Микробиом. То, что убивает, и то, что делает нас сильнее - Игорь Олегович Стома

«Двух капитанов», был женат на Зинаиде Виссарионовне Ермольевой, создательнице советского пенициллина, человеке который заслуживал Нобелевской премии не менее Александра Флеминга… И вдогонку к этим сочетаниям – страшные изломанные судьбы великих людей, годы тюремного заключения Л.А. Зильбера, где, кстати, он продолжал свои опыты, обобщал и записывал полученные данные, которые впоследствии стали одной из основных концепций развития рака, так называемой вирусной концепцией онкогенеза. В очередной раз замечено, как великие умы тянутся друг к другу и как при этом серые бездарности не могут принять своей ущербности на фоне этих великих умов. Заинтересованные этой темой могут обратиться к прекрасному роману о науке и жизни «Открытая книга» Вениамина Каверина.

Что касается интереса в мире к изучению микробиома, то по данным журнала Nature, только за последние десять лет на исследования микробиома было потрачено более 1,7 миллиардов долларов. Микробиом, объединяя все микроорганизмы внутри нас, уже признается «отдельным органом нашего тела», влияющим как на здоровье и долголетие, так и на развитие заболеваний.

Какие яркие примеры из самых разных отраслей медицины знает наука? В одном из исследований в области онкологии обнаружилось, что у больных меланомой эффективность лечения новыми препаратами зависела именно от разнообразия их кишечного микробиома. При пересадке кишечного микробиома от мышей с ожирением «стройным» особям последние начинают набирать вес – при том же самом рационе и двигательном режиме. В другом эксперименте на животных – пересадка бактерий из кишечного микробиома бегунов на длинные дистанции, марафонцев, в организмы животных (мышек) после успешного завершения забега позволила увеличить у подопытных продолжительность бега.

А теперь представьте себе, что появились бы новые эффективные лекарства, решающие проблему избыточного веса, – что можно привести себя в идеальную физическую форму без изнуряющих тренировок только с помощью «микробного коктейля? Как вы думаете, сколько будут стоить такие препараты?

Можно и не смотреть в будущее. Уже сейчас микробиом применятся для лечения болезней. Рецидивы опасной и распространенной инфекции Clostridioides difficile, вызывающей тяжелые повреждения кишечника, по ведущим мировым протоколам лечатся пересадкой кишечного микробиома от здорового донора! И в мире уже есть десятки тысяч людей, выживших только благодаря этой эффективной процедуре.

Миллиарды долларов сегодня вкладываются инвесторами в науку о микробиоме. Именно с ее помощью стараются отыскать новые лекарства, ключ к долголетию и даже «коктейль бессмертия». Такие инвесторы, как Марк Цукерберг, Билл Гейтс, Марк Бениофф вложили огромные средства в стартапы в области микробиома. Разрабатываемые препараты на основе микробов позволят сделать прорыв в лечении аутизма, депрессии, болезни Паркинсона и многих других заболеваний.

Именно о микробиоме эта книга, о том, что представляют собой микробы внутри нас, как они взаимодействуют с нами, какие общества у них существуют, а также как нам жить с ними в дружбе и согласии. Мы поговорим о будущем микробной медицины, которое уже становится настоящим. Посмотрим на наше тело глазами микробов внутри нас, то есть изучим себя С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ МИКРОБА ВНУТРИ НАС.

Бомба с часовым механизмом у нас в животе: клинический случай (ботулизм)

Ботулизм – это смертельно опасное нейропаралитическое заболевание, вызываемое токсином бактерии Clostridium botulinum. Классические пути передачи основаны на употреблении в пищу продуктов, зараженных этим токсином (консервы, закатки, сушеная рыба), а также попадании бактерии или токсина на открытые раны (раневой ботулизм). Эти пути заражения хорошо вписываются в концепцию того, что инфекции – это нечто опасное из внешнего мира, вызывающее болезнь при попадании внутрь нашего организма. Но, оказывается, инфекции могут развиваться изнутри, и в особых случаях вызывать болезни. По сути, эта бактерия может в крайне малом количестве находиться в микробиоме кишечника и не вызывать никаких проблем, находясь в «подконтрольном» состоянии в многообразном сообществе других бактерий. Так же, как здоровое человеческое общество не даст разбушеваться хулигану на улице или в транспорте, так и другие бактерии микробиома не позволяют лишних действий «хулиганам-патобионтам» в кишечнике.

Дальше мы опишем драматическую историю одного пациента на базе Мемориального онкологического центра им. Слоуна-Кеттеринга в Нью-Йорке, которая напомнила врачам о том, что причины инфекций бывают не только внешними, но и внутренними.

Мужчина, 27 лет, с миелодиспластическим синдромом, перенес аллогенную пересадку костного мозга от своей матери. Операция вызвала ряд осложнений, в течение периода лечения пациент находился в состоянии подавленного иммунитета. И вдруг, на 56 день от пересадки у него появились симптомы ботулизма! А именно затуманенность зрения, двусторонний птоз (опущение век), нарушения речи, глотания, и в итоге дыхания, что послужило основанием для перевода на искусственную вентиляцию легких. Что очень важно – вся пища, которую он употреблял в госпитале, проходила особую обработку, а другой пищи он не получал. На 78 день: в стуле пациента биопробой на мышах был подтверждено наличие нейротоксина А ботулизма, рост бактерии Clostridium botulinum на питательной среде, и методом ПЦР в образце стула пациента были обнаружены гены нейротоксинов А и В ботулизма. Назначили введение комбинированного ботулинического антитоксина. Перед этим был взят образец стула для определения состава микробиома кишечника (16S-секвенирование), и в нем впоследствии обнаружился не только дисбиоз (нарушение состава), но и возбудитель болезни Clostridium botulinum.

К сожалению, история закончилась драматически, но она же послужила основой для пересмотра взглядов на путь заражения ботулизмом. Особенно у «сложных» больных, с набором факторов, снижающих иммунитет, повреждением выстилки кишечника. То есть, по сути, миллионы микроорганизмов у нас в кишечнике защищают нас от отдельных опасных бактерий, которые, как «бомба с часовых механизмом», ждут подходящего времени проявить свой агрессивный характер.

Новые тропы открывает лишь тот, кто готов заблудиться.

Жан Ростан

Глава 1

О микробах

1.1. Микробы внутри нас, кто они?

Долгие годы, от возникновения первой микроскопии и опытов Антони ван Левенгука, когда он смог рассмотреть миниатюрные одноклеточные организмы (1676 год), человечество расценивало микробов, как то, что мы видим. Микробиологи засевали специальные питательные среды материалом из раны, наружной среды, кровью и ждали, когда появятся колонии бактерий. На этом строилась вся методология бактериологии, так открывались новые питательные среды, условия культивирования микроорганизмов. До конца XX века была эра именно «культуральной микробиологии».

Однако, что интересно: значительное, а часто и подавляющее количество микробов является сложно культивируемыми или вовсе не хотят расти на питательных средах вне организма человека. Это даже не считая строгих анаэробов, микробов, которые очень требовательны к отсутствию кислорода в зоне обитания. Но что же двигает биологические науки вперед? Новые методы определения, новые физико-химические технологии, новая аппаратура и прорывы в биоинформатике. Именно это позволило быстро выявлять микробы в образце, не ожидая их роста на чашке Петри с питательной средой.

Сначала это