Борются с вирусами и бактериями. Меры борьбы с бактериями. Какие бактерии являются болезнетворными

Фото: Sabine Dietrich/Rusmediabank.ru

Борьба с микробами и бактериями в домашних условиях – меры по избавлению от вредоносных микробов в жилых помещениях.

Актуальность

Одной из серьезных проблем в наши дни является борьба с микробами и их размножением. Бактерии окружают человека везде и повсюду. Они также живут и внутри человека. Некоторые из них безвредны, а некоторые могут быть болезнетворными для организма и вызывать инфекционные заболевания, например, ангину, грипп, корь, пневмонию и т.д.

Опасность микробов и бактерий заключается как раз в том, что их нельзя увидеть - настолько они малы. Борьба с ними носит постоянный и комплексный характер. Полного их уничтожения добиться невозможно. Однако большую часть болезнетворных организмов можно удалить из помещения.

Эфирные масла - альтернатива бытовой химии

В современном мире существует много дезинфицирующих и чистящих средств, которые обещают не только полное очищение дома от грязи, но и уничтожение всех бактерий. Не стоит забывать также, что эти средства являются агрессивными по составу, в них содержится большое количество токсических составляющих, и они могут стать причиной аллергии. Их легко можно заменить на природные очищающие и антибактериальные средства, например, эфирные масла .

Они обладают сильным противомикробным действием, убивают многочисленные вирусы, но совершенно безвредны для человеческого организма.

Их также можно использовать для уничтожения плесени в доме. С этим, в частности, отлично справляются эфирные масла герани и лаванды .

Достоверно известно, что с помощью эфирного масла кориандра можно уничтожить до двенадцати разновидностей бактерий, среди которых - пищевой микроб и устойчивый к высоким температурам золотистый стафилококк.

Сода, уксус и хозяйственное мыло безвредны и отлично справляются с микробами

Пищевая сода является отличным помощником в обеззараживании помещений и освобождения от микробов. Она нетоксична и отлично справляется с грязью, не повреждая поверхность. Содой хорошо отмывается любая посуда, застарелые пятна любого происхождения и убивается большинство опасных для человека бактерий. Для эффективного обеззараживания помещения нужно также не забывать мыть мусорные ведра на кухне и в туалете с помощью соды. Они часто являются источником возникновения инфекции.

И еще одно неплохое средство для борьбы с микробами - это обыкновенный столовый уксус . Он также убивает микробы и обладает бактерицидными свойствами. С его помощью можно также убрать неприятные запахи в квартире. Для этого нужно протереть все шкафы и полки в комнате губкой, смоченной в уксусном растворе. Также этот раствор может пригодиться для обработки деревянных кухонных досок, которые скапливают в трещинках множество бактерий.

Чтобы избежать многих болезней, стоит уделять большое внимание дезинфекции помещений. Воздух, которым дышит человек, должен быть чистым и без примесей. Нужно чаще заниматься уборкой, чаще проветривать помещение, а еще лучше - завести дома больше комнатных растений, которые не только очищают воздух, но и создают благоприятную атмосферу в доме.

Если вы считаете, что на планете Земля господствует человек, то заблуждаетесь. Хозяевами земли являются крохотные невидимые организмы – вирусы и бактерии . Их биомасса вдвое превышает биомассу всех остальных существ на земле, включая нас с вами, всех мух и слонов. После изобретения в прошлом веке антибиотиков, человек торжествовал победу. Казалось найдено мощное средства для защиты здоровья человека от вирусов и бактерий. Но радость была не долгой. Дело в том, что микроорганизмы способны очень быстро эволюционировать. Если новое человеческое поколение появляется через 25 лет, то микробам достаточно 20 минут. В результате очень быстро возникают бактерии-мутанты на которые не действуют антибиотики.

Отличия вирусов и бактерий

На бытовом уровне люди в большинстве своем не видят разницы между вирусами и бактериями . Бактерии это чаще всего очень маленькие (0,001мм) одноклеточные микроорганизмы с неоформленным ядром и имеющие очень простое строение по сравнению с клетками растений и животных.

Вирус в переводе с латыни означает – яд, он намного меньше бактерии и виден только в электронный микроскоп. Бактерии могут размножаться самостоятельно, вирусы же только в чужой клетке, они не имеют клеточного строения. Вне живых клеток вирусы не активны.

Как организм борется с вирусами и бактериями

Существуют бактерии и вирусы, которые очень опасны для здоровья человека. Они не ощущаются нашими органами чувств. Но если человек обладает здоровым иммунитетом, то организм сам способен защитить себя от вирусов и бактерий.

Первое препятствие на их пути это кожа и слизистая оболочка носа. Внутренние органы также имеют слизистую защитную оболочку, которая удаляет вредные и токсичные элементы и вещества. Желудок, выделяя соляную кислоту предотвращает брожение и убивает гнилостные бактерии.

Если инфекция попадает в кровь, то в работу вступает второй уровень защиты. Бьет тревогу лимфатическая система, что проявляется повышением температуры. Если температура высокая и продолжительная, то это говорит о том, что организму уже трудно бороться с инфекцией.

Еще один уровень защиты человека – иммунная система. это невосприимчивость организма к антигенам (вирусам, бактериям, гнилостным инвазиям).

Как предотвратить инфекцию

Вести и соблюдать правила гигиены. Может показаться смешным, но мытье рук попрежнему остается действенным способом против распространения инфекций. У современного человека в день происходит десятки контактов с другими людьми. Во время праздников и вечеринок их количество увеличивается. Вас могут заразить вирусами или бактериями лишь дотронувшись до одежды. И хотя 100% гарантии защиты не существует, но регулярное и правильное мытье рук (не менее 3 минут, под проточной водой с мылом) , уменьшит вероятность передачи инфекции.

Не все так плохо 🙂

По заверению ученых, мы сами практически целиком состоит из микроорганизмов. Но это не страшно, ведь для триллионов микроскопических организмов наше тело – дом родной. Почему у живого человека зубы портятся, а у мертвого нет. Да потому, что вместе с организмом человека погибают и те микробы, которые портили его зубы. Человеческий организм - источник жизни для бактерий и они кровно заинтересованы продлить нам жизнь.

Профилактика инфекций

Царство микроорганизмов, как и все созданное природой, сложное и многогранное. Микробы встречаются везде: в почве, в воздухе, в воде, на коже человека и даже внутри организма. Причем, в нашем организме клеток бактерий в десятки раз больше чем собственных клеток! И все они на удивление разные. Одни просто мирно существуют рядом с человеком, другие даже приносят нам неоценимую пользу. Взять, к примеру, обитателей кишечника – лактобактерии и бифидобактерии, которые, налаживают пищеварение и укрепляют местный иммунитет.

Но есть и коварные патогенные бактерии, которые только и ждут момента, чтобы проникнуть в организм и стать причиной серьезного заболевания. Из всего многообразия микробов, этих коварных бактерий не более 5%, однако именно они провоцируют такие опасные болезни, как холера, туберкулез, ботулизм, столбняк, брюшной тиф и многие другие. Именно потому каждому из нас следует знать, какие бактерии угрожают нашему организму и как им противостоять.

В данной статье расскажем о грамотрицательных бактериях, а значит о микробах, которые могут причинить нам вред. Что представляют собой эти бактерии, каким способом проникают в организм, и как бороться с грамотрицательными бактериями? Следует во всем разобраться.

Открытие Ганса Христиана Грама

В отличие от своего почти полного тезки, Ганс Христиан Грам не писал сказок, однако сделал для человечества ничуть не меньше. Его называют одним из основателей микробиологии, ведь именно Грам в конце XIX века разработал метод разделения основных двух классов бактерий. Его метод окраски микроорганизмов позволил разделить все царство бактерий на две группы – грамположительные и грамотрицательные бактерии.

Особенности каждой из групп понятным языком можно описать так:

1. Грамположительные бактерии
К ним относятся микроорганизмы, которые при помощи анилинового красителя окрашиваются в синий цвет. Такие бактерии в процессе жизнедеятельности образуют споры и выделяют экзотоксины. Оболочка грамположительных бактерий очень толстая, однако через нее легко проникают любые жидкости, в том числе и те, которые содержат антибиотик. Исходя из этого, уничтожить такие болезнетворные бактерии антибактериальными средствами гораздо легче, чем представителей другого вида.

2. Грамотрицательные бактерии
В эту группу входят микробы, которые после удаления анилинового красителя окрашиваются фуксином в красный цвет. В отличие от грамположительных бактерий, эти микроорганизмы не образуют спор, но выделяют эндотоксины, способные нанести вред организму.

Главным отличием грамотрицательных микробов являются наличие не одной, а сразу двух клеточных стенок, между которыми располагается периплазматическое пространство. Двойная «броня» серьезно увеличивает защитные свойства таких микроорганизмов, и пусть их клеточные стенки гораздо тоньше, сложное строение создает таким бактериям мощную защиту, справиться с которой сможет не каждый антибиотик. Благодаря своим защитным свойствам способность грамотрицательных бактерий противостоять лекарствам стала настоящей проблемой для клинической фармакологии, в частности, для разработчиков антибактериальных средств.

К тому же внешняя капсула грамотрицательных микробов (липополисахаридный слой), способна оказывать вредное воздействие на человеческий организм, так как именно этот наружный слой является источником эндотоксинов, вызывающих воспалительные процессы в организме и его интоксикацию.

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

В нашем организме содержатся как грамположительные, так и грамотрицательные микроорганизмы. Их правильное соотношение позволяет поддерживать работу многих органов, в частности, микрофлору кишечника, влагалища или полости рта. Сохранение баланса этих микробов становится надежной защитой от инфекций.

Грамположительная флора

Как было сказано выше, грамположительные микробы имеют проницаемые клеточные стенки. К ним относятся все спорообразующие кокки, в том числе стафилококки и стрептококки, бациллы и листерии, клостридии и микобактерии. Наибольшую опасность представляет золотистый стафилококк, который при поражении ослабленного организма способен угрожать жизни больного.

Грамположительные микробы способны поразить головной мозг и сердце, дыхательные пути и кровь, а также стать причиной гнойной инфекции в ранах. Именно такие бактерии становятся причиной распространенных инфекций, в частности:

• дифтерии;
• отита и синусита;
• пневмонии;
• сибирской язвы;
• фарингита и тонзиллита;
• воспаления мозга;
• заражения крови;
• ботулизма;
• газовой гангрены;
• столбняка;
• пищевой токсикоинфекции.

Грамотрицательные бактерии

Эти патогенные микроорганизмы распространены не меньше грамположительных бактерий. Список их довольно многообразный, причем среди них встречаются такие, которые являются условно-патогенными, а значит, в обычных условиях не причиняют никакого вреда человеку. Наиболее распространенными грамотрицательными бактериями считаются:

• менингококки;
• псевдоманады;
• протеобактерии;
• спирохеты;
• бруцеллы;
• хеликобактерии;
• гонококки.

Эти микробы устойчивы ко многим антибиотикам, а потому лечить заболевания, вызванные такой микрофлорой, чрезвычайно трудно. Какие же патологии, вызывают грамотрицательные микроорганизмы?

Здесь следует понимать, что оболочка этих микроорганизмов выделяет много вредных токсинов, которые провоцируют сильнейшее отравление организма. Выходит, что в патогенности виноваты не сами микробы, а особенность строения их внешней оболочки, того самого липополисахаридного слоя, который и провоцирует тяжелую интоксикацию и воспалительный процесс в организме.

При распространении в организме грамотрицательные бактерии способны вызвать менингит, сифилис и гонорею, гастрит и язву желудка, а также различные респираторные заболевания.

Кроме того, в группу грамотрицательных бактерий следует включить энтеробактерии, протеи, сальмонеллы и эшерихии коли, которые могут провоцировать кишечную инфекцию, дизентерию, брюшной тиф и сальмонеллез. Именно эти патогенные микроорганизмы становятся причиной тяжелых внутрибольничных инфекций, ведь они способны выживать даже после серьезной дезинфекции (а некоторые продолжают существовать даже после трехдневного кипячения). Врачи находят их в бронхоскопах и ларингоскопах, на нестерильных повязках и в масках наркозной аппаратуры.

А ведь кроме устойчивости к дезинфицирующим средствам, грамотрицательные бактерии «славятся» серьезной лекарственной устойчивостью.

Как бороться с грамотрицательными бактериями

Как можно догадаться, и сегодня, спустя более 100 лет, для успешного лечения инфекционных заболеваний широко используется метод Грама. Он позволяет быстро и эффективно определить, какие именно бактерии вызвали болезнь – грамотрицательные или грамположительные. В зависимости от этого больному подбирают антибактериальные препараты.

Чтобы провести анализ по методу Грама используются самые разные биологические жидкости – мокрота из носа или влагалища, кал, плевральная или синовиальная жидкость.

Однако выявить возбудителя инфекции гораздо легче, чем бороться с ним. Столкнувшись с заболеваниями, вызванными грамотрицательными бактериями, врачи обычно назначают не один, а сразу два антибиотика или же прописывают антибактериальные средства широкого спектра действия. Против таких микробов может быть эффективен Амоксициллин или Ампициллин, Стрептомицин или Хлорамфеникол. Отличные результаты дают и антибиотики из группы цефалоспоринов (Цефотаксим, Цефалексин). Такие средства способны преодолеть внешнюю мембрану грамотрицательных бактерий, а значит, уничтожить болезнетворные микробы.

Столкнувшись с грамотрицательной микрофлорой, специалисты всегда должны комбинировать антибиотики различных групп, держа при этом наготове препараты резерва. Особенно это касается сложных госпитальных инфекций, которые не всегда можно вылечить одним, даже современным антибиотиком.

В заключение статьи хочется напомнить всем читателям, что грамотрицательные бактерии являются условно-патогенными микроорганизмами, которые поражают организм только в том случае, если сильно снижается иммунитет. Это могут быть периоды восстановления после тяжелых заболеваний или операций, наличие хронических болезней или же ВИЧ-инфекции. В этом плане каждый человек, который часто простужается, имеет инфекционные или гнойничковые заболевания, должен обратить внимание на состояние иммунной защиты организма. Своевременно принятые меры по укреплению иммунитета позволят вам избежать неприятного знакомства с этой условно-патогенной микрофлорой.
Берегите свое здоровье!

Мы думали, что после открытия пенициллина больше не будем бояться микробов. Но мы ошибались. Это напоминает настоящую войну. Человек изобретает всё новые средства обороны от бактериальных атак. В ответ микроорганизмы совершенствуют оружие, тренируют бойцов, используют средства маскировки и диверсионные группы. Проблема инфекций, устойчивых к антибиотикам, стала настолько серьёзной, что недавно ей посвятили специальное заседание Генеральной Ассамблеи ООН. Согласно представленным данным, из-за лекарственно-устойчивых инфекций ежегодно умирают минимум 700 000 человек. Не поддающиеся истреблению микробы встали в один ряд с глобальным изменением климата и прочими проблемами планетарных масштабов.

Метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA) - бактерия, устойчивая ко многим антибиотикам (в частности, к пенициллинам). Она вызывает тяжёлую пневмонию и сепсис. Разумеется, в реальности микроб выглядит не совсем так: злобный оскал - это фантазия художника. Фото: "Кот Шрёдингера"

Зимой 2003 года у Рики Ланнетти, успешного 21-летнего футболиста, начался кашель, а затем тошнота. Через несколько дней мама Рики заставила сына обратиться к врачу. Все симптомы указывали на вирус гриппа, поэтому тот не прописал Рики антибиотики, ведь они убивают бактерии, а не вирусы. Но болезнь не проходила, и мать отвезла Рики в местную больницу - к этому моменту у юноши уже отказывали почки. Ему назначили два сильнодействующих антибиотика: цефепим и ванкомицин. Но меньше чем через сутки Рики умер. Анализы показали, что убийцу звали метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA) - токсичная бактерия, устойчивая ко множеству антибиотиков.

Такие штаммы, как MRSA, сегодня называют супермикробами. Подобно героям ужастикам, они мутируют и приобретают сверхспособности, позволяющие противостоять врагам - антибиотикам.

Конец эры антибиотиков

В 1928 году, вернувшись из отпуска, британский биолог Александр Флеминг обнаружил, что оставленные им по невнимательности чашки Петри с бактериальными культурами заросли плесенью. Нормальный человек взял бы да и выбросил её, но Флеминг принялся изучать, что же случилось с микроорганизмами. И выяснил, что в тех местах, где есть плесень, нет бактерий-стафилококков. Так был открыт пенициллин.

Флеминг писал: "Когда я проснулся 28 сентября 1928 года, то, конечно, не планировал совершить революцию в медицине, открыв первый в мире антибиотик, но, полагаю, именно это я и сделал". Британский биолог за открытие пенициллина в 1945-м году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине (вместе с Говардом Флори и Эрнстом Чейном, которые разработали технологию очистки вещества).

Современный человек привык к тому, что антибиотики - доступные и надёжные помощники в борьбе с инфекционными болезнями. Ни у кого не вызывает паники ангина или царапина на руке. Хотя лет двести назад это могло привести к серьёзным проблемам со здоровьем и даже к гибели. XX век стал эпохой антибиотиков. Вместе с вакцинацией они спасли миллионы, а может, и миллиарды человек, которые непременно погибли бы от инфекций. Вакцины, слава богу, исправно работают (общественное движение борцов с прививками медики всерьёз не рассматривают). А вот эпоха антибиотиков, похоже, подходит к концу. Враг наступает.

Как рождаются супермикробы

Одноклеточные существа начали осваивать планету первыми (3, 5 миллиарда лет назад) - и непрерывно воевали друг с другом. Потом появились многоклеточные организмы: растения, членистоногие, рыбы… Те, кто сохранил одноклеточный статус, задумались: а что, если покончить с междоусобицей и начать захват новых территорий? Внутри многоклеточных безопасно и много еды. В атаку! Микробы перебирались из одних существ в другие, пока не добрались до человека. Правда, если одни бактерии были "хорошими" и помогали хозяину, то другие только причиняли вред.

Люди противостояли этим "плохим" микробам вслепую: вводили карантин и занимались кровопусканием (долгое время это был единственный способ борьбы со всеми болезнями). И только в XIX веке стало ясно, что у врага есть лицо. Руки стали мыть, больницы и хирургические инструменты - обрабатывать дезинфицирующими средствами. После открытия антибиотиков казалось, что человечество получило надёжное средство борьбы с инфекциями. Но бактерии и другие одноклеточные не захотели покидать тёплое местечко и стали приобретать устойчивость к лекарствам.

Супермикроб может по-разному противостоять антибиотику. Например, он способен вырабатывать ферменты, которые разлагают препарат. Иногда ему просто везёт: в результате мутаций становится неуязвимой его мембрана - оболочка, по которой раньше лекарства наносили сокрушительный удар. Устойчивые бактерии рождаются по-разному. Иногда в результате горизонтального переноса генов вредные для человека бактерии заимствуют у полезных средства защиты от лекарств.

Ещё одно, более реалистичное изображение метициллин-резистентного золотистого стафилококка (MRSA). С каждым годом он распространяется всё шире, особенно внутри больниц и среди людей с ослабленным иммунитетом. По некоторым данным, в США этот микроб ежегодно убивает около 18 тысяч человек (точное число заболевших и умерших определить пока невозможно). Фото: "Кот Шрёдингера"

Порой человек сам превращает организм в центр по тренировке бактерий-убийц. Допустим, мы лечим пневмонию с помощью антибиотиков. Врач предписал: принимать лекарство нужно десять дней. Но на пятый всё проходит и мы решаем, что хватит травить организм всякой гадостью и прекращаем приём. К этому моменту мы уже перебили часть бактерий, наименее устойчивых к препарату. Но самые крепкие остались живы и получили возможность размножаться. Так, под нашим чутким руководством заработал естественный отбор.

"Лекарственная устойчивость является естественным явлением эволюции. Под воздействием противомикробных препаратов наиболее чувствительные микроорганизмы погибают, а резистентные остаются. И начинают размножаться, передавая устойчивость своему потомству, а в ряде случаев и другим микроорганизмам", - поясняет Всемирная организация здравоохранения.

Одноклеточные атакуют

Осенью 2016 года в Нью-Йорке идёт заседание Генеральной Ассамблеи ООН, в котором участвуют представители 193 стран, то есть фактически вся планета. Обычно здесь обсуждают вопросы войны и мира. Но сейчас речь не о Сирии, а о микробах, выработавших устойчивость к лекарствам.

Прогноз мрачный. "Пациентам становится всё сложнее излечиваться от инфекций, поскольку уровень устойчивости патогенных микроорганизмов к действию антибиотиков и, что ещё хуже, антибиотиков резервного ряда стабильно растёт. В сочетании с чрезвычайно медленной разработкой новых антибиотиков это повышает вероятность того, что респираторные и кожные инфекции, инфекции мочевых путей, кровотока могут стать неизлечимыми, а значит, смертельными", - поясняет доктор Недрет Эмироглу из Европейского бюро ВОЗ.

К этому списку заболеваний я бы обязательно добавил малярию и туберкулёз. В последние годы бороться с ними становится всё труднее, поскольку возбудители приобрели устойчивость к лекарствам, - уточняет Юрий Венгеров.

Примерно о том же говорит помощник генерального директора ВОЗ по безопасности здравоохранения Кейджи Фукуда: "Антибиотики теряют эффективность, так что обычные инфекции и небольшие травмы, которые излечивались в течение многих десятилетий, сейчас снова могут убивать".

Модель бактериофага, поражающего микроба. Эти вирусы внедряются в бактерий и вызывают их лизис, то есть растворение. Хотя бактериофаги были открыты в начале XX века, только сейчас их стали включать в официальные медицинские справочники. Фото: "Кот Шрёдингера"

Бактерии начали сопротивляться особенно рьяно, когда антибиотики стали в огромных количествах применяться в больницах и в сельском хозяйстве, - уверяет биохимик Константин Мирошников (доктор химических наук, руководитель лаборатории молекулярной биоинженерии Института биоорганической химии им. Академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН). - Например, чтобы остановить болезни у цыплят, фермеры используют десятки тысяч тонн антибиотиков. Зачастую для профилактики, что позволяет бактериям узнать врага поближе, привыкнуть к нему и выработать устойчивость. Сейчас применение антибиотиков стали ограничивать законодательно. Считаю, что общественное обсуждение таких вопросов и дальнейшее ужесточение закона позволят замедлить рост устойчивых бактерий. Но не остановят их.

Возможности создания новых антибиотиков почти исчерпаны, а старые выходят из строя. В какой-то момент мы окажемся бессильны перед инфекциями, - признаёт Юрий Венгеров. - Тут ещё важно понимать, что антибиотики превращаются в лекарство только тогда, когда существует доза, способная убить микробов, но при этом не навредить человеку. Вероятность найти такие вещества всё меньше и меньше.

Враг победил?

Всемирная организация здравоохранения периодически публикует панические заявления: мол, антибиотики первого ряда перестают действовать, более современные тоже близки к капитуляции, а принципиально новые препараты пока не появились. Война проиграна?

Бороться с микробами можно двумя способами, - говорит биолог Денис Кузьмин (кандидат биологических наук, сотрудник учебно-научного центра ИБХ РАН). - Во-первых, искать новые антибиотики, воздействующие на конкретные организмы и мишени, ведь именно антибиотики "большого калибра", поражающие разом целый букет бактерий, вызывают ускоренный рост резистентности. Например, можно конструировать лекарства, которые начинают действовать только при попадании внутрь бактерии с определённым обменом веществ. Причём производителей антибиотиков - микробов-продуцентов - нужно искать в новых местах, активнее задействовать природные источники, уникальные географические и экологические зоны их обитания. Во-вторых, следует разрабатывать новые технологии получения, культивирования продуцентов антибиотиков.

Эти два способа уже реализуются. Разрабатываются новые методы поиска и проверки антибиотиков. Микроорганизмы, которые могут стать оружием нового поколения, ищут повсюду: в гниющих растительных и животных остатках, иле, озёрах и реках, воздухе… Например, учёным удалось выделить антимикробное вещество из слизи, которая образуется на коже лягушки. Помните древнюю традицию класть лягушку в крынку с молоком, чтобы оно не скисало? Сейчас этот механизм изучили и пытаются довести до медицинской технологии.

Ещё пример. Совсем недавно российские учёные из НИИ по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе исследовали жителей съедобных грибов и нашли несколько потенциальных поставщиков новых лекарств.

Другим путём пошли учёные из Новосибирска, работающие в российско-американской лаборатории биомедицинской химии ИХБФМ СО РАН. Им удалось разработать новый класс веществ - фосфорилгуанидины (выговорить сложно, да и записать нелегко). Это искусственные аналоги нуклеиновых кислот (точнее, их фрагментов), которые легко проникают в клетку и вступают во взаимодействие с её ДНК и РНК. Такие фрагменты можно создавать под каждый конкретный патоген на основе анализа его генома. Возглавляет проект американец Сидней Альтман (лауреат Нобелевской премии по химии 1989 года (вместе с Томасом Чеком). Профессор Йельского университета. В 2013-м получил российский мегагрант и стал работать в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН).

Но самые популярные направления поиска средств против инфекций - это бактериофаги и антимикробные пептиды.

Союзники из лужи

С высоты птичьего полёта здание ИБХ РАН выглядит как двойная спираль ДНК. А сразу за воротами стоит непонятная скульптура. Табличка поясняет, что это комплекс антибиотика валиномицина с ионом калия посередине. Пятьдесят лет назад сотрудники института поняли, как связываются друг с другом ионы металлов и как проходят потом сквозь оболочку клетки благодаря ионофорам.

Сейчас в ИБХ занимаются и другой темой - бактериофагами. Это особые вирусы, которые избирательно атакуют бактерии. Руководитель лаборатории молекулярной биоинженерии Константин Мирошников ласково называет своих подопечных-бактериофагов зверюшками.

Фаги хороши и одновременно плохи тем, что действуют на конкретный патоген. С одной стороны, мы целимся только в те микробы, которые мешают жить, и не беспокоим остальных, а с другой - на поиски нужного фага требуется время, которого обычно не хватает, - улыбается завлаб.

И бактерии, и бактериофаги есть в каждой луже. Они постоянно сражаются друг с другом, но уже миллионы лет ни одна сторона не может победить другую. Если человек хочет одолеть бактерий, которые атакуют его организм или картошку на складе, нужно в место размножения бактерий доставить больше соответствующих бактериофагов. Вот метафора, к примеру: когда осваивали побережье Золотых песков в Болгарии, там было много змей, тогда привезли много ежиков и те быстро сместили равновесие фауны.

Два года назад мы начали сотрудничать с агропарком "Рогачёво" под Дмитровом. Генеральный директор организации Александр Чуенко - бывший электронщик и просвещённый капиталист, не чуждый научному подходу, - рассказывает Константин. - Урожай картошки подъедали пектолитические бактерии - мягкая гниль, которая живёт на складах. Если проблему не решать, картофель быстро превращается в тонны вонючей жижи. Обработка картошки фагами как минимум резко замедляет развитие инфекции - продукт дольше сохраняет вкус и товарный вид как в хранилище, так и на полках магазина. При этом фаги атаковали гнилостных микробов и биодеградировали - распались на частицы ДНК, белки и пошли на корм другим микроорганизмам. После успешных испытаний руководство нескольких крупных агрокомплексов заинтересовалось такой биозащитой урожая.

Как вам удалось найти нужные бактериофаги и превратить их в противоядие? - спрашиваю я, поглядывая на игрушечного фага, стоящего на стопке книг.

Для поиска есть классический метод двойного агара. Вначале на первый слой агара в чашке Петри стелите эдакий газон из бактерий, сверху льете воду из лужи и закрываете вторым слоем агара. Через какое-то время на этом мутном газоне появляется чистое пятно, значит, фаг сожрал бактерию. Мы выделяем фаг и изучаем его.

Лаборатория Мирошникова вместе с российскими и зарубежными коллегами получила грант РНФ на исследования и диагностику патогенов картофеля. Тут есть над чем работать: растительные бактерии изучены гораздо хуже человеческих. Впрочем, с нашим организмом тоже много неясного. По словам учёных, врачи не так обследуют человека: все анализы и осмотры заточены под антибиотики, а для фаговой терапии нужны другие методы.

Фаготерапия - это не лекарство в нынешнем понимании, а скорее комплексная услуга, которая включает быструю диагностику и подбор нужного средства против конкретного патогена. В России препараты фагов входят в список лекарственных средств, но не упомянуты в методических рекомендациях для терапевтов. Так что врачи, которые в теме, вынуждены применять фаги на свой страх и риск. А в Польше, например, законодательство гласит, что, если пациента нельзя вылечить методами традиционной доказательной медицины, можно применять хоть танцы с бубном, хоть гомеопатию, хоть фаговую терапию. И во вроцлавском институте имени Гиршфельда фаги применяют в качестве персонализированной медицинской помощи. Причём с большим успехом, даже в случае запущенных гнойных инфекций. Применение фагов - научно обоснованный и биологически понятный, хотя и не банальный метод, - подытоживает Мирошников.

Пептиды - это семейство веществ, состоящих из остатков аминокислот. В последнее время учёные всё чаще рассматривают пептиды как основу для будущих лекарств. Речь идёт не только об антибактериальных средствах. Например, в МГУ им. М.В. Ломоносова и НИИ молекулярной генетики РАН был создан пептидный препарат, который нормализует работу мозга, улучшает память, внимание и устойчивость к стрессу. Фото: "Кот Шрёдингера"

А вот новость из наукограда Пущино. Учёные из филиала ИБХ РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН исследовали, как фермент бактериофага Т5 действует на кишечную палочку. То есть работали не с самими бактериофагами, а с их белками-ферментами. Эти ферменты разрушают клеточные стенки бактерий - они начинают растворяться и гибнуть. Но у некоторых микробов есть надёжная наружная мембрана, и этот метод на них не действует. В Пущине решили в помощь ферменту привлечь вещества, которые увеличивают проницаемость мембраны. В результате экспериментов на культурах клеток кишечной палочки учёные выяснили, что вместе фермент и агент уничтожают бактерии намного эффективнее, чем по отдельности. Количество выживших клеток удалось уменьшить чуть ли не в миллионы раз относительно контрольного опыта. В качестве вещества-помощника использовали дешёвые распространённые антисептики, такие как хлоргексидин, причём в очень низких концентрациях.

Фаги можно использовать не только в качестве лекарства, но и как средство, повышающее эффективность прививок.

В рамках проекта, получившего поддержку Министерства образования и науки России, мы собираемся применить белки бактериофагов для усиления иммуногенных свойств искусственного антигена, - рассказывает микробиолог Андрей Летаров (доктор биологических наук, заведующий лабораторией вирусов микроорганизмов Института микробиологии им. С.Н. Виноградского ФИЦ Биотехнологии РАН). - Для этого фрагменты антигена методами генной инженерии сшивают с некоторыми белками бактериофагов, которые способны собираться в упорядоченные структуры, например в трубочки или сферы.

Как объясняет учёный, такие структуры своими свойствами напоминают частицы патогенных вирусов, хотя на самом деле никакой опасности для человека и животных не представляют. Иммунная система гораздо охотнее распознаёт такие вирусоподобные частицы и быстро развивает антительный ответ. Это путь к созданию улучшенной вакцины, которая в дополнение к традиционной долговременной защите будет обеспечивать быстрый защитный эффект для предотвращения распространения заболевания в очаге инфекции.

Иммунитет червя и свиньи

Младший научный сотрудник учебно-научного центра ИБХ РАН Павел Пантелеев (кандидат химических наук) любит кататься на велосипеде по горам. Ещё он любит изучать морских беспозвоночных, точнее, их антимикробные пептиды, которые ежедневно сражаются с бактериями в организмах живых существ. Пептиды - это младшие братья белков: они тоже состоят из аминокислот, только их там не больше пятидесяти, а в белках сотни и тысячи.

В начале каждой статьи о пептидах пишется примерно такая фраза: "Существует острая необходимость создания новых антибиотиков, потому что старые уже не работают из-за резистентности. А антимикробные пептиды обладают чудесным свойством - резистентность со стороны бактерий вырабатывается к ним с большим трудом ". Учебно-научный центр, в котором я работаю, занимается поиском пептидов, которые позволили бы нам противостоять патогенным микроорганизмам, - говорит Павел.

Сегодня известно более 800 таких пептидов, но все они не работают на людях. Лекарства на основе пептидов раз за разом проваливают клинические испытания: не удаётся найти стабильные структуры, которые бы в нужном количестве поступали в нужное место и не вызывали побочных эффектов. Они имеют свойство накапливаться в организме: например, могут убить инфекцию, но не выйти с мочой, а остаться в почках.

Мы изучаем морских кольчатых червей, - рассказывает Павел. - Вместе с коллегами из Института экспериментальной медицины мы выделили из червей Arenicola marina (морской пескожил) два пептида и изучили их. Когда я был аспирантом, мы ещё ездили на Белое море за червями, но в них новых пептидов так и не нашли. Конечно, это может быть связано с несовершенством методики поиска, но, скорее всего, у этого червя действительно только два пептида, и этого достаточно, чтобы защищаться от патогенов.

Почему именно черви, их проще изучать?

Дело в том, что существует концепция, согласно которой у древних беспозвоночных система врожденного иммунитета должна быть очень сильной, потому что многие из них живут в не самых благоприятных условиях среды обитания и до сих пор существуют. Сейчас одними из объектов моих исследований являются пептиды мечехвостов.

Павел достаёт телефон и показывает нечто с черепашьим панцирем и кучей отвратительных крабьих лапок. Такое можно увидеть только в фильме ужасов или в плохом сне.

Бактериофаг. Его реальная высота примерно 200 нанометров. Утолщение в верхней части называется головкой. В ней содержится нуклеиновая кислота. Фото: "Кот Шрёдингера"

Однако не важно, что ты изучаешь, червей, мечехвостов или свиней, - продолжает Павел. - У всех организмов ты будешь исследовать одни и те же ткани и клетки, где находятся пептиды. Например, клетки крови - нейтрофилы у млекопитающих или гемоциты у беспозвоночных. Пока неизвестно почему, можно лишь выдвигать гипотезы, в том числе шутливые. Свинья - не особо чистоплотное животное, поэтому ей нужно больше защитников, которые не дадут бактериям из её грязевой ванны заразить организм чем-нибудь. Но есть и универсальный ответ: в каждом конкретном случае пептидов столько, сколько необходимо для защиты организма.

Почему пептиды лучше антибиотиков?

Пептиды хитро устроены. В отличие от антибиотиков, которые, как правило, действуют на определённую молекулярную мишень, пептиды встраиваются в клеточную оболочку бактерии и формируют в ней особые структуры. В конце концов оболочка клетки разрушается под весом пептидов, захватчики проникают внутрь, а сама клетка взрывается и погибает. Кроме того, пептиды действуют быстро, а эволюция структуры мембраны - очень невыгодный и сложный для бактерии процесс. В таких условиях вероятность развития устойчивости к пептидам сводится к минимуму. Кстати, в нашей лаборатории изучают пептиды не только животных, но и растений, например защитные соединения белково-пептидной природы из чечевицы, укропа. На базе отобранных природных образцов мы создаём что-то интересное. Получившееся вещество вполне может быть гибридом - чем-то средним между пептидом червяка и мечехвоста, - уверяет Павел.

P. S.

Хочется надеяться, что лет через пять, десять или двадцать наступит новая эра борьбы с микробами. Бактерии - существа хитрые и, возможно, создадут в ответ ещё более мощные средства обороны и нападения. Но и наука не будет стоять на месте, так что в этой гонке вооружений победа всё-таки останется за человеком.

Человек и бактерии. Метафоры

Друзья

Штатные сотрудники - бактерии, обитающие в нашем организме. По некоторым оценкам, их общая масса составляет от одного до трёх килограммов, а по количеству их больше, чем клеток человека. Они могут быть заняты на производстве (выработка витаминов), в перерабатывающей промышленности (переваривание пищи) и в армии (в нашем кишечнике эти бактерии подавляют рост своих патогенных собратьев).

Приглашённые специалисты по пищевому производству - молочнокислые и другие бактерии используются для производства сыра, кефира, йогурта, хлеба, квашеной капусты и других продуктов.

Двойные агенты - вообще-то, они враги. Но их удалось завербовать и заставить работать на нужды нашей обороны. Речь идёт о прививках, то есть введении в организм ослабленных вариантов бактерий.

Приёмные дети - это уже не бактерии, а части наших клеток - митохондрии. Когда-то они были самостоятельными организмами, но, проникнув сквозь клеточную мембрану, лишились независимости и с тех пор исправно обеспечивают нас энергией.

Рабочие-военнопленные - генетически модифицированные бактерии используются для производства лекарств (в том числе - антибиотиков) и многих других полезных веществ.

Враги

Пятая колона - некоторые бактерии, обитающие в нашем теле или на коже, в обычной ситуации могут быть вполне безвредными. Но когда организм ослаблен, они коварно поднимают восстание и переходят в наступление. Их ещё называют условно-патогенными штаммами.

Защитные крепости - колонии бактерий, которые покрывают себя слизью и плёнками, предохраняющими от действия препаратов.

Бронированная пехота - среди бактерий, устойчивых к антибиотикам, есть такие, которые умеют делать свои внешние оболочки непроницаемыми для молекул лекарств. Мощь пехоты скрыта в липополисахаридном слое. После гибели бактерий этот слой из жиров и сахара попадает в кровь и может вызвать воспаление или даже септический шок.

Тренировочные базы - ситуации, в которых выживают самые устойчивые и опасные штаммы. Такой тренировочной базой для бактериального спецназа может служить организм человека, который нарушает курс приёма антибиотиков.

Химическое оружие - некоторые бактерии научились вырабатывать вещества, которые разлагают лекарства, лишая их целебных свойств. Например, ферменты из группы бета-лактамаз блокируют действие антибиотиков из группы пенициллинов и цефалоспоринов.

Маскировка - микробы, меняющие внешнюю оболочку и белковый состав так, что лекарства их "не замечают".

Троянский конь - некоторые бактерии используют особые приёмчики для поражения врага. Например, возбудитель туберкулёза (Mycobacterium tuberculosis) способен забираться внутрь макрофагов - иммунных клеток, которые отлавливают и переваривают блуждающих болезнетворных бактерий.

Суперсолдаты - этим всесильным бактериям не страшны почти никакие лекарства.

Десять заповедей антибактериального поведения

1. Своевременно проходите вакцинацию.

2. Применяйте противомикробные препараты только в случае их назначения дипломированным врачом.

3. Ещё раз: не занимайтесь самолечением с помощью антибиотиков!

4. Помните, что антибиотики не помогают от вирусов. Лечить ими грипп и многие виды "простуды" не только бесполезно, но и вредно. Вроде бы это проходят в школе, однако во время исследования ВЦИОМ на вопрос "Согласны ли вы с утверждением, что антибиотики убивают вирусы так же хорошо, как и бактерии?" 46% респондентов ответили "да".

5. Принимайте лекарство ровно в тех дозах и столько дней, сколько назначил врач. Не прекращайте приём, даже когда почувствуете себя здоровым. "В случае если вы не доведёте лечение до конца, есть риск, что антибиотики не убьют все бактерии, вызвавшие вашу болезнь, что эти бактерии мутируют и станут устойчивыми. Это происходит не в каждом случае - проблема в том, что мы не знаем, кто может закончить лечение преждевременно и без последствий", - признаются эксперты ВОЗ.

6. Никогда не делитесь антибиотиками.

7. Не используйте назначенные ранее и оставшиеся после приёма антибиотики.

8. Мойте руки. Пейте только чистую воду.

9. Используйте средства защиты при половых актах.

10. Избегайте тесных контактов с больными. Если сами заболели, проявите благородство - не пытайтесь заразить своих одноклассников, сокурсников или коллег. В смысле - сидите дома.