Текст книги "Неизвестное наше тело"
Автор книги: Рафаил Нудельман
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 15 страниц)
Наш полезный паразит
Некоторые медицинские истории похожи на запутанные детективные романы. В них тоже есть жертвы (которыми, разумеется, оказываются люди, кто же еще), есть тщательно собранные обстоятельства преступления и есть подозреваемые. И, как правило, тот, кого мы подозревали в первую очередь, оказывается ни при чем, и тогда подозрения сыщика в белом халате переходят на следующего возможного виновника. Замечательный всему этому пример – болезнь Альцгеймера, на роль виновника которой предлагаются все новые и новые белки; но об этом ниже, а сейчас время поговорить об иной жертве и иных подозреваемых. Сейчас речь у нас пойдет о многострадальном ожирении и его новом возможном виновнике. Было времечко, и не такое уж старинное, когда ожирение списывали на неправильную диету, стресс и прочие внешние причины, но вот недавно вышла на сцену когорта исследователей во главе с Мартином Блейзером, профессором микробиологии Нью-Йоркского университета, и воскликнула хором, как и положено когорте: «Вся сила в бактериях! Хеликобактер пилори всему голова! А ожирение – от антибиотиков!» И тут все застыли, как в финале «Ревизора», – с разинутыми ртами.
Теперь оставим попытки беллетризовать науку и расскажем суровой прозой – о чем, собственно, кричала когорта?
В нашем желудке, как давно известно ученым, врачам и даже некоторым простым смертным, живет огромное множество всякого рода бактерий – считается, что их примерно в десять раз больше, чем всех клеток в нашем организме, и все они заняты какими-то важными для них и для нас делами. Эти наши сожители часто именуются «сапрофитами» (от слова «гнилой»), чтобы указать, что они питаются мертвыми органическими веществами, в отличие от микробов-паразитов, которые питаются живыми. Другое отличие сапрофитов от паразитов в том, что первые, как правило, безвредны для организма. Но это различие не абсолютно: в некоторых случаях обычно безвредная для нас желудочная бактерия может вызвать болезнь, и как раз Хеликобактер пилори – прекрасный тому пример.
Слово «хелико» в названии этой бактерии произведено от латинского «спираль», и действительно ее тельце имеет форму крохотной спирали. Эта необычная спиралевидная бактерия была впервые обнаружена (в слизистой оболочке человеческого желудка) еще в 1875 году и повторно (в желудке собак) в 1893 году. И уже в 1899 году польский ученый Яворский предположил, что эта бактерия как-то связана с желудочными заболеваниями, потому что примерно у 10 процентов людей (из тех, у которых эта бактерия есть) она присутствует в повышенном количестве и именно эти люди страдают желудочными заболеваниями. Эта смелая мысль Яворского была включена в старое польское руководство для врачей-гастроэнтерологов, но в новые руководства уже не вошла. Та же судьба постигла российского профессора Морозова, который в 1975 году высказал аналогичное подозрение касательно обнаруженной им в желудке спиралевидной бактерии, но, поскольку он не сумел найти среду для ее выращивания в пробирке, его подозрение не имело продолжения. И только в 1979 году австралийский ученый Уоррен, сначала сам, а потом вместе с американцем Маршаллом, ухитрился найти такую среду, вырастить бактерию (которая именно тогда получила свое нынешнее название) и показать, что она является причиной многих случаев язв желудка и двенадцатиперстной кишки, гастритов и дуоденитов, а также увеличивает (примерно на 1 процент) вероятность рака желудка. За это открытие благодарное человечество присудило Уоррену и Маршаллу Нобелевскую премию по медицине 2005 года.
И вполне заслуженно. Ведь гляньте только, что делает эта наша спиралевидная сожительница! В стремлении избежать разрушительной для нее кислотной среды внутри желудочно-кишечного тракта она с помощью своих ножек-флагелл ввинчивает свое спиральное тельце в слизь, выстилающую изнутри стенки нашего желудка, продвигаясь в сторону более нейтральной среды вблизи клеток эпителия (поверхностного слоя) стенки желудка. При этом у нее есть свой «ДжиПиЭс» – чувство хемотаксиса, позволяющее ей улавливать, в какую сторону кислотность уменьшается. В результате она рано или поздно оказывается вблизи клеток эпителия. И если бы пришла туда и поселилась там навеки, так и бог бы с ней, так нет же – она вдобавок производит по дороге фермент уреазу, который разлагает урею на ее пути. Зачем? Чтобы за счет разложения уреи вокруг кишечной палочки образовался слой азотистого соединения аммониума, который дополнительно защищает бактерию от кислот. И все бы ничего, но при этом аммониум разрушительно влияет на стенки клеток эпителия. А поскольку к этому влиянию добавляется еще столь же вредная работа других веществ, вырабатываемых той же бактерией, то не удивительно, что ее длительное пребывание вблизи стенок желудка вызывает у человека одну из вышеперечисленных болезней.
Прочитав все это, вы наверняка скажете: «Вредная бактерия! К ногтю ее, паршивку!» – и не останетесь в одиночестве: врачи и ученые тоже так решили, а решив, стали бомбардировать вредную X. пилори в желудках заболевших людей могучими антибиотиками. И так успешно бомбардировали, что во многих случаях победили и язвы, и гастриты, и даже не столь известные широкой публике дуодениты (так называется острое – или хроническое – воспаление слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки). И вот тут, описав занимательно-познавательный круг окрест X. пилори, мы возвращаемся к той когорте ученых, которые (с чего мы начали) с недавних пор выступили на сцену и забили тревогу. Возвращаемся потому, что тревогу эту они забили именно в связи с антибиотиками, точнее, в связи с опасным увлечением антибиотиками, которое – опять же по их мнению – угрожает нарушить выработанное эволюцией равновесие в нашем желудке. (Имелось в виду, конечно, не лечение заболевших людей, а то массовое назначение антибиотиков, которое возникло в последние годы и уже привело к появлению новых, резистентных к антибиотикам видов бактерий.)
Одним из зачинателей этой тревоги был упомянутый выше профессор Блейзер. Еще в 1998 году в статье, опубликованной в «Британском медицинском журнале», он высказал мысль, что X. пилори так давно сожительствует с людьми, что этому наверняка есть какая-то неизвестная науке причина, а потому выкорчевывать ее из желудка может быть даже опасно. Действительно, эпидемиологи давно уже заметили, что хотя почти 50 процентов людей на Земле являются носителями этой бактерии, но число общих мутаций в ней в разных странах различно, как будто по мере удаления от какого-то исходного пункта каждая ветвь X. пилори накапливала свои особые мутации. Восходя обратно по этим ветвям, генетики сумели найти этот исходный пункт – им оказалась Африка, которая, как известно, была родиной человечества. А подсчитав среднее число «неафриканских» мутаций, накопленных бактерией, ученые пришли к выводу, что сожительство человека и спиралевидной бактерии началось примерно 58 тысяч лет назад, то есть примерно в то же время, когда, как нынче считается, племена Гомо сапиенс совершили «исход из Африки» и начали расселяться по земному шару. Иными словами, X. пилори сопровождает человечество с первых его шагов по планете. И потому у профессора Блейзера действительно были основания заключить, что «этому сожительству должны быть какие-то причины». А заключив – начать поиск этих причин.
За минувшие годы группа Блейзера обнаружила ряд интересных фактов. Оказалось, что после курса антибиотиков, резко уменьшающих содержание X. пилори в организме, у людей что-то разлаживается в желудке. Например, уровень гормона грелин, который вызывает ощущение голода, после еды обычно снижается, а у людей без кишечной палочки он остается постоянным, что побуждает их есть сверх нормы. Подопытные мыши, получившие антибиотики в том количестве, которое обычно назначается детям, страдающим инфекционными заболеваниями уха, горла и носа, начинают толстеть, хотя их диета остается прежней. И наконец (это было показано коллегами Блейзера в Гарварде и Вашингтоне), у людей, страдающих заметным ожирением, соотношение различных бактерий в желудке существенно отличается от этого же соотношения у людей худощавых. Взятые вместе, все эти наблюдения явно указывают на важную роль нормального («естественного») соотношения бактерий в желудке для сохранения нормального веса. Иначе говоря, они корректируют ныне принятую парадигму: X. пилори и ее товарки-бактерии не только вредны – причиняя вред в одном отношении, они защищают людей в чем-то другом; при нарушении (посредством антибиотиков) их нормального соотношения появляется серьезный риск ожирения. И вскоре оказалось, что не только ожирения. В том же Нью-Йоркском университете эпидемиолог Ю Чен, изучив истории болезней 7600 детей, охваченных общенациональным опросом, обнаружил прямую корреляцию между снижением концентрации X. пилори и вероятностью заболевания астмой, сенной лихорадкой и кожными аллергиями. Это согласуется с наблюдениями ученых в Германии и Швейцарии, которые нашли, что введение мышам бактерий X. пилори защищает их от астмы. Другие исследования показали, что недостаток этих бактерий идет в паре с вероятностью так называемого рефлюкса – забрасывания кислотного комка непереваренной пищи из желудка обратно в пищевод.
Какие же выводы должны мы сделать из этой истории? Сразу несколько. Во-первых, мы должны намотать на ус, что научные парадигмы – не совсем то же, что божьи заповеди: они могут меняться. Во-вторых, мы получили очередное подтверждение важной роли сохранения того гомеостаза (то бишь динамического равновесия нашего организма), который сложился за тысячи веков эволюции. И в-третьих, мы можем понять, как важно побыстрее и поглубже исследовать загадочный мир нашей желудочной микрофлоры и выяснить, какую роль играют те или иные из наших многовековых бактериальных сожительниц. Правильно говорит тот же профессор Блейзер, что чрезмерное употребление антибиотиков наверняка нарушает концентрацию и каких-то других желудочных бактерий, которые защищают нас от каких-то иных болезней. X. пилори вышла на передний план только потому, что была изучена лучше всех других наших бактериальных сожительниц. И правильно говорит еще один микробиолог, профессор Давид Рельман из Стэнфордского университета, что неприметные нарушения этого естественного «бактериального гомеостаза» могут вызываться не только злоупотреблением антибиотиками, но также многими другими «новинками» современной жизни вроде чрезмерной гигиены, резкого изменения диеты и т. д.
И вот что приятно сказать в заключение: эти открытия и предостережения не остались втуне. Они привели к важным результатам. Не так давно американский Национальный институт здоровья дал профессору Блейзеру грант размером в 6,5 миллиона долларов на исследование возможной роли нарушений нормальной микрофлоры желудка в нынешней эпидемии ожирения, а кроме того, выделил 115 миллионов долларов на развертывание научно-исследовательского проекта под названием «Микробиома человека», сравнимого по размаху со знаменитым проектом «Геном человека»: его конечная цель – расшифровать геномы всех важнейших бактерий, населяющих наш желудок, гениталии, кожу, нос и рот. Трудно сказать, что именно принесет такая расшифровка, но то, что польза от нее будет, – это несомненно.
И паразит очень вредный
Группа ученых под руководством д-ра Макконки из университета в Лидсе (Великобритания) выявила удивительный механизм, который дает крохотному паразиту возможность самым странным образом влиять на психику людей и животных, порой вызывая у них тяжелые психические заболевания, а куда чаще – меняя их поведение, привычки и даже иногда врожденные особенности.
Этот крохотный паразит называется «токсоплазма гонди» (или попросту «токса») и давно известен как причина особой болезни – токсоплазмоза. В энциклопедии об этой болезни говорится, что токсоплазмоз встречается у всех теплокровных животных, включая человека. Хотя токса передается людям в основном при общении с кошками, которые являются главными носителями паразита, но есть еще три частые причины заражения: свиное мясо, плохо вымытые после туалета руки и плохо вымытые овощи. По оценкам специалистов, около трети людей на Земле являются латентными носителями токсы, но токсоплазмозом заболевают, как правило, лишь люди с ослабленной («скомпрометированной», как говорят врачи) иммунной системой – прежде всего больные СПИДом, а также (довольно часто) беременные женщины. Паразит этот действует преимущественно на нервную систему, вызывая порой энцефалит и различные нейрологические нарушения. Но он способен вдобавок подавлять иммунную систему и влиять на работу печени, сердца и внутреннего уха, а также глаз (само изучение токсоплазмоза началось с исследований особого, легко опознаваемого врачами воспаления глаз – хориоретинита, часто вызываемого этим паразитом).
При всей своей кажущейся простоте одноклеточная токсоплазма является сегодня предметом интенсивного изучения. Интерес ученых к этому паразиту подогревается его уникальными странностями. К примеру, он (каким-то непонятным науке способом) влияет на механизм репродукции. Зараженные женщины рожают больше мальчиков, чем девочек. Если обычно соотношение при рождении 104 мальчика на 100 девочек, то в группе женщин, латентных носителей токсы (что определяется по наличию в их крови антител к паразиту), это соотношение резко сдвинуто в сторону мальчиков: 160 на 100 у женщин, слабо зараженных токсой, и 280 на 100 (!) у зараженных сильно. Это обнаружили в 2007 году чешские ученые, обследовав около двух тысяч детей, родившихся у зараженных женщин в период между 1996 и 2004 годом. Проведенная теми же учеными специальная проверка на мышах, намеренно зараженных паразитом, подтвердила эти цифры. Чешские исследователи объясняют свои результаты тем, что паразит подавляет иммунную систему беременных женщин, а это уменьшает вероятность абортирования мужских эмбрионов. (Дело в том, что на 5–7-й неделе беременности соотношение мужских и женских эмбрионов составляет 177 на 100, но затем значительная часть мужских эмбрионов отторгается иммунной системой, когда она распознает белок H-Y, производимый мужской хромосомой этих эмбрионов, как чужеродный организму матери, поскольку у нее такой хромосомы нет.)
Однако странности токсы на этом не кончаются. По некоторым данным, заражение влияет также на поведение и личность человека. Во многих работах были найдены указания на то, что токса увеличивает подозрительность и осторожность, притупляет поиск новизны, понижает интерес и внимание, увеличивает антисоциальные тенденции у мужчин и, напротив, повышает общительность женщин. Занятный вариант такой половой избирательности паразита был отмечен в работе австралийского ученого Бултера, который обнаружил, что латентные носители-мужчины более ревнивы, тогда как латентные носители-женщины, напротив, становятся менее разборчивы в своих сексуальных связях.
Вообще говоря, разное действие паразитов на хозяев разного пола известно (малярийный плазмодиум, бактерия Вольбахия и др.). В данном случае исследователи считают, что все связано с открытым в 2008 году влиянием токсы на выработку тестостерона в организме (она несколько увеличивает концентрацию этого гормона у женщин и уменьшает у мужчин). Другую любопытную корреляцию обнаружили, изучая скорость реакции у людей, зараженных токсой, и людей, ею не зараженных. У первых она оказалась заметно ниже, и на этом основании утверждается, что латентные носители токсы, медленнее реагируя на опасность, чаще становятся жертвами дорожных аварий.
Но самая неприятная – и долгое время остававшаяся самой загадочной – особенность паразита состоит в том, что, судя по многим данным, он зачастую является причиной (или дополнительным фактором) весьма серьезных психиатрических нарушений вроде депрессии или так называемого «тревожного невроза». В ряде исследований отмечены также случаи, когда заражение токсой вызывало симптомы психического расстройства, сходные с некоторыми признаками шизофрении.
Каким же образом крохотный паразит может влиять на нервную систему человека, вызывая изменения личности и серьезные психические отклонения? Возникло предположение, что, проникая в мозг, он находит там союзника в виде какого-нибудь нейротрансмиттера. Когда нервный сигнал приходит в какой-нибудь нейрон и достигает его конца, оттуда выбрасываются молекулы того или иного нейротрансмиттера, которые проходят через промежуток между этим нейроном и соседним и, достигнув кончика этого соседнего нейрона, возбуждают его, то есть порождают в нем нервный сигнал.
Понятно, что сила передаваемого таким образом сигнала зависит от количества молекул нейротрансмиттера: когда их много, сигнал усиливается, когда мало – ослабляется. В здоровом мозге имеется система регуляции: лишние молекулы нейротрансмиттера втягиваются обратно в испустивший их нейрон (этот процесс называется «реаптейк»), а при их недостаче тот же нейрон испускает дополнительную порцию нейротрансмиттера. Однако в случае каких-либо генетических изменений или некоторых заболеваний эта регуляция нарушается, и тогда концентрация того или иного нейротрансмиттера всегда остается слишком высокой или слишком низкой.
Так, например, при шизофрении в мозгу больных слишком много нейротрансмиттера допамина. Допамин и его сородичи производят множество самых разных воздействий на мозг, и, в частности, они передают в различные его участки сигналы опасности, что в итоге приводит организм в состояние возбуждения. Но допамин вдобавок выбрасывается в мозг еще и тогда, когда организм производит некое действие, которое желательно закрепить. В этом случае он играет роль химического «поощрения»: чем больше допамина, тем больше у животного или человека ощущение удовлетворения, удовольствия и даже наслаждения. (На этом, кстати, основано воздействие кокаина и некоторых других наркотиков: они подавляют процесс реаптейка этого нейротрансмиттера и тем самым создают в мозгу постоянный его избыток, то есть постоянное ощущение блаженства.)
Заметив, что при шизофрении в мозгу больных возникает избыточное количество допамина, а с другой стороны, как уже было сказано, проявления токсоплазмоза иногда напоминают симптомы шизофрении, некоторые ученые связали одно с другим и выдвинули предположение, что заражение токсой тоже может вести к избытку допамина. Первую проверку этой гипотезы произвел в 1985 году американский ученый Стиббс. Он целенаправленно заразил подопытных мышей, чтобы изучить, что происходит у них в мозгу. Надо сказать, что мыши очень любопытно реагируют на токсу – они совершенно теряют врожденный страх перед кошкой и напротив – активно лижут кошачью мочу и перестают бояться кошек. Это, кстати, помогает паразиту выживать. После того как он размножается в организме кошки, она его выбрасывает с калом и мочой; мыши, вылизывая эту мочу, заражаются токсой, а потом, когда они бесстрашно бросаются на здоровую кошку, та их пожирает, и паразит снова оказывается в тех условиях, которые нужны ему для следующего цикла размножения. Особенно активны в этом круговом процессе мышиные самцы, и некоторые ученые считают, что именно поэтому токса способствует увеличению числа самцов в помете.
Убедившись в наличии этих признаков заражения, Стиббс исследовал мозг своих подопытных и действительно обнаружил, что у носителей токсы разлажен весь комплекс катехоламиновых нейтротрансмиттеров, и в первую очередь – именно допамина. Эти исследования были продолжены Джоанной Вебстер из Окфорда, которая показала, что введение зараженным крысам галоперидола (вещества, которое подавляет допамин) ликвидирует изменения в психике, которые были вызваны токсой. Обратную связь обнаружил чешский ученый Флегр, который показал, что искусственное увеличение концентрации допамина (путем подавления его реаптейка) вызывает у здоровых мышей те же признаки, что заражение токсой.
И наконец, в 2009–2011 годах группа Гленна Макконки из университета в Лидсе, продолжая эту линию исследований, сумела разгадать главное – каким именно образом крохотный паразит ухитряется менять концентрацию допамина в мозгу и тем самым изменять поведение и психику своих жертв. С краткого упоминания об этом достижении мы начали наш рассказ – теперь некоторыми подробностями закончим. Первый успех пришел к группе Макконки в 2009 году, когда исследователи сумели расшифровать геном токсоплазмы гонди и выявить в нем два гена, тесно связанных с допамином. Оказалось, что один из этих генов позволял паразиту производить (и выделять в зараженный мозг) вещество фенилаланин гидроксилазу, которое способствует образованию тирозина, а второй – вещество тирозин гидроксилазу, которое превращает тирозин в предшественник допамина. Открытие этих двух генов позволяло думать, что именно они наделяют паразита способностью увеличивать количество допамина в мозгу жертвы.
В экспериментах 2011 года Макконки проверил и убедительно подтвердил это предположение. Детально исследовав мозг зараженных мышей, он обнаружил, что паразиты, входя в нейроны, окружают себя оболочкой, которая образует небольшую кисту. В каждом зараженном нейроне возникает множество таких кист, спрятавшись внутри которых паразит может беспрепятственно осуществлять «допаминовое отравление» мозга. Макконки нашел, что это отравление происходит в два этапа: сначала, под влиянием генов паразита, резко повышается производство допамина внутри зараженного нейрона, а затем этот дополнительный допамин энергично выходит в окружающие участки мозга. Избыток приходящего в эти участки допамина оказывает аномальное воздействие на их нейроны, причем конкретный характер такой аномалии (будет это изменение личности, или изменение поведения, или психическое заболевание), по всей видимости, зависит от того, какова функция того или иного участка.
Результаты Макконки имеют большую важность, потому что они, возможно, позволят составить «карту», показывающую, какие именно участки мозга, при их отравлении избыточным допамином, вызывают те или иные нарушения психики. А такое превращение вредного паразита в орудие исследования мозга может в конечном счете открыть путь к пониманию того, как именно те или иные участки мозга управляют психикой животных и людей.
