Джессіка Снайдер Сакс - Мікроби гарні та не дуже. Здоров’я і виживання у світі бактерій

class="p1">Одними з перших, хто почав виловлювати гени 16S рРНК з людських тканин, були мікробіологи Девід Релман зі Стенфордського університету та Кен Вілсон з Університету Дюка. 1991 року, працюючи незалежно один від одного, вони обидва націлили свої зонди на тканини хворих на СНІД, що мали хворобу Віппла. Рідкісний у людей зі здоровим імунітетом, цей розлад характеризується сильною втратою ваги, артритом та ушкодженням внутрішніх органів. Протягом вісімдесяти п’яти років медичним дослідникам не вдавалося культивувати дрібні паличкоподібні організми, які вони помітили в тканинах їхніх пацієнтів, тому вони не мали можливості ідентифікувати їх або порівняти з іншими, відомими видами бактерій. Секвенування гена 16S цього загадкового мікроба Вілсоном та Релманом дозволило впевнено віднести його до порядку Actinomycetales – бактерій, що формують розгалужені, схожі на грибкові волокна. До цієї групи належать багато представників ротової та кишкової мікрофлори. Ще важливіше, що вони подарували медичній спільноті новітній генетичний тест, який дозволяє швидко ставити діагноз, – життєво важливий прорив, бо своєчасне лікування хвороби Віппла відповідним антибіотиком зупиняє інфекцію раніше, ніж вона встигає незворотно ушкодити серце та головний мозок.

Кількома роками пізніше Релман зайнявся виловлюванням 16S знову, цього разу в роті здорової людини (власному), з єдиною метою – встановити різноманіття його мікробного складу. Він повернувся до лабораторії з прийому в стоматолога з кількома заздалегідь стерилізованими пробірками, що містили зіскрібки з зубів, взяті трохи нижче від лінії ясен. Після цього він із кількома співробітниками своєї лабораторії провів ампліфікацію бактеріальної ДНК зразків і секвенував 264 окремих гени 16S рРНК. Трохи більш ніж половина з них відповідали генам 16S відомих бактерій, а от тридцять п’ять виявилися достатньо відмінними, щоб указати радше на зовсім нові види (а не штами чи підтипи вже відомих).

З 1994 року Брюс Пейстер та Флойд Дьюгерст із Інституту Форсайта (філії Гарварда) почали використовувати генетичні зонди 16S для значно докладніших досліджень мікробів рота, вивчаючи різноманіття мікроорганізмів у десятків добровольців, як здорових, так і тих, що мають різного роду хвороби ротової порожнини. Наразі вони вже виявили характерні гени понад семисот видів бактерій ротової порожнини, більшість із яких раніше були невідомими. Пейстер та Дьюгерст виявили, що в роті зазвичай мешкає від ста до двохсот цих організмів, декотрі з них постійно спричиняють проблеми, а інші сприяють свіжості подиху та хорошому стану здоров’я.

Науковці з Інституту Форсайта використали свою велику базу даних генів 16S для створення ДНК-мікрочипа, придатного працювати свого роду пристроєм для зчитування штрих-коду з метою швидко визначити, які саме з понад двохсот видів основних бактерій ротової порожнини та чи інша особа має в роті, а також присутні вони у відносно низьких чи високих концентраціях. Цей мікрочип, хоч поки й не готовий для використання в кабінеті стоматолога, дозволяє дослідникам оцінити ризик людини щодо хвороб ротової порожнини, дивлячись, які «хороші хлопці» відсутні, а які порушники спокою пробралися всередину. Він також дає змогу моніторити, що відбувається зі складними консорціумами бактерій у роті людини в процесі лікування – чи то обробки кореневого каналу, чи прийняття антибіотиків, бо те і те іноді створює нові проблеми.

ДНК-мікрочипи дозволили мікробіологам провести аналогічні дослідження інших порожнин тіла. У 2006-му, наприклад, Релман та Ґордон приєдналися до вчених з Інституту геномних досліджень у Роквіллі, штат Меріленд, щоб завершити амбітне секвенування генів 16S мікробної спільноти всередині кишкового тракту. Вони виявили понад дві тисячі різних генів 16S у зразках випорожнень двох здорових дорослих, приблизно 150 з яких різнилися достатньо, щоб відповідати окремим видам бактерій, а тридцять п’ять були взагалі новими для науки.

Тим часом Релман та інші виявляють бактерії в тканинах, що здавна вважалися безмікробними. «Знайти людську тканину, яка не показує присутності бактеріальної ДНК, – рідкість», – каже Релман. Відображують ці мікроби приховані інфекції чи нормальну мікрофлору – ще треба визначити. «Я ж сподіваюся, – каже він, – що, почавши зі зразків від здорових людей, можна буде припустити, що ці мікроби, мабуть, були з нами протягом деякого часу нашого перебування на цій планеті і можуть дійсно бути важливими для нашого здоров’я».

Інфекції-невидимки чи сторонні спостерігачі?

Слід визнати, що старому простому погляду на інфекційну хворобу, втіленому в сакраментальних постулатах Коха (а саме: будь-який хвороботворний мікроб має виявлятися в усіх випадках певної хвороби і завжди викликати хворобу, коли вводиться новому господареві), кидає виклик поведінка навіть добре знайомих бактеріальних мешканців людського організму. Найвідомішим мікробом, що спростовує такий погляд, є, мабуть, Helicobacter pylori. Цей майже всесвітньо поширений колись мешканець людського шлунка лиш останнім часом почав викликати шлункові виразки. Але й сьогодні H. pylori стає причиною проблем лише в невеликої кількості з тих, хто його носить.

«Такі речі спантеличують мікробіологів старої школи, – каже молекулярний біолог Алан Хадсон, – бо постулати Коха тут просто не працюють». Натомість різного роду приховані інфекції, представлені H. pylori та іншими нещодавно відкритими мікробами, схоже, викликають проблеми лише в деяких людей і лише іноді, зазвичай після років, якщо не десятиліть хиткого миру між господарем і бактерією.

Хадсон, мікробіолог, який пишається тим, що ніколи не мав власного мікроскопа, полюбляє розповідати історію зі свого досвіду, що добре ілюструє, як генетичні зонди не лише здійснили революцію в медичній мікробіологічній науці, але й заплутали її. «Один молодий солдат підхоплює десь за морями хламідію, генітальну інфекцію, позбувається її за допомогою антибіотиків, повертається додому й одружується зі своєю шкільною подружкою, – починає Хадсон, відкидаючись у кріслі за своїм столом у тісному куточку лабораторії в Державному університеті Вейна в Детройті. – Але через три тижні в них обох розвивається просто жахливий хламідіоз».

Маючи подвійні стандарти, новоспечений чоловік обурюється, що його дівчина зраджувала його, поки він був далеко, – вона ж це звинувачення повністю заперечує. «І от мені телефонує місцевий лікар, що намагається врятувати їхній шлюб, – каже Хадсон. – Він знає її з дитинства й переконаний, що вона каже правду». Цей лікар хоче знати, чи існує якась можливість, що її міг заразити чоловік, хоча він начебто як слід лікувався й вилікувався. «Тож я кажу йому: “Надішли мені зразок його сечі та мазок її шийки матки”». Це після того, як обоє пройшли повний курс антибіотиків під наглядом лікаря. «Я зробив ПЛР того й іншого, – каже Хадсон, – і виявилося, що чоловік усе ще заразний». Замість того щоб позбавити його від хламідій, на думку Хадсона, антибіотики просто перевели їх у стан «сну». Якщо потім одна з цих неактивних клітин передалася новому господареві – дружині, – вона цілком могла почати ділитися для створення активної інфекції, що й передалася йому назад.

Хоча неактивні хламідії нечасто активуються знову способом, що породжує нову генітальну інфекцію, Хадсон давно підозрював їх в іншому злочині. На початку 1990-х років, аналізуючи тканину суглобів хворих на артрит, він виявив там два типи хламідій – Chlamydia trachomatis, зазвичай пов’язану з генітальною та очною інфекцією, і Chlamydia pneumoniae, що часто викликає респіраторні інфекції. Але ще більш відомо, що в 1996-му він почав виловлювати C. pneumoniae в клітинах головного мозку жертв хвороби Альцгеймера.

Приблизно в той самий час медичні дослідники почали пошуки генетичних відбитків C. pneumoniae та різноманітних видів бактерій ротової порожнини в артеріальних бляшках хворих