Текст книги "100 великих научных открытий"

Автор книги: Дмитрий Самин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 37 (всего у книги 46 страниц)

ОСНОВЫ ИММУНОЛОГИИ

Среди инфекционных болезней, которым человечество веками платило дань своими жизнями, оспа занимала одно из первых мест. В Европе в XVIII веке ежегодно погибало от нее около 440 тысяч человек. Еще больше оставалось на всю жизнь изуродованными, а иногда и слепыми. Особенно велика была смертность от оспы среди маленьких детей и бедняков.

Сегодня мы знакомы с натуральной оспой только из книг. И это благодаря оспопрививанию. В нашей стране оспа ликвидирована с 1937 года, а по всему миру она исчезла к 1980 году. И благодарить за это человечество должно Эдварда Дженнера, английского врача.

Интересно, что способ предупреждения заболевания оспой Дженнер открыл, когда еще никто не знал возбудителя этой болезни. Помогли ему наблюдательность, трудолюбие, целеустремленность.

Дженнер был простым сельским врачом, когда обратил внимание на то, что люди, заразившиеся «коровьей оспой», не заболевают натуральной человеческой оспой. Дело в том, что у некоторых животных: коров, свиней, ослов и других – наблюдается болезнь, очень сходная с человеческой оспой. У животных на вымени и коже появляются гнойные пузырьки. Доярки рассказывали Дженнеру, что все они, как правило, заболевают «коровьей оспой» и уже потом не боятся натуральной. Лишь иногда во время эпидемии некоторые из них чувствовали небольшое недомогание.

Много лет занимался Дженнер изучением вопроса, прежде чем решился провести опыт на человеке. И вот 14 мая 1796 года он привил восьмилетнему мальчику Джону Фиппсу гной с руки женщины, заразившейся коровьей оспой. Через несколько дней после небольшого недомогания мальчик был полностью здоров. Но стал ли он невосприимчив к натуральной оспе? Нужен был другой опыт, очень рискованный, когда на карту будет поставлено не только здоровье, но и жизнь ребенка.

Вскоре в этой местности вспыхивает эпидемия натуральной оспы. И Дженнер, взяв гной из пузырька больного, заражает им Джона Фиппса Ребенок не заболел!

Не сразу метод оспопрививания был признан в мире. Очень гневались церковники, считая это противным Богу. Многие врачи отнеслись к нему скептически. Ходили даже слухи, что у привитых людей вырастают рога и хвост. И все-таки оспопрививание победило.

Умирая в 1823 году на 74-м году жизни, Дженнер знал, что его способ борьбы с оспой оказался благодеянием для человечества. В честь него были выбиты памятные медали, в городах возводились памятники.

Но научный смысл оспопрививания был тогда еще неизвестен. Оставалось ждать еще 58 лет, пока это не сделает Луи Пастер. Пастер в отличие от Дженнера создал научный метод, приложимый ко всем инфекционным заболеваниям и основанный на точных экспериментах.

К семидесятым годам девятнадцатого столетия научные заслуги Пастера получают всеобщее признание. В 1872 году австрийское правительство присуждает ему премию за работу о болезнях шелковичных червей. В 1873 году он избирается во Французскую медицинскую академию и в том же году получает золотую медаль Лондонского королевского общества. Французское правительство назначает ему национальную дотацию пожизненно.

В 1879–1880 годах ученый изучает куриную холеру. «Он изолировал культуру возбудителя этой болезни и, регулярно пересевая ее на питательных средах, всегда убеждался в том, что введение этих бактерий курам неизбежно вызывало их смерть самое позднее через два дня, – пишет в своей книге А.А. Имшенецкий. – Однажды обстоятельства сложились так, что он не производил пересевы культуры и она простояла в термостате в аэробных условиях длительное время. Впрыскивание этой культуры микроба не вызвало гибели птиц. Когда же у Пастера снова была в руках вирулентная культура, он ввел ее как птицам, которым никогда не вводились эти бактерии, так и тем, которым уже впрыскивалась ранее культура, находившаяся в термостате и не вызвавшая их гибели. Результаты этих опытов оказались несколько неожиданными. Все куры, которым предварительно были введены бактерии, остались живы, те же, которым культура ранее не вводилась, вскоре погибли. Повторение опытов дало те же результаты. Эти, казалось бы, весьма скромные по своим результатам опыты позволили Пастору прийти к заключению, что: 1) длительное хранение культуры возбудителя куриной холеры в термостате при доступе воздуха приводит к ослаблению ее вирулентности; 2) предварительное введение ослабленной культуры курам делает их невосприимчивыми к этой болезни.

Так родилась идея о предохранительных прививках, которая была затем использована Пастером в его последующих работах с патогенными бактериями. Трудно переоценить значение вывода, который был сделан им из этих наблюдений. Был найден принцип, приложение которого стало реальным по отношению к самым различным инфекциям. Открылись широкие перспективы для экспериментального изменения вирулентности у патогенных культур с целью получить материал, необходимый для прививок. Некоторые современники Пастера всячески подчеркивали „случайный“ характер открытия, но роль случая в научных открытиях иногда склонны переоценивать, не понимая, что самое существенное заключается не в самом наблюдении, а в гениальном умении экспериментатора обобщить и предвидеть».

Установленный Пастером в его исследованиях с куриной холерой принцип ослабления вирулентности патогенных бактерий позволил ему провести аналогичные опыты с сибиреязвенной палочкой. Этот микроб образовывал споры, и очевидно, что вводить в живой организм споры патогенного микроба не имело смысла. Установив, что при 42–43 градусах Цельсия возбудитель сибирской язвы растет, но не образует спор, Пастер в дальнейшем поступил с ним точно таким же образом, как с возбудителем куриной холеры. Он получал микроб, в той или иной мере утративший вирулентность, но сохранивший иммуногенность. Проверка таких культур выяснила, что их введение животным приводит к тому, что последние уже не погибают при впрыскивании им вирулентной культуры. После доклада Пастера об этом открытии в Академии наук оставалась последняя проверка – массовый эксперимент на сельскохозяйственных животных в присутствии комиссии и интересующихся результатом прививки ветеринарных и медицинских врачей, а также широкой публики.

Такая проверка была осуществлена 31 мая 1881 года на ферме в Пуйиле-Фор. Результаты публичных испытаний были блестящи. Все овцы, которым через определенный срок после прививок была впрыснута вирулентная культура сибироязвенной палочки, остались живы, все животные, которым не были сделаны прививки, погибли. Благоприятное действие прививок было доказано также на коровах. Вскоре этот метод получил широкое распространение во всем мире, и заболевание сибирской язвой сельскохозяйственных животных стало редкостью.

Работы по куриной холере и сибирской язве позволили Пастеру в 1881 году выступить в Лондоне на Международном конгрессе врачей с докладом о прививках при этих заболеваниях. Доклад сопровождался большим успехом, и имя Пастера стало широко известно в медицинском мире.

Бесспорно, что исследования Пастера, приведшие его к разработке метода предохранительных прививок, не только заложили основы новой науки – иммунологии, но сделали возможным развитие одного из наиболее важных разделов профилактической медицины. Однако перенесение этих данных на другие инфекционные болезни затруднялось тем, что их возбудители еще не были открыты. Поэтому Пастер продолжал искать микробы, вызывающие различные заболевания.

Самой выдающейся работой Пастера в области медицинской микробиологии, несомненно, следует считать его изучение бешенства, закончившееся предложением антирабических прививок.

«Проверяя инфекционность мозга животных, больных бешенством, – отмечает Имшенецкий, – Пастер нашел, что заражение мозгом дает гораздо чаще положительные результаты, чем заражение слюной. Далее он убедился, что введение вещества мозга больного животного непосредственно в мозг кролика приводит к значительному сокращению инкубационного периода болезни, а последовательные пассажи вируса на кроликах дают возможность получить вирус, вызывающий заболевание уже через семь дней. Мозг больного кролика, подвешенный в стеклянном сосуде над едким натром, постепенно высыхает и одновременно с этим содержащийся в нем вирус ослабевает. Повторное введение такого мозга в виде растертой с физиологическим раствором кашицы здоровому животному делает его невосприимчивым к бешенству. Собаки, которым были сделаны эти прививки, помещались в клетки вместе с бешеными собаками. Последние кусали привитых животных, но, несмотря на это, ни одно из них не заболело бешенством. Бешенство – ужасная, но сравнительно редкая у человека болезнь, поэтому было совершенно очевидным, что делать прививки здоровым людям нецелесообразно, так как мало шансов быть покусанным бешеным животным. На этом этапе исследований у Пастера зародилась блестящая идея воспользоваться тем, что при бешенстве обычно бывает очень длительный инкубационный период. Он предположил, что, вводя все более и более сильный вирус покусанному животному, можно получить иммунитет до того как вирус, попавший при укусе, распространится по организму и вызовет заболевание. Это предположение полностью подтвердилось. Собакам, укушенным бешеной собакой, вводился растертый мозг кролика, содержащий вирус. Вначале впрыскивался мозг, сушившийся длительное время, т. е. содержавший ослабевший вирус, а затем мозг менее высушенный, с более активным вирусом. Эти эксперименты выяснили, что введение ослабленного вируса бешенства предохраняет от заболевания собаку, покусанную бешеным животным».

Задача была решена – удалось найти метод, позволивший спасать людей от мучительной смерти. Дальнейший шаг – начать прививки человеку – был сложным и трудным для Пастера. Толчком послужил приезд в июле 1885 года в Париж девятилетнего мальчика Жозефа Мейстера, искусанного бешеной собакой. Он оказался первым, кому после больших сомнений и колебаний Пастер сделал прививки против бешенства. В результате мальчик не заболел. 27 октября 1885 года Пастер выступил в Академии наук с докладом о результатах своих исследований по бешенству. Доклад произвел очень большое впечатление и вызвал овации в честь великого ученого.

О значении метода прививок Пастера говорит тот факт, что после его работ усилиями ученых всех стран были разработаны предохранительные прививки почти против всех известных инфекционных заболеваний как бактериальной, так и вирусной этиологии. Они резко снизили заболеваемость населения этими болезнями и позволили почти полностью ликвидировать отдельные инфекции. Исключительно большие успехи в этой области достигнуты также в ветеринарии, так как предохранение сельскохозяйственных животных от ряда эпидемических болезней зависит от своевременности прививок.

Пастер никогда не считал, что иммунитет может возникнуть только после введения вакцины, содержащей бактериальные клетки. Все последующие успехи иммунологии, в частности разработка метода серотерапии, в которой приняли активное участие и ученики Пастера, представляют собой только логическое развитие его идей, положенных в основу учения об иммунитете.

ВОЗБУДИТЕЛЬ ТУБЕРКУЛЕЗА

Во второй половине девятнадцатого века в Германии от туберкулеза умирал каждый седьмой человек. Врачи были бессильны. Туберкулез вообще считался наследственной болезнью, поэтому и попыток борьбы с ним не предпринималось. Больным прописывали свежий воздух и хорошее питание. Вот и все лечение.

«Большинство врачей считало туберкулез наследственной болезнью, усугубляющейся плохим питанием и скверными бытовыми условиями, – пишет в своей книге М. Яновская. – Еще Гиппократ, великий врач древности, писал, что „чахоточный родится от чахоточного“, что для чахоточных больных весна – плохое время года, но еще хуже – осень; что болезнь эта смертельная, но, захваченная в самом начале, она может быть вылечена: хорошим питанием, климатом, слабительными, водолечением и т. д. И хотя народная молва в те времена говорила о заразности чахотки, сам Гиппократ в своих трудах ни словом не упоминает об этом. Но уже Гален говорит о заразности чахотки, а французский ученый Гаспар Бейль утверждает, что легочная чахотка – не изолированное заболевание, что это страдание всего организма. Затем другой француз – Лаеннек – создает учение о единстве легочного туберкулеза и туберкулеза вообще, досконально изучает чахотку, устанавливает ее тождественность с золотухой и категорически утверждает: болезнь заразна, но выздоровление возможно. И сам умирает от скоротечной чахотки в возрасте сорока пяти лет…

…Споры о том, заразен или не заразен туберкулез, велись на протяжении веков. Еще в XVI веке Фракасторо из Вероны писал, что возбудителем болезни являются особые тельца, недоступные нашим органам чувств; они же и переносчики заразы. И хотя большинство ученых-медиков возражало против утверждения Фракасторо, а кое-кто утверждал, что речь должна идти вовсе не о „тельцах“, а о яде, – учение Фракасторо о заразности туберкулеза принесло большую пользу: во многих местах принимались меры против распространения заразы. В Провансе, например, на вещах легочных больных делали специальные пометки; после их смерти из комнаты, где лежали больные, выносилась мебель, сдиралась обивка со стен, постель и белье сжигались. В Неаполе был издан знаменитый декрет, по которому вся мебель, принадлежавшая туберкулезному больному, выносилась за пределы города и дезинфицировалась окуриванием и специальным мытьем».

Уже в девятнадцатом веке скромный французский врач Виллемен в парижской больнице Валь-де-Грас несколько лет занимался изучением туберкулеза. Он пришел к выводу, что болезнь эта заразна и должен быть микроб, который ее вызывает. Но поскольку микроба этого Виллемен не нашел, спорить с ним было легко.

Медицинские каноны сводились к тому, что туберкулез возникает в результате самопроизвольного изменения крови или других соков организма.

Известный ученый Вирхов, считал что золотуха, легочная чахотка, туберкулез костей совершенно различные заболевания. Не соглашался он и с тем, что туберкулез – заболевание специфическое; по его утверждению, всякое воспаление может переродиться в бугорчатку. Между тем именно Вирхов первый подробно изучил и описал просовидный бугорок, лежащий в основе заболевания туберкулезом (иначе, бугорчаткой), хотя причины, порождающие этот бугорок, остались и для него неизвестными.

– Туберкулез – сложная болезнь, – утверждал другой известный в те времена доктор Пиду. – Она дает один конечный результат: отмирание, разрушение тканей организма. Наша обязанность – не выискивать мифического микроба, а пресекать пути, по которым идет это разрушение.

«Специфичность тормозит развитие медицины! – твердили сторонники самозаражения и противники микробов. – Если все медики начнут ловить несуществующего возбудителя, кто же будет лечить больных?»

Единственное доказательство правоты – микроб – не давался в руки, и врачи, считавшие туберкулез заразной болезнью, вызываемой специфической бактерией, вынуждены были молчать.

Последним словом в защиту микроба были эксперименты Конгейма, всегда и во всех пораженных туберкулезом органах находившего бугорки, которые состояли из распавшихся тканей и гноя. Конгейм пришел к выводу, что бугорки – колыбель возбудителей туберкулеза. Это заключение Конгейма и послужило отправной точкой для исследований Роберта Коха, когда он в новой лаборатории Управления здравоохранения впервые взялся за поиски туберкулезного микроба.

Немецкий врач и бактериолог Генрих Герман Роберт Кох (1843–1910) родился в Клаусталь-Целлерфельде. Его родителями были Герман Кох, работавший в управлении шахт, и Матильда Юлия Генриетта Кох (Бивенд). В семье было 13 детей, Роберт был третьим по возрасту ребенком. Когда в 1848 году Роберт поступил в местную начальную школу, он уже умел читать и писать. Он легко учился и в 1851 году поступил в гимназию Клаусталя. Через четыре года он уже был первым учеником в классе, а в 1862 году окончил гимназию. Затем Роберт поступил в Геттингенский университет.

В 1866 году Роберт получил медицинский диплом. Кох обосновался в немецком городе Раквице, где начал врачебную практику в должности ассистента в больнице для умалишенных. Однако эта работа Коха была прервана, когда в 1870 году началась франко-прусская война.

Несмотря на сильную близорукость, Роберт добровольно стал врачом полевого госпиталя и здесь приобрел большой опыт в лечении инфекционных болезней, в частности холеры и брюшного тифа. Одновременно он изучал под микроскопом водоросли и крупные микробы, совершенствуя свое мастерство в микрофотографии.

В 1871 году Кох демобилизовался и в следующем году был назначен уездным санитарным врачом в Вольштейне (ныне Вольштын в Польше). Жена подарила ему на двадцативосьмилетие микроскоп, и с тех пор Роберт целые дни проводил у него. Он потерял всякий интерес к частной практике и стал вести исследования и опыты, заведя для этой цели настоящее полчище мышей.

Кох обнаружил, что в окрестностях Вольштейна распространена сибирская язва, эндемическое заболевание, которое распространяется среди крупного рогатого скота и овец, поражает легкие, вызывает карбункулы кожи и изменения лимфоузлов. Кох знал об опытах Луи Пастера с животными, больными сибирской язвой, и тоже решил понаблюдать за этими бактериями. С помощью микроскопа он проследил весь жизненный цикл бактерий, увидел, как из одной палочки возникают миллионы.

Проведя серию тщательных, методичных экспериментов, Кох установил бактерию, ставшую единственной причиной сибирской язвы. Он доказал также, что эпидемиологические особенности сибирской язвы, т. е. взаимосвязь между различными факторами, определяющими частоту и географическое распределение инфекционного заболевания, обусловлены циклом развития этой бактерии. Исследования Коха впервые доказали бактериальное происхождение заболевания.

Открытия Коха сразу принесли ему широкую известность, и в 1880 году он, в значительной мере благодаря усилиям Конгейма, стал правительственным советником в Имперском отделении здравоохранения в Берлине. В 1881 году Кох опубликовал работу «Методы изучения патогенных организмов», в которой описал способ выращивания микробов в твердых средах. Этот способ имел важное значение для изолирования и изучения чистых бактериальных культур.

Теперь Кох решает попытать счастья и найти возбудитель туберкулеза. Близость «Шарите», где полным-полно было туберкулезных больных, облегчала ему задачу: материала, к сожалению, было сколько угодно. Ежедневно он появлялся рано утром в больнице и получал оттуда немного мокроты больного чахоткой или несколько капель крови заболевшего ребенка. Затем он уносил маленькую скляночку к себе в лабораторию, стараясь спрятать ее от глаз ассистентов, и усаживался за микроскоп.

Шли дни, недели, месяцы… Руки ученого почернели от краски – очень быстро он понял, что если и есть шанс увидеть этого крохотного таинственного убийцу, то только с помощью окрашивающих веществ. Но, должно быть, краски слишком слабы. Надо было придумать что-нибудь посильнее.

Кох растирает туберкулезную ткань, окрашивает ее в метиленовой синьке, потом в «везувине» – едкой красно-коричневая краске, употребляемой для отделки кожи, и смотрит. Он заставляет себя оторвать взгляд от объектива, откидывается в кресле, прикрывает рукой глаза. Отдохнув, смотрит снова. На препарате отчетливо видны ясно-синие, необыкновенно красивого оттенка крохотные, слегка изогнутые палочки. Некоторые из них плавают между клеточным веществом, некоторые сидят внутри клеток. Не веря себе, Кох снова вертит микрометрический винт, снова надевает и снимает очки, прижимается глазом вплотную к окуляру, встает с кресла и смотрит стоя. Картина не меняется. Наконец-то!..

«Двести семьдесят первый препарат», – пишет Кох в дневнике. Он улыбается. И только сейчас до него доходит, что, собственно, произошло: он открыл возбудителя туберкулеза – всечеловеческое пугало, о котором столько было споров.

Кох достиг величайшего триумфа 24 марта 1882 года, когда объявил о том, что сумел выделить бактерию, вызывающую туберкулез. В публикациях Коха по проблемам туберкулеза впервые были обозначены принципы, которые затем стали называться постулатами Коха. Эти принципы «получения исчерпывающих доказательств… что тот или иной микроорганизм действительно непосредственно вызывает определенные заболевания» – до сих пор остаются теоретическими основами медицинской микробиологии.

В 1885 году Кох стал профессором Берлинского университета и директором только что созданного Института гигиены. В то же время он продолжал исследования туберкулеза, сосредоточившись на поисках способов лечения этого заболевания. В 1890 году он объявил о том, что такой способ найден. Кох выделил так называемый туберкулин (стерильную жидкость, содержащую вещества, вырабатываемые бациллой туберкулеза в ходе роста), который вызывал аллергическую реакцию у больных туберкулезом. Однако на самом деле туберкулин не стал применяться для лечения туберкулеза, т. к. особым терапевтическим действием он не обладал, а его введение сопровождалось токсическими реакциями, что стало причиной его острейшей критики. Протесты против применения туберкулина стихли, лишь когда обнаружилось, что туберкулиновая проба может использоваться в диагностике туберкулеза. Это открытие, сыгравшее большую роль в борьбе с туберкулезом у коров, явилось главной причиной присуждения Коху Нобелевской премии в 1905 году.