Золотистые и смертоносные

Человечество в целом со временем здоровее не становится. Но болеет реже. Что же ему угрожает теперь больше всего? Чума, холера, тиф, дифтерия почти забыты, последний случай оспы зарегистрирован лет двадцать пять назад. Атипичная пневмония (SARS) попугала-попугала и стала забываться. На ум приходит ВИЧ — «чума ХХ века», но он самый большой урожай жизней собирает в Африке , а в развитых странах встречается не часто. Может быть, главным убийцей в развитых странах в будущем станет новомодный вирус «птичьего гриппа» ? Но он пока не передается от человека к человеку, так что пандемия человечеству не грозит, а серьезный повод для паники есть разве что у фермеров. Исследования показывают, что в богатых странах из всех известных инфекций чаще всего приводит к смерти одна из самых известных и «обыкновенных» бактерий — стафилококк золотистый (Staphylococcus aureus). Например, по данным недавнего исследования, проведенного в благополучной Новой Зеландии, 8,6% детей, госпитализированных с сепсисом, вызванным этой инфекцией, умирают (дети, которых вовремя не госпитализировали, в эту статистику вообще не попали).

Характеристика убийцы

В учебниках род Staphylococcus рассматривают как «типичного представителя» грам-позитивных бактерий; его проходят на практикумах студенты-биологи, которые не специализируются в области микробиологии. Трудно назвать более изученный микроб, чем стафилококк. Он был описан ещё 1884 году и получил название за внешний вид под микроскопом: «staphyle» по-гречески означает «гроздь винограда», «кокками» называют бактерии округлой формы. Скопления клеток действительно напоминают виноградную гроздь. Название самого известного патогенного вида стафилококков — Staphylococcus aureus (S. аureus, стафилококк золотистый) — тоже комплимент внешнему виду: в отличие от большинства бактерий, которые бесцветны, S. аureus имеет золотистый цвет, обусловленный пигментами из группы каротиноидов (правда, пигменты нужны не для красоты — недавние исследования показали, что мутанты, не имеющие этих пигментов, менее устойчивы к антибиотикам ). Таким образом, сепсис, пневмонию, абсцессы и гниение пищевых продуктов вызывает микроб с поэтичным названием «золотистая гроздь винограда».

S. аureus может бессимптомно размножаться на коже, слизистых оболочках, в пазухах носа, на волосах и ногтях. Бессимптомно — если повезет. Стафилококк золотистый ответственен за множество болезней; трудно назвать орган или ткань, которую этот микроб обделил вниманием. На коже и в мягких тканях он вызывает так называемый синдром шелушащейся кожи и целлюлиты, являющиеся самой частой инфекционной болезнью кожи. Салоны красоты почему-то пытаются лечить целлюлиты массажами и другими приятными процедурами, не имеющими отношения к терапии инфекционных болезней. Дыхательным путям грозит некротизирующая пневмония, глазам — конъюктивиты и эндофтальмиты, сердцу — эндокардит и перикардит, опорно-двигательному аппарату — остеомиелит и инфекционный артрит. Размножаясь в пищевых продуктах (в том числе в «непортящихся», таких как твердый сыр и салями), S. аureus выделят токсины, которые являются наиболее частой причиной серьезных пищевых отравлений. При кулинарной обработке стафилококк гибнет, но его токсины не разрушаются (так что не стоит рассчитывать, что если колбасу «с душком» обжарить, она снова станет съедобной).

По данным ВОЗ, золотистый стафилококк возглавляет список бактерий, которыми наиболее часто заражаются в медицинских учреждениях (есть и такая статистика: не всегда в больницах все стерильно). Причем это относится именно к развитым странам, а не к отсталой Африке, где, как мы думаем, оперируют прямо в тени баобабов… В больницах страны лучшего в мире медицинского обслуживания — в США — регистрируется более ста тысяч случаев инфицирования стафилококком в год, многие со смертельным исходом. В медицинских учреждениях Франции не удается контролировать распространение инфекций, вызванных устойчивыми к антибиотикам штаммами, большинство из которых — штаммы золотистого стафилококка. Особенно часто стафилококк поражает пациентов, имеющих ослабленный иммунитет (например, больных СПИДом ), а также тех, у кого иммунитет искусственно угнетен для выполнения трансплантаций или для установки имплантантов (как раз такие люди часто и находятся в больницах).

Высок риск инфицирования стафилококком при использовании внутривенных катетеров и других медицинских устройств, контактирующих с внутренней средой организма, например, при внутривенном питании недоношенных детей или при гемодиализе (искусственной очистке крови в специальном приборе, который заменяет работу почек). Фактором риска также является искусственная вентиляция легких. Инфицирование стафилококком может также происходить при нарушении обычных правил гигиены в больницах. Всего на S. аureus приходится 31% всех случаев инфекций, приобретенных в госпиталях. Но если случаи инфицирования в больницах хотя бы регистрируются, то остается только гадать, сколько людей заражаются при хирургических манипуляциях в не медицинских заведениях, например, при нанесении татуировок , прокалывании ушей или пирсинге … Инъекционные наркоманы , естественно, тоже относятся к группе риска по инфицированию золотистым стафилококком.

Бессилие антибиотиков

Как же бороться со стафилококком, если профилактика не помогла? До открытия антибиотиков смертность от инвазивных стафилококковых инфекций достигала 90%. Антибиотики позволили значительно снизить смертность, но не стали радикальным решением проблемы. Невозможность окончательно победить инфекцию с помощью антибиотиков кроется в фундаментальном свойстве живой материи — в том же, которое делает возможной эволюцию — в способности к мутациям. Любой антибиотик с точки зрения эволюции — просто неблагоприятный фактор окружающей среды. Действует он не на единичную бактерию, а на многочисленную популяцию, в которой бактерии не абсолютно идентичны благодаря спонтанным мутациям. Как правило, мутанты менее жизнеспособны, чем «нормальные» организмы.

Но при появлении нового неблагоприятного фактора, который убивает «нормальных» (их подавляющее большинство), преимущество получает те индивиды, которые в результате мутации приобрели устойчивость к неблагоприятному фактору. Именно потомки этого «счастливого» мутанта быстро размножаются и занимают место тех, кого убил новый неблагоприятный фактор (в данном случае, антибиотик). Конечно, возникновение мутации, которая обеспечит устойчивость к данному антибиотику, — маловероятное событие, поэтому антибиотики поначалу эффективны. Применение первых антибиотиков (например, пенициллина) в 1940-х годах было очень эффективным, но сейчас большинство штаммов стафилококка, живущих в госпиталях, устойчивы к этому антибиотику благодаря наличию у них пенициллиназы (Penicillinase) — фермента, расщепляющего молекулу пенициллина. В настоящее время против стафилококка широко применяют метициллин — химически модифицированный пенициллин, который пенициллиназа не разрушает. Однако все чаще встречаются штаммы S. аureus, устойчивые к метициллину: они синтезируют белок, который образует прочный и безвредный для бактерии комплекс с метициллином. Штаммы стафилококка официально классифицируют в зависимости от чувствительности к метициллину: метициллин-чувствительные и метициллин-устойчивые. По данным недавнего исследования, проведенного в Католическом университете Рима, примерно в 34% случаев в медицинских учреждениях встречаются стафилококки, устойчивые к метициллину (по данным ВОЗ за 2004 год, даже в 50–60% случаев).

Среди пациентов, зараженных метициллин-устойчивыми штаммами, смертность составляет 31%. До последнего времени считалось, что золотистый стафилококк всегда чувствителен к антибиотику ванкомицину, но с 2002 года появились штаммы, устойчивые и к нему. Широкое и не всегда оправданное применение антибиотиков приводит к селекции и распространению штаммов, устойчивых к ним. Бесконечная «гонка вооружений» фармацевтической химии с эволюцией продолжается.

Ещё одна причина неэффективности лечения инфекций с помощью антибиотиков — в стратегии, которую применяют многие практикующие врачи. Сначала все больным подряд назначают один и тот же антибиотик. Только когда оказывается, что данному пациенту он не помогает, то проводят бактериальный посев, чтобы проверить чувствительность к назначенному антибиотику того штамма, которым заражен этот пациент. Получается нонсенс: сначала лечение, а потом диагностика. Теряется время, пациент страдает не только от инфекции, но и от побочных эффектов антибиотика…

Хрупкая надежда на вакцины

Со времен Пастера (Louis Pasteur, 1822–1895) самым надежным средством профилактики инфекций является вакцинация. Как ни странно, эффективной вакцины против «хрестоматийного» золотистого стафилококка не существует. В специальной литературе обсуждаются противоречивые результаты попыток создания таких вакцин. Рост распространения S. аureus в США заставляет специалистов обсуждать необходимость поголовной вакцинации — необходимость вакцинации людей, принадлежащих к группам риска, для них уже очевидна.

Иммунной системе особенно трудно бороться против стафилококка ещё и из-за так называемого белка А — уникального средства защиты, которым обладает только эта бактерия. Главное «оружие» иммунной системы — антитела, которые распознают определенный чужеродный агент (антиген), — сравнивают с ключом, который подходит только к определенному замку. За «распознание» антигена отвечает та часть молекулы антитела, которая называется «Fab-фрагмент» (аналог конца ключа, который вставляется в «свой» замок и поворачивается в нем). Белок А блокирует противоположный «конец» антитела (c-фрагмент), таким образом препятствуя развитию иммунного ответа (происходит примерно то же, что будет, если сломать ключ в замке: в замок вставлен «правильный» ключ, но повернуть его нельзя). Fc-фрагмент одинаков для любых антител самого распространенного класса G, так что белок А — универсальная (хотя и не абсолютная) защита от иммунной системы. Интересно, что именно в связи с белком А о золотистом стафилококке чаще всего вспоминают биохимики и иммунологи: благодаря способности связываться с любыми антителами, этот белок является очень ценным и широко применяемым инструментом при очистке и анализе препаратов антител.

Несмотря на все трудности, недавно фирма Nabi Biopharmaceutical в США завершила третью (последнюю) стадию клинических испытаний «StaphVAX» — вакцины против S. аureus. Оказалось, что через десять месяцев после вакцинации, её эффективность составляет 60%, а через год — всего 26%, так что прививки необходимо повторять довольно часто. Сейчас тестируют эффективность StaphVAX при многократных прививках с 8-месячным интервалом.

Даже если высокоэффективная вакцина будет создана, она поможет далеко не всем. Принцип вакцинации состоит в том, что введенный в организм ослабленный возбудитель болезни или его фрагменты заставляют иммунную систему вырабатывать специфические антитела (так сказать, «подготовить» специальный арсенал), который позволяет в дальнейшем эффективно бороться с полноценным возбудителем болезни. Но во-первых, формирование иммунитета требует некоторого времени после вакцинации. Если человек уже заболел, то прививать его поздно. Кроме того, ослабленная иммунная система (как, например, у больных СПИДом ) не может наработать антитела для последующей защиты от инфекции; у новорожденных и особенно у недоношенных детей, иммунная система ещё не сформирована. В таких случаях единственным решением является пассивная иммунная защита — введение готовых антител против стафилококка, которые получают из крови вакцинированных доноров (антитела из крови доноров, привитых StaphVAX — это тоже патентованный лекарственный препарат, который называется «Altastaph» и проходит клинические испытания). Кроме того, клетки, производящие антитела против стафилококка, культивируют «в пробирке», получая так называемые моноклональные антитела. Готовые антитела защищают от стафилококка сразу, но не надолго.

С одной стороны, научный прогресс приводит к созданию новых эффективных лекарств и методов лечения. Но есть и оборотная сторона. Один из ярких примеров расплаты за прогресс — рост частоты инфицирования золотистым стафилококком из-за все более широкого применения иммуносупрессоров, а также медицинских устройств, которые контактируют со внутренней средой организма.

Читайте также в журнале «Вокруг света»:

• Гонка вооружений, или Война с микромиром
• Невидимые санитары