Текст книги "Путешествие в страну микробов"

Автор книги: Владимир Бетина

сообщить о нарушении

Текущая страница: 27 (всего у книги 31 страниц)

20. Борьба на других фронтах

Когда персидский царь отправлялся на войну, он вез с собой из дому не только пищу и скот, но и воду из реки Хаоспес, протекающей у Сузы. Ни один царь Персии не станет пить воду из незнакомого источника. И куда бы царь ни отправлялся, за ним всюду следовал длинный караван из четырехколесных повозок, запряженных мулами, на которых везли серебряные сосуды с кипяченой водой.

Геродот «О Кире Персидском»

Гигиена и борьба с микробами

Большую роль в борьбе с микроорганизмами играет личная гигиена. Давно известно, что на чистых руках находится значительно меньше микробов. Пот, пыль, грязь – хорошие убежища и питательная среда для микроорганизмов. Многие древние народы свято соблюдали чистоту жилищ. Руины древних индийских городов, возраст которых исчисляется тысячелетиями, сохранили следы канализации, что свидетельствует о бесспорно высоком уровне гигиены быта. Напротив, купание в «святых» водах Ганга, предписываемое индийскими религиями, носит антисанитарный характер. Строгие гигиенические предписания имелись и у других древних народов (иудеев, римлян и др.).

В Средние века и в начале Новой истории гигиена в Европе была на более низком уровне, чем в Древнем Риме. Король Франции Людовик XV, как говорили, за 26 лет своей жизни искупался всего 43 раза – меньше двух раз в год. Канализации в городах не существовало, и все нечистоты выливались прямо на улицы. В свое время в Париже было издано распоряжение, чтобы жители, выливая помои из окон, предупреждали прохожих окриком: «Берегись, вода!». Насекомые как бы принадлежали к законному населению домов, и не удивительно, что в подобных условиях эпидемии распространялись необычайно быстро.

Теперь все, к счастью, обстоит иначе. Но нарушения правил гигиены случаются и в наши дни, что часто служит причиной распространения серьезных заболеваний.

Дезинфекция спасает матерей и помогает хирургам

Еще до того, как Пастер и Кох доказали, что бактерии являются возбудителями многих инфекционных болезней, главный врач родильного дома в Вене Игнац Земмельвейс объявил войну неизвестным врагам жизни. В этом родильном доме смертность рожениц была очень высокой, гораздо выше, чем в родильном доме, где рожениц обслуживали сестры-монашки. Земмельвейс пришел к убеждению, что в смерти рожениц повинны невымытые руки врачей. И он ввел новый порядок. После каждой операции врач должен был тщательно мыть руки в растворе хлорной извести и лишь после этого отправляться в родильное отделение. Результаты не замедлили сказаться – смертность значительно снизилась. Поль де Крайф в своей книге «Охотники за микробами» хорошо описал все затруднения и обиды, которые пришлось претерпеть Земмельвейсу в связи с его нововведениями. Он родился слишком рано… Если бы он жил во времена Пастера, признание пришло бы к нему еще при жизни. Этот знаменитый венгерский акушер отмечен в истории медицины как спаситель матерей.

Но и после Пастера, доказавшего микробное происхождение инфекционных болезней, среди медиков продолжали царить старые привычки. Смертность после операций была такова, что человек, лежащий на операционном столе, подвергался большей опасности умереть, чем солдаты на поле боя под Ватерлоо. Это натолкнуло английского хирурга Дж. Листера на следующие рассуждения. Если микробы являются возбудителями гниения, то не они ли вызывают столь частое нагноение ран после операции? Тем более что бактерии из воздуха тоже охотно поселяются на ранах. Он начал искать средства, препятствующие проникновению микробов из воздуха или с рук и инструментов хирурга. С этой целью он стал оперировать своих пациентов «под постоянным душем карболовой кислоты». Это было лучше, чем сулема, применявшаяся Кохом для мытья рук, так как последняя оставляла на руках черный налет. Карболовая кислота (раствор фенола), стала широко применяться в качестве эффективного дезинфицирующего средства.

Во времена Листера от этих средств ожидали большего. Надеялись, что они смогут стать хорошими лекарствами, убивающими микробов и в организме человека. Но надежды скоро развеялись. Вот что писал по этому поводу немецкий бактериолог Эмиль Беринг: «Можно считать законом, что ткани людей и животных более чувствительны к токсическому действию дезинфицирующих средств, чем любая из ныне известных бактерий. Еще до того, как антисептик убьет бактерии или подавит их рост в крови или органах человеческого тела, может пострадать сам зараженный ими организм».

К подобному же выводу пришли А. Райт и А. Флемминг, работавшие в полевых лазаретах во время первой мировой войны. Однако дезинфицирующие средства благодаря Листеру навсегда утвердились в медицине. Самое распространенное из них – настойка йода, получаемая растворением йода в спирте. Впервые ее применил Стреттон в 1909 году. Во время первой мировой войны военные врачи имели возможность убедиться в высокой эффективности йода.

Химические дезинфицирующие средства применяются во многих областях медицины. Часто возникает необходимость уничтожить болезнетворные микробы в выделениях человека и животных, в трупах, в жилых помещениях и т. д. Дезинфекция – одно из важнейших средств в борьбе с распространением заразы; как профилактическому средству ей придается особое значение.

Листер ввел в практику и дезинфекцию воздуха в операционных. Раствор карболовой кислоты распыляется в воздухе, очищая его таким образом от микробов. Теперь этот метод уже не применяется, поскольку оказалось, что карболовая кислота вредно сказывается на здоровье людей. Более целесообразной была признана дезинфекция ультрафиолетовым облучением. В последнее время ультрафиолетовые лучи используются и при дезинфекции воздуха в общественных местах. Воздух из театральных залов отсасывается сильными вентиляторами и пропускается через трубы-туннели, в которых сильные ультрафиолетовые лампы убивают находящиеся в воздушном потоке микробы. После такой биологической очистки и соответствующей обработки воздух снова возвращается в залы. Самый простой способ дезинфекции воздуха в жилых помещениях – тщательное проветривание. Ранее с успехом применялись и пары некоторых соединений, например молочной кислоты или триэтиленгликоля, которые уничтожают микробы. Различные методы дезинфекции воздуха устраняют до 90 % присутствующих в нем микроорганизмов. С введением дезинфекции воздуха в операционных помещениях удалось значительно снизить число случаев гнойных инфекций после операций.

Немаловажное значение имеет очистка воздуха от пыли. На ее частичках обычно удерживаются микробы. Устраняя из воздуха пыль, мы тем самым очищаем его от большей части микроорганизмов.

Не менее важна и дезинфекция воды. Многие эпидемии, распространявшиеся в прошлом городским водопроводом, заставили ученых серьезно заняться проблемой очистки питьевой воды от микробов. Чаще всего для дезинфекции воды применяется хлор и его соединения.

Если химиотерапевтические и антибиотические средства используются в борьбе с болезнями, то дезинфекционные предназначены для предупреждения инфекций.

Дезинсекция и дератизация

Дезинфекция является непосредственным средством борьбы с микробами, тогда как дезинсекция и дератизация направлены против их переносчиков. Самые распространенные в мире болезни переносятся насекомыми: сыпной тиф – вшами; малярия, лейшманиоз и желтая лихорадка – комарами. Мухи и клопы являются распространителями болезнетворных трипаносом. Борьба с насекомыми, или дезинсекция, имеет огромное профилактическое значение. После того как стали применять контактные (непосредственно действующие) яды, в этой борьбе были достигнуты значительные успехи. Наиболее известный из контактных ядов – ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан). Во время второй мировой войны благодаря применению ДДТ почти не было заболеваний сыпным тифом.

Этот препарат дал также прекрасные результаты в борьбе с комарами и их личинками. Другой инсектицидный препарат, тоже контактный яд, – гексахло-рциклогексан (ГХЦГ) – в последние годы широко применяется в Чехословакии под названием «димогам». ДДТ, ГХЦГ, а также схожий с нафталином препарат диэльдрин – самые распространенные инсектициды. Их общим признаком является наличие в молекулах нескольких атомов хлора.

Не меньшее значение имеет и борьба с грызунами – естественными носителями, а иногда и переносчиками инфекций. Мы хорошо знаем, что такие болезни, как туляремия или чума, распространяются главным образом грызунами. При дератизации применяют многие химические, механические и биологические средства в борьбе с нежелательными и опасными животными.

Удастся ли уничтожить инфекционные болезни?

Когда-то Эрлих под впечатлением успешного действия сальварсана предсказал ликвидацию всех инфекционных заболеваний и даже наметил ее сроки – пять лет. Однако его пророчество не сбылось.

Почти пятнадцать лет спустя, уже после открытия стрептомицина, в научных кругах появилось такое высказывание, принадлежащее Л. Даблину:

«Равновесие между туберкулезной палочкой и организмом человека наконец нарушено – оно сместилось в пользу человека, о чем свидетельствует уменьшение числа заболеваний, острых случаев и смертности. Сохранение этой тенденции и все возрастающий размах борьбы позволяют заключить, что нарушение «баланса» приведет к полному контролю над болезнями… Когда наступит этот момент, трудно сказать, но по многим данным можно считать, что это случится в ближайшие двадцать лет».

В ноябрьском номере журнала Всемирной организации здравоохранения за 1959 год говорится:

«С появлением эффективных противотуберкулезных средств – сначала стрептомицина в 1944 году, а затем ПАСК и ИНА – положение изменилось к лучшему. Миллионы людей во всем мире получили надежду на излечение, на что раньше не могли и рассчитывать. Врачи подошли к коренному пересмотру методов лечения и предупреждения туберкулеза, что открывает новые пути к контролированию и ликвидации болезни».

Та же Всемирная организация здравоохранения, а за ней и другие международные медицинские учреждения уже в 50-х годах объявили о всемирных мероприятиях по ликвидации малярии. Непосредственная борьба против возбудителей болезни ведется с помощью противомалярийных средств, о которых мы рассказывали в 18-й главе. Параллельно идет и борьба против комаров, являющихся ее переносчиками. Немалую помощь оказывают инсектициды. В зараженных районах ими опрыскивают все жилые помещения. Вплоть до 1951 года нигде в мире не было зарегистрировано случая устойчивости комаров к этим препаратам. Но затем из Греции, а через несколько лет и из многих районов Азии стали поступать сведения об устойчивости комаров к ДДТ и диэльдрину. Такие же сведения были получены из Латинской Америки, США, Африки и с острова Явы. Проблема оказалась очень сложной, но ее нельзя считать безнадежной.

Как же обстоит дело с другими болезнями? Все государства Западного полушария в 50-х годах объявили о всесторонней борьбе с переносчиками желтой лихорадки – комарами вида Aedes aegypti. В Бразилии, Боливии, Перу и других странах почти полностью истребили этого комара. В некоторых государствах успех этих мер был затруднен тем, что естественным носителем микроба оказались и обезьяны. Несмотря на определенные трудности, борьба с переносчиками интенсивно продолжается, а достигнутый в настоящее время успех можно охарактеризовать так: в городах ликвидирована желтая лихорадка, а в природных ландшафтах – комар.

Идеальны условия для уничтожения очагов инфекционных болезней на изолированных островах. В Англии уже ликвидированы оспа и бешенство, а тиф, чума, малярия, холера исчезли благодаря хорошо поставленной службе гигиены. На острове Цейлон (ныне Шри Ланка) в течение 40—50-х годов были искоренены оспа, чума и холера. В США желтая лихорадка была ликвидирована в сравнительно короткий срок после того, как открыли ее переносчика.

Итак, достигнуты немалые успехи, но до окончательной ликвидации инфекционных болезней в мировом масштабе говорить пока слишком рано.

В четвертой части нашего путешествия по стране микробов мы узнали о том, что эти организмы сеют болезни и смерть не только среди людей – многие из них пагубны для животных и растений. Почему же не объявить беспощадную войну всем микробам? Разве это не было бы лучшим способом искоренения болезней?

Современная наука внесла много ценного в борьбу с вредными микробами. Но она старается и поддерживать жизнестойкость и активность полезных микробов. На предложение уничтожить все микроорганизмы, независимо от степени их вреда или пользы, микробиолог мог бы ответить так:

«Если бы какая-нибудь катастрофа уничтожила на нашей планете человечество, постепенно исчезло бы все, что создал человек, но природа продолжала бы существовать. Всю планету заполнила бы богатая флора и фауна. Но если бы катастрофа коснулась только бактерий, постепенно стали бы увядать и отмирать растения. А вслед за ними погибли бы животные, включая и человека, и Земля превратилась бы в бесплодную пустыню».

О значении полезных микробов мы уже кое-что узнали. Человек научил «хорошие» микробы работать на себя. Без них не было бы пенициллина. И не только пенициллина… Последняя часть нашего путешествия в страну микробов раскроет нам еще одну сторону их деятельности и познакомит с этими верными помощниками.

Часть шестая. Наши мельчайшие помощники

Мы часто делим микробы на хороших и плохих полезных и вредных. Мне как-то пришлось выступать перед одной из сенатских комиссий, которой было поручено изучить документы об основных принципах развития науки. И когда меня отрекомендовали как человека, занимающегося микробами, председатель комиссии заметил, что все мы, вероятно, должны чувствовать ненависть к этим ужасным созданиям. Я ответил, что занимаюсь преимущественно хорошими микробами, на что сенатор возразил: «Никогда не слышал, что существуют и хорошие микробы, но если это действительно так, то я, во всяком случае, встречался только с плохими!»

С. Я. Ваксман

21. Микробы на службе здоровья

Господа, за микробами последнее слово!

Л. Пастер

Лицевая и оборотная стороны пенициллиназы

С пенициллиназой мы уже познакомились в 19-й главе. Этот фермент – щит бактерий, отражающий губительные для них стрелы в виде молекул пенициллина. Сколько неприятностей доставила она врачам, которые с разочарованием должны были отказываться от пенициллина как бесполезного препарата. Но все же пригодилась и пенициллиназа! На этот раз она оказала услуги не ее производителям, бактериям, а человеку, познавшему теневые стороны применения пенициллина – вызываемые им аллергические реакции и анафилактические шоки. И когда они проявляются (хоть и очень редко), на помощь человеку приходит пенициллиназа.

Сегодня микробиологи умеют получать не только пенициллин, но и пенициллиназу. При аллергической реакции на пенициллин желательно прежде всего полностью удалить его из организма. Для этой цели в организм вводят пенициллиназу. Она отыскивает молекулы пенициллина и уже известным нам способом разрушает их. Химическое изменение пенициллина сразу же облегчает состояние слишком чувствительного больного, и аллергическая реакция проходит.

Пенициллиназа не единственный фермент микробов, который можно применять для лечения. Специалистам известны и другие ферменты болезнетворных бактерий, например стрептокиназа, полученная из гемолитических стрептококков. Это вещество, примененное в соответствующих дозах, может устранять нежелательное свертывание крови.

На VI Международном конгрессе по химиотерапии в августе 1969 года в Токио на повестке дня стоял вопрос об L-аспарагиназе – ферменте, полученном из кишечных бактерий. Как показали исследования японских, американских и других ученых, L-аспарагиназа эффективна в борьбе против лейкоза у детей[40]40
  Многие вопросы применения L-аспарагиназы для лечения подобных заболеваний не ясны и требуют дальнейших исследований. – Прим. ред.


[Закрыть], и одна из японских компаний в 1970 году начала производство этого препарата.

Таким образом, эти мельчайшие микроскопические существа поставляют нам не только антибиотики, но и соединения, которые могут быть использованы для защиты здоровья человека.

Микробы – производители витаминов

Мы уже знаем, что витамины – важные компоненты ферментов, без которых последние не могли бы выполнять свои биохимические функции. Поэтому каждая клетка, каждый организм нуждаются в витаминах. Нуждаемся в них и мы. Отсутствие в пище хотя бы одного из витаминов приводит к нежелательным расстройствам организма, как это видно из таблицы 13.

Всем известно, что витамины находятся в различных пищевых продуктах, но мало кто знает, что некоторые витамины (С, D, группы В) получают в настоящее время заводским путем с помощью микробов.

Витамин В₂ (рибофлавин) получают из продуктов жизнедеятельности дрожжей. Кроме них, для этой цели используются также грибы Eremothecium ashbyii и Ashbya gossypii, паразиты хлопчатника и других растений. За свою «вредительскую» деятельность они расплачиваются с нами, производя столь необходимый нам рибофлавин.

В 1 л жидкой культуральной среды, в которой выращиваются эти микроскопические грибы, содержится около 1 г рибофлавина, столько же, сколько в 500 л коровьего молока. Теперь эти микробы – продуценты витамина В₂ выращиваются в огромных 100 000-литровых емкостях, откуда через каждые 4–5 дней выделяют по 100 кг витамина. Достаточно сказать, что такое количество рибофлавина содержится в 50 миллионах литров молока.

Накопление новых данных о витаминах сопровождалось и расширением наших сведений об их влиянии на микроорганизмы. Во многих случаях микробы оказали помощь в выделении витаминов и в их химическом изучении. Приведем пример из недавнего прошлого, показывающий, каким образом микробы способствовали решению загадки, связанной со злокачественнным малокровием.

Злокачественное малокровие – болезнь, выражающаяся в пониженной выработке организмом красных кровяных телец (эритроцитов). Уже давно при лечении этой болезни применяли препараты, выделяемые из печени и содержащие химически неизвестное в те времена вещество. В 1948 году было обнаружено, что это вещество влияет на рост молочнокислых бактерий Lactobacillus lactis. Их размножение зависело от присутствия в питательной среде какого-то стимулирующего вещества. Констатация этого факта была первым шагом к тому, чтобы при помощи бактерий выделить из печени это вещество в чистом виде. Теперь-то мы знаем, что этим стимулятором является витамин В₁₂.

Сведения о новом витамине постепенно пополнялись. Оказалось, что его продуцентами являются многие бактерии и актиномицеты; некоторые из них (как, например, упомянутые молочнокислые бактерии) должны получать его для своего роста и развития в уже готовом виде. Микробы, обитающие в одном из отделов желудка жвачных (в рубце), как нам уже известно, сами вырабатывают витамин В₁₂.

Дальнейшие исследования показали, что некоторые актиномицеты – продуценты антибиотиков – образуют значительные количества этого витамина. В настоящее время в промышленном масштабе витамин В₁₂ вырабатывается в основном при помощи этих микроорганизмов. Для его получения используют также микроорганизмы, живущие в осадках сточных вод.

Ученым удалось установить химический состав нового витамина. Строение его молекулы имеет много общего со структурой красящего вещества крови (гемоглобина) и хлорофилла. В состав молекул этих веществ входят атомы металлов: в молекуле гемоглобина содержится атом железа, в молекуле хлорофилла – атом магния, а в молекуле витамина В₁₂ – атом кобальта (этот витамин иногда называют цианокобал амином).

Витамин В₁₂ используется для приготовления чистого медицинского препарата, а в неочищенном виде его вместе с некоторыми антибиотиками добавляют к кормам домашних животных.

Микробы, вырабатывающие витамин В₁₂, однако, не столь усердны, как продуценты рибофлавина. Но химикам стоит поработать над усовершенствованием метода выделения витамина В₁₂ даже в том случае, если на миллион частей культуральной среды будет получено лишь пять частей витамина. Ведь важность витамина огромна: суточной его дозы (1 миллионная часть грамма) вполне хватает для обновления крови при некоторых видах малокровия, вызванных недостатком этого витамина или неспособностью организма получать его из пищи.

В последние годы началось промышленное производство еще одного витамина – биотина. Вырабатывают это вещество дрожжи из рода Sporobolo-myces. Биотин используется в медицине, а в неочищенном виде добавляется в корма.

Дрожжи Saccharomyces carlspergensis используются в биологическом производстве эргостерина, из которого при помощи ультрафиолетовых лучей получают витамин D. Эргостерин, как мы помним, был выделен еще в прошлом веке из зерен злаков, пораженных спорыньей. В 1927 году было установлено, что эргостерин под действием ультрафиолетовых лучей преобразуется в витамин D и приобретает свойства, очень важные для лечения рахита.

Образование подобных веществ характерно и для бактерий. Так, уксуснокислые бактерии применяются при производстве витамина С. Основным сырьем для его получения служит глюкоза, которая химическим путем превращается в соединение, называемое сорбитом. Затем сорбит при помощи уксуснокислых бактерий превращается в сорбозу, а из нее уже химическим путем получают витамин G.