МОСКВА, 26 апр – РИА Новости. Михаил Гельфанд, заместитель директора Института проблем передачи информации РАН и профессор Сколтеха, рассказал о том, почему человечество проигрывает «гонку вооружений» с бактериями, как можно вырастить супермикроба всего за 11 дней и почему полный отказ от антибиотиков на некоторое время не уничтожит всех «супер-бактерий».

На минувших выходных ведущие ученые страны и популяризаторы науки приняли участие в «Всероссийской лабораторной» – акции по популяризации науки, в которой могли принять участие все желающие. Люди, ставшие «лаборантами» в такой лабораторной, могли проверить свои знания и прослушать лекции «завлабов» о различных актуальных проблемах науки.

Руководителем подобной лаборатории в Институте проблем передачи информации РАН в Москве был Михаил Гельфанд – известный российский биолог, занимающийся изучением проблем эволюции. В своей лекции он рассказал слушателями о том, почему антибиотики быстро становятся неэффективными, и объяснил, почему стойкость бактерий к ним не является новой вещью для самих микробов.

Химическая война

«Одна из главных проблем медицины в том, что к каждому новому антибиотику у бактерий быстро вырабатывается устойчивость. Как правило, бактерии приспосабливаются к новому виду антибиотиков за 5–10 лет, и после появления первых микробов такого рода включается естественный отбор,  и носители подобных навыков быстро замещают дикие типы микробов», — рассказывает Гельфанд.

Примером этого, как отмечает ученый, является история с туберкулезом в России – сегодня почти половина штаммов туберкулезной палочки является стойкой к действию изониазида и других популярных средств лечения туберкулеза, а на 16% из них не действует ни один из существующих антибиотиков.

«Мы фактически возвращаемся в ситуацию конца 19 века, когда герои Ремарка, Антон Павлович Чехов и прочие писатели лечились от чахотки горным воздухом, кумысом и прочими подобными вещами, так как лечить болезнь фактически было нечем», — продолжает ученый.

Появление таких микробов крайне негативно влияет на фармацевтическую индустрию. Разработчики лекарств, по словам Гельфанда, просто прекращают создавать новые антибиотики, так как это становится слишком дорого и бесполезно – зачем тратить миллиарды на его создание, если бактерии приспособятся к нему через несколько лет? Ни один новый класс антибиотиков так и не был открыт с 1987 года.

Бактериальные «камень-ножницы-бумага»

«Как возникла эта ситуация и как с ней можно бороться? На самом деле, устойчивость к антибиотикам существовала всегда. Ян Флеминг не изобрел, а открыл пенициллин – вещество, которое грибок Penicillium выделяет для борьбы с конкурентами, в том числе и бактериями. И эта химическая война между микробами происходила все время», — объясняет суть проблемы Гельфанд.

Те средства нападения и защиты, которые бактерии выработали за миллионы лет этой «химической войны» и являются причиной того, почему болезнетворные микробы так быстро выработали устойчивость к лекарствам.

«Как известно, самая острая борьба за существования идет среди себе подобных, так как они борются за один и тот же ресурс. Выживает не тот заяц, который бежит быстрее волка, а тот, который бегает быстрее другого зайца. Иными словами, война идет не между хищниками и жертвами, а между жертвами за то, чтобы не попасться первым хищнику», — продолжает ученый.

© Фото : Мария Ефимова. Михаил Гельфанд, заместитель директора Института проблем передачи информации РАН

В целом, борьбу между разными микробами можно представить себе как игру «камень-ножницы-бумага» – бактерии, способные синтезировать антибиотики, убивают быстро размножающихся микробов, не имеющих защиты от них, но проигрывают тем штаммам, на которые этот антибиотик не действует. И наоборот – стойкие к антибиотикам бактерии проигрывают конкуренцию своим «диким» сородичам, способным быстрее размножаться.

Соответственно, если бы антибиотиков не было бы, то тогда стойкие к ним бактерии не существовали бы, или бы быстро вытеснялись другими штаммами. Аналогичным образом, бактерии быстро вырабатывают устойчивость к новым антибиотикам благодаря мутациям, «дедушке Дарвину и законам эволюции».

«В Гарварде недавно провели любопытный эксперимент, в ходе которого обычная кишечная палочка научилась переносить тысячекратную дозу антибиотика. Позволив бактериям постепенно приспосабливаться к десятикратным увеличениям в его концентрации, через всего 11 дней у гарвардских ученых получился настоящий "суперзверь», способный жить в таких условиях", — рассказывает Гельфанд.

Фабрики супермикробов

Это, как объясняет ученый, является причиной того, почему доктора сегодня заставляют пациентов пропивать полный курс антибиотиков, даже если все симптомы болезни исчезли. Недостаточно продолжительное лечение будет только способствовать «выращиванию» микробов, стойких к действию лекарств, внутри организма пациента, откуда они смогут распространяться дальше.

Благодаря этому в больницах могут эволюционировать все более стойкие виды микробов, движущим фактором развития которых будут антибиотики, которые принимают их пациенты в недостаточно высоких дозах. Еще хуже, когда антибиотики добавляют в мыло и в различные косметические продукты.

«И что самое ужасное – применение антибиотиков в животноводстве и птицеводстве. Еще недавно скот и птицу подкармливали малыми дозами антибиотиков, и действительно, они росли чуть лучше. Но птицефабрики и большие фермы являются тем местом, где почвенные бактерии встречаются с нашими патогенами», — продолжает биолог.

Как отмечает Гельфанд, болезнетворные микробы, как правило, живут внутри организма человека или других животных и крайне редко сталкиваются с антибиотиками. Их «кузены» из почвы, наоборот, постоянно воюют друг с другом при помощи «химоружия» и имеют гены устойчивости к их действию. И их одновременное попадание в среду, богатую антибиотиками, приводит к предсказуемым последствиям.

«Скажем, энтерококки, устойчивые к действию ванкомицина, почти наверняка являются "продуктом» животноводства. К счастью, мыло с триклозаном было запрещено в прошлом году, как антибиотики в животноводстве в США с первого января этого года. На самом деле, в США была кошмарная ситуация – 80% антибиотиков применялось для лечения скота, причем большинство из них применялось в реальной медицине. Все это было колоссальным транжирством интеллектуального потенциала", — заключает Гельфанд.

— Михаил Сергеевич, можно ли предсказывать то, в какую сторону пойдет эволюция бактерий, и создавать антибиотики «про запас»?

— В самом общем виде подобные исследования можно проводить, но если изучать каждый конкретный случай, то наверное нет. В свое время была теория о том, что антибиотики должны быть узкого спектра для того, чтобы замедлить темпы приспособления бактерий к ним, так как «противоядие» будет искать один, а не несколько микробов.

Фармацевтические компании не пошли на это по двум причинам – резко возникают требования к качеству диагностики, что было сложно сделать до недавнего времени. Кроме того, затраты на разработку будут те же самые, как у антибиотиков широкого спектра, а рынок будет очень маленьким. Поэтому никто особо не пытался пойти таким путем, ни частники, ни государство. Государство могло бы помочь здесь, задав правила применения антибиотиков, что в принципе уже и делается.

— Если борьба между антибиотиками и бактериями продолжится, что победит – выживут ли  «супербактерии» или их погубит «груз» их приспособлений для борьбы с лекарствами?

— Я думаю, что бактерии в любом случае победят просто за счет того, что их очень много и они очень разнообразны. Есть примеры того, когда человечество побеждало болезни, но во всех этих случаях побеждали их не лекарства, а вакцины. Вакцины хорошо работают против вирусов, которые устроены относительно просто, а против бактерий, мягко говоря, они действуют не безумно эффективно. Они уменьшают вероятность заболеть, облегчают течение заболевания, но не гарантируют защиты.

Кроме того, многие вирусы работают против конкретных видов животных, а бактерии могут жить в разных представителях живого мира. Поэтому, я думаю, что бактерии будут с нами всегда. Даже если создать некий супер-антибиотик, убивающий абсолютно всех микробов, он убьет не только патогены, но кишечную флору, без которой жить мы не сможем.

— Не сделает ли эта ситуация людей более склонными верить в гомеопатию и прочие «альтернативные» методы лечения?

— Те люди, которые верят в гомеопатию, как правило, не беспокоятся о том, как быстро антибиотики теряют свою эффективность. Сами гомеопаты ведут себя осторожно и оговариваются, что тяжелые инфекционные болезни они не лечат. Дальше, конечно, может возникнуть ситуация, когда никакие лекарства не будут помогать, и некоторые люди, возможно, начнут верить в чудеса и подобные препараты.

— Еще во времена Советского Союза наши ученые рассматривали вирусы-бактериофаги как возможную замену для антибиотиков, смогут ли они заменить их?

— Бактериофаги и микробы живут друг с другом гораздо дольше, чем мы, и никто из них пока не победил. Первые приспособились нападать на бактерий, а микробы – защищаться от них. В сущности, будет то же самое, что и с антибиотиками. Узкоспецифичные бактериофаги позволят лечить конкретные болезни, а универсальные вирусы будут быстро терять устойчивость и будут опасными для микрофлоры кишечника. Есть сомнения, что подобная терапия будет особенно эффективно работать.

— Можно ли временно отказаться от антибиотиков, восстановить популяции диких типов микробов и «обнулить» текущую ситуацию?

— Нет ощущения того, что они восстанавливаются при отказе от антибиотиков. Похоже, что эта дорога односторонняя. Сначала да, жизнеспособность микробов ухудшается, однако со временем появляются дополнительные мутации, которые компенсируют часть потерь. Бактерия не возвращается в изначальное состояние, но становится более приспособленной при сохранении стойкости к антибиотику. Как мне кажется, этот процесс работает быстрее, чем возвращение к диким типам микробов, и это одно из возможных объяснений того, с чем мы сейчас сталкиваемся.