«Идеальный хищник». Глава из книги

Глава 11. Враг народа номер один: вне зоны видимости

Как правило, эпидемиологи расследуют катастрофы, двигаясь от вспышки эпидемии к ее началу, чтобы выяснить, как она распространялась, и предотвратить ее повторение. Нам знакомы наихудшие сценарии развития таких смертельных заболеваний, как СПИД, туберкулез, рак и болезни сердца. Однако, несмотря на имеющиеся знания, я испытывала когнитивный диссонанс, который заставляет людей на уровне логики воспринимать одно, а на уровне эмоций верить в другое. Он по-прежнему смещал мои ожидания в сторону необоснованного оптимизма.

Реальность заключалась в том, что чиновники от здравоохранения просто прятали головы в песок, игнорируя опасность, связанную с растущей устойчивостью к противомикробным препаратам. Как будто коллективное отрицание могло предотвратить пандемию. Я спросила Чипа, не следует ли сообщить о микробе Acinetobacter в Центр по контролю и профилактике заболеваний. В конце концов, немецкие врачи должны были сообщить о нем в свое национальное агентство здравоохранения, а это было до того, как бактерия стала еще более устойчивой к антибиотикам. Чип сказал мне, что для A. baumannii в США нет таких требований. Национальные правила отчетности по МРЗС для больниц вступили в силу только сейчас, то есть со значительным отставанием от осознания угрозы, которую представляет данный микроб. Я попыталась найти в интернете информацию о том, сколько случаев заражения A. baumannii с множественной лекарственной устойчивостью выявляется в США каждый год, — и не обнаружила ничего. Исключением было лишь одно расследование вспышки заболевания среди военных, проведенного Центром по контролю и профилактике заболеваний, о котором я уже читала.

Я никак не могла взять это в толк. Бактерия A. baumannii постепенно приобретала репутацию одного из самых грозных антибиотикоустойчивых патогенов. Почему же о заражении этим и другими подобными микробами не требовалось докладывать? Без системы слежения за этими супербактериями мы не могли выявить новые гены устойчивости и оценить скорость их распространения. Мы не имели возможности определить их носителей, выяснить, как произошло заражение, и, что еще хуже, извлечь уроки из лечения этих пациентов. Мы позволяли бактерии A. baumannii оставаться вне зоны видимости. И она с удовольствием этим пользовалась, незаметно распространяясь. Необнаруженная. Неконтролируемая. А теперь и не поддающаяся лечению.

Даже будучи эпидемиологом, я не сразу осознала масштаб проблемы, связанной с устойчивостью бактерий к противомикробным препаратам. Несколько общих отчетов, призванных побудить систему общественного здравоохранения принять ответные меры, так ничего и на дали. Очень многое оставалось неизвестным. Какое количество людей ежегодно заболевало или погибало в результате инфекций, вызванных супербактериями? По последним оценкам, во всем мире таких пациентов насчитывалось около 700 тысяч, и ожидалось, что в течение следующих нескольких лет это число возрастет до 1,5 миллиона. Даже в богатых странах с развитой системой медицинского контроля никто не обладал точной информацией. Отчетность была в лучшем случае неполной.

Я тоже обманывала себя, наивно полагая, что современная медицина способна справиться с большинством таких распространенных заболеваний, как грипп, пищевое отравление и инфекции, которые можно подхватить во время путешествий. Даже если не брать в расчет науку и статистику, наш с Томом личный опыт многолетней борьбы с паразитами и другими патогенными микроорганизмами заставлял меня верить в возможности медицины — и Тома. Как ученый, я знаю, насколько опасным может быть мир микробов, но все же всегда считала, что бактерии представляют гораздо меньшую угрозу по сравнению с вирусами. Не считая палочки Коха, вызывающей туберкулез, большая часть бактерий, с которыми я имела дело, были довольно безвредными. В 1980-х годах я выращивала их в чашке Петри на курсе микробиологии в колледже, не используя при этом специального защитного снаряжения. Я ела пробиотический йогурт, осознавая необходимость стимулирования роста дружественных бактерий в кишечнике. А при возникновении проблемы можно было воспользоваться антибиотиками, поэтому мы с Томом всегда имели при себе ципрофлоксацин.

Мы доставили людей на Луну и разработали технологию, позволяющую удалить желчный пузырь через рот. Как же лучшие врачи и лучшие лекарства в одном из лучших медицинских центров в мире могли оказаться бессильными? Как мы могли оказаться беспомощными перед лицом бактерии, которая когда-то была абсолютно безвредной? Как, черт возьми, это случилось?

На протяжении всей истории человечества A. baumannii и многие другие бактерии по большей части развивались вместе с нами и внутри нас в качестве относительно безвредных автостопщиков. На каждом этапе цель бактерий была проста: распространяться и размножаться, приспосабливаясь к изменяющимся условиям. К таковым относились миграции людей на другие континенты, соответствующие изменения флоры и фауны нашей среды обитания, а также микробиомов крови и кишечника.

По мере развития наших цивилизаций развивались и наши спутники-микробы. Переполненные жилища, плохие санитарные условия, воздушные путешествия и войны позволяли бактериям беспрепятственно размножаться и распространяться вплоть до открытия Флемингом пенициллина в начале XX века. За короткий период (который нельзя считать даже мигом по меркам эволюционного времени) ученые разработали методы широкомасштабного производства антибиотиков. Внезапно фармацевтические компании начали выпускать лекарства, способные убивать бактерии лучше, чем что-либо другое в истории человечества. Бактериям нужно было ускорить процесс адаптации в соответствии с новой угрозой для выживания. И видит Бог, им это удалось.

Природа оснастила их всем необходимым для обнаружения угроз, быстрого приспособления в целях самозащиты и передачи своего генетического наследия потомству и другим бактериям. Эволюция человека измеряется миллионами лет; бактерии эволюционируют за считаные минуты. Устойчивость к антибиотикам может вырабатываться двумя путями: через размножение и обычный контакт. В результате бинарного деления, при котором одна клетка делится на двое, мутация передается новому поколению бактерий. Этот процесс называется вертикальной передачей. Кроме того, бактерии могут приобретать гены устойчивости посредством горизонтальной передачи, когда сталкиваются с другими бактериями в воздухе, на поверхности предметов или в общественных местах.

Вероятно, самый опасный вариант обмена генами связан с плазмидами — молекулами ДНК, которые могут содержать несколько генов устойчивости к антибиотикам. Микроб A. baumannii особенно искусен в присвоении плазмид других распространенных бактерий вроде E. coli или стафилококка, что позволяет ему постоянно расширять свою коллекцию генов устойчивости к антибиотикам и передавать их потомству.

Гены устойчивости представляют собой молекулярно-химическое оружие, которое возникает в результате спонтанных генетических мутаций, блокирующих или устраняющих угрозу. Бактерии способны продуцировать ферменты для обезвреживания антибиотика. Они могут вывести антибиотик за пределы своей клеточной стенки, а также изменить свою собственную архитектуру, закрыв доступ к рецепторам, на которые нацелен антибиотик. Если действие антибиотика направлено на разрушение клеточной стенки бактерий и любых защитных барьеров или влияет на цикл их размножения, они могут перестроиться и отразить атаку. Некоторые из бактерий способны даже «впасть в спячку», чтобы защититься от угрозы. Они делятся информацией с другими бактериями с помощью электрических и химических сигналов, называемых «чувство кворума». В случае атаки бактерии, прошедшие через нужные мутации, отражают нападение, а те, которые этого не сделали, погибают.

Не догадываясь о невидимой угрозе, люди передают друг другу резистентные к антибиотикам бактерии, просто кашляя, пожимая руки или касаясь поверхностей. Здесь стоит вспомнить и об обширном применении антибиотиков при выращивании домашнего скота, в результате чего устойчивые бактерии попадают в организм животных, в окружающую среду и в продукты питания.

На протяжении длительного времени обеспокоенность по поводу растущей устойчивости бактерий к антибиотикам считалась паникерством, несмотря на то что Флеминг с самого начала предупреждал об этой угрозе. Проблема впервые заявила о себе в 1940 году, когда был обнаружен штамм E. coli, способный продуцировать фермент, разрушающий пенициллин. В течение двух лет у госпитализированных пациентов было выявлено несколько штаммов золотистого стафилококка, которые демонстрировали резистентность к пенициллину. Однако лаборатории открывали новые и более сильные антибиотики гораздо быстрее, чем бактерии приобретали устойчивость. По крайней мере, так было на первых порах.

Сейчас фармацевтическая индустрия называется «Большой фармой», а ее объем оценивается в 446 миллиардов долларов в одних только Соединенных Штатах. Однако в начале XX века эта отрасль едва отошла от производства настоек и таблеток на основе змеиного масла. Именно антибиотики сделали фарму «большой». А надвигающаяся война пророчила большие деньги производителям новых чудодейственных лекарств. Случай Анны Миллер в марте 1942 года стал переломным моментом в коммерческой истории антибиотиков. В то время пенициллин не производился в больших масштабах, а выпускался мелкими партиями. Настолько мелкими, что 5,5 грамма антибиотика, то есть около чайной ложки, использованного для лечения пациентки, составляло половину всех запасов этого препарата в США. В течение года была разработана новая технология производства, которая позволила начать массовый выпуск этого лекарства. К 1945 году пенициллин уже широко использовался, что побудило Флеминга снова забить тревогу.

«Беспечный человек, балующийся с пенициллином, несет моральную ответственность за смерть человека, который погибает в результате заражения организмом, устойчивым к пенициллину», — написал он в том же году вскоре после получения им и его коллегами Нобелевской премии. Его предупреждение было проигнорировано промышленниками, врачами, пациентами и политиками, которые не собирались сокращать применение этого антибиотика.

Только в период с 1940 по 1962 год фармацевтические компании вывели на рынок более двадцати новых классов антибиотиков. На практике это означало выпуск сотен новых лекарств, поскольку эти классы включают множество связанных между собой подтипов антибиотиков. И каждый из них слегка модифицирован так, чтобы обманывать бактерии по крайней мере в течение некоторого времени. Легко было поверить в то, что изобретательности фармацевтических компаний просто нет предела. Вскоре появились новые антибиотики: стрептомицин, хлорамфеникол, семейство тетрациклинов, эритромицин и цефалоспорины. Ну и что с того, что бактерии вырабатывают устойчивость? Мы будем оставаться на шаг впереди, продолжая разрабатывать новые лекарства.

Так они думали. Но ошиблись.

С момента открытия пенициллина было разработано более 150 антибактериальных препаратов, и к большинству из них у бактерий развилась устойчивость в глобальном масштабе. При той скорости, с которой бактерии вырабатывают резистентность, исследователям необходимо создавать около тридцати пяти новых классов антибиотиков каждые сто лет, чтобы опережать эти патогены. Однако с 1980 года на рынке не появилось ни одного нового класса антибиотиков, а последний препарат для борьбы с грамотрицательными бактериями вроде A. baumannii был выпущен в 1962 году, то есть еще до моего рождения. Все бактерии имеют внутреннюю клеточную мембрану, но одна из причин, по которой грамотрицательные бактерии, как правило, являются более устойчивыми к антибиотикам, заключается в том, что они имеют более плотную наружную мембрану. Это делает их менее уязвимыми для многих препаратов. В 2015 году в клинической разработке находилось только одно новое лекарство, потенциально способное бороться с грамотрицательными бактериями.

К настоящему моменту большинство фармацевтических компаний закрыли свои исследовательские лаборатории или уволили сотрудников, занимающихся поиском антибактериальных препаратов. Гораздо проще (и дешевле) разрабатывать новые версии лекарств в рамках известных классов антибиотиков, чем создавать новые. Масштабное государственное финансирование и частные инвестиции, которые стимулировали разработку новых лекарств в середине XX века, также сильно сократились. Эксперты в области глобального здравоохранения давно призывают экономнее использовать антибиотики, а некоторые из них применять лишь в крайнем случае. Однако это служит дополнительным сдерживающим фактором для фармацевтической промышленности. Один из экспертов сравнил нежелание фармкомпаний вкладывать средства в новые антибиотики с нежеланием населения покупать огнетушители. Зачем платить столько денег за то, чем вы, скорее всего, никогда не воспользуетесь?

Тем временем бактерии продолжали быстро эволюционировать, вырабатывая устойчивость. А антибиотики, которые мы использовали для борьбы с сальмонеллой, кампилобактерией, кишечной палочкой и другими относительно распространенными пищевыми патогенами, становились все менее эффективными. Согласно данным Центра контроля и профилактики заболеваний, источником одной из пяти инфекций, устойчивых к антибиотикам и обнаруживаемых у людей, являются продукты питания и животные. Это связано с тем, что во многих странах животным дают антибиотики не только для лечения и профилактики болезней, но и для того, чтобы они быстрее росли и набирали больший вес.

Несмотря на большое количество исследований, представители сельскохозяйственной и фармацевтической промышленности настаивают на отсутствии однозначно доказанной связи между присутствием антибиотиков в корме для скота и устойчивостью к антибиотикам у бактерий, поражающих людей. Исследование, проведенное в 2018 году методом «молекулярных часов», позволило точно установить, что специфические устойчивые к антибиотикам гены кишечной палочки, культивированной из курицы с птицеферм в Аризоне, совпадали с теми, которые были обнаружены у птицы из супермаркета, а в дальнейшем и у пациентов, госпитализированных с тяжелыми инфекциями мочевыводящих путей.

В больницах, где пациенты особенно сильно рискуют заразиться инфекциями, устойчивыми к антибиотикам, усилия по сдерживанию их распространения являются критически важными. Однако обычные меры инфекционного контроля оказываются недостаточно эффективными из-за способности супербактерий прятаться, размножаться и мутировать прямо у нас под носом.

В одном исследовании группа ученых собрала бактериальные культуры с поверхностей и предметов, которые могут являться источником распространения патогенных микроорганизмов, в том числе с перил, кроватей, столешниц, кранов и компьютерных мышек в больничных палатах. Они также протерли ватной палочкой руки и носы пациентов и медперсонала, а также обувь, рубашки и мобильные телефоны. Во время пребывания пациента в больнице микрофлора на его коже и микрофлора на поверхностях в палате становились похожими, поскольку бактерии вступали друг с другом в контакт.

Другие отчеты демонстрируют совершенно поразительную статистику: в больнице на 300 коек количество переносов патогенов может достигать 64 миллионов. Ряд исследований подтверждает тот факт, что окружающая среда влияет на наши собственные микробиомы, и наоборот.

Удивительно, но свой вклад вносят и антисептики, обычно используемые для уборки в больницах и очищения рук медицинских работников. В этом же ряду оказываются и химические вещества, используемые в таких продуктах, как краски и абразивные материалы. Фактически все эти вещества способствуют развитию устойчивых бактериальных штаммов, поскольку уничтожают уязвимых микробов и освобождают путь супербактериям. Одно исследование показало, что даже сушилки для рук в туалетах могут распространять устойчивые к антибиотикам бактерии по соседним поверхностям.

Распространению микробов способствуют и так называемые структурные факторы, начиная от сложных медицинских приборов и заканчивая капельницами и другими катетерами, допускающими массовый перенос патогенов. В тот год, когда Том заболел, главной медицинской новостью стало известие о том, что компания — производитель оптики Olympus, выпускающая в том числе и медицинское оборудование, признала, что ее эндоскопы не могут быть надлежащим образом продезинфицированы. Супермикробы, скрывавшиеся внутри эндоскопов Olympus, стали причиной нескольких глобальных вспышек инфекции, в результате которых погибли люди, проходившие такую простую процедуру, как колоноскопия. Некоторые из лечащих врачей Тома предполагали, что источником инфекции A. baumannii был назогастральный зонд, который ему ввели в клинике Луксора для откачивания желчи из желудка с целью предотвращения рвоты. Мы никогда не узнаем этого наверняка.

В настоящее время больницы неспроста считаются наихудшим местом для поправки своего здоровья. Здесь супермикробы выглядывают из окон и облизываются в предвкушении пиршества, которое ожидается, когда их распространению ничто не будет препятствовать.