказала Анна Полякова.
Учёная добавила, что возбудители будущих пандемий нам хорошо знакомы, просто они не вызывают беспокойства, пока не начинают внедряться в организм человека. Так, ВИЧ поражал близкородственных нам приматов, коронавирус — летучих мышей. В 50-е годы 20 века вирусологи изучали коронавирусы, но не предполагали, что они станут паразитами человека.
Главная защита человека от большинства существующих вирусов и бактерий — это их специфичность: то, что они умеют паразитировать только на определенных видах живых систем. Если бы все существующие на Земле патогены стали вдруг заразны для человека, мы как вид не дожили бы и до конца месяца. Чем меньше у вирусов вариантов мутаций, тем в большей мы безопасности, и поэтому не стоит искусственно создавать ни одной генетической модификации ни одному вирусу.
Анна Владимировна дала несколько советов, как защититься от вирусов. Во-первых, вирусы менее устойчивы во внешней среде, чем бактерии. При термической обработке абсолютно все вирусы разрушаются в интервале 50-60 градусов Цельсия. Ещё вирусы не переносят щелочную среду, которую создает обычное мыло.
«Не нужно пользоваться антибактериальным мылом, антибактериальными гелями, антисептиками. Просто хорошо намыленные руки — это лучший способ борьбы с патогенами. Если в это мыло подмешали хлоргексидин или другой антисептик, оно убивает защитную микрофлору кожи и патогенам потом легче проникнуть в организм», — рекомендует Анна Полякова.
Также доцент ЮФУ советует избегать большого скопления людей в маленьких душных помещениях и в сезон гриппа и ОРВИ всегда надевать защитные маски в транспорте, даже если нет такого требования по закону.
По словам Анны Поляковой, какая бы болезнь не стала сейчас предсказанной ВОЗ болезнью X, то есть штаммом, который вызовет новую пандемию, сегодня используя современные технологии, можно достаточно быстро выделить возбудителя, расшифровать его геном и создать вакцину. Этот процесс по необходимости может быть поставлен на поток, но, конечно, хочется, чтобы не возникало подобной необходимости.
Приобретенные болезни
Стоит добавить, что далеко не все болезни имеют инфекционную природу. Неинфекционные заболевания (НИЗ) являются основной причиной смерти в мире. Четыре основные группы неинфекционных заболеваний — сердечно-сосудистые заболевания, рак, хронические заболевания легких и диабет — приводят к смерти каждых трех из пяти людей. И сделать так, чтобы в мире исчезли эти болезни ещё сложнее, чем «перебить» всех паразитов, хотя невозможно, к сожалению, ни то, ни другое.
Микробиолог ЮФУ также добавила, что питание человека за последние десятилетия ухудшилось: не конкретного человека, а всего нашего вида. Человеческая популяция в целом потребляет в пищу огромное количество полуфабрикатов, консервантов, соевого лецитина, пальмового масла, стабилизаторов и нитратов. Это является главной причиной увеличения количества людей, страдающих диабетом, а также одной из причин увеличения числа случаев инсультов и инфарктов.
Значит ли это, что никто не способен противостоять болезням? Конечно, нет! Человечество всегда находило средства борьбы с нависшими угрозами. А здоровье каждого из нас в наших собственных руках: профилактикой как инфекционных, так и сердечно-сосудистых заболеваний является здоровый образ жизни: движение, физическая культура, прогулки на свежем воздухе, сокращение стресса в своей жизни, отказ от вредных привычек и как можно более разнообразное питание.
Доцент кафедры биохимии и микробиологии Академии биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского ЮФУ, кандидат биологических наук Анна Полякова подытожила, что для крепкого иммунитета человеку необходимы все существующие микроэлементы, поэтому никогда не следует ограничивать себя монотонной диетой: есть только мясо, или только овощи, или только крупы.