Устойчивость (резистентность) бактерий к антибиотикам — одна из главных проблем медицины на сегодняшний день. И на этом фоне все чаще возникают разговоры о фаготерапии и фагопрофилактике — методах лечения и профилактики инфекционных болезней, вызванных бактериями, при помощи их естественных врагов — бактериофагов. Значительный вклад в развитие этих направлений внесла наша соотечественница Зинаида Виссарионовна Ермольева — эпидемиолог и микробиолог, которая родилась ровно 120 лет назад, 27 октября 1898 года. MedAboutMe разбирался, действительно ли можно защитить себя, обзаведясь охранниками-фагами.
Бактерии, фаги и «живая» вода
Бактерии — это прокариоты, то есть, микроорганизмы в виде клеток, у которых еще нет сформировавшегося ядра, но есть самая настоящая клеточная стенка. У многих из них имеются жгутики для перемещения или пили (выросты клеточной стенки), есть рибосомы, которые плавают в цитоплазме — в общем, вполне самостоятельный организм. Вирусы намного проще. У них даже нет клеточной стенки — только ДНК (или РНК), спрятанная в белковую (иногда в липопротеиновую) оболочку. Бактерии по сравнению с вирусами — интеллектуалы, проживающие полноценную жизнь. Вирусы же, словно автоматы, занимаются исключительно собственным размножением, для чего и заражают все остальные окружающие организмы.
В конце XIX века английский бактериолог Э.Х. Хэнкин занимался исследованием бактериального состава великой индийской реки Ганг, которая, к слову, считается одной из самых грязных рек в мире. Страшно подумать, что и в каком количестве плавало в Ганге в 1896 году, когда Хэнкин проводил свои изыскания. Однако он обнаружил очень странную вещь: в месте, где река входила на территорию города Агры, в 1 мл воды содержалось 100 тысяч бактерий. А там, где река выходила из города, этот показатель снижался до 90 штук на 1 мл. Антибактериальная активность городской воды сохранялась даже после тщательной очистки, но исчезала при кипячении. Загадочное самоочищение воды стало называться феноменом Хэнкина, но в чем его секрет — тогда разгадать не удалось.
Через пару лет наш соотечественник Н.Ф. Гамалея выступил со статьей о том, как бациллы сибирской язвы внезапно гибли в дистиллированной (очищенной от всех возможных примесей) воде, после чего эта вода становился убийственной для других бактерий.
Когда подобных описаний накопилось изрядное количество, ученые обнаружили бактериофагов — вирусов, пожирающих бактерий, причем это сделали одновременно несколько исследователей, независимо друг от друга. Но именно Ф. д'Эрелль впервые предложил использовать бактериофагов для лечения инфекционных заболеваний, вызываемых бактериями. За эту идею его 8 раз выдвигали на Нобелевскую премию, но он так и не получил ее.
Фаготерапия и антибиотики: когда победил сильнейший
В течение следующих 20-25 лет, пока мир не узнал об антибиотиках, бактериофаги (или просто фаги) были эффективным лекарством против бактериальных инфекций.
Чтобы доказать безопасность вирусов, убивающих бактерий, д'Эрелль вместе с несколькими врачами принял препарат бактериофагов. После этого лекарство было впервые опробовано на трех братьях в возрасте от 3 до 12 лет, страдавших от дизентерии. Дети выздоровели в течение суток с момента дачи препарата и уже через несколько дней отправились домой.
Холера, уносящая тысячи жизней в Индии и других слаборазвитых странах, стала одним из первых заболеваний, для лечения которых использовались бактериофаги. А одним из мировых центров по профилактике и лечению инфекционных болезней фагами стал СССР, на юго-восточных территориях которого регулярно отмечались массовые вспышки холеры.
В Латинской Америке бактериофаги использовали для борьбы с дизентерией, а в 1940-х годах американские фармацевты выпускали несколько бактериофаговых препаратов для борьбы со стрептококками, стафилококками, кишечной палочкой и других инфекций.
А потом пришли антибиотики — лекарства, бьющие точно в цель. Исследования, проведенные ВОЗ, показали, что терапевтический эффект от применения антибиотиков выше, чем при использовании бактериофагов. Кроме того, для большинства случаев бактериальных болезней достаточно курса антибиотиков продолжительностью 3-7 дней, чтобы полностью справиться с инфекцией. В отношении бактериофагов этот показатель может доходить до месяца и более.
Наконец, антибиотики широкого спектра действия эффективны против самых разных бактерий — одно и то же лекарство может применяться для лечения многих заболеваний, и его применение не требует обязательного определения возбудителя. С бактериофагами сложнее: каждому виду бактерий соответствует свой личный враг-фаг. И этот фаг не будет уничтожать других микробов — он их не ест, они ему не интересны.
И последний немаловажный момент: производить антибиотики с заданной химической формулой проще и дешевле, чем выращивать бактериофагов разных видов.
В результате антибиотики выиграли у фагов за счет универсальности, дешевизны и эффективности.
Правда, как оказалось, они проиграли в другом: бактерии учатся противостоять антибиотикам, вырабатывают все новые и новые механизмы защиты. А врачи и ученые все чаще говорят о необходимости возврата к бактериофагам — со всеми их недостатками они продолжают убивать бактерий, и никакой резистентности.
И на этом фоне возникает логичный вопрос: а можно ли заселить организм человека бактериофагами заранее? Не дожидаясь, пока патогенные бактерии атакуют и вызовут болезнь? Этот метод называется фагопрофилактика.
Фагопрофилактика: битва за тело
Идея профилактики инфекционных болезней при помощи фагов тоже не нова. Еще в 1937 году был проведен масштабный эксперимент с участием жителей тогдашнего Ленинграда (ныне Санкт-Петербурга). В эксперименте невольно участвовали более полумиллиона человек из 4-х районов города. 14 тысяч взрослых и детей прошли курс фагопрофилактики от дизентерии. Остальное население стало своего рода контрольной группой. Оказалось, что фагопрофилактика снижает заболеваемость дизентерией в 2 раза.
Сходный эксперимент проводился в Сталинграде (ныне Волгоград), и в нем принимали участие 1,75 тысячи детей из 35 яслей. Заболеваемость в группе малышей, принимавших противодизентерийный бактериофаг, была в 2,9 раза ниже, чем среди остальных детей.
А в1947 году были обнародованы данные наблюдений военной поры, которые показали, что обработка ран смесями бактериофагов, уничтожающих анаэробных бактерий, на 30% снижала заболеваемость газовой гангреной.
Аналогичные исследования с участием детей проводились в Тбилиси (тогда это была столица Грузинской ССР) — 30 тысяч детей от 6 месяцев до 7 лет, в Горьковской области — 3,5 тысячи детей от 1 года до 3 лет и др. Другая группа населения, которая невольно принимала участие в «фаговых» экспериментах — военнослужащие. В начале 1980-х годов призывники из разных республик Советского Союза получали фагопрофилактику и плацебо. На Дальнем Востоке в период массовой вспышки острой дизентерии, вызванной загрязненной питьевой водой, заболеваемость в экспериментальной группе оказалась в 9,5 раз ниже, чем среди остальных военнослужащих.
В наше время фаги сравнивают не только с антибиотиками, но и с про- и эубиотиками. Известны результаты исследования фагового коктейля, предназначенного для профилактики заболеваний, вызываемых тремя видами энтеробактерий. Препарат оказался эффективнее про- и эубиотиков на 28%, но уступал антибиотикам — правда, всего лишь на 10%.
В последние годы ведутся разработки таких фаговых коктейлей против целых групп бактерий. Так в 2014 году российские микробиологи продемонстрировали препарат против пищевых инфекций, возбудителем которых являются шига-токсинпродуцирующие штаммы кишечной палочки Escherichia coli (STEC-штаммы, то есть те, что вырабатывают шига-токсин, весьма опасный для человека).
Будущее фагопрофилактики: почему это не окончательное решение?
Итак, фагопрофилактика — это достаточно эффективное решение для защиты человека от конкретных бактерий. Среди несомненных плюсов фагопрофилактики можно выделить следующие:
- фаги уничтожают конкретных бактерий, то есть, фаги, заселенные в кишечник человека, безопасны для «хороших» микробов, но будут уничтожать тех, что являются для них «пищей»;
- пока не известно ни об одном случае резистентности патогенных бактерий к соответствующим фагам. То есть, бактерии пока не научились сопротивляться фагам.
Среди явных минусов фагопрофилактики следует отметить следующие пункты:
- фаги хороши, когда речь идет об эпидемии, уже идущей или ожидаемой. В случае с военнослужащими на Дальнем Востоке это было особенно хорошо видно. При вспышках заболеваемости люди с нужными фагами в желудке защищены лучше (но не на 100%). Если же речь идет о благополучном в инфекционном плане климате, то применение фагов дорого и неоправданно;
- производить фаги дорого и дольше, чем антибиотики. Поэтому в экономическом плане фаги выгодны как раз в период эпидемий, роста заболеваемости, но не в обычной спокойной жизни;
- невозможно защититься фагами ото всех бактерий на свете. Если даже для того, чтобы снизить риск заболевания инфекциями, вызванными разными штаммами кишечной палочки, надо делать многокомпонентный коктейль, то становится ясно, что защитить человека сразу от нескольких разных заболеваний становится нетривиальной задачей;
- наконец, остается пока незакрытым вопрос о безопасности фагов. В конце концов, при фагопрофилактике в микрофлору желудка вводится целый пул сторонних вирусов. Они, конечно, ориентированы на конкретных бактерий, но, во-первых, есть бактерии условно-патогенные, то есть нужные организму в определенных количествах, во-вторых, это нарушение сложившейся экологии кишечника, и насколько оно безопасно — до конца пока не известно.
