Читать книгу Советская микробиология: на страже здоровья народа. История советской микробиологической науки в биографиях некоторых её представителей - Игорь Юрьевич Додонов - Страница 1

Народное здравие есть высший закон.

Н.Ф. Гамалея

За последние десятилетия советская

микробиология достигла небывалого расцвета.

Какую бы отрасль микробиологии мы ни взяли

(общую, техническую, сельскохозяйственную, меди-

цинскую), всюду отмечаются значительные успехи.

[…]

Достигнутые советской микробиологией успехи

являются ярким доказательством того, что наши

микробиологи будут и впредь развивать передовую

советскую науку.

Н.Л. Утевский

«Микробиология» (1965г.)

ОТ АВТОРА

Книга эта предназначена для массового читателя. Вряд ли что-то почерпнёт в ней учёный-микробиолог, учёный-биолог или даже простой врач (если он, конечно, как следует учился на медицинском факультете). Хотя, впрочем, некоторые исторические нюансы, моменты биографий учёных, о которых будет здесь рассказано, окажутся интересны и профессионалам, их не знавшим или попросту их подзабывшим.

События последних месяцев, без преувеличения, имеющие планетарный масштаб, делают тематику книги чрезвычайно актуальной. Собственно, пандемия коронавируса COVID-19, потрясшая человечество, и подвигла автора к написанию этой работы.

Автор по роду своей деятельности и образованию не имеет отношение ни к микробиологии, ни к медицине. Он – историк, всегда интересовавшийся историей науки (и, в частности, биологической). Но история – это не только изучение событий и процессов, происходивших в человеческих обществах, но и внимание к людям, бывших их участниками. Как говорят историки, субъективный (личностный) фактор играет в историческом процессе большую роль. Что верно, то верно. А сверх того, в биографиях отдельных людей зачастую очень ярко отражаются те масштабные события, которые происходят в обществе.

Словом, показать, как в Советской стране боролись с такой угрозой, как эпидемии, рассказав о жизни некоторых советских учёных-микробиологов, кажется автору весьма уместным.

Жизнь, которую эти учёные посвятили служению науке, служению людям, своей стране, не может не вызывать восхищения. И рассказать о них сейчас, в такое непростое время, – не только отдать им долг памяти, но и дать людям дополнительную надежду. Ибо положительный пример всегда даёт надежду.

ГЛАВА I

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ АЗБУКА

Поскольку книга носит научно-популярный характер, то представляется совсем не лишним рассказать немного о микробиологии как науке и истории её становления и развития.

Микробиология – это отрасль биологии, изучающая жизнедеятельность особой группы живых организмов, которые, по своим размерам, находятся за пределами видимости невооружённого глаза и доступны исследованию только при помощи микроскопа. Эти организмы получили общее наименование микробов, от которого и происходит название науки – микробиология (от греческих слов «микрос» – малый, «биос» – жизнь и «логос» – наука, учение).

Микробиология изучает форму и строение микробов, их физиологию, роль в природе и патологии человеческого, животного и растительного организмов.

Медицинская микробиология занимается изучением тех видов микробов, которые в процессе своей эволюции приспособились к человеческому организму и, паразитируя на нём, вызывают инфекционные (т.е. заразные) заболевания. Подобные виды микробов называют патогенными (болезнетворными).

Сразу надо оговориться, что в окружающей человека и животных природе, в их организмах широко распространены и непатогенные микробы, так называемые сапрофиты.

Фактически медицинская микробиология стала самостоятельной дисциплиной, находящейся на стыке двух наук, – биологии и медицины. Недаром представители первого поколения микробиологов в большинстве своём были врачами (как бы сказали сейчас – врачами общей практики).

Микробы – это обобщённое наименование нескольких групп микроорганизмов. Наука различает бактерии, грибки, спирохеты, риккетсии, простейших и вирусы.

Бактерии представляют собой микроскопические организмы растительной природы. Их размеры исчисляются микронами (микрон – тысячная часть (0,001) миллиметра). Величина бактерий колеблется от 0,5 до 6 микрон. В отличие от обычных растений, бактерии лишены хлорофилла. Размножаются при помощи простого поперечного деления, в чём проявляют сходство с одним из видов размножения грибков (отчего бактерии получили своё второе название грибков-дробянок).

По своей форме (морфологии) бактерии делятся на три основные группы.

1) Кокки. Это наиболее простая форма. В процессе деления новые молодые клетки могут сохранять связь между собой, образуя различные сочетания. По взаимному расположению особей кокки подразделяются на следующие морфологические группы:

а) Микрококки – кокки, располагающиеся по одной особи.

б) Диплококки (парные кокки) – кокки, располагающиеся попарно. Такое расположение обусловлено делением клеток в одной плоскости, причём, образующиеся в результате деления две новые клетки не утрачивают связи между собой. К патогенным диплококкам относятся: пневмококк – возбудитель крупозной пневмонии, менингококк – возбудитель менингита, гонококк – возбудитель гонореи.

в) Стрептококки – кокки, располагающиеся цепочкой. Как и диплококки, стрептококки делятся в одной плоскости. Среди стрептококков имеются виды, вызывающие заболевание человека (ангина, рожа и ряд других).

г) Тетракокки – кокки, располагающиеся четвёрками. Эта форма присуща коккам, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

д) Сарцины – пакетообразные кокки. Деление сарцина происходит в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях.

е) Стафилококки (гроздевидные кокки) – скопление кокков, напоминающее виноградные грозди. Стафилококки образуются в тех случаях, когда кокки делятся в самых разнообразных плоскостях. Среди стафилококков встречаются виды, вызывающие различные гнойные заболевания кожи, слизистой оболочки и внутренних органов.

Однако надо иметь в виду, что название «кокк» (с греческого – «шар») в определённой степени условно. Шарами эти морфологические виды бактерий бывают не всегда. Скажем, гонококк и менингококк бобовидной формы, а менингококк – ланцевидной. Но при таком «отклонении» от «шарообразности» длина таких бактерий незначительно превосходит их ширину.

2) Палочки. К этой группе относятся микробы, имеющие форму цилиндрических клеток. Длина таких клеток значительно превосходит ширину (отсюда и само название – палочки). Палочки, образующие споры, называются бациллами, не образующие – просто бактериями.

Палочки, подобно коккам, могут давать различные сочетания: палочки, соединённые по две, носят название диплобацилл, или диплобактерий; палочки, соединённые в цепочку, называются стрептобациллами, или стрептобактериями. Но большинство болезнетворных палочек располагается одиночно.

У одних палочек концы закругленные, у других – прямые (обрубленные), у третьих – заострённые.

Эти отличия в морфологии палочек иногда играют важную роль в процессе идентификации патологического материала в ходе визуального наблюдения, т.е. под микроскопом. Скажем, бактерии чумы имеют скруглённую (овоидную) форму, а бациллы сибирской язвы – прямоугольную, с резко обрубленными концами (при этом они располагаются преимущественно не одиночно, а виде дипло- и стрептобацилл).

3) Спирально-извитые формы. К этой группе относятся бактерии, имеющие извитую форму в один или несколько витков. Среди них различают микробов слегка изогнутых (в виде запятой) – вибрионов и микробов, имеющих несколько изгибов, – спирилл.

При этом надо учитывать, что бактериям свойственен полиморфизм – их форма и величина могут меняться в зависимости от условий питания, культивирования и воздействия различных физических и биохимических факторов. Так, например, холерный вибрион в старых культурах может принимать форму шаров, гигантских спирилл и т.д. Туберкулёзная бактерия обладает склонностью давать ветвистые формы, а дифтерийной палочке свойственно ветвление и образование на концах булавидных вздутий.

Тело бактерий (чаще всего одноклеточное) построено по типу растительных клеток и состоит из оболочки и внутреннего содержимого – цитоплазмы.

Оболочка клеток тонка и бесцветна. Она обусловливает сохранение бактериями относительного постоянства форм.

В клеточной оболочке обнаруживается три слоя: 1) внутренний – цитоплазматическая мембрана; 2) средний – клеточная стенка и 3) наружный – слизистый. Они защищают бактериальную клетку от вредных факторов окружающей среды и в то же время не препятствуют проникновению веществ из внешней среды в клетку и обратно, т.е. «вписаны» в обмен веществ бактериальной клетки.

Наружный слой большинства бактерий (как болезнетворных, так и сапрофитов) способен образовывать капсулы. Так называют значительно утолщившийся слизистый слой клеточной оболочки, достигший определённой концентрации и приобретший определённую форму.

Для некоторых микробов образование капсул – постоянный признак (т.н. группа капсульных микроорганизмов). Но и некапсульные бактерии иногда образуют капсулы (например, кишечная палочка, гонококки, пневмококки, бациллы сибирской язвы и др.). В любом случае капсулы для бактерий – полезное образование, защищающее их от вредного воздействия макроорганизма или внешней среды. Так, сибиреязвенные бациллы и пневмококки образуют капсулы в больном организме, а, попадая во внешнюю среду, их утрачивают; бактерии кишечно-тифозной группы, наоборот, – образуют капсулы во внешней среде при низкой температуре (10 – 20 градусов Цельсия) или при наличии сбраживаемых углеводов.

Химический состав капсулы разных бактерий неодинаков: у одних микробов слизистый слой состоит из полисахаридов, у других – из глюкопротеинов.

Цитоплазма бактерий представляет собой смесь коллоидов и имеет жидкую консистенцию. В ней также содержатся гранулы (100 – 200 ангстрем в диаметре), состоящие из различных органических соединений (дегидразы, рибонуклеиновой кислоты, волютина и др.). Нередко в цитоплазме содержатся разнообразные включения – сера, жир, гликоген, зёрна пигмента, гранулёза.

Как говорилось ранее, часть палочек (бациллы) способна образовывать споры. В отличие от грибков (о чём ниже), споры у бацилл служат не для размножения клеток, а для защиты от неблагоприятных воздействий внешней среды, т.е. содействуют сохранению вида.

Одна бактериальная клетка способна образовывать только одну спору.

Процесс спорообразования происходит у бактерий в относительно короткий срок (примерно в течение 24 часов). Сущность процесса заключается в том, что содержимое микробной клетки постепенно сгущается и, концентрируясь в одном месте, покрывается плотной оболочкой. Постепенно тело бактериальной клетки отмирает.

Оболочка споры состоит из двух слоёв: наружного и внутреннего. Наружный слой трудно проницаем для воды и различных веществ, т.е. выполняет защитную функцию. Из внутреннего слоя при прорастании споры образуется новая клеточная оболочка бактерии.

Химический состав споры характеризуется малым количеством свободной воды и большим содержанием липоидов (т.е. жиров), что в значительной степени обусловливает устойчивость спор к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. Например, температура 100 градусов Цельсия не убивает споры. Для их уничтожения необходимо воздействие более высоких температур: перегретого пара (120 – 134 градуса Цельсия в течение 20 минут) или сухого жара (160 – 170 градусов Цельсия в течение 1 – 2 часов).

Попав в условия благоприятные для развития (наличие необходимой питательной среды, влажности, температуры), споры быстро прорастают (за 4 – 5 часов), превращаясь в «обычные» бактерии (говоря по-научному, в вегетативные формы). При прорастании оболочка споры сначала разбухает, а потом растворяется или разрывается, и из неё выходит бактерийный проросток, одетый в тонкую оболочку.

Долгое время оставался спорным вопрос о ядре у бактерий. Одни учёные отрицали его существование, другие полагали, что всё внутреннее содержимое бактериальной клетки является её ядром. Сейчас большинство исследователей признают наличие ядра у бактерий. При этом считается, что оно находится в диффузном состоянии и не вполне дифференцировано от цитоплазмы. Наличие ядерной хромативной субстанции у бактерий доказано опытным путём: с помощью микрохимической нуклеальной реакции на тимонуклеиновую кислоту, являющуюся обязательной составной частью хроматина (вещества, заключённого в ядрах животных и растительных клеток). Сверх того, в ходе ряда исследований наблюдался процесс обособления ядра у бактериальных клеток.

Бактерии способны передвигаться. Движение они совершают при помощи жгутиков – тончайших извитых нитей, которые начинаются от базальных гранул в цитоплазме и выходят наружу через клеточную оболочку. Число и расположение жгутиков у различных бактерий неодинаковы: жгутик может быть один и располагаться на одном из полюсов (такие бактерии называются монотрихами); жгутики могут располагаться пучками на одном или двух полюсах (лофотрихи); жгутики могут идти вокруг всего тела бактерии (перетрихи).

Наиболее быстрые и прямолинейные движения совершают монотрихи и лофотрихи. Например, холерный вибрион (монотрих), имея размер 1,5 – 3 микрона, передвигается со скоростью 30 микрон в секунду, что, как нетрудно подсчитать, превосходит его размер в 10 – 20 раз. Перетрихам присущи менее энергичные и в то же время более беспорядочные движения.

Характер движения микробов зависит также от их возраста (молодые клетки двигаются более энергично), температуры внешней среды (оптимальная для микроорганизмов температура способствует движению), наличия химических веществ и других факторов.

Грибки составляют очень широко распространённую в природе группу микроорганизмов растительного происхождения. От бактерий они отличаются более сложным строением и более совершенными способами размножения.

Грибки делятся на три большие группы: 1) плесени; 2) дрожжи; 3) несовершенные грибки.

1) Плесени. Различают два вида плесеней: мукоровые и аспергилловые.

Грибки семейства мукоровых имеют ветвящийся мицелий (грибницу) без перегородок (несептированный). Т.е. вся грибница их представляет собой одноклеточный организм. От мицелия отходят спороносные нити, оканчивающиеся шаровидными спорангиями, в которых содержатся многочисленные споры (эндоспоры). После созревания спорангии лопаются, а выпавшие споры, прорастая, дают начало развитию нового мицелия. Разросшиеся колонии мукорового грибка читатель мог видеть на старом хлебе (эти колонии имеют вид чёрного сплошного пушка, покрывающего поверхность несвежего хлебо-булочного изделия).

Аспергилловые грибки имеют более сложное строение – мицелий этих грибков многоклеточный: он разделён межклеточными перегородками. Размножаются аспергилловые грибки также посредством спор (экзоспор или конидий).

Аспергилловые грибки разделяются на два подсемейства: собственно аспергиллусы и пенициллиумы. Спороносные нити первых (конидиеносцы) одноклеточные и заканчиваются головчатым утолщением, на котором имеются стеблеобразные выросты – стеригмы. От них и отшнуровываются экзоспоры (органы плодоношения напоминают лейку, поэтому такие грибки ещё называют леечными). Конидиеносцы вторых – многоклеточные, без головчатого утолщения. Стеригмы и отшнуровывающиеся от них экзоспоры напоминают кисточки (отсюда и второе название пенициллиумов – кистевики).

Аспергилловые плесени читатель может видеть весьма часто: на несвежих продуктах, влажных и сырых поверхностях (при недостаточном поступлении света и свежего воздуха).

Грибки семейства аспергилловых имеют большое практическое применение в медицине (в производстве антибиотиков), в особенности грибки рода пенициллиумов.

2) Дрожжи. Дрожжевые грибки – это крупные круглые, овальные, а иногда удлинённые клетки с двуконтурной оболочкой. В них отчётливо заметно ядро, иногда вакуоли (небольшие шаровидные полости). Диаметр дрожжей 7 – 10 микрон. Размножаются они как посредством почкования, так и с помощью спор (эндоспор, образующихся прямо внутри дрожжевых клеток).

Семейство дрожжевых грибков очень многочисленно. Характерной физиологической особенностью большинства дрожжей является способность производить спиртовое брожение сахаров, в результате которого происходит разложение сахара на этиловый спирт и углекислый газ. Эта особенность дрожжей ста стала известна человеку с глубокой древности и нашла широкое применение: при производстве спиртных напитков (пива, вина), для подъёма и разрыхления теста (посредством выделяющегося при брожении углекислого газа), при изготовлении заквасок, использующихся в производстве кисломолочных продуктов (кефира, ряженки, кумыса и др.). С развитием биологической и химической наук стало известно, что многие дрожжевые грибки богаты белками, жирами и витаминами. В связи с этим было налажено дрожжевание кормов для скота. Богатство дрожжей витаминами (тиамином, рибофлавином, никотиновой, фолиевой, пантотеновой кислотами и др.) обусловило их применение при изготовлении лекарств для лечения различных заболеваний (авитаминоза, фурункулёза, диспепсии и ряда других).

В общем, наверное, без преувеличения дрожжевые грибки можно назвать «чемпионом» среди микроорганизмов по сферам их полезного использования в жизни человека.

3) Несовершенные грибки. К этой группе грибков относятся: а) дерматофиты; б) дрожжеподобные организмы и в) лучистые грибки (или актиномицеты).

Вегетативное тело дерматофитов состоит из септированного мицелия. Размножаются они почкованием и экзоспорами.

Дрожжеподобные грибки (Саndida) морфологически сходны с истинными дрожжами, но, в отличие от последних, не образуют эндоспор, т.е. размножаются только почкованием.

Лучистые грибки (актиномицеты) по строению мицелия близки, с одной стороны, к низшим одноклеточным плесеням (мукоровым грибкам), а с другой – к бактериям. Ветвящийся мицелий их представляет собой одну клетку. Нити актиномицетов в поперечнике имеют 1 микрон. Размножаются актиномицеты при помощи оидий –члеников, образующихся в результате распада концевых нитей на отдельные сегменты. В результате эти грибки выглядят, как расходящиеся в разные стороны лучи (отсюда и их название – лучистые грибки). Актиномицеты, подобно плесеням, нашли применение в медицине для изготовления антибиотиков (из различных актиномицетов получены такие антибиотики как стрептомицин, ауреомицин, хлормицетин (его синтетический аналог – левомицетин), тетрациклин).

Мы много сказали о полезной роли грибковых микроорганизмов в жизни человека. Но грибки являются также и причиной многих заболеваний человека (эти заболевания имеют обобщённое наименование микозов). Так, плесневые грибки могут вызывать глубокие микозы – поражение лёгких, селезёнки; дерматофиты поражают кожу и волосы (дерматомикозы); грибки рода Саndida вызывают кандидамикозы мочеполовых путей; лучистые грибки – актиномикозы (очень тяжёлые заболевания, характеризующиеся глубокими нагноениями на шее, затылке, рёбрах и позвонках больного, а также в ряде случаев и поражением внутренних органов – лёгких, печени, кишечника и др., могущие привести к смертельному исходу).

Спирохеты имеют строение тонких нитей со многими завитками.

Тело спирохет состоит из цитоплазмы и центральной эластичной осевой нити. Некоторые виды спирохет имеют длинные тонкие жгутики, располагающиеся по концам тела, другие жгутиков не имеют. Тем не менее подвижными являются все спирохеты. Дело в том, что их подвижность обусловливается сократимостью их цитоплазмы и эластичностью осевой нити. Таким образом, спирохеты могут совершать вращательные и сгибательные движения. Жгутики же, в случае их наличия, играют в передвижениях этих микроорганизмов вспомогательную роль.

Размножаются спирохеты так же, как и бактерии, путём простого поперечного деления.

Эти микробы являются возбудителями ряда инфекционных заболеваний человека. Например, бледная спирохета – возбудитель сифилиса; спирохетами вызываются также возвратный тиф (как вшивый, так и клещевой) и лептоспирозы.

Простейшие (Protozoa) представляют собой одноклеточные животные организмы. По строению они более сложны, чем бактерии. Тело их состоит из протоплазмы, одного или нескольких ядер, вакуоли и ряда включений.

Движение простейшие совершают при помощи протоплазмы, образующей псевдоподии (например, амёбы), либо при помощи жгутиков и ресничек (например, инфузории).

Размножаются простейшие несколькими способами: а) путём простого деления; б) множественным делением сначала ядра, а затем всей клетки на ряд молодых особей (такое деление называется шизогонией); в) половым путём. У некоторых простейших может встречаться сочетание указанных способов размножения. Так, например, у плазмодия малярии происходят смены бесполового и полового циклов размножения.

Некоторые простейшие могут образовывать так называемые цисты (например, дизентерийная амёба). Это – неактивное состояние данных микроорганизмов подобное спорам у бактерий. Как и споры у последних, цисты простейших не служат целям размножения, а являются защитой от неблагоприятных условий внешней среды. Они окружены плотной оболочкой и содержат по несколько ядер. Попав в благоприятные условия, цисты превращаются в вегетативные клетки.

Простейшие являются возбудителями ряда опасных инфекционных заболеваний человека: трипаносома – сонной болезни, плазмодии – малярии, амёбы – дизентерии и амёбных нарывов печени и др.

Риккетсии (существует и форма написания этого слова с двумя буквами «т» – «риккеттсии») – своеобразная группа микроорганизмов. Своё название получили по имени американского медика и учёного Х.Т. Риккетса, впервые описавшего возбудителя лихорадки Скалистых гор, который как раз и является риккетсией1. Риккетс погиб при изучении эпидемии сыпного тифа в Мексике. «Сыпняк» также вызывается риккетсиями. Ещё одна причина, по которой микроорганизм был назван в честь американского исследователя.

Риккетсиям свойственен полиморфизм.

Различают четыре морфологических типа риккетсий (по П.Ф. Здродовскому):

1) Тип А, или кокковидные риккетсии, в виде очень мелких овоидов или эллипсоидов диаметром 0,3 – 0,5 микрон.

2) Тип В, или палочковидные риккетсии, в виде нежных коротких палочек диаметром от 1 до 1,5 микрон.

3) Тип С, или бациллярные (длинные палочковидные) риккетсии, в виде удлинённых и обычно изогнутых тонких палочек размером 3 – 4 микрона.

4) Тип D, или нитевидные риккетсии, в виде длинных, нередко гигантских причудливо изогнутых нитей, напоминающих крупные бактерии-спириллы. Их размер 10 – 40 микрон. Встречатся формы и превышающие 40 микрон.

Риккетсии неподвижны.

Эти микроорганизмы вызывают у человека и животных группу заболеваний, имеющих общее название риккетсиозов. У человека наиболее известным из таких заболеваний, носящим эпидемический характер, является сыпной тиф (причём в трёх «вариациях» – вшивый, крысиный (блошиный) и клещевой). Кроме того, риккетсиозами являются ряд эндемических лихорадок (например, лихорадка цуцугамуши (Япония), марсельская лихорадка, пятнистая лихорадка Скалистых гор Америки и ряд других).

Вирусы. Ряд инфекционных заболеваний человека, животных и растений вызывается такими микроорганизмами, размеры которых исчисляются в миллимикронах (т.е. в тысячных долях микрона и, следовательно, миллионных долях миллиметра). Эти микробы получили название вирусов (от латинского слова «virus» – яд). Поскольку они обладают способностью проникать через мелкопористые бактериальные фильтры, задерживающие все другие микроорганизмы, то их стали называть также фильтрующимися вирусами 2.

Вирусы не имеют клеточного строения и характеризуются относительной простотой химического состава, как правило, включающего только гидратированный белок и специфическую нуклеиновую кислоту (РНК или ДНК). Возможно наличие липидной (т.е. жировой) оболочки, которая выполняет защитные функции. Такой оболочкой располагает, например, вирус COVID – 19 (он же – SARS COV.– 2).

Вирусы имеют разнообразную форму: шаровидную, кубовидную, коротких и длинных палочек, иногда изогнутых.

Вирусы настолько малы, что разглядеть их можно, как правило, только в электронный микроскоп. Размеры большинства из них колеблются в пределах от 30 до 100 миллимикрон. Однако есть и более мелкие: величиной 10 – 15 миллимикрон. Размеры таких вирусов приближаются к размерам крупных белковых молекул (таковы, например, вирусы ящура, полиомиелита). В то же время наиболее крупные вирусы, так называемые элементарные тельца, при определённых методах окраски становятся видимыми даже в обычный микроскоп. К элементарным тельцам относятся возбудители оспы, оспы животных и ряда других заболеваний.

* * *

Такова, вкратце, «карта» микроорганизмов. Именно их изучением и, в случае их болезнетворности (для человека, животных и растений), борьбой с ними занимается микробиология.

Однако каким образом микробам удаётся поражать макроорганизмы? Какова схема, факторы их болезнетворной деятельности? И как реагирует на их болезнетворную деятельность макроорганизм (нас в данном случае интересует, прежде всего, организм человека)?

Здесь необходимо рассказать об инфекции как таковой и о человеческом иммунитете.

Под инфекцией (от латинского слова «inficio» – заражаю) понимается совокупность явлений, которые происходят в организме вследствие проникновения, размножения и действия в нём микробов.

В инфекционном процессе играет роль взаимодействие трёх факторов: 1) микроорганизма – возбудителя заболевания; 2) макроорганизма; 3) окружающей среды, которая влияет на свойства как макроорганизма, так и микроорганизма.

Микробы, способные вызывать заболевания, должны быть патогенными и вирулентными.

Патогенность – это, собственно, и есть способность микроба оказывать на макроорганизм болезнетворное действие.

Патогенность может значительно колебаться у различных штаммов микробов одного и того же вида. Так вот, степень патогенности данного штамма микроорганизма называется вирулентностью. Т.е. чем выше вирулентность, тем более заразен микроб.

Можно дать и более развёрнутое определение вирулентности.

Вирулентность – это свойство микроба проникать в ткани макроорганизма, жить, размножаться и распространяться в них, противостоять тем неблагоприятным влияниям, которые оказывают на него биологические реакции организма, и выделять различные ядовитые вещества, которые обусловливают клиническую картину инфекционного заболевания.

Чем «ярче» выражены эти «способности» у микроба, тем более он вирулентен (болезнетворен, заразен).

Патогенные микробы приспособлены к жизни только в живых организмах. Данную особенность они приобрели в ходе длительной эволюции, образовавшись из сапрофитных форм. Однако это не значит, что патогенные микроорганизмы тут же погибают во внешней среде. Нет. Более или менее длительное время они способны в ней сохраняться. Но подобная ситуация для них экстремальна. И, только проникнув в живой организм, патогенные микробы «обретают свой рай», максимально благоприятную для их жизнедеятельности среду.

В то же время необходимо учитывать, что строгого деления микробов на патогенные и сапрофиты провести нельзя. Во-первых, многие патогенные микробы, внедрившись в макроорганизм, могут не вызывать в нём инфекционного процесса. Скажем, в человеческом организме способны «спокойно жить» даже носители таких опасных заболеваний как брюшной тиф, холера и туберкулёз (палочка брюшного тифа, холерный вибрион и туберкулёзная микобактерия). Во-вторых, казалось бы, безвредные сапрофиты при понижении сопротивляемости человеческого организма в определённых условиях нередко становятся причиной патологических изменений. Например, «наитипичнейший» сапрофит – кишечная палочка Е. соli, попав в мочевой пузырь или почки, может вызвать воспалительный процесс в них.

Отсюда вполне возможно сделать вывод, что если патогенность является видовым свойством какого-то вида микробов (т.е. такой-то микроб, в принципе, патогенен), то вирулентность – это, можно сказать, индивидуальное свойство микроба (какого-то его штамма, территориальной популяции и т.д.). Также становится ясно, что вирулентность микроорганизмов колеблется как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Всякий микроб в момент выделения из макроорганизма максимально вирулентен (оно и понятно, он «пришёл» с «пастбища», из «райского уголка»). Попав во внешнюю среду, подвергаясь высыханию, действию света, иногда – высоких температур, микроб теряет вирулентность.

К факторам вирулентности (см. развёрнутое её определение) относятся: 1) капсулы, 2) диффузионный фактор, 3) токсины, 4) агрессины.

1) Капсулы. Ранее мы говорили, что капсулы и капсулообразование можно рассматривать как приспособляемость патогенных микробов к неблагоприятным условиям жизни в организме человека или животного. Именно в макроорганизме ряд кокков и бацилл образуют капсулы и теряют их, попадая во внешнюю среду, при этом резко ослабляя свою вирулентность. Например, экспериментально доказано, что капсула сибиреязвенной палочки обеспечивает ей устойчивость против фагоцитоза.

Но капсулы образуются только у бактерий, да и то не у всех и не всегда (см. выше). В случае же с вирусами роль капсул, очевидно, выполняет липидная оболочка, имеющаяся у некоторых представителей этого вида микроорганизмов (см. выше).

2) Диффузный фактор (или фактор распространения). Некоторые микроорганизмы способны выделять литические ферменты, увеличивающие проницаемость тканей макроорганизма, что содействует облегчению распространения микроорганизмов. Так, например, ряд бактерий (скажем, дифтерийная палочка) продуцирует фермент гиалуронидазу, расщепляющий гиалуроновую кислоту, входящую в состав соединительной ткани.

Но далеко не все бактерии вырабатывают гиалуронидазу. Такой «способности» нет у менингококка, туберкулёзной микобактерии и многих других. Зато к факторам распространения подобных бактерий учёные относят полисахариды, содержащиеся в их капсулах.

У вирусов, общей чертой которых, как известно, является внутриклеточный паразитизм, литические ферменты тоже встречаются: у вирусов бактерий (бактериофагов), вирусов растений и грибов. Тем не менее многие вирусы «выработали» иные «стратегии проникновения» в клетки поражаемых ими макроорганизмов. Это и введение своего РНК сквозь клеточную оболочку без её повреждения, и обеспечение условий, при которых клетка сама захватывает вирус, «принимая» его «за своего». Безусловно, такие «умения» вирусов нужно относить к факторам их распространения. Кстати, вирусы человека и животных проникают в их клетки именно «безлизисными» способами.

3) Микробные токсины. Патогенные микробы обладают способностью выделять особые ядовитые продукты – токсины, значение которых в патогенезе инфекционных заболеваний чрезвычайно велико.

Если вести речь о бактериях, простейших, риккетсиях, грибках и спирохетах, т.е. микроорганизмах, имеющих клеточную структуру, то их токсины бывают экзотоксинами и эндотоксинами.

Экзотоксины – ядовитые вещества, выделяемые микробной клеткой в окружающую среду (эти токсины легко диффундируют через клеточную оболочку).

Эндотоксины – ядовитые вещества, которые остаются в цитоплазме (протоплазме) микробной клетки. Они попадают во внешнюю среду после отмирания и разрушения клетки.

Экзотоксины более токсичны, чем эндотоксины.

При этом экзотоксины ещё и специфичны, т.е. вызывают в макроорганизме определённые, характерные лишь для этого токсина явления. Так, столбнячный яд обусловливает спазматические сокращения двигательных мышц, а дифтерийный токсин оказывает некротизирующее и парализующее действие и т.д.

Эндотоксины не обладают специфическим действием на макроорганизм. Их действие выражается в явлениях общего отравления.

Экзотоксинам свойственна антигенность, т.е. их попадание в макроорганизм приводит к образованию специфических антител – антитоксинов, нейтрализующих токсин.

Эндотоксины появления антитоксинов в макроорганизме не вызывают – антитела вырабатываются против самих микробов, а не против их ядов.

Экзотоксины менее устойчивы, чем эндотоксины. Они быстро разрушаются под воздействием температуры, света, химических веществ (свойство лабильности). Скажем, нагревание до 80 градусов Цельсия разрушает экзотоксины почти моментально, а уже при 50 градусах они значительно ослабевают.

Эндотоксины выдерживают нагревание до 80 – 100 градусов Цельсия.

Надо иметь в виду, что далеко не всегда микробная клетка вырабатывает и экзо- и эндотоксины. Как раз наоборот – чаще идёт выработка токсинов одного из типов. Но и «дуплеты» также имеют место. Например, дизентерийная палочка Григорьева – Шига или стрептококки отравляют макроорганизм как экзотоксинами, так и эндотоксинами.

Вырабатываются токсины и вирусами. Скажем, токсины гриппа оказывают токсическое воздействие на сердечно-сосудистую, нервную и другие системы человеческого организма.

4) Агрессины. Вещества, выделяемые капсулами ряда бактерий. Имеют белковую или полисахаридную природу. Их назначение – угнетающе действовать на защитные функции организма. Установлено, что агрессины снижают эффективность захвата и переваривания микроорганизмов фагоцитами. Таким образом, агрессины резко усиливают вирулентность микробов.

Выработка агрессинов установлена у многих бактерий: возбудителей брюшного тифа, паратифов, холеры, сибирской язвы, чумы, туберкулёза, дифтерии и др.

В развитии инфекционного процесса играет роль не только вирулентность микробов, но и их количество, попавшее в организм в момент заражения (инфицирующая доза). С увеличением инфицирующей дозы инкубационный период уменьшается, течение и исход болезни становятся более тяжёлыми.

Таким образом, общая схема деятельности микробов в ходе возникновения и протекания инфекции такова: посредством диффузных факторов и агрессинов, угнетающих защитные силы макроорганизма, микроб проникает в организм и в какой-то степени распространяется в нём. Процесс жизнедеятельности микроорганизма в поражённом макроорганизме, включающий его питание, дыхание, размножение (или репликацию, как говорят учёные в случае с вирусами) протекает, естественно, за счёт материала тканей и клеток поражённого организма, что уже само по себе вызывает сбои в его функционировании. Сверх того, результатом жизнедеятельности микроорганизма являются разнообразные токсины, отравляющие макроорганизм, что ещё более усугубляет сбои в его функционировании.

Конечно, говоря об инфекциях, необходимо, хотя бы коротко, сказать о путях и способах заражения, видах инфекций и стадиях их протекания.

Увы, первоисточником инфекционных болезней преимущественно является сам человек. Причём, это может быть больной человек, выздоравливающий человек (реконвалесцент), а также бактерио- и вирусоноситель. Бактерионосители и вирусоносители – это люди, которые не больны, но носят в своём организме тот или иной патогенный микроб, систематически так или иначе выделяют его во внешнюю среду, а следовательно, способны заражать им других людей.

Из организма людей патогенные микробы выделяются различными путями: с мокротой, мочой, гноем, испражнениями и пр. Пути выделения зависят от локализации патологического очага в организме (скажем, туберкулёз или грипп поражают органы дыхания и выделяются из человеческого организма преимущественно через дыхательные пути).

Выделения больного человека способны заражать почву, воду, продукты питания, бытовые предметы, животных, и инфицирование другого человека может происходить через них.

Такие инфекции, первоисточником которых является сам человек, получили название антропонозов (полиомиелит, грипп, вирусный гепатит, дизентерия, менингококковая инфекция и мн. др.).

Существует значительная группа заболеваний, первоисточником которых выступают животные. Такие инфекции называются зоонозами (чума, бешенство, туляремия, ящур, бруцеллёз и мн. др.).

Патогенные микробы могут передаваться от больного человека здоровому следующими путями:

1) Прямым контактом в результате соприкосновения с больным (поцелуи, половой путь).

2) Непрямым контактом, т.е. посредством предметов, заражённых патогенными микробами (предметы домашнего обихода, игрушки, продукты питания и т.п.).

3) Через воздух – воздушно-капельным или воздушно-пылевым путём (грипп, ОРВИ, туберкулёз, скарлатина, дифтерия).

4) Через воду (холера, дизентерия, брюшной тиф).

5) Перенесением от больного к здоровому с участием кровососущих насекомых (сыпной и возвратный тифы – преимущественно через вшей, малярия и жёлтая лихорадка – через комаров).

Тот орган или ткань, через который микроб проникает в организм, называется «входными воротами» инфекции. Некоторые возбудители могут попадать в организм любым путём – через кожу, любую слизистую и любую полость (чумная палочка, стафилококк). Другим нужны строго определённые «входные ворота» (например, гонококк проникает в организм только через слизистые оболочки половых путей и конъюктивы глаз).

Инфекция может локализоваться в различных системах, тканях организма и даже в клетках. Может различными путями распространяться.

В зависимости от локализации возбудителя инфекции и путей его распространения различают:

1) Септицемию, при которой микробы длительно находятся в крови.

2) Бактериемию, при которой микробы размножаются в определённых органах и тканях, из которых периодически поступают в кровь.

3) Пиемию, при которой образуются гнойные очаги в различных тканях и органах.

4) Токсинемию, при которой возбудитель действует на организм своим токсином.

Обобщённо различают местные (локализованные) инфекции, при которых реакция на микробное раздражение и продукты жизнедеятельности микроба проявляется в форме определённого патологического процесса на месте его внедрения, и общие инфекции, при которых попавшие в кровь патогенные микробы распространяются по всему организму.

Формы взаимодействия между патогенным микробом м макроорганизмом также могут носить различный характер. Это находится в зависимости от степени вирулентности возбудителя и состояния макроорганизма.

Прежде всего, микроб может быть механически удалён из организма (скажем, посредством движения ресничек мерцательного эпителия слизистой оболочки носа при чиханье и при кашле) или погибнуть, встретив в месте своего внедрения в организм неблагоприятные условия химического или физико-химического порядка (например, кислотность содержимого желудка).

Иногда микроб, попадая в организм, длительное время существует в нём, не вызывая заболевания. Такое явление называют бактерио- или вирусоносительством. Оно наблюдается как у переболевших некоторыми инфекциями (например, брюшным тифом), так и у здоровых людей, контактировавших с больными, например, дифтерией, скарлатиной, СПИДом и др.

В ряде случаев патогенный микроб находит в организме благоприятные условия для своего существования и размножения и вступает с ним во взаимодействие, которое не приводит к заболеванию. В этом случае симбиоз макро- и микроорганизма, однако, не наступает, так как первый отвечает на внедрение второго рядом биологических реакций (морфологическими или биохимическими изменениями на месте внедрения микроба, изменением реактивности организма). Но эти биологические реакции не достигают такой степени, чтобы наступило заболевание с определёнными клиническими симптомами. Подобное явление получило название скрытой или латентной ифекции.

В ряде случаев патогенный микроб вызывает незначительные или нехарактерные для данного заболевания клинические симптомы (например, известны случаи перенесения «на ногах» такой серьёзной инфекции как брюшной тиф). Такие формы заболевания называются стёртыми или атипичными инфекциями.

Однако в значительном числе случаев взаимодействие макроорганизма с патогенным микроорганизмом приводит к типичному инфекционному заболеванию.

Исследователи выделяют ряд стадий в течении типичных инфекций:

1-я стадия – инкубационный период. Это время, протекающее от момента внедрения патогенных микробов до проявления видимых признаков болезни. В данный отрезок времени происходит, с одной стороны, размножение и накопление проникших в организм микробов, с другой – изменение в сторону повышения реактивности организма к микробам-возбудителям. Длиться инкубационный период может от нескольких часов до нескольких месяцев.

2-я стадия – так называемый продромальный период (или период предвестников). Этот период характеризуется проявлением первых признаков болезни: общим недомоганием, слабостью, головной болью, появлением температуры.

3-я стадия –период развития болезни. В его ходе наиболее ярко проявляются все признаки данного заболевания. Естественно, у каждого заболевания эти признаки свои (причём нередко надо учитывать и сочетание некоторых из них, а то и весь комплекс). Определённая температурная кривая, изменения в картине белой крови, степень и характер поражения центральной нервной системы, сердечно-сосудистого и лимфатического аппаратов, возможные изменения кожи и видимых слизистых оболочек – вот те особенности, которыми характеризуется течение той или иной инфекции.

4-я стадия – период угасания (или период разрешения) болезни. Т.е. это – её исход. Заболевание может заканчиваться выздоровлением или смертью либо может принять хронический характер.

Мы уже не раз упоминали, что инфекционный процесс – результат взаимодействия макроорганизма с возбудителем заболевания. Данное положение впервые обосновал И. И. Мечников в противовес одностороннему этиологическому направлению в микробиологии, согласно которому микробу-возбудителю заболевания придавалось основное значение в развитии инфекции. И.И. Мечников впервые доказал, что возникновение, развитие, течение и исход инфекционного процесса зависят от тех реакций макроорганизма, которые происходят в нём под влиянием патогенного микроба. Другими словами, он настаивал на ведущей роли макроорганизма в инфекционном процессе. Сейчас эта точка зрения является общепризнанной.

Индивидуальность организма, возраст и, следовательно, состояние нервной и эндокринной систем играют большую роль в возникновении и развитии инфекционного заболевания. Например, ряд особенностей детского организма делает его более восприимчивым к инфекции.

Огромное влияние на резистентность (сопротивляемость) организма оказывает фактор его питания. Недостаточность питания, голод ослабляют организм, повышая вероятность инфекционного заболевания.

Наблюдения и исследования позволили установить, что явление устойчивости к инфекциям связано с некоторыми факторами питания. Здесь, прежде всего, надо иметь в виду белковые компоненты пищи и витамины. Белковое голодание может привести к заболеваниям дыхательных путей (например, туберкулёз), другим инфекциям, обусловить их более тяжёлое течение и вызвать повышение смертности.

Авитаминозы (т.е. недостаток витаминов в пище) также снижают устойчивость организма к инфекциям.

Негативными факторами, ослабляющими резистентность организма и, следовательно, повышающими его восприимчивость к инфекции, являются утомление, нервные и психические травмы, большая стрессовая нагрузка, хронические и острые отравления.

И здесь мы вплотную подходим к третьему фактору, играющему роль в инфекционном процессе, – внешней среде. Принято считать, что она оказывает лишь косвенное влияние на инфекционный процесс посредством влияния как на микро-, так и на макроорганизм. Можно сказать, что влияние окружающей среды опосредованно: она не сама участвует в инфекционном процессе, а лишь влияет на двух его «главных» участников – патогенный микроорганизм и макроорганизм.

Тем не менее эта косвенность и опосредованность не делают фактор окружающей среды малозначительным. Роль среды, наоборот, очень велика.

Во-первых, она влияет на микроба-возбудителя (химические, физические, биологические и другие факторы среды). Например, именно холодный и в то же время влажный воздух является благоприятной средой для распространения возбудителей гриппа и ОРВИ. Или: развитие малярийных плазмодиев в теле малярийного комара происходит только при определённых температурах.

Во-вторых, внешняя среда может оказывать влияние на переносчика микроба-возбудителя. Например, температура на того же малярийного комара. Или: клещевой возвратный тиф на территории бывшего СССР встречается только в Средней Азии и на Кавказе, ибо только в этих регионах могут существовать виды клещей, передающие эту инфекцию.

В-третьих, внешняя среда (те же химические, физические и биологические её факторы) оказывает влияние на макроорганизм. Вовсе не для красоты словца говорится, например, о здоровом воздухе степей и гор и нездоровом воздухе сырых, заболоченных территорий. В самом деле, сырость снижает резистентность слизистых оболочек воздухоносных путей. Это же снижение резистентности способствует распространению поздней осенью и ранней весной гриппа и ОРВИ.

Важное замечание: состояние человеческого организма в очень большой степени обусловливается социальными факторами – условиями быта, труда, питания, уровнем развития медицины и доступностью её услуг. Если при этом мы вспомним, что антисанитария создаёт благоприятные условия для жизнедеятельности микробов-возбудителей различных заболеваний, то становится ясным огромное значение социальной гигиены в деле ограничения распространения инфекций, защиты человека от них.

В-четвёртых, эффективность терапевтических воздействий также зачастую зависит от окружающей среды. Например, лечение туберкулёза гораздо эффективнее проходит в сухом и тёплом климате и менее эффективно – во влажном и холодном.

Наконец, в-пятых, сам комплекс взаимных приспособительных реакций микро- и макроорганизма учёные склонны рассматривать как направленный, в конечном итоге, на восстановление нарушенного биологического равновесия с окружающей средой.

Словом, повторяем: хоть роль внешней среды в течение инфекционного процесса и косвенная, но она не менее важна, чем роль двух других членов «триады» факторов – микроорганизма и макроорганизма.

* * *

Когда мы говорим о роли макроорганизма в инфекционном процессе, то имеем в виду, прежде всего, такое явление как иммунитет.

Иммунитетом (от латинского слова «immunitas» – освобождение от чего-либо) называют невосприимчивость организма к инфекционному заболеванию. Эта невосприимчивость обусловливается совокупностью наследственно полученных и индивидуально приобретённых организмом приспособлений, которые препятствуют проникновению и размножению в нём микробов и других патогенных агентов.

Иммунитет многообразен по своему происхождению, проявлению и механизму.

По происхождению различают иммунитет врождённый и приобретённый.

Под врождённым иммунитетом понимают невосприимчивость, обусловленную совокупностью анатомических и физиологических признаков, присущих данному виду животных и человеку (т.н. видовой иммунитет). Эти признаки передаются по наследству подобно любому другому морфологическому или биологическому признаку вида. Например, человек невосприимчив к чуме рогатого скота, а животные невосприимчивы к гонорее.

Напряжённость врождённого (видового, естественного) иммунитета очень высока. Обычно его считают абсолютным, так как в подавляющем большинстве случаев его не удаётся нарушить заражением даже огромным количеством вполне вирулентных микробов. Однако имеются данные, всё-таки свидетельствующие об относительности врождённого иммунитета. Можно сказать, что врождённый иммунитет абсолютен только тогда, когда организм находится в обычных условиях своего функционирования. Так, например, если цыплёнка заразить палочками сибирской язвы, по отношению к которой у него имеется естественный иммунитет, а затем в течение какого-то времени искусственно снижать температуру его тела с нормальных 41 – 42 градусов Цельсия до 37 градусов Цельсия, то наступит заболевание. И наоборот, если поднимать искусственно температуру тела лягушки, поместив её в термостат при 37 градусах Цельсия, введя ей предварительно столбнячный токсин, к которому она в естественных условиях невосприимчива, то она заболеет столбняком.

Приобретённым называют такой иммунитет, который развивается у человека или животного в течение жизни.

Приобретённый иммунитет может быть естественным и искусственным, активным и пассивным.

Приобретённый естественным путём иммунитет подразделяется на: 1) активный, получаемый в результате перенесённой болезни; 2) активный после перенесения скрытой инфекции или многократных инфицирований без клинически выраженного заболевания (бытовая иммунизация); 3) пассивный иммунитет новорождённых (плацентарный, или материнский). Иммунитет новорожденных кратковременный. После 6 месяцев он исчезает, и дети становятся восприимчивыми ко многим инфекциям.

Искусственный приобретённый иммунитет также может быть активным и пассивным.

Активный искусственный приобретённый иммунитет создаётся посредством вакцинации, т.е. введением в организм убитых или ослабленных патогенных микробов (подробнее о вакцинации несколько ниже). Продолжительность такого иммунитета различна – от нескольких месяцев (при брюшном тифе) до нескольких лет (при оспе, туляремии, туберкулёзе).

Пассивный искусственный приобретённый иммунитет воспроизводится путём введения гамма-глобулина, сыворотки людей, переболевших некоторыми болезнями, или иммунных сывороток, полученных путём гипериммунизации животных (обычно лошадей) (подробнее о применении сывороток см. ниже). При пассивной иммунизации в организм поступают уже готовые иммунные вещества – антитела. Они не являются самостоятельными факторами иммунитета, так как действуют через физиологические механизмы, направленные на поддержание внутренней среды организма. Поэтому понятие «пассивный искусственный иммунитет», в общем-то, относительное.

Это мы говорили о классификации иммунитета по признаку его происхождения.

По проявлению и механизму действия иммунитет разделяют на специфический и неспецифический, а также на стерильный и нестерильный.

Специфический – это такой иммунитет, который проявляется только в отношении одного вида микроба (например, иммунитет к брюшному тифу, дифтерии и др.).

Неспецифический – это иммунитет, не имеющий специфической избирательной направленности в отношении только одного патогенного микроба. Обычно принято неспецифический иммунитет соотносить с врождённым (видовым) иммунитетом и считать, что он обусловлен врождёнными биологическими факторами. Однако опыт вакцинации позволяет, на наш взгляд, внести немаловажную поправку в это утверждение. Например, было замечено, что применение живой полиомиелитной вакцины в СССР привело к снижению сезонной заболеваемости гриппом и ОРВИ. Не менее показательна и ситуация с распространением вируса COVID -19 на постсоветском пространстве. Замечено, что процент «тяжёлых» заболевших этим вирусным заболеванием «у нас» ниже, чем в Западных странах (Европа и США). Отсюда, кстати, и смертность на порядок меньше (это, очевидно, главная причина; хотя, безусловно, играет немаловажную роль и оперативность реагирования властей, эффективность функционирования медицинской системы). И на вопрос «почему?» находится единственный ответ: советская система вакцинации, продолжающая ещё и сейчас функционировать (хотя её разрушают и «сверху», и «снизу»), даёт свои плоды, заключающиеся в том, что у значительной части «нашего» населения стимулирован тот самый неспецифический иммунитет, позволяющий организму противостоять новому, коварному заболеванию.

Т.е. приходится, очевидно, признать, что неспецифический иммунитет может быть не только врождённым, но в определённой степени и искусственным приобретённым.

Стерильный (или постинфекционный) – это такой иммунитет, который сохраняется в организме и после исчезновения вызывающих его микробов. Таким, например, является иммунитет при скарлатине, дифтерии, холере и ряде других заболеваний.

Нестерильным (или инфекционным) называют такой иммунитет, который сохраняется лишь в течение пребывания соответствующего инфекционного начала в организме (например, при туберкулёзе).

Врождённый (видовой) иммунитет обусловлен действием нескольких уровней защитных механизмов организма человека (или животного).

Первый уровень – барьерные механизмы. Они препятствуют проникновению микробов в организм. К ним относятся кожные и слизистые барьеры (т.е. внешние барьерные приспособления), а также лимфатические узлы, печень, почки, плацента (при беременности у женщин) (т.е. внутренние барьерные приспособления).

Второй уровень – гуморальные факторы иммунитета. Под ними принято понимать наличие в жидкостях организма (кровь, тканевые жидкости, экссудат и пр.) бактерицидных веществ, которые убивают и растворяют микробов.

Третий уровень – клеточные защитные приспособления организма. Т.е. защитная функция обеспечивается именно непосредственно клетками, контактирующими с патогеном.

Второй и третий уровни иммунитета начинают действовать, когда микробам всё-таки удаётся проникнуть в организм. Действие этих уровней иммунитета приводит к гибели микробов.

Кожные и слизистые барьеры. Кожа непроницаема для большинства бактерий. Факторы, способствующие проницаемости кожи, понижают её устойчивость к инфекции, а все воздействия, понижающие её проницаемость, действуют в обратном направлении. Постоянное слущивание поверхностных слоёв эпидермиса способствует механическому удалению бактерий с поверхности кожи.

Но кожа не является только механическим барьером для микробов, она обладает и бактерицидными свойствами: микробы, попавшие на кожу, быстро погибают. Однако бактерицидное действие кожи обнаруживается лишь в отношении тех видов микробов, которые приходят с ней в соприкосновение сравнительно редко или совсем не встречаются с ней. В отношении микробов, являющихся привычными обитателями кожи, это действие ничтожно. Бактерицидное действие присуще только живой коже, после смерти организма оно быстро исчезает.

Слизистые оболочки конъюктивы глаз, носоглотки, дыхательных, пищеварительных и мочеполовых путей, покрытые эпителием, предотвращают проникновение болезнетворных агентов в организм. С одной стороны, слизистые покровы непроницаемы для патогенных микробов и их токсинов, а с другой – они способны удалять инородные вещества (работа слизистых желез и мерцательных ресничек дыхательного эпителия, двигательные рефлексы защитного характера (чиханье и кашель), способствующие выбрасыванию инородных частиц со слизью и мокротой).

Отделяемое слизистых оболочек также обладает бактерицидными свойствами. В этом отношении большое значение имеет лизоцим – вещество, содержащееся в слезах, мокроте, слюне, которое растворяет ряд микробов. Желудочный сок убивает некоторые проникающие в желудок патогенные микроорганизмы благодаря содержанию в нём соляной кислоты. Таким же действием обладают секрет эпителия тонких кишок и желчь.

Если микробам удаётся проникнуть через кожные и слизистые барьеры во внутреннюю среду организма, то они наталкиваются на внутренние барьерные приспособления. Такие микробы задерживаются, прежде всего, в лимфатических узлах. Мощной преградой для проникновения чужеродных веществ (ядов, тяжёлых металлов), а также и ряда бактерий является печень. Подобные бактерии выделяются в кишечник вместе с желчью. Задержка микробов в печени обусловливается наличием в ней элементов ретикуло-эндотелия 3. Барьерную функцию выполняют и почки. В некоторых случаях бактерии и токсины выводятся из крови почками с мочой.

При беременности плацента препятствует проникновению ряда микробов в организм плода.

Гуморальные факторы иммунитета макроорганизма, как было указано, связаны с наличием в его жидкостях бактерицидных веществ, которые убивают и растворяют микробов, проникших через барьерные механизмы.

Одним из таких веществ является пропердин (от лат. «perdere» – разрушать) – белок сыворотки крови и тканевой жидкости млекопитающих, относящийся к глобулинам. Он может как самостоятельно уничтожать или блокировать патогены, так и активировать другие факторы иммунитета – систему комплемента и фагоцитоз. Поэтому говорят даже об особой системе пропердина, в которую входят, помимо этого белка, ещё комплемент (устаревшее название – алексин) и ион магния Mg 2+. Эту систему открыл в 1954 году американский биохимик Пиллимер. Она представляет собой т.н. альтернативный путь запуска системы комплемента.

Система комплемента – это целый комплекс белков сыворотки крови. Этих белков насчитывается девять. Обозначают их большой буквой «С» с порядковыми номерами от 1 до 9, т.е., например, С2, С5 и т.д. Основная функция белков системы комплемента – опсонирующая. Они покрывают патогенный микроорганизм и в сочетании с антителами начинают разрушение его оболочки. Затем в дело вступает лизоцим сыворотки крови, который продолжает лизис патогена, а также усиливается процесс фагоцитоза.

Запуск в действие (активация) системы комплемента может происходить двумя путями: классическим (посредством нормальных антител (см. ниже)) и альтернативным (посредством пропердина (см. выше)).

Уже знакомый нам лизоцим присутствует не только в слизистых оболочках, слезах, слюне, а содержится практически во всех жидкостях организма (в том числе и в крови). Это фермент мурамидаза, обладающий большой литической активностью в отношении патогенных бактерий.

В сыворотке крови присутствуют бета-лизины – белки, синтезируемые тромбоцитами. Они термостабильны и обладают бактерицидным действием.

Фибронектин – ещё один белок плазмы крови, а также тканевых жидкостей, обладающий защитными функциями. Он синтезируется макрофагами.

В тканях человеческого организма и лейкоцитах крови присутствуют так называемые дефензины (от английского «defense» – защита) – это эндогенные пептиды-антибиотики, состоящие из ряда аминокислот. Они активны в отношении бактерий, грибков и многих вирусов.

Антимикробную гуморальную активность определяет и ещё ряд белков: лактоферрин (обладает способностью связывать железо, необходимое для метаболизма бактериальной клетки), трансферин (сывороточный бета-глобулин, вырабатываемый фагоцитами и действующий подобно лактоферрину), лактопероксидаза (содержится в слюне и материнском молоке).

К гуморальным факторам неспецифического (врождённого) иммунитета можно отнести и интерфероны (хотя действуют они не только в жидкостях организма, но и в клетках, а следовательно, могут считаться и фактором клеточного уровня иммунитета).

Интерфероны – это тоже белки. Они вырабатываются в поражённой вирусом клетке и подавляют внутриклеточное размножение ДНК и РНК вирусов. Однако сверх того они защищают и другие клетки данной области, индуцируя и у них выработку антивирусных белков.

Однако на этом роль интерферонов не заканчивается. Установлено, что они, кроме самостоятельного действия на поражённые или поражаемые вирусом клетки, способны активировать и другие звенья иммунитета: они усиливают активность макрофагов и Т-лимфоцитов, контролируют воспалительную реакцию и даже могут защитить организм от опухолей. Очевидно, именно с функцией активизации других участков иммунной системы связано то обстоятельство, что, оказывается, индукцию синтеза интерферонов вызывают не только вирусы, но и бактерии, риккетсии, простейшие и даже попавшие в организм синтетические соединения.

Различают три вида интерферонов:

1) Альфа-интерфероны. Продуцируются лейкоцитами, оказывают противовирусное и противоопухолевое действие.

2) Бета-интерфероны. Продуцируются фибропластами и оказывают противоопухолевое действие.

3) Гамма-интерфероны. Продуцируются лимфоцитами и оказывают иммуномодулирующее действие.

Казалось бы, интерфероны – мощное средство защиты организма. Однако, к сожалению, – далеко не панацея от всех бед, т.е. патогенов, проникших в организм. Некоторые вирусы могут подавлять их образование внутри заражаемых ими клеток. Видимо, что-то подобное происходит и в случае с COVID-19, хотя здесь вопросов пока больше, чем ответов, потому что в значительном количестве случаев выздоровления от этого вируса специфических антител в крови выздоровевших не обнаруживается. А это может говорить об «интерферонном ответе» на данный патоген.

В общем, интерфероны – это быстрый ответ организма на получение клетками неспецифического сигнала чужеродности. Но очень часто «интерферонный ответ» – лишь первая «линия обороны» организма на гуморальном уровне, которая стимулирует другие звенья иммунитета, задерживает продвижение «врага» в организме, тем самым давая ему время на выработку антител и иммунных клеток.

Весь этот комплекс веществ, вся эта группа факторов гуморального иммунитета неспецифичны, они оказывают бактерицидное действие на многие виды патогенных микроорганизмов, проникающих в макроорганизм.

Однако гуморальный иммунитет включает и специфическую защиту – образование антител как реакцию на вторжение в организм определённого патогена. Поэтому подробный разговор об антителах будет несколько ниже, а именно тогда, когда речь пойдёт о механизмах приобретённого иммунитета.

Тем не менее необходимо отметить, что, как установлено, определённое количество антител нормально присутствует в сыворотке крови (т.н. нормальные или естественные антитела), т.е. не связано с иммунизацией (естественной или искусственной). Таким образом, эти антитела являются фактором врождённого иммунитета, т.е., очевидно, представляют собой следствие длительного эволюционного приспособления макроорганизма к борьбе с патогенными микробами. Выше мы отмечали, что именно нормальные антитела активируют систему комплемента по классическому пути.

Наконец, клеточный уровень врождённого иммунитета исторически связывали, прежде всего, с явлением фагоцитоза.

Фагоцитозом называют поглощение всевозможных посторонних тел, в том числе и микробов, клетками организма. Клетки, обладающие способностью фагоцитировать, называют фагоцитами.

Основателем учения о фагоцитозе является великий русский учёный Илья Ильич Мечников.

Современники И.И. Мечникова Эрлих, Кох, Леффлер считали, что единственным защитным механизмом макроорганизма против инфекционного начала являются специфические антитела. И.И. Мечников, будучи биологом и сторонником учения Дарвина, подошёл к изучению иммунитета с позиций сравнительной физиологии и патологии. Им были изучены на различных ступенях зоологической лестницы процессы внутриклеточного пищеварения и воспаления как защитной реакции организма против различных вредных агентов.

В результате И.И. Мечников доказал, во-первых, что воспаление, наблюдаемое при различных инфекционных заболеваниях, сопровождается фагоцитозом, а следовательно, воспаление является для организма не вредным, а полезным процессом, защитной реакцией; во-вторых, что фагоцитоз даже у высокоорганизованных существ отображает функцию пищеварения. В процессе эволюции это внутриклеточное пищеварение превратилось в специфический защитный механизм.

Мечников делил клетки, способные к фагоцитозу, на две группы: микрофаги и макрофаги. К первым им относились полинуклеары, ко вторым – большие моноциты крови и клетки ретикуло-эндотелиальной системы (эндотелиальные клетки капилляров, купферовские клетки, клетки соединительной ткани).

Собственно, сами названия отражали лишь разницу в размерах фагоцитов: «микрофаги» – «малые пожиратели» (размер – от 6 до 8 микрон), «макрофаги» – «большие пожиратели» (размер – до 20 микрон).

И те, и другие являются лейкоцитами, т.е. белыми кровяными клетками. Фагоцитоз и тех, и других проходит одинаковые стадии: 1) движение к фокусу инфекции и эмиграция (просачивание) через стенки капилляров в ткани организма; 2) захватывание микробов; 3) внутриклеточное переваривание фагоцитированного микроба.

Однако уже И.И. Мечниковым было замечено, что микрофаги – это клетки-полинуклеары, т.е. клетки, имеющие сегментированное ядро (употребляются также термины «многолепестковые ядра», «лопастные ядра», «полиморфные ядра»), а макрофаги – клетки, ядро которых несегментированно, монолитно, имеет округлую форму.

Наблюдая за явлением фагоцитоза, И.И. Мечников пришёл к выводу, что фагоцитарная активность клеточных элементов является причиной благоприятного течения инфекции. Тот факт, что инфекционный процесс в организме сопровождается очень часто увеличением числа лейкоцитов в нём, также, по мнению И.И. Мечникова и его учеников и последователей (Савченко, Высоковича, Тарасевича, Заболотного и др.), является доказательством их значения в естественном иммунитете.

Словом, Мечников открыл существование клеточного уровня иммунитета. Более того, он и его последователи были склонны считать этот уровень основным в иммунной защите организма, в отличие от Эрлиха и его школы, которые отдавали «пальму первенства» антителам, т.е. уровню гуморальному. Разница подходов между этими двумя школами ставила и вопрос о том, какой иммунитет более важен – врождённый (Мечников) или приобретённый (Эрлих).

Примечательно, что оба учёных в 1908 году получили за свои исследования в области микробиологии и иммунологии Нобелевскую премию. Другими словами, одновременное вручение премии двум оппонентам говорило о том, что научная общественность тогда ещё не определилась в отношении правоты одного из них. Во всяком случае, не определился Нобелевский комитет. И в дальнейшем «раскол» по вопросу «первенства» клеточного или гуморального, врождённого или приобретённого иммунитета не был в науке преодолён: если советская биология и медицина стояли на позициях Мечникова, то западная наука – на позициях Эрлиха. Конечно, подобное утверждение носит несколько упрощённый и обобщённый характер, но, в целом, оно верно.

Однако со времени Мечникова (умер в 1916 году) и Эрлиха (умер в 1915 году) процесс накопления знаний об иммунитете человека и животных не останавливался. Учёными было получено очень много данных об его устройстве и принципах функционирования. И эти данные, по сути, примирили две «противоборствующие» школы. Но обо всём по порядку.

Было, в частности, установлено, что лейкоциты (т.е. белые клетки крови) имеют не две разновидности (макрофаги и микрофаги), а три. Третья разновидность – лимфоциты (от латинского «лимфа» – влага, чистая вода и греческого «цитос» – вместилище, клетка).

Причём, макрофаги (другое их название – моноциты) составляют всего от 2 до 6% от общего количества лейкоцитов в организме, микрофаги (кстати, этот термин сейчас, в отличие от термина «макрофаг», который вполне современен, считают устаревшим; учёные предпочитают употреблять термин «гранулоциты») – от 60 до 70% (т.е. это самая большая группа лейкоцитов), лимфоциты –от 20 до 30%.

Но, несмотря на не самый большой «удельный вес» среди лейкоцитов, лимфоциты – важнейшие клетки иммунной системы, обеспечивающие как гуморальный иммунитет (в части его основного компонента, т.е. они вырабатывают антитела), так и клеточный иммунитет (контактное взаимодействие с патогенами). Также они регулируют деятельность клеток других типов, обеспечивающих иммунную защиту организма.

Кстати, надо иметь в виду, что хоть лимфоциты и являются клетками крови, но непосредственно в крови их всего около 2% от общего количества, остальные 98% находятся в различных тканях.

Огромная роль лимфоцитов в функционировании иммунитета человека и животных заставила учёных ткани иммунной системы назвать лимфоидными.

Лимфоидные ткани делятся на центральные и периферические.

Центральные – это тимус (вилочковая железа) и костный мозг (у птиц центральный орган – сумка (или бурса) Фабрициуса). В центральных органах происходит образование, созревание и, как говорят, «обучение» всех видов лейкоцитов. Под созреванием и «обучением» приходится понимать их дифференциацию по типам и функциям. Когда эта дифференциация происходит, клетки становятся иммунокомпетентными (это также современный научный термин), поступают в циркуляцию в кровь и лимфу и заселяют периферические органы иммунной системы.

Периферические органы – это селезёнка, лимфатические узлы, нёбные миндалины, аденоиды, аппендикс, пейеровы бляшки кишечника, групповые лимфатические фолликулы мочеполового и дыхательного трактов и др. К периферическим органам иммунной системы относят также кровь и лимфу. В этих органах непосредственно и осуществляются все реакции клеточного и гуморального иммунитета.

Лимфоциты образуются в костном мозгу из т.н. лимфоидной стволовой клетки. Они делятся на две основные большие субпопуляции: Т-лимфоциты и В-лимфоциты.

Т-лимфоциты отвечают, главным образом, за клеточный иммунный ответ, т.е. главная их задача – обеспечение клеточного уровня иммунитета.

Образовавшись из лимфоидной стволовой клетки, Т-лимфоциты поступают в тимус, где происходит их созревание и образуются все их разновидности, отличающиеся друг от друга выполняемыми функциями:

– Т-хелперы (помощники, от английского слова «help» – помощь) – распознают внедрившийся патоген (антиген), стимулируют выработку антител (как – об этом ниже), активируют макрофаги (т.е. так или иначе участвуют как в гуморальном, так и в клеточном иммунном ответе).

– Т-киллеры (т.е. убийцы) или цитотоксичные Т-лимфоциты (ЦТЛ) – распознают патоген и уничтожают его без участия антител и комплемента посредством выделяемых ими ферментов-токсинов (лимфотоксинов) (т.е. это – «чистой воды» клеточный иммунитет).

– Т-индукторы – распознают патоген (антиген) и увеличивают активность иммунокомпетентных клеток (хелперов, киллеров, макрофагов), т.е. являются участниками и гуморального, и клеточного иммунных ответов.

– Т-супрессоры – в отличие от индукторов, снижают активность иммунокомпетентных клеток, регулируя, таким образом, интенсивность и гуморального, и клеточного иммунных ответов.

– Т-эффекторы ГЗТ (гиперчувствительности замедленного типа) – участвуют в аллергических реакциях замедленного (клеточного) типа, в отличие от ЦТЛ не обладают прямой токсичностью, а разрушают патогены опосредованно (через другие клетки).

– Т-клетки памяти – долго сохраняют «память» о патогене (антигене), при его повторном попадании в организм способствуют более быстрому и сильному иммунному ответу.

В-лимфоциты. Главная их задача – выработка антител, т.е. они обеспечивают главную составную часть гуморального иммунного ответа.

В отличие от Т-лимфоцитов, В-лимфоциты в тимус не мигрируют. Их созревание завершается в костном мозге.

Под влиянием антигенов они превращаются в плазматические клетки, которые и образуют антитела против этих антигенов.

Среди В-лимфоцитов существует разновидность – В-клетки памяти, которые, подобно Т-клеткам памяти, «запоминают» патоген, активизируя гуморальный иммунный ответ при его новом попадании в организм.

Но есть среди лимфоцитов, по крайней мере, ещё две (гораздо меньших по размеру) субпопуляции – это т.н. нулевые лимфоциты и т.н. NK-клетки (или натуральные киллеры).

Нулевые лимфоциты не проходят дифференциацию в органах иммунной системы. Можно сказать, что это незрелые формы лимфоцитов. Их расценивают как резервную популяцию недифференцированных лимфоцитов и считают, что они при необходимости способны превратиться в В- или Т-лимфоциты. В то же время нулевые лимфоциты обладают цитотоксичностью, т.е., и не будучи дифференцированными, способны «убивать» клетки-мишени. На их долю приходится 10 – 20% лимфоцитов крови. Если же вспомнить, что в крови циркулирует всего 2% лимфоцитов, то можно представить «скромные размеры» этой лимфоцитарной субпопуляции.

NK-клетки – это разновидность лимфоцитов, которая довольно сильно «смущает» учёных. Вот, например, какое высказывание можно прочесть в связи с существованием этих клеток: «Представления о Т-лимфоцитах и В-лимфоцитах устарели…Такое деление не учитывает множество клеток, не являющихся потомками ни Т-, ни В-ростка. Классическим примером для аргументации неточности этой классификации являются естественные киллеры (NK-клетки)…» (Википедия; статья «Костный мозг», стр. 2).

И, действительно, хоть NK-клетки и происходят от лимфоидных стволовых клеток костного мозга, но, как сказано в цитате выше, ни Т-, ни В-ростки их «предками» не являются. Своеобразие происхождения ведёт и к своеобразию строения. Если все лимфоциты – это мононуклеары (т.е. обладают несегментированным ядром) и агранулоциты (т.е. их цитоплазме не присуща зернистость – наличие в ней большого количества специфических гранул), то NK-клетки – мононуклеары, но при этом они являются гранулоцитами, т.е. зернистость их цитоплазме присуща. «Большие гранулярные лимфоциты» – такое определение им часто дают.

Своеобразие проявляется и в выполнении ими своих функций. Казалось бы, их функции схожи с Т-киллерами: они не способны на фагоцитоз, но убивают патогены посредством токсичных для последних ферментов. Однако разница в выполнении этой задачи, способе выполнения всё же имеется. Начнём с того, что NK-клетки, в отличие от Т-лимфоцитов, не проходят «подготовку», т.е. дифференциацию функций, в тимусе. В кровь они выходят напрямую из костного мозга, а затем мигрируют в ткани. Таким образом, весьма сложным комплексом с «индивидуальным набором» функций, который представляют из себя Т-лимфоциты, NK-клетки не являются. И хотя исследования последних лет показали, что определённые субпопуляции есть и у натуральных киллеров, но, тем не менее, о такой «дифференциации задач», как у Т-лимфоцитов, речи и близко не идёт (во всяком случае, пока) [1; 2 – 4].

Подобно Т-лимфоцитам, NK-клетки имеют значительное количество рецепторов, но рецепторы эти характеризуются гораздо меньшим разнообразием, другими словами – они не столь антиген-специфичны. А посему и «врага», т.е. патоген, NK-клетки находят не так, как это делают Т-киллеры: если последние сами распознают антиген, то первые привлекаются в очаг патологии и активируются в большей степени веществами (цитокинами и хемокинами), секретируемыми другими клетками врождённого иммунитета, в первую очередь гранулоцитами, или вирус-инфицированными клетками других тканей в очаге инфекции (т.е. речь идёт об интерферонах).

Нет среди NK-клеток и клеток памяти (в отличие от Т- и В-лимфоцитов). Хотя нельзя не отметить, что в последние годы в мышиных моделях у натуральных киллеров обнаружены некоторые признаки иммунологической памяти, а именно наличие популяции патрулирующих NK-клеток в лимфоидных и нелимфоидных органах и более быстрый их ответ (чем обычный ответ NK-клеток) на повторное появление антигена, что как раз и говорит о существовании функции памяти. Но данный вопрос требует дальнейшего уточнения.

В целом же, можно уверенно констатировать, что NK-клетки оказывают неспецифическое цитотоксичное действие на широкий спектр патогенов (опухолевые клетки, клетки, повреждённые вирусами, бактериями, простейшими). Другими словами, они представляют собой один из факторов клеточного врождённого иммунитета.

Количество NK-клеток (от общего количества лимфоцитов) невелико. Скажем, в крови их содержание составляет всего от 5 до 10% (напомним, что в крови содержится всего 2% лимфоцитов). В лимфоидных органах (лимфатических узлах, селезёнке, миндалинах) их и того меньше. Зато довольно много в печени и эндометрии матки.

Гранулоциты. Своё название эти лейкоциты получили вследствие наличия в их цитоплазме значительного количества специфических гранул.

Размеры гранулоцитов – 6 – 8 микрон в диаметре.

Сразу скажем о том, почему название «микрофаги» фактически попало в разряд устаревших. Дело в том, что, с одной стороны, не все родственные по своему происхождению и строению лейкоциты-гранулоциты, к которым относятся и микрофаги, обладают функцией фагоцитоза. С другой стороны, лейкоциты-гранулоциты, выполняющие функцию фагоцитоза, относятся не к одному подвиду (подгруппе, субпопуляции) гранулоцитов. При такой ситуации употребление наименования «микрофаги», действительно, может только вносить путаницу. И если уж его и использовать, то только в историческом смысле, т.е. как термин, который когда-то употреблялся в биологической и медицинской науке.

Вырабатываются гранулоциты миелоидной стволовой костного мозга, т.е. той, от которой после ряда трансформаций происходят и тромбоциты, и эритроциты, и моноциты-макрофаги. Т.е. гранулоциты хоть и лейкоциты, но «отдалённые родственники» лимфоцитов и гораздо ближе «по степени родства» к другим лейкоцитам – макрофагам.

Ядро гранулоцитов поделено на отдельные сегменты. Поэтому их ещё иногда называют полинуклеарными (т.е. многоядерными) лейкоцитами, хотя ядро у них всё-таки одно.

Гранулоциты попадают в кровь из костного мозга, т.е. через тимус они не проходят. При этом в костном мозге остаётся значительный резерв гранулоцитов, который периодически, по мере необходимости, выбрасывается в кровь. Причина подобного «резервирования» и «переброски подкреплений» в том, что гранулоциты-микрофаги в результате борьбы с патогеном погибают, и, следовательно, их запас в крови необходимо постоянно пополнять.

Гранулоциты отвечают за защиту организма от бактерий (в наибольшей степени), вирусов, грибков и паразитов. Кроме того, они способны фагоцитировать и мёртвые клетки организма, тем самым очищая его. Итогом борьбы и гибели гранулоцитов-микрофагов является образование гноя.

Таким образом, гранулоциты обеспечивают клеточный иммунный ответ.

Гранулоциты делятся на несколько разновидностей:

– Нейтрофилы (65 – 70% от общего количества гранулоцитов). В их гранулах содержится большое количество антибиотических белков (лизоцим, липопероксидаза и ряд других). Именно эти белки-антибиотики и обеспечивают фагоцитоз поглощённого нейтрофилом патогена.

– Эозинфилы. Также способны фагоцитировать и уничтожать различные микробы. Но их главная функция – борьба с проникшими в организм паразитами (гельминтами). Эозинфилы «узнают» гельминтов, «стыкуются» с ними и выделяют в зону контакта белки-перфорины, которые, встраиваясь в клеточные оболочки гельминта, делают их пористыми. Внутрь клеток гельминта устремляется вода, и он погибает от осмотического шока.

– Базофилы. Делятся на собственно базофилы, циркулирующие в крови, и тучные клетки, находящиеся в различных тканях. Главная их задача – выработка веществ, стимулирующих т.н. анафилаксию, т.е. повышенную чувствительность организма к повторному внедрению в организм патогена. Функцией фагоцитоза они не обладают вообще.

Таким образом, И.И. Мечников мог называть микрофагами два вида гранулоцитов – нейтрофилы и эозинфилы.

В некоторых современных работах можно прочесть, что И.И. Мечников открыл «явление фагоцитоза – захвата и уничтожения» микробов и других чужеродных организму биологических частиц «специальными клетками – макрофагами и нейтрофилами» [47; 3]. Если к утверждению об открытии великим русским учёным клеток-макрофагов нет никаких «претензий», то утверждение об открытии им нейтрофилов выглядит весьма сомнительно. Дело в том, что оно явно «модернизирует» исторический факт: И.И. Мечников ни о каких нейтрофилах понятия не имел (ни названия такого не употреблял, ни о подразделении гранулоцитов на разные группы не знал – это было выяснено значительно позже). Сверх того, ведь, как мы говорили, фагоцитоз присущ не только нейтрофилам (это их основная функция), но и эозинфилам (это не основная их функция, но её они тоже выполняют). Следовательно, Илья Ильич мог наблюдать фагоцитоз, осуществляемый не только нейтрофилами, но и эозинфилами, и под введённый им термин «микрофаги» могли попадать и те, и другие. Поэтому нам представляется более правильно не впадать в «осовременивание» истории научных открытий, а быть историчными и попросту точными (это как общий принцип) и говорить в данном конкретном случае об открытии И.И. Мечниковым фагоцитоза, осуществляемого макрофагами и микрофагами.

Макрофаги (моноциты). Сохранившие официально своё название со времён Мечникова фагоциты.

Сразу отметим следующий нюанс. Понятия «моноцит» и «макрофаг» – не полные синонимы. Да, всякий макрофаг – моноцит. Но не всякий моноцит – макрофаг. Строго говоря, моноциты – это клетки-предшественники макрофагов, их непосредственные «прародители». Но об этом немного ниже.

Моноциты – агранулоциты и мононуклеары. Т.е. их цитоплазма не содержит гранул-зёрен, и ядро у них – несегментированное. Этими особенностями своего строения моноциты близки к большинству лимфоцитов, являющихся именно агранулоцитами (за исключением NK-клеток), и всем без исключения лимфоцитам, являющимся мононуклеарами.

Ядерно-цитоплазматическое соотношение у моноцитов – 1:1. Отсюда, очевидно, и произошло их название (от греческого «моно» – один и от греческого «цитос» – клетка).

Цитоплазма моноцитов богата лизосомами, которые содержат литические ферменты.

Если по особенностям строения (агранулоциты, мононуклеары) моноциты кажутся «близкими родственниками» лимфоцитов, то их происхождение выдаёт гораздо более «близкое родство» с гранулоцитами. Моноциты образуются в костном мозге из стволовых клеток миелоидного ряда (как и гранулоциты), только из их моноцитарно-макрофагального ростка. В сравнении со своими «родственниками»-гранулоцитами они действительно великаны – 18 – 20 микрон в диаметре, т.е., примерно, в три раза больше гранулоцитов.

Из костного мозга моноциты сразу попадают в кровь, где продолжается их созревание, но и там оно не заканчивается. Причём, в отличие от гранулоцитов, резервов моноцитов в костном мозге не существует. Правда, часть моноцитов в нём всё-таки остаётся и здесь «дозревает», превращаясь уже собственно в макрофаги. Но эта группа – вовсе не резерв. Для этих макрофагов костный мозг – место их «постоянной боевой службы», т.е. они выполняют функцию защиты данного органа.

Часть моноцитов остаётся в крови. Они либо циркулируют по ней, либо «стоят», примыкая к сосудистой стенке. Причём, последних примерно в 3,5 раза больше, чем первых.

Но большинство моноцитов мигрирует в различные ткани организма. Именно здесь они окончательно «дозревают» – трансформируются в тканевые макрофаги. В тканях макрофагов-моноцитов в 25 раз больше, чем в крови. Т.е. макрофаги костного мозга, о которых говорилось чуть выше, – это также тканевые макрофаги.

Больше всего тканевых макрофагов содержится в печени (около 56%), в лёгких их около 15%, селезёнке – около 15%, перитонеальной полости – около 8%. «Остаток» приходится на остальные ткани.

Главная функция, которую выполняют макрофаги – фагоцитоз. Они способны поглощать бактерии, простейших, вирусы, крупные инородные частицы и умершие клетки, очищая от последних организм. В отличие от гранулоцитов-микрофагов, макрофаги, фагоцитируя патоген, не погибают (их гибель возможна только при наличии у фагоцитированного материала каких-либо токсичных для макрофага свойств).

Фагоцитоз – типичнейшее проявление клеточного иммунитета (клеточного иммунного ответа). Таким образом, макрофаги (моноциты) – типичные клетки, обеспечивающие этот вид иммунитета.

Однако выполняют они и ещё одну функцию: презентуют на своей поверхности части поглощённых и переваренных ими патогенов. Эта презентация антигена активизирует иммунный ответ со стороны Т-лимфоцитов (ещё одних представителей именно клеточного иммунитета) и В-лимфоцитов, которые начинают выработку специфических антител. А вот это уже гуморальный уровень иммунитета, более того – иммунитет не врождённый, а приобретённый.

Т.е. одна и та же клетка обеспечивает и клеточный, и отчасти гуморальный иммунный ответ. И, кроме того, является частью как врождённого, так и приобретённого иммунитета. Перед нами яркая иллюстрация того, что разделение иммунитета на клеточный и гуморальный уровни во многом условно. Во всяком случае, эти уровни тесно взаимосвязаны. А также и пример того, что связаны между собой теснейшим образом также и врождённый, и приобретённый виды иммунитета (то, о чём мы говорили несколько выше, повествуя о «противостоянии» школ Эрлиха и Мечникова, и о чём ещё поговорим более подробно).

Сейчас же отметим ещё одно обстоятельство. В своё время открыватель явления фагоцитоза И.И. Мечников, наблюдая, как действуют макрофаги, пришёл к выводу, что они появляются непосредственно в органах, в них превращаются определённые клетки соединительной ткани (например, купферовские клетки печени, клетки эндотелия капилляров некоторых органов, гистоциты рыхлой соединительной ткани), а также моноциты крови. И.И. Мечников предложил назвать систему этих клеток ретикуло-эндотелиальной системой (РЭС). Позже в честь замечательного русского учёного ей дали также название системы макрофагов Мечникова.

Долгое время учение о РЭС не оспаривалось. Но наука идёт вперёд. И, как мы уже описали выше, сейчас известно, что макрофаги не рождаются в различных органах из клеток соединительной ткани. Место их рождения – клеточный мозг, откуда они мигрируют в кровь, а уже из последней проникают в ткани различных органов, где и происходит процесс их «дозревания» из моноцитов в собственно макрофаги. И.И. Мечников совершенно верно увязал моноциты крови с макрофагами, но ошибся относительно источника их появления в тканях других органов. Т.е. сейчас представление о РЭС как системе клеток различных органов, перерождающихся в макрофаги, – устарело. В наше время говорят лишь о системе мононуклеарных фагоцитов, т.е. системе макрофагов, по сути. Однако из этого нового официального наименования почему-то исчезло имя Мечникова, что мы считаем абсолютно недопустимым. Первооткрыватель фагоцитоза, выяснивший его происхождение и значение в защите организма, установивший наличие самой системы макрофагов в тканях организма, вполне заслужил, чтобы эта система носила его имя – система макрофагов (или система мононуклеарных фагоцитов) Мечникова. Ошибка же учёного в определении места зарождения макрофагов-моноцитов – лишь иллюстрация сложности, тернистости пути научного познания, никоим образом не отменяющая подлинных заслуг учёного, его открытий, в том числе и конкретно открытия системы макрофагов.

Таким образом, к системе клеточного иммунитета необходимо относить деятельность следующих клеток (все они – лейкоциты): Т-лимфоцитов, нулевых лимфоцитов, NK-клеток (натуральных киллеров), гранулоцитов-микрофагов (нейтрофилов и эозинфилов), моноцитов-макрофагов. Если во времена И.И. Мечникова и долгое время позже клеточный иммунитет сводился к фагоцитозу, т.е. к фагоцитам, то сейчас известно, что перечень клеток, обеспечивающих данный уровень иммунного ответа организма, значительно шире. И действуют они не только посредством фагоцитоза, но уничтожают вторгшийся патоген и другими способами.

Итак, повторим, клеточная иммунная защита связана с деятельностью иммунокомпетентных клеток, которые вступают с патогеном в непосредственный контакт и тем или иным способом уничтожают его.

Приобретённый иммунитет. Необходимо сказать, что на данный момент термин «приобретённый иммунитет» считается устаревшим. Вместо него в науке используется термин «адаптивный иммунитет».

Со своей стороны скажем, что с подобной заменой терминов не согласны. И вот почему. В самом деле, что такое адаптивный иммунитет? «Адаптивный» значит «приспособительный». Т.е. это иммунитет, который организм приобрёл, приспосабливаясь к условиям борьбы с каким-то новым для организма патогеном. Или, другими словами, иммунитет, который служит цели защиты организма от какого-то неизвестного ранее организму возбудителя заболевания.

Легко заметить, что в первом определении ключевым словом является слово «приобрёл», т.е. речь идёт всё-таки о приобретённом иммунитете (и тогда неясно, зачем его переименовывать в адаптивный).

Во втором же определении ключевым является указание на функцию – служит цели защиты от неизвестного патогена. Но здесь, во-первых, возникает логическое противоречие, т.к. логический ряд выстраивается из разнородных понятий. Действительно, ряд «врождённый, адаптивный» подобен ряду «синий, красный, квадратный». Термин «врождённый» указывает на происхождение иммунитета, а термин «адаптивный» – на его функцию. Во-вторых, всякий иммунитет адаптивный, даже врождённый, ибо данный иммунитет – это эволюционно возникшая у организма постоянная защита, позволившая ему приспособиться (адаптироваться) к жизни в условиях, когда некоторые микроорганизмы стали стремиться на нём паразитировать, т.е. стали для него патогенами.

Исходя из вышеизложенных соображений, повторяем, что считаем правильным употребление термина «приобретённый иммунитет».

Итак, приобретённый иммунитет – это иммунитет, который развивается у организма в течение жизни.

В данном случае разговор не будет идти о пассивном приобретённом иммунитете новорождённого (т.н. плацентарном или материнском), который исчезает у младенца после полугода.

Нас интересует иммунитет, возникающий у организма после проникновения в него патогена в ходе инфекционного процесса (постинфекционный иммунитет) или в результате искусственного введения в него ослабленного или мёртвого патогена (поствакцинальный иммунитет). Реакция организма в обоих случаях одинакова: главный защитный механизм – выработка антител.

Но при этом, как отмечают учёные, в общем-то, в организме действуют те же регуляторные механизмы, что и при врождённом иммунитете, т.е. процессы выделения, фагоцитоз, реактивность организма в целом, защитные свойства кожи и слизистых оболочек. Образование антител, которое считается специфической формой защиты, также можно рассматривать с точки зрения физиологических функций организма.

Таким образом, невосприимчивость организма обусловлена сложным комплексом защитных реакций, которые развиваются в целостном организме и неотделимы от общих физиологических закономерностей и механизмов. Подобно другим функциям организма, приобретённый иммунитет развивается в результате взаимоотношений организма с внешней средой. И тогда совершенно ясно, что теснейшим образом связаны между собой иммунитеты врождённый и приобретённый. Каждый из них – часть единого целого. Они действуют сообща. Для советской биологической и медицинской наук, шедших по стопам И.И. Мечникова, развивавших его взгляды, это было совершенно очевидно. Для науки западной всё это явилось своеобразным откровением. Но об этом чуть ниже. А сейчас вернёмся непосредственно к механизмам приобретённого иммунитета.

Для того, чтобы в организме начал вырабатываться главный элемент приобретённого иммунитета – антитела, необходимо внедрение в организм патогена, защиты от которого не обеспечивают механизмы врождённого иммунитета. В этом смысле данный патоген можно назвать новым для организма (конечно, новым – условно, т.к. новым в полном смысле этого слова он будет только при первом внедрении в организм; в дальнейшем организм его уже будет знать).

Всякий патоген для макроорганизма является антигеном (даже набором антигенов), т.е. в дословном переводе «чужеродным».

Антигены бывают полноценными и неполноценными.

Полноценные антигены способны вызывать образование антител и вступать с ними в реакцию, в результате которой антиген в той или иной степени обезвреживается (т.е. становится неопасным для организма). Полноценными антигенами являются, главным образом, вещества белковой природы.

Неполноценные антигены, или гаптены, вступают в реакцию с антителами, но не способны вызвать в организме образование антител. Неполноценными антигенами являются липоиды (т.е. жиры), высокомолекулярные углеводы и ряд других веществ. Гаптены становятся полноценными антигенами, т.е. приобретают способность вызывать образование антител, при добавлении к ним некоторого количества белка.

Бактерийная клетка состоит из полноценных антигенов – белков и неполноценных антигенов. В настоящее время для большинства бактерий доказано существование двух основных антигенов: термолабильного (разрушающегося при температуре 80 градусов Цельсия), связанного со жгутиками, носящего название жгутикового, или Н-антигена, и термостабильного (не разрушающегося при температуре 80 – 100 градусов Цельсия), связанного с цитоплазмой бактерий, так называемого соматического, или О-антигена. С потерей подвижности бактерией Н-антиген утрачивается. При иммунизации подвижными бактериями получаются антитела и к тому, и к другому антигену, причём, прежде всего, антитела к жгутиковому, а затем к соматическому антигену.

У брюшнотифозной палочки, у бактерий, вызывающих пищевое отравление, помимо Н- и О-антигенов, установлен ещё один особый антиген – антиген вирулентности (Vi-антиген).

Вирусы, как и другие микроорганизмы, обладают антигенными свойствами. Однако установлено, что антитела при внедрении вирусного патогена в организм образуются далеко не всегда. Несмотря на это, организм справляется с вирусной инфекцией в значительном количестве подобных случаев. Другими словами, механизм противовирусного иммунитета имеет определённые особенности.

Антитела – вещества белковой природы, образующиеся в организме в результате внедрения в него антигена.

Выше мы говорили, что антитела в небольшом количестве содержатся в крови здоровых, неиммунизированных людей. Это т.н. нормальные (естественные) антитела. Но интенсивно антитела начинают образовываться в организме в результате инфекции или иммунизации.

Антитела характеризуются тем, что соединяются только с теми антигенами, против которых они выработаны. Это явление получило название специфичности.

Как нам представляется, о специфичности антител надо говорить не в «точечном» смысле, имея в виду каждый раз вполне конкретную инфекцию, а в смысле определённого «интервала», в котором антитела могут образовываться на целый ряд близких (родственных) инфекций.

И тем не менее специфичность – это свойство, которое отличает приобретённый иммунитет от врождённого, основным признаком которого является как раз неспецифичность, проявляющаяся на всех уровнях действия последнего.

Антитела вступают в определённую реакцию с антигеном, которая характеризуется различными внешними проявлениями. Другими словами, антитела могут оказывать на антигены различное действие:

1) Агглютинация. Склеивание антителами микробов с последующим выпадением последних в осадок. Такие антитела называются агглютининами.

Защитное действие агглютининов надо признать ограниченным, поскольку многие агглютинированные микробы не погибают, а лишь теряют свою подвижность. При этом они не только остаются живыми, но и могут продолжать размножаться. Однако собранные в кучки микробы легче фагоцитируются и подвергаются воздействию других типов антител. Т.е. агглютинины участвуют в защите организма совместно с другими факторами иммунитета.

2) Бактериолиз. Растворение патогенных бактерий под действием антител. Такие антитела называются бактериолизинами.

Под влиянием бактериолизинов микробы лишаются подвижности, их тело разбухает, теряя типичную форму, и постепенно они превращаются в круглые образования (шары) и затем в аморфную массу.

При этом бактериолизины действуют на антиген совместно с комплементами, т.е. веществами белкового характера (см. выше), способствующими бактериолитическому действию антител. Комплементы, подобно ферментам, ускоряют реакцию, но при этом, в отличие от последних, связываются и непосредственно участвуют в реакциях в определённых количествах.

3) Бактерицидное действие. Ряд антител убивает бактерий. Их называют бактерицидные антитела. Однако бактерицидное и бактериолитическое действие антител – один и тот же процесс. И по какой схеме пойдёт воздействие антитела на микроба, зависит не от свойств антитела, а от особенностей микроба.

При бактерицидном действии сыворотки, содержащей антитела, наступает только гибель микробов. При этом микробы претерпевают сравнительно небольшие морфологические изменения (в этом заключается отличие от случая, когда сыворотка оказывает бактериолитическое действие).

4) Преципитация. Антитела могут при соприкосновении с антигеном вызывать образование осадка – преципитата. Подобные антитела именуются преципитинами. За этой реакцией может стоять как простое ослабление микробов, так и их гибель.

5) Нейтрализация ядовитого действия. Осуществляющие подобную функцию антитела – это антитоксины. Они появляются в сыворотке крови в ответ на выделение патогенами экзотоксинов.

6) Повышение фагоцитарной функции. Наличие подобного действия иммунной сыворотки на фагоциты заметил ещё И.И. Мечников. Вызывают такую реакцию два вида антител – опсонины (от латинского «opsono» – приготовляю пищу) и бактериотропины (или просто – тропины). Опсонины – термолабильные антитела, т.е. легко разрушаются при малейшем нагревании сыворотки. В отличие от них, бактериотропины (тропины) – термостабильны. И те, и другие действуют только в присутствии комплемента.

7) Нейтрализация вирусов. Считается отдельной функцией антител. Выполняют её вируснейтрализующие антитела.

Какие бы функции ни выполняли антитела, по какому бы принципу они ни действовали, все они являются белками группы глобулинов, точнее – иммуноглобулинов (условное обозначение – Ig).

Известно пять классов иммуноглобулинов человека: G, M, A, D, E. (условные обозначения соответственно – IgG, IgM, IgA, IgD, IgE). Они все являются антителами к каким-либо антигенам.

Ранее предполагалось, что каждому из видов воздействия антител на антигены соответствует определённый тип антител. Однако впоследствии оказалось, что тип реакции «антиген – антитело» определяется во многом физическими свойствами антигена.

И тем не менее определённая «специализация» между типами иммуноглобулинов существует.

Молекулы иммуноглобулинов всех классов построены из полипептидных цепей двух видов: лёгких (L), с молекулярной массой около 22 000, одинаковых для всех классов иммуноглобулинов, и тяжёлых (Н), с молекулярной массой от 50 000 до 70 000, в зависимости от класса иммуноглобулина. Структурные и биологические особенности каждого класса (в том числе и особенности взаимодействия с антигенами), таким образом, обусловлены особенностями строения их тяжёлых цепей.

Каждое антитело способно распознавать не только уникальный элемент какого-либо патогена, отсутствующий в организме, т.е. антиген, но и, в пределах данного антигена, – определённый его участок – эпитоп. Именно с ним и вступают в реакцию активные центры антител – паратопы.

Подобная специфичность антител обусловлена вариабельностью отдельных участков как тяжёлых, так и лёгких цепей иммуноглобулинов (эти участки обозначаются –V). При этом в цепях есть и постоянные (константные) участки (обозначаются – С). В молекуле иммуноглобулина образуются два типа антигенсвязывающих фрагментов – т.н. Fab (их два) и Fc. Fab отвечает непосредственно за связывание эпитопов антигена, а Fc может связывать комплемент и взаимодействовать с клеточными рецепторами макрофагов, моноцитов, гранулоцитов, лимфоцитов.

Классы иммуноглобулинов IgG, IgD, IgE и в значительной степени IgA по своему строению (морфологии) – т.н. мономеры – имеют вид буквы «Y». Среди IgA есть подкласс димеров, имеющих форму соединённых между собой под углом 180 градусов двух букв «Y» (т.н. секреторные IgA).

Наконец, IgM – это большие иммуноглобулины – пентамеры, т.е. имеющие форму пяти соединённых между собой букв «Y» (похожи на снежинку).

Антитела, являющиеся иммуноглобулинами М (IgM). Как полагают учёные, IgM – наиболее эволюционно древние иммуноглобулины. Предположение вполне логичное и обоснованное, учитывая то обстоятельство, что именно иммуноглобулинами М являются в значительной степени нормальные (или естественные) антитела, присутствующие даже в неинфицированном организме и представляющие собой часть (один из элементов) неспецифического врождённого гуморального иммунитета.

Именно IgМ синтезируются на первой стадии иммунной реакции при первом проникновении микроорганизма-патогена в организм (или в том случае, если у организма на этот патоген «плохо работает память»). Процесс их синтеза достаточно длительный – иммунной системе надо время, чтобы распознать возбудителя, оптимальным путём отреагировать на него и защититься.

При разных инфекциях процесс образования IgМ занимает разное время. Скажем, при гриппе и ОРВИ – примерно неделю. За это время IgM синтезируются и побеждают вирус (если с иммунитетом у человека всё в порядке). Лечебные же мероприятия играют здесь исключительно вспомогательную роль. Отсюда-то шутка врачей про грипп и ОРВИ: «Если будешь лечить – пройдёт за неделю, не будешь – пройдёт за семь дней». При других инфекциях процесс выработки иммуноглобулинов М и их борьба с патогенами может занимать недели, месяцы (гепатиты, боррелиоз), а то и годы (скажем, в случае ВИЧ).

IgМ – большие иммуноглобулины-пентамеры (самые большие из иммуноглобулинов), настоящие «боевые» молекулы, имеющие различные агрессивные к вторгнувшимся патогенам рецепторы. Их молекулярная масса 900 000. Из иммуноглобулинов сыворотки IgМ составляют 5 – 10%.

Активность иммуноглобулинов класса М чрезвычайно велика, спектр действий – широк. Они обладают протеолитической активностью, т.е. могут растворять (расщеплять) молекулы патогенов (лизис). Могут убивать микроорганизмы-патогены, причём в одиночку, без участия других механизмов (бактерицидное действие). Высоки их агглютинирующий и опсонирующий эффекты. Также они активируют систему комплемента. Словом, IgM – «универсальные солдаты».

Антитела, являющиеся иммуноглобулинами G (IgG). Это основной класс антител, составляющий 70 – 80% от всех иммуноглобулинов сыворотки крови. В процессе первичного иммунного ответа (после первого введения антигена) они появляются позднее IgM-антител, но образуются раньше при вторичном иммунном ответе (т.е. после повторного введения антигена; правда, при условии, что организм этот антиген «запомнил»). Другими словами, IgG – это и есть антитела «памяти» организма на тот или иной патоген. Однако примечательно, что, как выяснилось, IgG есть и среди нормальных антител, т.е. они также входят в систему неспецифического врождённого иммунитета.

IgG гораздо меньше IgM. Они являются мономерами в виде буквы «Y» с молекулярной массой около 160 000. Тем не менее эти иммуноглобулины обладают довольно значительным набором функций (что и делает их основным классом иммуноглобулинов, обеспечивающих приобретение организмом иммунитета к неизвестным ранее ему патогенам). В их «ведении» находится, в основном, та самая специфичность антител, т.е. реакция на конкретный патоген. Несмотря на свой малый размер, в сравнении с IgM, IgG обладают высокой литической и бактерицидной способностью (причём могут убивать патогены также, как и IgM, без участия других иммунных механизмов). И пусть эти функции выражены у них слабее, чем у IgM, но, учитывая количество IgG, суммарный эффект получается весьма мощным. Сверх того, иммуноглобулины класса G активируют систему комплемента. Это единственный класс антител, который может проникать через плаценту и обеспечивать иммунологическую защиту плода.

Антитела, являющиеся иммуноглобулинами А (IgA). Составляют 10 – 15% от сывороточных иммуноглобулинов. Молекулярная масса – 170 000 и выше. Мономеры составляют около 80% от их количества, димеры – около 20%.

Способностью активировать комплемент IgA не обладают. Зато обладают протеолитической активностью.

Большая часть IgA играют роль «местной защиты», т.к. синтезируются плазматическими клетками, находящимися преимущественно в подслизистых тканях, на слизистой эпителиальной поверхности дыхательных путей, урогенитального и кишечного тракта, почти во всех экскреторных железах. В общую циркуляцию попадает меньшая часть IgA.

Антитела, являющиеся иммуноглобулинами Е (IgE). Молекулярная масса – 196 000. В сыворотке оказываются в крайне незначительных количествах. Также их очень мало в секреторных жидкостях. Доля от всех иммуноглобулинов – от 0,001 до 0,003%. Не обладают ни литической, ни бактерицидной активностью, не активируют систему комплемента. Особенность IgE состоит в том, что они способны фиксироваться на базофилах и тучных клетках (разновидности базофилов, находящейся в соединительных тканях), что объясняется наличием на указанных клетках большого количества рецепторов к Fc-фрагментам IgE. При соединении фиксированных на тучных клетках или базофилах иммуноглобулинов Е с антигеном возникает процесс дегрануляции этих клеток (напомним, что базофилы и тучные клетки (разновидность базофилов) являются гранулоцитами), в результате чего высвобождается гистамин. Это приводит к развитию гиперчувствительности немедленного типа (другими словами, к аллергической реакции). Поэтому ранее IgE назывались реагинами. Сейчас данное название признано устаревшим.

Выше уже говорилось, что базофилы и тучные клетки отвечают за гиперчувствительность организма. Так вот, оказывается, эту функцию они выполняют не сами по себе. Их «стимулируют» к этому иммуноглобулины класса Е. Т.е. мы вновь наблюдаем связь клеточного и гуморального иммунных ответов, а также врождённого и приобретённого иммунитетов.

Антитела, являющиеся иммуноглобулинами D (IgD). Молекулярная масса – около 180 000. Составляют всего 0,3% от общего количества иммуноглобулинов. Т.е. IgD так же, как и IgE, немного (хотя и больше последних примерно в 10 раз). Роль иммуноглобулинов D на настоящий момент не совсем ясна учёным. Однако известно, что они в качестве рецепторов присутствуют на поверхности В-лимфоцитов. Причём они появляются на мембране относительно зрелых клеток. Поэтому их наличие является свидетельством зрелости В-лимфоцитов.

Все без исключения классы иммуноглобулинов, т.е. все антитела, вырабатываются В-лимфоцитами.

Процесс этой выработки выглядит следующим образом 4.

Поверхность зрелых В-лимфоцитов покрыта густым слоем отростков, являющихся антиген-распознающими рецепторами. Эти рецепторы, «заякоренные» (существует такой почти официальный термин в иммунологии), представляют собой, как нам уже известно, иммуноглобулины класса D, т.е. антитела. Факт сам по себе очень интересный. Получается, что В-лимфоциты вырабатывают определённое количество антител, в общем-то, без непосредственного участия антигена. Повторяем, в данном случае о нормальных (естественных) антителах, участниках системы врождённого неспецифического гуморального иммунитета, мы речь не ведём. Но даже непосредственные участники системы приобретённого иммунитета, т.н. специфические антитела, появляются в какой-то части без антигенной стимуляции. Это – рецепторы В-лимфоцитов, являющиеся IgD.

Обычно утверждается, что эти рецепторы ориентированы на соответствующие антигены. Утверждение как верно, так и не верно. Весь вопрос в том, что понимать под словами «специфичность» и «соответствующий антиген».

В своё время Эрлих и его последователи полагали, что на клетках крови, отвечающих за выработку антител (тогда не только не знали о В-лимфоцитах, но и о лимфоцитах вообще; так что, разговор о клетках, вырабатывающих антитела, шёл гипотетически-теоретический, это была лишь гипотеза), есть некие рецепторы, каждый из которых отвечает за распознание строго конкретного антигена. Однако потенциальных возбудителей заболеваний в окружающей среде существует великое множество (и не перечесть!). Тогда какое же количество рецепторов должно содержаться на клетках, синтезирующих антитела? Да и откуда они могли там взяться, если организм с какой-то инфекцией не был ранее знаком (иммунитет-то приобретённый)? Это были вопросы, на которые ни Эрлих в своё время, ни его последователи значительно позже ответить не могли. И указанные слабые места прекрасно видел И.И. Мечников и его последователи, выдвигая на первое место в иммунном ответе организма фагоцитоз.

Подобные вопросы вполне можно было бы адресовать и современным учёным, говорящим о специфичности и ориентированности на соответствующие антигены антител-рецепторов В-лимфоцитов.

Но сейчас ответ на такие вопросы отчасти уже есть. Рецепторы В-лимфоцитов (и не только их) распознают не конкретный патоген (антиген), а инвариантные химические структуры, характерные для целого класса патогенов. Т.е., можно сказать, работают в «определённом диапазоне». Например, какие-то рецепторы распознают грамотрицательные бактерии, какие-то – грамположительные, какие-то – определённые типы вирусов, какие-то – грибковые инфекции, какие-то – белки одноклеточных паразитов и т.д. и т.п.

Словом, если читатель где-то встречает утверждение об «ориентированности рецепторов В-лимфоцитов на соответствующие (конкретные) антигены», он должен понимать, что речь идёт об «определённом диапазоне».

Правда, не совсем ясно появление даже «диапазона в работе» антител-рецепторов В-лимфоцитов. Как могла появиться их реактивность даже в пределах подобного «люфта»? Свидетельствует ли это о прошедшем когда-то очень давно контакте вида с инфекцией из соответствующего «диапазона»? На эти вопросы убедительного ответа пока нет.

Но всё же вернёмся непосредственно к процессу выработки антител В-лимфоцитами.

Итак, выработанные В-лимфоцитами антитела-рецепторы (IgD) находятся на «боевом дежурстве». Их активация, за которой следуют трансформации В-лимфоцитов, происходит при внедрении в организм антигена.

Первичный иммунный ответ на внедрение «нового» антигена (или антигена, который был «забыт» организмом, и, следовательно, «кажется» ему «новым») включает несколько этапов:

1-й этап – латентная (т.е. скрытая) фаза. Она длится несколько суток (как правило, не менее четырёх дней) с момента внедрения антигена. В этот период происходит фагоцитоз антигена. Т.е. макрофаги, находящиеся в тканях организма, как сказали бы ранее – клетки ретикуло-эндотелиальной системы, поглощают антигены и перерабатывают их. При этом они презентуют часть антигена на своей поверхности. Этот антиген распознаётся иммуноглобулиноподобными рецепторами Т-лимфоцитов-помощников, т.е. Т-хелперов. Сходные с антигеном молекулы отрываются от рецепторов Т-хелперов и присоединяются к макрофагам через свои Fc-участки. Таким образом, на макрофагах образуется «удвоенная обойма» антигенных молекул, которая, в свою очередь, распознаётся специфическими рецепторами В-лимфоцитов. После получения подобного «массированного» «удвоенного» сигнала антиген распознаётся В-лимфоцитами, которые начинают свою дифференциацию в плазматические клетки и В-клетки памяти. Таким образом, чтобы процесс иммунного ответа «запустился», в «обычном» случае требуется двойное распознавание антигена: Т-хелперами и В-лимфоцитами. Последним для распознавания требуется «удвоенная доза» антигена, «удвоение» которой как раз и обеспечивается Т-хелперами.

На 2-м этапе (лог-фазе) плазматические клетки, образовавшиеся из мигрировавших в лимфатические узлы, селезёнку, костный мозг и остающихся в крови В-лимфоцитов, начинают активную выработку специфических антител. Удвоение количества вырабатываемых антител происходит каждые 2 – 4 часа. Максимум выработки достигается на 10 – 12 сутки. Первоначально синтезируются антитела, относящиеся к иммуноглобулинам класса М, т.е. те самые «универсальные бойцы», которые способны дать организму максимальную защиту. При максимальной выработке антител происходит постепенное переключение их синтеза с группы М на группу G.

Далее, на 3-м этапе (кто-то говорит о 3-м и 4-м этапах) происходит снижение количества вырабатываемых антител. Организм входит в состояние гомеостаза, т.е. равновесия.

Ещё раз подчеркнём, что при первичном иммунном ответе основная масса вырабатываемых антител – это иммуноглобулины М. Переключение на выработку IgG происходит на завершающих этапах первичного иммунного ответа.

Подобный эффект вполне объясним: при приближающейся победе над инфекцией организму становится не только не выгодно, но просто опасно «содержать большую армию до зубов вооружённых бойцов» (IgM). Они, чего доброго, при недостатке питания могут начать «пожирать» «своих». Поэтому организм производит своеобразную «демобилизацию» наиболее «боевых отрядов», т.е. IgM, – он начинает вырабатывать IgG. Более того, IgM распадаются, образовывая IgG.

В сущности, как отмечалось выше, иммуноглобулины класса G – это и есть молекулы «памяти». Это они «запоминают» конкретный антиген. Это именно их при повторном внедрении данного антигена и начнут в ускоренном режиме синтезировать В-клетки памяти, т.е. вторая разновидность В-лимфоцитов (первая – плазматические клетки).

В подобной ускоренной выработке В-клетками памяти IgG и заключается вторичный иммунный ответ. Для него характерны укороченный латентный (скрытый) период (примерно вдвое короче, чем при первичном иммунном ответе), более быстрое наращивание количества антител и большее их максимальное значение. Причём, при вторичном иммунном ответе идёт сразу образование IgG-антител. Т.е. В-клетки памяти синтезируют сразу антитела, «заточенные» на борьбу с конкретным антигеном, те самые «помнящие» данный антиген молекулы IgG. Образующиеся при этом плазматические клетки также синтезируют IgG. Количество антигена может быть совсем незначительным, но иммунный ответ всё равно воспоследует. Таким образом организм защищается от инфицирования. Микробам попросту не даётся шанса развить в организме свою деятельность.

Особо обращаем внимание читателя: «иммунологическая память», как основное проявление приобретённого иммунитета, не означает постоянного наличия в крови или каких-то органах и тканях готовых антител против тех или иных заболеваний, с которыми организму уже приходилось сталкиваться. Её существование означает наличие В-клеток памяти, которые при повторном внедрении антигена сразу же «выбрасывают» специфические IgG-антитела и стимулируют плазматические клетки на выработку таких же IgG-антител. Продолжительность подобной «памяти» может быть различна. Но в любом случае речь идёт о годах иммунитета.

Однако существуют случаи, когда приобретённый иммунитет долгим не бывает. Вырабатываемые в ходе борьбы с патогеном антитела оказываются нестойкими и «живут» короткие (исчисляемые всего лишь месяцами, а, возможно, и неделями) сроки. И в самом факте этой нестойкости нет ничего удивительного – мы уже отмечали, что антитела (за исключением натуральных) просто так по организму «не болтаются», а вырабатываются в нужный момент В-клетками памяти и соответствующим образом индуцированными плазматическими клетками. Но в том-то и дело, что в ряде случаев В-клеток памяти попросту не образуется. Есть ряд антигенов (например, бактериальные липосахариды), которые могут стимулировать антителообразование и без макрофагов, и без Т-хелперов (их так и называют Т-независимыми антигенами). Распознавание антигена в этом случае обеспечивают сами В-лимфоциты. Они преобразуются в плазматические клетки и вырабатывают иммуноглобулины класса М. IgM справляются с инфекцией. Но образование В-клеток не происходит. Не образуются и иммуноглобулины класса G, т.е., по сути, те самые молекулы «памяти», «запоминающие» данный антиген. В таком случае вырабатываемый иммунитет на соответствующие антигены оказывается неустойчивым, и повторное внедрение этих антигенов в организм вторичного иммунного ответа (т.е. ускоренного и усиленного) не вызывает. Другими словами, организм будет опять «переболевать» эту болезнь5.

* * *

Итак, мы рассмотрели все уровни иммунитета: барьерный, гуморальный, клеточный.

Теперь скажем, что чёткое их разграничение – это всего лишь схема, модель, которая, в какой-то мере упрощая реальную картину, позволяет выделить главные особенности иммунной защиты организма на каждом из этапов этой защиты. Данная схема-модель подобна любым другим научным моделям, ничем им не уступает: всякая научная модель подаёт процесс упрощённо. Но делает это с единственной целью – выявить в процессе, явлении, событии главные его особенности, характерные его черты, закономерности.

Все элементы «иммунной триады» теснейшим образом связаны между собой. А о гуморальном и клеточном иммунитете многие исследователи вообще говорят, что их разделение во многом условно.

В самом деле, даже в барьерной защите участвуют химические вещества, вырабатываемые клетками организма. Даже клетки кожи (т.е. самого что ни на есть механического барьера) имеют, как выяснилось, рецепторы, реагирующие на антиген, т.е. элемент, присущий, казалось бы, только участникам гуморальной защиты. В барьерных же приспособлениях (эпителий дыхательных путей, печень и др.) присутствуют макрофаги – одни из главных участников клеточной защиты. В то же время лимфоузлы, всегда трактовавшиеся как элемент внутренней барьерной защиты, оказались периферийными органами лимфатической системы, и именно в них находится большое число лимфоцитов, отвечающих как за гуморальный, так и за клеточный иммунный ответ. Синтезируемые лимфоцитами антитела-иммуноглобулины IgЕ, как всякие антитела, являющиеся элементом гуморальной защиты, активируют деятельность гранулоцитов-базофилов, т.е. элементов клеточной защиты. С другой стороны, макрофаги (т.е. участники клеточного иммунного ответа) запускают процесс распознавания антигенов В-лимфоцитами, т.е. участвуют в запуске гуморального ответа. Вещества, содержащиеся в крови и тканевых жидкостях организма, обладающие бактерицидным действием (лизоцим, бета-лизины, дефензины, пропердин и др.), т.е. являющиеся элементами гуморального ответа, синтезируются различными клетками. Интерфероны начинают выполнять свою защитную функцию в инфицированных клетках и лишь затем, попадая в межклеточные жидкости, инициируют «интерферонный ответ» здоровых клеток. Т.е. здесь мы опять наблюдаем сочетание клеточной и гуморальной защиты. И подобные примеры можно продолжать.

Однако сейчас хотелось бы вернуться к вопросу о том, какой иммунитет более важен для организма: врождённый или приобретённый? Ибо, в конечном итоге, к этому вопросу сводятся противоречия между школой Эрлиха, настаивавшей на главной роли антител в иммунной защите организма, и школой Мечникова, отдававшей приоритет фагоцитозу.

Безусловно, ясно одно: оба вида иммунитета действуют сообща. И тот, и другой можно рассматривать с точки зрения физиологических функций организма.

Но вопрос о первенстве подобные факты не снимают, не устраняют они и противоречия между двумя трактовками иммунной защиты человеческого организма – «эрлиховской» и «мечниковской».

В конце 80-х – 90-х годах прошлого столетия (т.е. ХХ) работы американских иммунологов Чарльза Джэнуэя и Руслана Меджитова (выходца из распавшегося СССР, окончившего Ташкентский государственный университет и аспирантуру МГУ) совершили, буквально, «Великую иммунологическую революцию» (термин используется самими иммунологами, микробиологами, молекулярными биологами). Они предположили, а затем доказали, что на всех клетках человеческого организма, отвечающих за иммунную защиту (подчёркиваем – на всех, а не только на лимфоцитах) существуют рецепторы, распознающие какие-то структурные компоненты патогенов, причём не конкретные антигены, а инвариантные химические структуры, характерные для целого класса патогенов. Типов подобных рецепторов в человеческом организме оказалось немногим более десятка. И вот этот-то «условный» десяток «вычисляет» все патогены (антигены), проникающие в наш организм, и запускает механизм иммунной защиты, который является, в общем-то, комплексным – врождённо-приобретённым. Просто до приобретённого далеко не всегда доходит дело – патогены уничтожаются врождёнными неспецифическими средствами защиты.

Что особенно важно – Меджитов установил, что рецепторы располагаются, в первую очередь, на фагоцитах, т.е. на клетках, отвечающих за врождённый иммунитет. И мы выше видели, что именно макрофаги запускают главный (или – преобладающий) вариант возникновения приобретённого иммунитета. Это, можно сказать, «полноценный» механизм, ибо при нём возникают лимфатические клетки памяти (В и Т), которые и обеспечивают вторичный приобретённый иммунный ответ. Без участия макрофагов организм, как выясняется, патоген (антиген) «запомнить» не может.

Открытия Джэнуэя и Меджитова, по сути, «сняли» коренные разногласия между школами Эрлиха и Мечникова. Но… Они же и доказали конечную правоту русского учёного: врождённый иммунитет для всех живущих на земле существ – главный. Достаточно сказать, что у 98% из них приобретённого иммунитета вообще не существует. Он появляется лишь с уровня челюстных рыб, и представляет собой лишь дополнение (впрочем, весьма ценное) к иммунитету врождённому. Однако, и это ещё раз подчеркнём, запуском и последующей работой приобретённого иммунитета руководит именно врождённый иммунитет. Сейчас факт этот общепризнан. Его установление действительно является концептуальной революцией в иммунологии. И произошла она в 90-х годах ХХ века. «Застрельщиками» её явились американские учёные. Но подтвердила эта революция конечную правоту школы И.И. Мечникова, в русле которой развивалась и советская иммунология (недаром ведь и Меджитов, прежде чем стать американцем, был советским учёным). А в качестве иллюстрации последнего положения процитируем советский учебник микробиологии, увидевший свет в 1965 году (!) (автор – Н.Л. Утевский):

«Введённый антиген поглощается макрофагами ретикуло-эндотелиальной системы (печень, селезёнка, лимфатические узлы, сальник и другие органы). Поступив в цитоплазму макрофага, где осуществляется синтез нормальных глобулинов, антиген воздействует на этот синтез таким образом, что в итоге под его влиянием образуется специфически видоизменённые глобулины (антитела). Этим и объясняется специфический характер антител и их способность соединяться с антигеном» [69; 143 – 144].

Читатель может сравнить эти воззрения советских учёных практически шестидесятилетней давности с современными знаниями о механизмах иммунной защиты. При определённых неточностях своих представлений, что вполне объяснимо, учитывая уровень развития иммунологии и микробиологии того времени, советские исследователи установили главное: процесс образования приобретённого иммунитета запускается макрофагами – участниками врождённой иммунной защиты.

Советская микробиологическая наука всегда находилась на передовых позициях, как, впрочем, и дореволюционная русская – прямая её предшественница.

Что же сейчас? Отечественные работы в области иммунологии и микробиологии в списках литературы содержат до 9/10 англо-саксонских работ. Сама терминология современной иммунологии – во многом англо-саксонская (киллеры, хелперы, дефензины и т.п.). Она уверенно теснит издавна принятую «интернациональную» терминологию, латинскую и греческую в своей основе. Российские учёные, как света в окошке, ждут рекомендаций и одобрений ВОЗ.

Впрочем, последний абзац читатель может считать «лирическим отступлением».

* * *

Какими же методами борьбы с инфекционными болезнями обладает сейчас человечество?

Прежде всего, это общие санитарно-гигиенические мероприятия. Социальная гигиена позволяет уберечь общество от распространения многих опасных инфекций. И наоборот, грязь, антисанитария, социальное неблагополучие – источник эпидемий. Такие опасные заболевания, как холера, брюшной тиф, сыпной тиф, возвратный тиф, даже чума и многие другие – это болезни неблагополучного общества, где не знают правил социальной гигиены или пренебрегают ими. Можно вполне обоснованно обобщить, что в антисанитарии корень распространения множества инфекционных болезней.

Немаловажное значение имеет правильное и строгое проведение карантинных мероприятий в случае, если эпидемический процесс имеет место.

Для профилактики заразных болезней, реже – для их лечения, используется вакцинация. В её основе лежит создание у человека (или животного) искусственного активного иммунитета к тому или иному патогену. Достигается этот эффект, говоря обобщённо, путём введения в организм микроба, утратившего свои патогенные свойства, но сохранившего свойства иммуногенные, т.е. порождающие иммунитет.

Применяется четыре профилактических типа вакцин:

1) живые ослабленные вакцины;

2) вакцины из убитых (инактивированных) микробов (их вполне официально называют убитыми вакцинами);

3) химические вакцины, приготовленные из определённых компонентов бактериальных клеток и частей вирусных молекул;

4) анатоксины, изготовленные из бактериальных экзотоксинов.

Кратко расскажем о каждом из типов вакцин.

Живые вакцины изготавливаются из ослабленных в своей вирулентности микробов. Не вызывая заболевания, живые вакцины воспроизводят в организме специфическую устойчивость к заражению вирулентным возбудителем.

В отношении эффективности живые вакцины являются наиболее совершенным типом прививочных препаратов, так как позволяют успешно воспроизводить прочный прививочный (поствакциональный) иммунитет. В общем, можно говорить чуть ли не о стопроцентной специфической защите, которую дают живые вакцины (безусловно, сбои бывают и в случае их применения). Во всяком случае, они оставляют далеко позади по эффективности убитые вакцины.

Есть (или были) живые вакцины против оспы, чумы, туляремии, бруцеллеза, туберкулёза, сибирской язвы, гриппа, полиомиелита, кори и ряда других инфекций. Причём вакцины против чумы, туляремии, бруцеллёза и гриппа были получены советскими исследователями. Во многом «советской» надо считать и живую вакцину против полиомиелита.

Убитые вакцины, т.е. вакцины из убитых микробов, изготавливаются из культур патогенных микробов, умерщвление которых достигается либо посредством температурного воздействия (обычно при температуре 56 – 58 градусов Цельсия в течение часа), либо химическими веществами (как правило формалином). В первом случае получают т.н. гретые вакцины, во втором – формовакцины. Есть, однако, и комбинированный способ получения убитых вакцин, сочетающий и нагревание (до 39 – 40 градусов Цельсия), и действие формалина. Такие вакцины получили название анавакцин.

Химические вакцины представляют собой специфические антигены определённого химического состава, которые тем или иным способом отделяют от остального патогена. Идея изготовления химических вакцин и разработка способа их получения принадлежит русскому и советскому микробиологу Николаю Фёдоровичу Гамалее. Он получал необходимые антигены из бактериальных клеток путём их ферментивного переваривания с последующим осаждением спиртом или извлечением соответствующим растворителем (например, трихлоруксусной кислотой).

Химические вакцины обладают очень высоким иммунизирующим свойством. И в то же время их применение даёт возможность иммунизировать организм, не вводя в него патогенный микроорганизм как таковой.

Именно в нашей стране, СССР, впервые начали применять химические вакцины для широкой прививочной практики (в частности, использовалась поливакцина НИИСИ для одновременной иммунизации против всей группы кишечных инфекций).

Как следует из сообщений средств массовой информации, одна из вакцин против COVID-19, разработанная в лаборатории «Вектор» Новосибирского Академгородка, также является химической. Согласно комментариям специалистов, данная вакцина содержит белок капсида вируса COVID-19, но в ней нет остальных составляющих вируса (липидного суперкапсида и нуклеиновой кислоты). Таким образом, вакцина содержит полноценный антиген (белок). А вот то, что является главным для болезнетворного действия любого вируса – его нуклеиновая кислота (т.е. ДНК или РНК), в ней отсутствует.

Анатоксины. При некоторых заболеваниях, когда основное значение имеет экзотоксин возбудителя, вакцину приготовляют из бактерийных экзотоксинов. Т.е. анатоксин – это экзотоксин, лишённый своих ядовитых свойств, но сохранивший свою антигенность.

Для получения необходимых экзотоксинов создают оптимальные условия соответствующим микробам (среда, температура, Рн, аэрация), при которых токсинообразование идёт наиболее интенсивно. Токсины выделяются микробами в жидкую среду, и для их получения прибегают к фильтрации культур через бактериальные фильтры.

Анатоксины используются для активной иммунизации при дифтерии, столбняке и для получения антитоксических сывороток.

Для лечения используются аутовакцины, которые представляют собой вакцины, приготовленные из культур, выделенных из больного.

Вакцины различаются по валентности, под которой понимают количество входящих в их состав видов микробов. Если микроб один, то это моновалентная вакцина (или моновакцина) (например, противотифозная вакцина). Если микробов два – дивалентная вакцина (или дивакцина) (например, вакцина АДС – прививка против дифтерии и столбняка). Поливалентными называют вакцины, содержащие смесь нескольких микробов (например, вакцина АКДС – адсорбированная коклюшно-дифтерийно-столбнячная вакцина, или уже упоминавшаяся вакцина НИИСИ – смесь брюшнотифозных, паратифозных и дизентерийных микробов).

Профилактические вакцины могут быть разновалентными, т.е. и моно-, и ди-, и поливалентными. Аутовакцины всегда моновалентны.

Для борьбы с инфекционными болезнями часто прибегают к пассивной искусственной иммунизации. Достигается она применением иммунных сывороток. Причём, как и вакцины, сыворотки могут использоваться как с целью лечения (серотерапия), так и с целью профилактики (серопрофилактика). Только соотношение в данном случае обратное: сыворотки гораздо чаще используются с терапевтическими целями и весьма редко – с профилактическими.

Действие сывороток основано на том, что в них содержатся готовые антитела против определённых антигенов. Т.е. организм сам антител не вырабатывает. Потому-то иммунитет и называется в подобном случае пассивным. И потому-то он и не бывает длительным (как говорится, не своё – так не своё). Отсюда, кстати, понятна редкость применения сывороток в профилактических целях: создаваемый ими иммунитет недолог (как правило, не более нескольких месяцев).

Различают два вида лечебных сывороток: 1) антитоксические и 2) антимикробные.

И те, и другие получают чаще посредством иммунизации животных (как правило, лошадей). Для получения антитоксических сывороток животных подвергают повторяющимся инъекциям сначала небольших, а затем всё возрастающих доз анатоксина и токсина. Антимикробные сыворотки получают путём гипериммунизации животных убитыми или живыми культурами микробов или экстрактами из них, а также лизатами – продуктами растворения микробных клеток.

При накоплении в крови достаточного количества антител прибегают к кровопусканию. Собранную при этом в специальные стеклянные сосуды (цилиндры) кровь оставляют для свёртывания. После того, как от образовавшегося кровяного сгустка отделится прозрачная сыворотка, к ней добавляют небольшое количество консерванта (фенол, хлороформ и др.). Для удаления из сыворотки вредных для организма, не являющихся антигенами баластных белков сыворотку подвергают очистке и концентрации специальными методами. Затем её выдерживают при температуре 8 градусов Цельсия в течение 4 – 6 месяцев и только после этого разливают по ампулам.

В ряде случаев сыворотку получают из крови переболевших той или иной болезнью людей (реконвалисцентов).

В настоящее время большее распространение с лечебной целью имеют антитоксичные сыворотки. Лечебные антимикробные сыворотки применяются реже.

С целью профилактики при некоторых заболеваниях (корь, полиомиелит, клещевой энцефалит) вводят гамма-глобулины, полученные из иммунных сывороток и планцентарной крови человека. Этот препарат (гамма-глобулин) содержит достаточное количество антител. Поэтому его вводят в значительно меньшем объёме, чем сыворотку.

Для лечения ряда инфекционных болезней с успехом применяют химиотерапевтические препараты (химиотерапию).

Начало их изучения относится к концу XIX века, когда Эрлих своими исследованиями разработал основы химиотерапии и получил первые химиотерапевтические препараты (сальварсан и неосальварсан), а Д.Л. Романовский указал на то, что специфичность действия химиотерапевтических препаратов выражается в губительном их действии на паразитов.

До 1935 года химиотерапевтические препараты применялись для лечения весьма ограниченного количества заболеваний: малярии, возвратного тифа и сифилиса. Синтез сульфаниламидных препаратов значительно расширил круг тех инфекционных заболеваний, где химиотерапевтические препараты дают высокий лечебный эффект.

Химиотерапевтические препараты обладают избирательным действием на микробов – паразитотропностью, т.е. те или иные препараты обычно эффективны в отношении каких-то определённых групп микробов. Например, сульфаниламиды (белый стрептоцид, норсульфазол, фталазол, сульфодимезин, бисептол и др.) применяют при гноеродных заболеваниях, ангинах, скарлатине, роже, пневмонии, дизентерии и ряде других, препараты акридина (риванол, акрицид, трипафлавин) назначают при лечении гноеродных заболеваний, вызываемых стафилококками и стрептококками, алколоиды (эмитин и др.) – для лечения больных амебиазом и т.д.

Химиотерапевтические препараты нарушают процесс обмена веществ у микробов, в результате чего наступает их гибель.

При неправильном лечении химиотерапевтическими препаратами могут возникнут устойчивые формы микроорганизмов к тому или иному препарату.

Для борьбы с патогенными микроорганизмами оказалось возможным использовать биологические факторы, говоря более конкретно, – явление антагонизма микробов (другими словами, явление антибиоза).

Суть микробного антагонизма (антибиоза) заключается в том, что процесс жизнедеятельности одних микробов ведёт к угнетению функций и даже полной гибели других. Такой эффект может вызываться целым комплексом факторов: истощением питательных веществ, изменением кислотности и щелочности среды, нарушением обмена веществ, угнетением ферментивных функций, выработкой одними микробами продуктов вредных для других (токсичных, литирующих).

Первым средством, основанным на явлении микробного антагонизма, которое стали использовать для борьбы с инфекционными заболеваниями, стал бактериофаг (или просто – фаг).

Бактериофаги – это вирусы бактерий, т.е. вирусы, паразитирующие на бактериальных клетках. Дословный перевод слова «бактериофаг» – «пожирающий бактерии».

Процесс взаимодействия бактериофага и бактериальной клетки называется бактерифагией (т.е., в переводе, пожиранием бактерий).

Первые наблюдения над явлением бактериофагии принадлежат русскому и советскому микробиологу Н.Ф. Гамалее, который ещё в 1898 году установил, что густая взвесь сибиреязвенных палочек в дистиллированной воде может просветляться и приобретать способность растворять бактерии.

Систематическое исследование явления бактериофагии было проведено в 1917 году канадским учёным д’Эреллем. Д’Эрелль, работая с культурами дизентерийных палочек, выяснил, что фильтрат, полученный из испражнений больного дизентерией человека, вызывает постепенное растворение дизентерийных бактерий. Установил он и следующий основной факт: способность к просветлению дизентерийных культур, связанная с растворением имеющихся в них бактерий, не только не истощается при этом растворении, а, наоборот, возрастает. Сейчас ясно, что это явление объясняется размножением (репликацией) бактериофага в бактериальных клетках. Явление получило название феномена д’Эрелля.

По характеру взаимодействия с бактериальной клеткой различают вирулентные фаги, вызывающие лизис бактерий, и умеренные фаги. Последние, попадая в бактериальную клетку, вызывают т.н. лизогенизацию – клетка не погибает, а становится носителем фага, приобретая при этом иммунитет к последующему заражению фагом.

Ясно, что для целей борьбы с патогенными микробами гораздо более ценны вирулентные фаги.

Поскольку бактериофаги – это бактериальные вирусы, то применять их можно только для борьбы с бактериальными инфекциями.

Фаги обладают ярко выраженной специфичностью, т.е. растворяют строго определённые виды бактерий. Но, как установлено, они могут и адаптироваться к другим видам бактериальных клеток, т.е. менять (или расширять) свою специфичность. Так, дизентерийный фаг последовательными пересевами на культурах брюшнотифозных палочек можно сделать активным в отношении последних.

Практическое значение фага разнообразно. Его применяют как с терапевтической, так и с профилактической целью (при дизентерии, холере и др.). В хирургической практике используют стафилококковый, стрептококковый, протейный и синегнойный бактериофаги, а также бактериофаги против возбудителей анаэробной инфекции. Их применяют местно для орошения ран, влажных повязок, тампонады, инъекций в ткани в окружности раны через повреждённую кожу, а при газовой гангрене – ещё и внутривенно.

Большая заслуга в открытии фагов против ряда инфекционных заболеваний, их получении, разработке методов их применения принадлежит советским микробиологам З.В. Ермольевой, С.П. Заевой и др.

Применяются бактериофаги и для диагностики инфекционных заболеваний. Используют их в этом отношении двумя способами:

а) для определения выделенной культуры при помощи фага, типовая принадлежность которого известна;

б) для определения вида обнаруженного бактериофага при помощи чувствительной к нему культуры бактерий, имеющейся в лаборатории.

Фаготипирование бактериальных культур имеет также эпидемиологическое значение, позволяя установить источник и пути распространения инфекции.

С 40-х годов ХХ века началась «эра антибиотиков».

Антибиотики – это вещества, выделяемые бактериями, плесневыми грибками, актиномицетами, растениями и животными и обладающие способностью препятствовать размножению микробов и вызывать их гибель.

Действие не всех антибиотиков объясняется явлением микробного антагонизма. Скажем, действие лизоцима (антибиотика естественного животного и растительного происхождения), фитонцидов (антибиотиков естественного растительного происхождения) или экмолина (препарата, полученного З.В. Ермольевой из рыб) на этом не основано. В данных случаях антимикробное действие производят вещества клеток макроорганизмов.

Однако причиной антимикробной действенности большинства из известных антибиотиков является именно микробный антагонизм (в том числе и у «пионера» антибиотиков – пенициллина).

Впервые мысль о том, что для уничтожения болезнетворных микробов можно использовать антагонистические свойства некоторых микроорганизмов, высказал И.И. Мечников.

Он установил, что молочнокислые бактерии, обитающие в простокваше и вызывающие скисание молока, обладают способностью подавлять жизнедеятельность вредных гнилостных микробов, населяющих кишечник человека. И.И. Мечников предложил использовать молочнокислые бактерии для борьбы с вредными микробами кишечника.

Антибиотики обладают бактериостатическим, бактерицидным или бактериолитическим действием. Бактерицидное действие антибиотика выражается в гибели микробов, бактериостатическое – в задержке их роста, а бактериолитическое – в растворении микробов.

Характер действия некоторых антибиотиков варьируется в связи с условиями их применения. Например, малые дозы и кратковременное действие некоторых антибиотиков приводят к задержке роста, тогда как в больших концентрациях и при продолжительном воздействии наблюдается гибель микробов.

Антибиотики обладают избирательным действием в отношении определённых групп микроорганизмов. Наиболее чувствительны к антибиотическим препаратам грамположительные бактерии, менее чувствительны – грамотрицательные 6. Имеются антибиотики, действующие губительно на болезнетворные грибки. К сожалению, в отношении вирусов давно отмечена слабая эффективность действия антибиотических средств (впрочем, как и химиотерапевтических). Однако необходимо подчеркнуть: совершенно неверно мнение, которое можно часто услышать в наше время, что антибиотики не действуют на вирусы вообще. Действуют, но далеко не на все вирусы. Сверх того, вирусы очень быстро мутируют и становятся невосприимчивы к действию антибиотических препаратов.

При воздействии на микробов малыми дозами антибиотиков могут образовываться устойчивые культуры микробов.

Механизм действия антибиотиков разнообразен. Они могут вызывать нарушение процессов дыхания и размножения микробной клетки, связываться с определёнными элементами её, образуя ядовитые вещества, нарушающие нормальные клеточные функции, подавлять активность различных микробных ферментов и нарушать поверхностное натяжение микробной клетки.

Подобная широта спектра действия антибиотиков обусловлена разнообразием их химического состава.

В наши дни уровень развития биохимии позволяет не только синтезировать вещества, являющиеся активной действенной частью природных антибиотиков, но и создавать полностью искусственные антибиотические препараты.

Однако начиналась «эра антибиотиков» с получения веществ, обладающих антимикробным действием, из культур других микроорганизмов (в основном, грибков).

В 1928 году Александром Флемингом было установлено, что зелёная плесень обладает бактерицидными свойствами. Вскоре им было получено вещество, обеспечивающее подобное действие зелёной плесени. По латинскому её названию – penicillium notatum, Флеминг назвал это вещество пенициллином. Однако получить пенициллин в устойчивой форме удалось только в 1940 году, когда к работе над препаратом подключились Чейн и Флори.

В Советском Союзе пенициллин был получен самостоятельно научной группой под руководством З.В. Ермольевой. Произошло это несколько позже, чем в Англии. Советский пенициллин получил название «крустозин».

Таким образом, пенициллин явился первым из антибиотиков, полученных учёными.

Направление явилось очень перспективным. И уже в 40-х годах были разработаны такие препараты, как грамицидин (из культуры Bac. brevis), стрептомицин (из одного из видов почвенных лучистых грибков) и террамицин (также из лучистого грибка).

Как видит читатель, с самого начала «эры антибиотиков» антибиотические препараты получались не только из плесневых грибков, но и грибков других видов и даже бактерий. Причём выработка антибиотиков из лучистых грибков (актиномицетов) приобрела даже более широкий характер. Антагонистическое действие этих грибков на микробы впервые установили советские учёные Н.А. Красильников и А.И. Кореняко, а в 1944 году американец Ваксман получил первый актиномицетовый антибиотик – им явился упомянутый выше стрептомицин. Из актиномицетов были получены такие известные у нас в стране антибиотические препараты, как ауреомицин (биомицин), хлормицетин (его синтетический аналог – левомицетин), синтомицин, тетрациклин и ряд других.

Антибиотики действительно произвели революцию в борьбе с инфекционными заболеваниями. Оказалось возможным побеждать такие болезни, которые ранее считались неизлечимыми (или почти неизлечимыми). Например, если до открытия антибиотиков от пневмонии умирало 9 из 10 заболевших ею человек, то после того, как для борьбы с эти заболеванием стали использовать антибиотические препараты, соотношение поменялось «на 180 градусов»: 9 из 10 заболевших стали выздоравливать. Стала более успешной борьба с раневыми инфекциями, туберкулёзом, менингитом, туляремией, чумой и многими другими опасными заболеваниями.

Казалось, свершилось чудо, и скоро человечество научится справляться если не со всеми, то с большинством инфекционных болезней. Однако довольно скоро врачам и учёным пришлось убедиться, что чудес на свете не бывает: у антибиотиков выявился целый спектр вредных побочных действий. Они могут вызывать аллергическую реакцию, токсикодермию, нарушение функций кровотворной, нервной систем и других органов. Антибиотики нарушают жизнедеятельность нормальной микрофлоры дыхательных путей, кишечника и мочеполовых органов. Это приводит к изменению обычных антагонистических отношений между микробами в естественных условиях. В результате этого, условно патогенные бактерии и грибки из рода Candida могут активизироваться и вызвать вторичные инфекционные процессы. Примером служат кандидозы кожи и слизистых оболочек, кандидозный сепсис, пневмонии, пиелоциститы, колиты и другие заболевания. Отмечены даже случаи рецидивов брюшного тифа и скарлатины после применения антибиотиков.

Как сейчас известно, антибиотики действуют угнетающе на иммунную систему организма человека, убивая или ослабляя различные иммунные клетки, т.е., условно говоря, с нанесением удара по врагам одновременно бьют и по своим.

В то же время микробы продемонстрировали умение приспосабливаться к действиям антибиотиков. Выше уже говорилось, что «шустрее» всех в этом отношении оказались вирусы. Их способность к мутациям очень быстро сделала бесполезным применение против них очень многих антибиотических средств. Скажем, при своём появлении с рядом вирусов могли справляться левомицетин и ауреомицин. Однако уже давно их никто не рассматривает как антивирусные средства. Террамицин применялся для лечения атипичных вирусных пневмоний. Но никто и не думает сейчас попробовать применять его для лечения COVID-19 – вируса, вызывающего пневмонию.

Но не только вирусы, но и бактериальные патогены могут становиться устойчивыми к действиям антибиотиков. Так, стрептомицин ранее широко применялся для лечения туберкулёза. Но палочка Коха приспособилась к нему, и учёные вынуждены были искать новые антибиотики для борьбы с этим опасным заболеванием. Великолепно «научились жить с антибиотиками» стафилококки. Некоторые их разновидности даже стали использовать антибиотические средства в качестве питания.

Словом, у современных учёных и врачей нареканий к антибиотикам много. Но, тем не менее, необходимо признать, что антибиотики на данный момент являются наиболее эффективным терапевтическим средством против многих инфекционных заболеваний. Они, в прямом смысле этого слова, спасли миллионы человеческих жизней и миллионы людей вернули к полноценной жизни. И, надо полагать, что верный путь заключается не в отказе от антибиотиков, а в разработке средств, нейтрализующих или уменьшающих их вредные побочные действия.

ГЛАВА II

КРАТКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ МИКРОБИОЛОГИИ

(ДОСОВЕТСКИЙ ПЕРИОД)

Микробиология – наука довольно молодая. Как самостоятельная научная дисциплина она сложилась только во второй половине XIX столетия. И начало ей положили изыскания великого французского учёного Луи Пастера, которые он проводил с конца 50-х годов XIX века. Недаром Пастера очень часто называют основоположником микробиологии.

Правда, сейчас можно встретить в научной литературе утверждения, согласно которым микробиология зародилась чуть ли не в период античности, ибо уже в те времена были высказаны предположения о том, что многие заболевания человека вызываются мельчайшими организмами. Сторонники такого удревнения истории микробиологической науки говорят о ряде этапов её развития:

1-й этап. Эвристический. От античности до изобретения Антонием Левенгуком микроскопа в последней четверти XVII века. Этот период связан, в основном, с провидческими догадками о природе ряда болезней человека (которые, как достоверно выяснилось позже, носят инфекционный характер), наблюдениями над ходом таких болезней.

2-й этап. Морфологический. Его началом считают момент изобретения Антонием Левенгуком микроскопа и произведённые им наблюдения за некоторыми микроорганизмами. Длился этот этап до середины XIX столетия. Его ещё называют описательным, потому что в это время производилось описание внешних форм микроорганизмов, их подвижности, окраски и т.п. Также была доказана патогенность ряда из них для человека.

3-й этап. Физиологический. Его начало связывают с деятельностью Пастера, т.е. отсчитывают с конца 50-х – начала 60-х годов XIX столетия. Длился он примерно до конца XIX – начала ХХ века. В этот период микробов изучали с точки зрения их физиологии.

Взгляд на инфекционный процесс как на взаимодействие микро- и макроорганизма, введённый в науку И.И. Мечниковым в конце XIX столетия и постепенно в ней утвердившийся, открыл 4-й этап развития микробиологии – иммунологический. Именно в этот период начинается активное изучение механизмов действия иммунитета человека и животных, его основ. Каким образом организм защищается от патогенных микробов? Попытки решения этого вопроса привели к фактическому выделению из микробиологии новой дисциплины – иммунологии.

Бурное развитие генетики, начавшееся с 50-х годов прошлого века, открыло новый этап (5-й) развития микробиологической науки – молекулярно-генетический, который продолжается по сей день. Успехи в области генетики микроорганизмов обусловили развитие нового направления – молекулярной генетики, являющейся основой генной инженерии. Генная инженерия внесла новые идеи и методы в проведение микробиологических исследований, в производство широкого спектра биологически активных веществ, в создание новых вакцин. Открытия и достижения, полученные на микроорганизмах, явились также основой для возникновения таких новых научных направления как молекулярная биология, молекулярная биотехнология, молекулярная вирусология, белковая инженерия и др.

К сожалению, приходится констатировать, что научно-технический прогресс не только значительно улучшил условия для борьбы с патогенами, но и сделал возможным создание новых искусственных патогенных микроорганизмов. Не приходится сомневаться, что в современном мире синтез новых болезнетворных микробов имеет место. В частности, рядом специалистов высказана мысль о рукотворности вируса COVID-19.

Приведённая выше периодизация развития микробиологической науки во многом верна. Однако нельзя не отметить, что выделение первых двух этапов – эвристического и морфологического, носит несколько натянутый характер и демонстрирует, на наш взгляд, стремление удревнить историю микробиологии.

В самом деле, вряд ли можно считать началом научной дисциплины отдельные гипотетические догадки (пусть и подтвердившиеся впоследствии) и наблюдения за ходом заболеваний, оказавшихся, как выяснилось позднее, инфекционными (это о так называемом эвристическом этапе). Наблюдение за строением некоторых микроорганизмов и их описание тоже с большой натяжкой можно считать началом микробиологии как самостоятельной науки (это о так называемом морфологическом этапе). К тому же, в ходе так называемого физиологического этапа микроорганизмов было открыто и описано куда как больше.

Словом, мы остаёмся на «классической» точке зрения: микробиология появилась в начале второй половины XIX века. Основоположником её был Луи Пастер. Всё что было до этого – предыстория микробиологической науки. Предыстория, которая есть у любой научной дисциплины. Так, предысторией химии были века существования алхимии.

Представления о том, что целый ряд болезней человека может вызываться мельчайшими микроорганизмами, действительно родились в период античности – в Древней Греции. Конечно, представления эти носили чисто гипотетический характер. Ни подтвердить, ни опровергнуть их люди тогда не могли.

Нельзя не отметить, что иногда мысль о мельчайших живых возбудителях некоторых человеческих болезней ошибочно приписывается «отцу медицины» Гиппократу. Увы, он ничего такого не говорил. Гиппократ полагал, что причинами заразных болезней являются ядовитые испарения воздуха. О причинах же этой ядовитости он предположений не высказывал.

Гениальное прозрение принадлежит другому древнему греку – философу Демокриту. Читатель, конечно же, помнит, что Демокрит высказал провидческую мысль о существовании мельчайшей частицы вещества, которую он назвал атомом, что в переводе с греческого означает «неделимый». Через столетия предположение Демокрита подтвердилось, и учёные (физики и химики) совершенно справедливо дали мельчайшей частице вещества то название, которое предложил древнегреческий философ, т.е. «атом». Но силой мысли Демокрита, позволявшей ему логическим путём приходить к выводам, которые эмпирически подтвердились спустя многие века, могут восхититься также медики и микробиологи. Вот что писал философ о причинах заразных болезней: «Некие мелкие животные, которые не воспринимаются нашим зрением и которые через посредство воздуха входят внутрь нашего тела через рот и нос, порождают тяжёлые болезни» [69; 112].

Интересное наблюдение сделал древнегреческий историк Фукидид. Когда в Афинах свирепствовала чума, он заметил, что за больными и умирающими могли ухаживать «только те, кто уже переболел чумой, так как никто не заражался вторично» [45; 39].

Увы, дальше умозрительного признания живой природы возбудителей инфекций античная наука пойти попросту не могла – уровень научно-технического развития был для этого далеко недостаточен.

Пришедшая на смену античности эпоха Средневековья ещё в меньшей степени способствовала развитию научных представлений о причинах и путях распространения инфекций. На территории Западной Европы достижения науки Древней Греции и Древнего Рима были основательно забыты. Наступили так называемые «Тёмные века» с их невежеством и религиозным мракобесием.

Античная научная мысль теплилась и развивалась в тот период на мусульманском Востоке. Поэтому не случайно, что знаменитый восточный врачеватель Ибн Сина (Авицена) (980 – 1037), не раз сталкивавшийся и боровшийся в своей лечебной практике с инфекционными болезнями, написал в трактате «Канон врачебной науки» о том, что причиной чумы, оспы и ряда других болезней являются невидимые простым глазом мельчайшие живые существа, передающиеся через воздух и воду. Мысль, как мы видим, аналогична мысли, высказанной Демокритом.

Вместе с награбленным добром и инфекционными болезнями, которых и в самой Европе было хоть отбавляй, крестоносцы принесли европейцам значительный пласт античного знания, а также те достижения восточных учёных, которые эти античные знания развивали и обогащали. Последовавшая эпоха Возрождения характеризовалась значительным интересом к наукам. Начали быстро развиваться физика, химия, математика, астрономия, медицина. Развивавшиеся внутри феодального строя новые, капиталистические, общественно-экономические отношения привели к ряду буржуазных революций (голландской, английской, Великой французской). Победившие революции, в свою очередь, способствовали бурному развитию промышленности, техники, естественных и точных наук, что получило название промышленной революции конца XVI – XVIII веков.

Однако всё это первоначально слабо отражалось на развитии микробиологии (вернее будет сказать, микробиологической составляющей медицины). Причина, в общем-то, ясна: «не было» предмета изучения, точнее, данный предмет тогда попросту не научились видеть. Так, ещё в XVI веке известный итальянский учёный Фракасторо писал о том, что распространение инфекций зависит от контагия (т.е. заразного начала, передающегося здоровым людям от больных путём соприкосновения через воздух и вещи). Но какова природа этого контагия – оставалось только гадать. Попутно заметим, что термин «контагий» (от латинского «contagium» – прикосновение, зараза) вошёл в современные микробиологическую и эпидемиологическую науки в несколько изменённом виде. Сейчас говорят о контагиозности, под которой понимают свойство инфекционных болезней передаваться от больных организмов здоровым, и контагиозном индексе, который показывает степень заразительности отдельных инфекционных болезней (определяется путём подсчёта среднего числа заболевших из 100 человек, соприкасавшихся с больным).

Дело сдвинулось с мёртвой точки, когда в Европе научились изготавливать увеличительные стёкла и, использовав их, создали оптический микроскоп. Как правило, всё это связывают с именем Антония Левенгука. Однако это не совсем так. Ещё в 1590 году, т.е. за 42 года до рождения Левенгука, шлифовальщики стекла братья Янсен изготовили первые линзы и собрали первый (крайне несовершенный) микроскоп. Бесспорными же заслугами Левенгука является то, что он усовершенствовал изготовление линз (в конечном итоге, ему удалось добиться увеличения в 300 раз), создал более совершенную, чем у братьев Янсен, конструкцию микроскопа и, наконец, первый разглядел в него микробов.

Левенгук был весьма далёк от медицины, совершенно не ломал голову над причинами возникновения и передачи заразных болезней и никаких медицинских целей перед собой, шлифуя линзы, собственно, не ставил. Первоначально его заинтересовало строение льняного волокна. Его-то он и захотел изучить, а для этой цели отшлифовал несколько грубых линз. Покончив с указанным «исследованием», Левенгук начал из чистого любопытства рассматривать через увеличительные стёкла всё, что попадалось под руку: воду из пруда, человеческую слюну, кровь, зубной налёт и многое другое. Одновременно он продолжал улучшать отшлифовку своих линз. Кстати, он их назвал микроскопиями. А устройство, их использовавшее, получило название микроскопа. Это, в общем-то, праздное любопытство позволило Левенгуку установить, что во всех рассматриваемых им средах живут мельчайшие живые существа, которые он назвал «animalcula», что дословно переводится как «маленькие звери», «маленькие животные».

Результаты своих наблюдений над «анималькулями» Левенгук стал отправлять в Лондонское королевское общество, которое их публиковало. А в 1695 году Левенгук самостоятельно издал книгу «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком», где «маленькие животные» были описаны с точки зрения их формы, подвижности, окраски. Пытливый голландец был убеждён, что микроорганизмы устроены так же, как и макроорганизмы, т.е. имеют органы пищеварения, дыхания, передвижения (ножки и хвостики) и т.д.

Открытие Левенгука привлекло всеобщее внимание. Как мы помним, от момента его деятельности по изучению микробов и отсчитывается т.н. морфологический (или описательный) период микробиологии (а точнее сказать – её предыстории), продолжавшийся с конца XVII до середины XIX века. Именно в его ходе был накоплен тот первичный практический материал, основанный на непосредственном наблюдении, который и сделал возможным появление микробиологии как науки.

Хотя, конечно, объективно говоря, чрезмерно плодотворным этот период назвать нельзя. Просто потому, что оптические приборы того времени мало что позволяли разглядеть. Они зачастую даже не давали возможности отличить один вид микробов от других. А уж о том, чтобы изучать с их помощью внутреннее строение микроорганизмов, и речи не шло.

Ярчайшей «звездой» морфологического периода предыстории микробиологии стал русский врач и учёный-эпидемиолог Данила Самуилович Самойлович (1742 – 1810). Особенно плодотворной была его выдающаяся деятельность по борьбе с чумой. Он, полковой лекарь, впервые столкнулся с этой страшной болезнью в 1768 году в одной из турецких деревушек во время русско-турецкой войны 1768 – 1774 годов. Вся его последующая жизнь была посвящена стремлению одолеть «чёрную смерть», спасти от неё людей. Самойлович предложил дезинфекцию вещей больных чумой и профилактические меры против этого заболевания (в частности, пытался делать прививки ослабленным «ядом язвенным»; заметим – за 25 лет до противооспенных прививок Дженнера). Он упорно старался обнаружить и описать возбудителя чумы, считая его живым агентом и отрицая теорию, по которой чума происходит от неких миазмов. Однако последнее ему не удалось из-за несовершенства и слабости тогдашних микроскопов (достаточно сказать, что только через 84 года после смерти Д.С. Самойловича, в 1894 году, швейцарский врач и учёный-микробиолог Йерсон смог «засечь» чумную палочку в микроскоп куда как более мощный, чем те, которыми располагал, борясь с чумой более века назад, его русский коллега).

Труды Самойловича о чуме и борьбе с ней получили широкую известность, издавались за границей. Он был избран членом 12 иностранных академий. Увы, власти России (ни Екатерина II, ни Павел I, ни Александр I) не оценили заслуг своего соотечественника. Да его ли одного…

В морфологический период развития микробиологии было сделано и великое открытие Дженнера, ставшее основой теории вакцинации, т.е. создания у человека или животного искусственного активного иммунитета против той или иной болезни.

Британский врач Дженнер в конце XVIII века предложил прививку от натуральной оспы. Делать её он предполагал гноем людей, переболевших коровьей оспой.

Здесь необходимо сделать некоторые пояснения.

Оспа – один из страшнейших «бичей» человечества. Вплоть до XIX и даже ХХ столетия эта болезнь убивала или обезображивала миллионы людей.

Естественно, люди пытались от неё защититься. Ещё в средние века в странах Востока (Персии, Китае, Белуджистане, Сиаме) было замечено, что переболевшие оспой и оставшиеся при этом в живых повторно не заражаются. Восточные медики, исходя из этого факта, по сути, пришли к идее предохранительных прививок от оспы: кололи определённые участки кожи заражёнными иглами или же вводили в нос оспенные корочки.

К XVIII веку эти способы профилактики заражения оспой были в Европе известны. Здесь их называли «вариоляции».

Однако вся штука заключалась в том, что противооспенные вариоляции являлись делом далеко небезопасным. Никакой гарантии того, что человек, которого прививали подобным образом, не заразится по-настоящему, не было.

Кстати, заметим попутно, что вариоляции считались средством защиты (хотя и ненадёжным) только именно против натуральной оспы. Поэтому предложенный Данилой Самойловичем подобный же способ защиты от чумы наделал тогда в Европе много шума. Да, в то время противочумные прививки оказались малоэффективными, причём по той же причине, по которой были опасны противооспенные вариоляции: наука того времени попросту не позволяла обеспечить прививку материалом, в котором содержался бы гарантированно ослабленный патоген. Не мог Самойлович уверенно отделить «доброкачественный яд язвенный» от «вирулентного яда язвенного» (термины «вирулентность», «вирулентный» в то время уже использовались; употреблял их в своих трудах и Самойлович). Не могли восточные и перенявшие их опыт европейские врачи гарантировать, что заражённые иглы, которыми они кололи пациентов, или оспенные корочки, которые они вводили им в нос, не вызовут болезни вместо того, чтобы защитить от неё.

Но Д.С. Самойлович, тем не менее, дал теоретическое обоснование возможности прививок против инфекционных болезней вообще, а не только против оспы. Дженнер же четверть века спустя на практике подтвердил (опять же на примере оспы) возможность безопасного прививания, дающую очень большой процент защиты от заболевания.

В отличие от восточных врачей, Дженнер решил прививать своих пациентов не материалами, содержащими патоген натуральной оспы, а материалами людей, переболевших коровьей оспой.

Вообще, вирус коровьей оспы – «родственник» вируса оспы натуральной. Это зооноз, т.е. от коров человек может заразиться этой болезнью. Но для него она несмертельна и не обезображивает человека так, как это делает её «чисто человеческая» «родственница»7.

К идее подобной прививки Дженнер пришёл благодаря народному опыту. Оказывается, английские крестьяне давно приметили, что переболевший коровьей оспой человек, как правило, уже не заражается натуральной оспой. Врач решил проверить опытным путём это народное убеждение. В 1796 году он сделал прививки гноем больных коровьей оспой доярок нескольким пациентам. Выяснилось, что последние приобрели почти полный иммунитет к оспе натуральной. Как выяснилось? Очень просто: Дженнер после прививания попытался заразить их натуральной оспой. Да, вот так: научного подвига этот доктор не совершил, ибо свою идею опробовал не на себе, а на других. Но для этих других всё окончилось благополучно. А после действительно великого открытия, сделанного Дженнером, все препараты, с помощью которых можно искусственно вызывать активный иммунитет в организме человека или животного, называют вакцинами (от латинского слова «vacca» – корова). Сам же процесс введения таких препаратов именуется вакцинацией. Слово «вариоляция» перестало употребляться.

И тем не менее, как уже отмечалось, несмотря на ряд великих открытий, выдающиеся достижения и прозрения, в морфологический период микробиология была оторвана от повседневной практической деятельности человека и носила описательный характер.

Положение резко меняется с середины XIX века. Рост промышленности, усовершенствование оптических приборов, развитие естественных наук позволили микробиологам того времени от описания отдельных форм микробов перейти к изучению их физиологии и биохимии, а следовательно, к глубокому изучению роли микробов в промышленности, сельском хозяйстве, возникновении и распространении инфекционных болезней. Фактически именно тогда микробиология и становится самостоятельной наукой, а не просто разделом медицины и биологии. С этого времени началось её быстрое развитие как в теоретическом, так и в практическом направлении.

К данному периоду относится замечательная деятельность французского учёного Луи Пастера (1822 – 1895) – общепризнанного основателя микробиологической науки.

Пастер доказал, что микробы отличаются друг от друга не только формой, но и жизнедеятельностью. Он получил микроорганизмы в чистых культурах, определил их роль в процессах брожения (открыл анаэробиоз) и доказал, что заразные болезни вызываются различными микробами. Пастером были приготовлены вакцины против сибирской язвы и бешенства, сыгравшие большую роль в борьбе с этими заболеваниями. Работы Пастера о невозможности самопроизвольного зарождения микробов8 послужили теоретической предпосылкой для развития стерилизации и дезинфекции. Принцип, выдвинутый Пастером (кратковременный прогрев продуктов до температуры 70 – 80 градусов), названный впоследствии его именем – пастеризацией, был использован в промышленности, и на его основе возникло производство консервов.

Открытия Пастера привлекли внимание учёных и прогрессивной общественности всего мира. В 1888 году на средства, собранные по международной подписке, в Париже был основан Пастеровский институт. В работе этого института участвовали учёные разных стран. По типу Пастеровского института стали создаваться подобные научные учреждения и в других странах.

Период развития микробиологической науки, который начался с работ Пастера и продолжался, примерно, до начала ХХ века неофициально именуется «золотым веком» микробиологии, а также «героическим веком».

Почему «золотым»?

Дело в том, что в тот период открытия следовали одно за другим. Учёные «вылавливали» возбудителей инфекционных болезней, вели плодотворные исследования их строения, физиологии и биохимии, изыскивали средства борьбы с ними: появлялись вакцины, сыворотки и даже первые химиотерапевтические препараты

Результаты были действительно впечатляющими. Можно сказать, что как среди учёных-микробиологов, так и среди просвещённых слоёв населения, которые понимали, о чём речь, господствовал своего рода научный оптимизм: казалось, что недалёк день, когда человечество, изучив всех возбудителей инфекционных заболеваний, научится успешно с ними бороться. Профессия учёного-микробиолога была окружена романтическим ореолом. «Охотники за микробами» – так называли микробиологов люди, так называли они себя сами.

Да, благородная цель полной победы над инфекционными заболеваниями казалась близка, ощутима, уже видна… Увы, видна она оказалась, как виден горизонт…

Почему это время называлось ещё и «героическим веком» микробиологии?

Очень просто: романтизм романтизмом, но работа с болезнетворными микробами «лицом к лицу» всегда была и остаётся делом очень опасным. «Зараза», от которой обычный человек бежит, боясь за своё здоровье и даже жизнь, микробиологов, наоборот, к себе привлекает. Множество учёных тогда доказывали болезнетворность тех или иных обнаруженных микроорганизмов на себе самих, на себе испытывали сыворотки и вакцины, заражая себя до (в случае сывороток) или после (в случае вакцин) их введения. Микробиологи из разных стран бросались в очаги вспыхнувших эпидемий, стараясь спасти человеческие жизни и установить источник инфекции.

Множество честных и отважных учёных пожертвовали тогда своей жизнью. Большие открытия «золотого века» шли рука об руку с немалыми потерями «века героического».

Приведём ряд фактов работы микробиологов той эпохи.

В 1874 году в России Г.Н. Минх (1836 – 1896) заразил себя кровью больного возвратным тифом, доказав тем самым, что возбудитель этого заболевания циркулирует в крови. Также Г.Н. Минх высказал свои соображения о роли насекомых в передаче тифов (это было подтверждено только через 30 с лишним лет: французские исследователи Неттер и Туано, анализируя вспышку сыпного тифа во Франции в 1892 – 1893 годах, также пришли к выводу, что тиф распространяется вшами; в 1908 году русский учёный Н.Ф. Гамалея на основании эпидемических данных утверждал, что сыпной тиф заразен только при наличии вшей; наконец, в 1909 году французский врач Ш.Ж. Николь в опытах на обезьянах доказал, что платяная вошь – переносчик сыпного тифа). Позже Г.Н. Минхом было установлено, что две формы сибирской язвы – лёгочная и кишечная – имеют единое происхождение, т.е. вызываются одним возбудителем.

В 1876 году другой русский врач и учёный-микробиолог О.О. Мочутковский (1845 – 1903) повторил научный подвиг Г.Н. Минха. Им был обнаружен возбудитель сыпного тифа в крови больного. Для проверки правильности своего открытия О.О. Мочутковский заразил себя кровью больного. В результате, был не только открыт возбудитель этой опасной болезни (позже он получил название риккетсии Провачека), но и доказано, что он циркулирует в крови.

Кстати, само название «риккетсия Провачека» было дано возбудителю сыпного тифа в честь двух учёных, погибших при исследовании этой болезни – Риккетса и Провачека.

В 1880 году французский врач Ш.Л. Лаверан (1845 – 1922) в Алжире при исследовании крови больного солдата открыл возбудителя малярии – простейшего паразита – малярийный плазмодий. Но Лаверну остался неизвестным полный цикл развития этого паразита.

Только спустя почти 20 лет английский военный врач Р. Росс (1857 – 1932) в Индии нашёл в крови птиц кровяного паразита, аналогичного обнаруженному Лавераном, и выяснил, что он передаётся через укус комаров. Последнее обстоятельство навело Росса на мысль о наличии подобного цикла в случае малярии. Итальянский зоолог Б. Грасси подтвердил предположение Росса и в 1899 году описал весь сложный цикл развития малярийного плазмодия.

В 70 – 80-х годах XIX века кубинский врач К.Х. Финлей (1833 – 1915) пришёл к выводу, что переносчиком жёлтой лихорадки является комар. Финлей предложил эффективную систему профилактических мероприятий по борьбе с этим заболеванием.

Работы Росса и Финлея легли в основу исследований жёлтой лихорадки американским военным врачом У. Ридом (1851 – 1902). Сотрудники Рида дали искусать себя комарам, которые перед этим насосались крови больных лихорадкой, а врач Дж.У. Лэзир (1866 – 1900) умер от этой болезни.

Большое значение для развития микробиологии в этот период имели исследования немецкого учёного Роберта Коха (1813 – 1910). Им был предложен и успешно применялся ряд специальных методов техники микробиологических работ: введены в лабораторную практику плотные питательные среды (желатина, свёрнутая сыворотка, картофель), что обеспечило возможность получения изолированных колоний, а следовательно, и выделения одного вида бактерий (чистых культур) значительно быстрее, чем это делалось до этого; стали использоваться красители для окраски микробов. Кох и его ученики усовершенствовали технику микроскопирования (конденсор Аббе и иммерсионные объективы).

В 1882 году Кох открыл возбудителя туберкулёза (микобактерию), которого в его честь назвали палочкой Коха. Через год, в 1883 году, им был открыт возбудитель холеры – холерный вибрион.

Для борьбы с туберкулёзом Кох разработал препарат туберкулин. Однако на практике он себя не оправдал, зато оказался хорошим диагностическим средством (прививка Манту) и помог в создании ценных противотуберкулёзных препаратов.

Нельзя не отметить, что в каких-то вопросах Кох заблуждался. Так, например, он отстаивал позицию о постоянстве и неизменяемости микробных видов (т.е. отрицал микробные мутации), был сторонником этиологической трактовки инфекционного процесса, согласно которой микробу придавалось основное значение в развитии инфекции, а роль макроорганизма приуменьшалась.

Эти ошибочные, как ясно сейчас, воззрения вполне объяснимы, учитывая уровень микробиологических знаний того времени и существовавшие методы исследований. Но, несмотря на указанные ошибки, Роберт Кох с полным основанием считается одним из основоположников микробиологии (наряду с Пастером и Мечниковым).

Кох оставил плеяду учеников, которые и сами стали заметными фигурами в микробиологической науке: Беринг, Эрлих, Петри, Гафка, Пфейфер, Колле, Шаудин и ряд других. Немецкая школа микробиологии, у истоков которой стоял Кох, была одной из мощнейших: по результативности работы, разработке системных подходов к решению проблем, количеству блестящих учёных она стоит в одном ряду с французской и русской школами.

Но, безусловно, «клеить» какой-то «национальный ярлык» к достижениям микробиологии того времени не стоит. Учёные разных национальностей учились друг у друга (так знаменитый японский микробиолог Китадзато был учеником Коха, многие русские учёные с полным основанием могут считаться учениками и сотрудниками Пастера – С.Н. Виноградский, Н.Ф. Гамалея, В.А. Хавкин и ряд других). Они боролись плечом к плечу против эпидемий и работали рядом в научных учреждениях: Пастеровском институте, институте Коха и др. Нередко параллельно, даже не ведая об этом, микробиологи разных стран разрабатывали одну и ту же проблему или схожие проблемы и практически одновременно приходили к одинаковым результатам. Наработки одних, пусть даже закончившиеся в конечном итоге неудачей, служили в ряде случаев основой для исследований других. И эти другие добивались успеха.

Не будет преувеличением сказать, что тогда среди учёных-микробиологов разных стран господствовал дух сотрудничества, а не соперничества. Идеалом же было служение всему человечеству.

Факты научной истории прекрасно иллюстрируют вышесказанное.

Неудача Коха в разработке противотуберкулёзной вакцины (туберкулина), тем не менее, дала достаточный материал для работы двум ученикам Пастера – Альберу Кальметту и Шарлю Герену. Их усилия увенчались успехом. Результатом работы этих исследователей человечество пользуется до сих пор – знаменитая противотуберкулёзная вакцина БЦЖ (БЦЖ – русская транскрипция названия препарата, образованного от заглавных букв фамилий его создателей, т.е. «Бацилла Кальметта и Герена»; пожалуй, по-русски правильнее бы было транскрибировать как БКГ).

В конце 80-х – начале 90-х годов XIX столетия началось исследование микробных токсинов. В 1988 – 1890 годах ученики Пастера Э. Ру и А. Йерсон получили дифтерийный токсин. В 1890 году ученик Коха Э. Беринг открыл лечебные свойства антитоксических сывороток. Заметим, до Беринга серотерапия известна не была, микробиологи применяли только вакцинацию (преимущественно вакцинопрофилактику, но также и вакцинотерапию (как в случае с бешенством)). Антитоксичное свойство сыворотки животных Беринг открыл, вводя собакам и морским свинкам неоднократно малые дозы дифтерийного или столбнячного токсина. Последний был получен в чистом виде другим учеником Коха японцем Китадзато. Уже в 1892 году эти учёные изготовили и начали применять на практике противодифтерийную сыворотку. Однако в ряде случаев сыворотка Беринга – Китадзато оказалась неэффективной. Тогда за дело вновь взялся Эмиль Ру и усовершенствовал технологию получения антидифтерийной сыворотки: он стал получать её из крови лошадей. Сыворотка Ру показала на практике блестящие результаты, о чём учёный сообщил на медицинском конгрессе в Будапеште в 1894 году. Этот год и считается началом эпохи серотерапии. Теперь речь шла уже не только о предупреждении болезней посредством вакцин, но и о лечении и спасении уже заболевших людей.

Примерно с начала 90-х годов XIX века ряд учёных занимались проблемой получения вакцины против брюшного тифа. Среди этих учёных были французы Видаль, Грубер, Шантомесс, англичанин Райт, немцы Пфейфер и Колле, русский микробиолог Хавкин. Естественно, что такая работа основывалась, прежде всего, на тщательнейшем изучении возбудителя брюшного тифа – бактерии-палочки. Её открыл и описал ещё в 1880 году микробиолог Эберт. Однако и после этого брюшной тиф считался только кишечным заболеванием. Но к началу 90-х годов исследователям удалось установить, что палочки брюшного тифа циркулируют в крови заболевших им людей. Данное обстоятельство и навело работавшего тогда в Пастеровском институте Владимира Хавкина на мысль о создании брюшнотифозной вакцины. Оказавшись в Англии, он поделился своей идеей и наработками с английским военным врачом и микробиологом Райтом. Тот продолжил работу Хавкина.

Занимавшиеся этой же проблемой Видаль и Грубер установили, что кровь тифозного больного агглютинирует, т.е. склеивает, микробы тифа. Это, во-первых, дало возможность улучшить диагностику брюшного тифа, а во-вторых, означало, что учёные открыли один из видов антител, вырабатываемых человеческим организмом в ответ на внедрение в него антигена, – антитела-агглютинины.

Райт, изучавший параллельно с брюшным тифом мальтийскую лихорадку, вскоре обнаружил явление агглютинации и при этой болезни.

Видалю и Шантомессу первыми удалось получить брюшнотифозную вакцину. Однако они испытали её только на животных и дальше не продвинулись. Райт же в 1898 году смог провести клинические испытания своей вакцины и начал применять её в медицинской практике. Примерно в это же время Пфейфер и Колле достигли такого же результата в Германии.

В 1892 году русский ботаник Д.И. Ивановский открыл существование вирусов. А в 1895 году голландский учёный Бейеринк, не будучи знаком с открытием Ивановского, самостоятельно установил существование вирусов.

Примерно в 1903 году русский микробиолог и эпидемиолог Д.К. Заболотный открыл возбудитель сифилиса – бледную спирохету. Но, желая перепроверить свои результаты, не стал публиковать сообщение об этом. В итоге, пальма первенства осталась за немецкими исследователями Шаудином и Гофманом, которые в 1905 году заявили об открытии возбудителя сифилиса.

Ещё в 1898 году русский микробиолог Н.Ф. Гамалея открыл явление бактериофагии, показав, что густая взвесь сибиреязвенных палочек в дистиллированной воде может просветляться и приобретать способность растворять бактерии. Выяснить причину этого явления у Н.Ф. Гамалеи не было тогда возможности – увидеть вирус-бактериофаг в оптический микроскоп он не мог. Поэтому Николай Фёдорович предположил существование неких веществ, которые он назвал «бактериолизины», т.е. «растворители бактерий».

Только семнадцать лет спустя, в 1915 году, английский бактериолог Творт столкнулся с подобным явлением: наблюдая за поколениями бактерий, он обнаружил, что некоторые из них как бы окружаются туманом и исчезают. К тому времени о вирусах было известно уже гораздо больше, чем в 1898 году, и Творт предположил, что гибель бактериальных колоний вызывается вирусами, которые паразитируют на бактериях. На этом Творт остановился, т.е. ушёл, в принципе, не дальше Гамалеи.

Наконец, в 1917 году канадский бактериолог д’Эрель, повторив открытия Гамалеи и Творта, подверг явление бактериофагии систематическому изучению. Он принял предположение Творта о вирусной природе этого явления (и оказался совершенно прав). Собственно, и само название бактериального вируса – «бактериофаг» (пожирающий бактерии») принадлежит д’Эрелю.

В 1894 году ученик Пастера Александр Йерсон открыл возбудителя чумы – бактерии-палочки. Почти одновременно самостоятельно в Японии чумную палочку обнаружил ученик Коха Китадзато. Однако было спорным, обе ли известные формы чумы – бубонная и лёгочная – вызываются этим возбудителем. И Йерсон, и Китадзато «выловили» чумную бактерию из материалов бубонной чумы. Также оставался неясным ещё ряд вопросов: пути передачи чумы от человека к человеку (на расстоянии, через воздух, или при непосредственном соприкосновении), причины возникновения чумных эпидемий. Эти вопросы были решены в период с 1897 по 1912 гг. русскими учёными В.К. Высоковичем, Д.К. Заболотным и И.А. Деминским. Последний, заразившись в ходе исследования лёгочной чумой, скончался.

Открытие возбудителя чумы позволило Йерсону разработать противочумную сыворотку, которая оказалась весьма эффективной при бубонной чуме (снижала смертность при этой болезни с 85 до 30%, т.е. почти втрое). К сожаленью, сыворотка была совершенно недейственной при лёгочной чуме.

Русский микробиолог В. Хавкин создал в то же время противочумную вакцину, которую он получал из старых чумных бактерий, убитых нагреванием. Эту вакцину отважный учёный испытал на себе. Вакцина Хавкина показала высокую эффективность.

С конца XIX столетия микробиологи начали активное изучение защитных сил организма, что означало, по сути, зарождение новой науки – иммунологии.

У её истоков стояли два микробиолога – Илья Мечников и Пауль Эрлих.

О научных противоречиях между этими двумя учёными мы уже упоминали в предыдущей главе. Несколько ниже ещё поговорим о И.И. Мечникове. Сейчас же уделим внимание Паулю Эрлиху.

П. Эрлих (1854 – 1915) – ярчайший представитель немецкой микробиологической школы.

Он учился в университетах Бреславля (Бреслау, ныне – польский Вроцлав) и Страсбурга. После их окончания долгое время работал в Берлине, в институте Коха. Поэтому Эрлиха с полным основанием можно называть учеником Коха. Работая под руководством последнего, Эрлих создал первую в мире серологическую контрольную станцию. Затем основал и возглавил институт экспериментальной терапии во Франкфурте-на-Майне, который сейчас носит его имя.

Эрлихом было открыто новое перспективное направление в медицине – химиотерапия. Работая с конца XIX века над поиском химических веществ, которые могли бы уничтожать патогенных микробов в организме, не нанося вред или причиняя минимальный вред последнему, Эрлих получил препарат атоксил (этоксил) на основе мышьяка. Случилось это в 1906 году. Препарат оказывал эффективное воздействие на трипаносому (возбудителя сонной болезни) и бледную спирохету (возбудителя сифилиса), однако был сильно токсичен и для человеческого организма. Годы работы над усовершенствованием атоксила (в ходе которой появились промежуточные препараты – «препарат 418» и «препарат 606») завершились успехом в 1909 году. Химиотерапевтическое средство против сифилиса и сонной болезни Эрлих назвал сальварсаном (что означает «спасающий мышьяком»). Спустя некоторое время сальварсан был учёным усовершенствован, и появился новый препарат «неосальварсан».

Ученики и последователи Эрлиха, немецкие микробиологи Котэ, Дрессель и Хейман, продолжали дело своего учителя по разработке химиотерапевтических средств. В 1916 году, уже после смерти Эрлиха, ими был получен препарат эффективный против сонной болезни (в большей степени, чем сальварсан и неосальварсан) и чумы крупного рогатого скота (заметим, болезни, имеющей вирусную природу).

Однако открытие химиотерапии – не единственная заслуга Эрлиха. Он также считается одним из основоположников иммунологии (наряду с И.И. Мечниковым). «…В концептуальном плане Эрлих сделал для иммунологии за всю историю существования этой науки более, чем кто-либо ещё», – такое высказывание о деятельности учёного в данной области можно прочесть [47; 3]. Если даже это и преувеличение, то очень незначительное.

Собственно, именно Эрлих открыл антитела – специфические молекулы, которые образуются в сыворотке крови в ответ на внедрение патогена. Исследователь полагал, что антителам принадлежит главная роль в защите человеческого организма от инфекций, и, следовательно, основным видом иммунитета для человека является приобретённый. Его теория получила название теории гуморального иммунитета. За её разработку Эрлих получил в 1908 году Нобелевскую премию.

* * *

В предыдущей части главы, рассказывая о достижениях микробиологии во второй половине XIX – начале XX века, мы, естественно, не могли не упомянуть имён некоторых русских микробиологов, поскольку труды и достижения наших учёных того периода были неотъемлемой составляющей развития мировой микробиологической науки. Однако изложение намеренно было построено нами таким образом, чтобы об отечественной микробиологии дореволюционного периода и её представителях поговорить отдельно и более подробно. Подобный шаг вполне оправдан, учитывая основную тему нашей книги – история советской микробиологии, поскольку дореволюционная русская микробиологическая наука – это та основа, тот фундамент, на котором потом развивалась отечественная советская микробиология.

«В период “золотого века” микробиологии (вторая половина XIX века) в Европе было по меньшей мере два места, куда стремились попасть люди для того, чтобы совершенствовать свои знания в науке микробиологии: Париж (Л. Пастер) и Берлин (Р. Кох)» [29; 419].

С подобным утверждением авторов статьи «Ученики Пастера из России» («Инфекция и иммунитет», 2018 г., Т. 8) трудно спорить. Действительно, Пастеровский институт в Париже и институт Коха в Берлине были мировыми научными центрами, в которых проходили стажировку и работали микробиологи из многих стран мира, а французская и немецкая школы микробиологии были сильнейшими, давшими плеяды замечательных исследователей.

Стажировались и работали в Пастеровском институте и институте Коха и русские учёные.

В то же время русская микробиологическая школа также занимала ведущие позиции. Её представители стояли у истоков развития этой науки и обогатили её своими открытиями.

Не лишним будет сказать, что научное заведение, подобное Пастеровскому институту, возникло в России всего двумя годами позже, чем во Франции: в 1890 году в Санкт-Петербурге был открыт медико-биологический исследовательский центр – Императорский Институт экспериментальной медицины (ИИЭМ или просто ИЭМ). Основателем и попечителем института выступил принц А.П. Ольденбургский, который пригласил в ИЭМ лучших специалистов того времени. Профиль ИЭМ был шире, чем у Пастеровского института. Если последний занимался микробиологическими проблемами, то первый, имея задачу проводить «практическое применение способов борьбы с заболеваниями и последствиями оных», включал несколько специальных отделов, из которых непосредственно на микробиологии был сосредоточен только один. Отделы института были следующими: физиологический (во главе стоял И.П. Павлов), химический (М.В. Ненцкий), бактериологический (т.е. именно он и занимался микробиологией) (С.Н. Виноградский), патологической анатомии (Н.В. Усков), сифилидологии (Э.Ф. Шперк) и эпизоотологии (К.Я. Гельман).

В состав института вошла Петербургская пастеровская станция, основанная в 1886 году тем же принцем А.П. Ольденбургским. А в 1897 году на его базе создаётся «Особая комиссия для предупреждения занесения чумной заразы и борьбы с нею в случае её появления в России» (КОМОЧУМ), при которой работала противочумная лаборатория в форте Александра I в Кронштадте (т.н. «Чумной форт»).

Примечательно, что Институт экспериментальной медицины изначально создавался и финансировался российским правительством, что видно как из его официального названия, так и из имени его основателя и попечителя (принц Ольденбургский – член царской фамилии). Напомним, что открытый в 1888 году Пастеровский институт создавался на деньги, собранные по международной подписке (между прочим, российское императорское правительство перечислило на открытие института 100 000 франков; это был, пожалуй, крупнейший взнос; всего было собрано немногим более 2 миллионов франков). Признание и поддержку французского правительства Пастер получил только к концу жизни. Именно тем, что и его лаборатории, и его институту приходилось заниматься, говоря современным языком, самофинансированием, объясняется столь странное для такого крупного учёного пристальное внимание к финансовым вопросам. Несмотря на неприятие всего немецкого после франко-прусской войны 1870 – 1871 гг., Пастер публично признавал, что уровень государственной поддержки науки и образования во Франции и Германии несопоставимы, и первой в этом вопросе очень далеко до второй.

Но вернёмся в Россию.

Безусловно, нельзя назвать поддержку науки вообще, а медицины и микробиологии в частности, имевшую место в Российской империи в последние три десятилетия её существования, достаточной. Это было далеко не так. Но и утверждать, что царское правительство вообще её не оказывало – грешить против исторической истины.

Во всяком случае, на примере создания Императорского Института экспериментальной медицины можно сделать вывод, что микробиология в России примерно за тридцать лет до Великой Октябрьской Социалистической революции обрела какую-то государственную поддержку. Уже сложившаяся русская микробиологическая школа получила возможности для более благоприятного развития.

Что же касается периода времени с середины 60-х до середины 80-х годов XIX столетия, то тогда микробиологию в России «двигали» энтузиасты. Но, в общем-то, мы видели, что подобный этап своего развития микробиология прошла и в других странах (в том числе и во Франции, и в Германии). Т.е. российская микробиологическая наука и тут была в русле мировой тенденции. Поэтому удивляться тому, что русская микробиологическая школа «имела место быть» задолго до того, как Российское государство её «разглядело», не стоит: примерно то же самое происходило повсеместно.

Основоположником отечественной микробиологии считается Лев Семёнович Ценковский (1822 – 1887).

В 1844 году Л.С. Ценковский окончил курс Санкт-Петербургского университета со степенью кандидата естественных наук и был оставлен при университете. Его специализацией была ботаника. Через два года, в 1846 г., после защиты диссертации «Несколько фактов из истории развития хвойных растений» получил степень магистра. Заинтересовавшись работами Пастера, Ценковский начал исследования в области микробиологии. Результатом его многолетних трудов стала книга «Микроорганизмы» (1882 г.). В ней учёный провёл систематизацию микроорганизмов, указал на место бактерий в системе живых существ и на их близость к сине-зелёным водорослям. Книга Ценковского стала первой обобщающе-теоретической работой по микробиологии не только в России, но и в мире. Поэтому совершенно обоснованно в своё время её называли выдающимся трудом.

Но был у Льва Семёновича и практический результат его микробиологических исследований – собственная сибиреязвенная вакцина.

Возбудителя этой болезни Л.С. Ценковский со своими учениками изучал долгое время. Пытался он изготовить и сибиреязвенную вакцину. Учитывая важность данной работы для животноводства страны, «Вольное экономическое общество» командировало Л.С. Ценковского в Париж для ознакомления с техникой приготовления сибиреязвенной вакцины Пастера. Эта вакцина была создана Пастером в 1881 году и уже успешно применялась.

Однако Пастер отказался ознакомить Ценковского с технологией изготовления своей вакцины. Французский учёный аргументировал это тем, что право на производство вакцин продано им недавно созданному акционерному «Обществу пастеровских вакцин». Максимум, что было дозволено Ценковскому, – присутствовать при вакцинации овец.

И тем не менее, вернувшись в Петербург, Ценковский продолжил свою работу по изготовлению собственной сибиреязвенной вакцины, не получая при этом абсолютно никакой государственной поддержки (царское правительство отнеслось к проблеме вакцинации против сибирской язвы безучастно, не соизволив даже заслушать отчёт учёного о командировке в Париж).

И усилия исследователя принесли результаты: в 1883 году ему, наконец, удалось создать собственную вакцину против сибирской язвы. Она ничем не уступала пастеровской и применялась в нашей стране (царской России, РСФСР и СССР) вплоть до 1942 года, когда её заменили новым препаратом, разработанным советскими микробиологами.

Из отечественных микробиологов всемирную известность приобрёл И.И. Мечников (1845 – 1916). Он является одним из основателей микробиологии (наряду с Пастером и Кохом) и иммунологии (наряду с Эрлихом). Французский врач и исследователь Шарль Николь назвал его «поэтом микробиологии». Ученик и сотрудник Пастера, известный микробиолог Эмиль Ру во время празднования 70-летия И.И. Мечникова, обращаясь к последнему, сказал следующее:

«В Париже, как и Петрограде, и в Одессе, Вы стали главой школы и зажгли в этом институте научный очаг, далеко разливающий свой свет. Ваша лаборатория – самая жизненная в нашем доме, и желающие работать толпой стекаются в неё. Здесь исследователь ищет мысль, которая вывела бы его из затруднения… Ваш огонь делает горячим равнодушного и скептику внушает веру. Вы – несравненный товарищ в работе; я могу это сказать, ибо не раз мне выпадало счастье участвовать в Ваших изысканиях. В сущности, всё делали Вы. Институт Пастера многим обязан Вам. Вы принесли ему престиж Вашего имени, и работами своими и Ваших учеников Вы в широкой мере способствовали его славе. В нём Вы показали пример бескорыстия, отказываясь от всякого жалованья в годы, когда с трудом сводились концы с концами… Оставаясь русским по национальности, Вы заключили с Институтом франко-русский союз задолго до того, как мысль о нём возникла у дипломатов» [29; 419].

В 1864 году И.И. Мечников окончил естественное отделение физико-математического факультета Харьковского университета. Причём отучился он всего два года, сдав экзамены экстерном за весь университетский курс.

Специализацией 19-летнего И.И. Мечникова была зоология. По ней он и проходил трёхлетнюю стажировку в университетах Германии.

Вернувшись из-за границы, Илья Ильич занимает должность доцента кафедры зоологии Новороссийского университета (в Одессе), в этом же году получает степень магистра (без защиты, по сумме научных работ). В Новороссийском университете учёный проработал (с небольшим перерывом в 1870 году, когда он преподавал в Петербургской Военно-медицинской академии) до 1886 года, получив в 1870 году должность профессора (в 25 лет).

Ещё в период своей стажировки в Германии И.И. Мечников обнаружил у ресничного червя (планарии) внутриклеточное пищеварение. Это открытие, имевшее, казалось бы, значение только для зоологии беспозвоночных, послужило основой для разработки учёным в последующем теории фагоцитоза.

В 1870 году И.И. Мечников начал изучать происхождение жизни многоклеточных растений и в этом же году разработал и внедрил первый российский биологический метод защиты сельскохозяйственных растений от вредителя – патогенного грибка.

Надо полагать, что обращение к подобной тематике случайным не было, и уже с начала 70-х годов исследователь начинает интересоваться вопросами микробиологии. Во всяком случае, его фагоцитарная теория не могла появиться в одночасье. И именно в русле проверки каких-то её начальных положений надо рассматривать смелый эксперимент, который И.И. Мечников поставил над самим собой в 1881 году, заразив себя возвратным тифом. Перенеся тяжелейшую болезнь, находясь на краю смерти, Илья Ильич всё-таки поправился. Его организм смог справиться с инфекцией. Учёный повторил научный подвиг русских врачей и исследователей Г.Н. Минха и О.О. Мочутковского, которые за несколько лет до него заразили себя возвратным и сыпным тифом соответственно с целью подтверждения обнаружения ими возбудителей этих болезней в крови больных (см. выше). И.И. Мечников же, очевидно, проделывал над собой этот смертельный эксперимент с другой целью: он проверял свои предположения, касающиеся защитных сил организма.

Именно после исцеления от возвратного тифа интерес И.И. Мечникова к медицине и микробиологии становится всё более и более явным. Его исследования течения патологического процесса, сущности воспаления уже в 1883 году позволили ему официально огласить основы своей фагоцитарной теории. В этом году он выступил на съезде естествоиспытателей в Одессе с докладом «О целебных силах организма», а также опубликовал статью «Исследования о мезодермальных фагоцитах некоторых позвоночных животных» в журнале «Русская медицина». В докладе и статье учёный утверждал, что «болезнь должна рассматриваться как борьба между патогенными агентами – поступившими извне микробами – и фагоцитами самого организма. Излечение будет обозначать победу фагоцитов, а воспалительная реакция – признак их действия, достаточного для предотвращения атаки микробов» [70; 5]. Лейкоциты (макрофаги и микрофаги), по мнению Мечникова, способны поглощать чужеродные агенты, выполняя санитарную функцию, не только в отношении микроорганизмов, но и других веществ, попадающих извне, а также отмерших клеток самого организма. Более того, даже погибшие фагоциты сохраняют способность бороться с микробами, ибо при их разрушении, как установил Мечников опытным путём, выделяются вещества, названные им цитазами.

Все эти утверждения исследователя переворачивали существовавшие тогда представления об инфекционном процессе.

Во-первых, этот процесс стал рассматриваться как взаимодействие макро- и микроорганизма в определённых условиях внешней среды. Мечников именно макроорганизму отводил ведущую роль в инфекционном процессе. До него в микробиологии существовал односторонний этиологический подход, согласно которому микробу придавалось основное значение в развитии инфекции.

Во-вторых, воспаление, по мнению Мечникова, надо рассматривать как полезное явление, свидетельствующее о борьбе фагоцитов с внедрившимися в организм патогенами. До Мечникова воспаление воспринимали исключительно как вредное явление.

В-третьих, Мечников, по сути, заявил о существовании ещё одного уровня иммунитета – клеточного. И именно ему он отвёл решающее значение в защите организма от инфекции. В предыдущей главе мы уже рассказывали, что подобное мнение русского учёного столкнулось с уже утвердившейся тогда в микробиологии теорией гуморального иммунитета Эрлиха, согласно которой иммунитет человеку обеспечивают вырабатывающиеся при внедрении патогена (антигена) в его организм антитела. Противоречие между Мечниковым и Эрлихом также явилось спором о том, какой же из видов иммунитета имеет решающую роль – врождённый (на этой позиции стоял Мечников) или приобретённый (на этой точке зрения стоял Эрлих). При этом Мечников не отрицал ни антител, ни гуморального уровня иммунитета. Он только отводил им подчинённую роль.

Первоначально положения И.И. Мечникова были встречены большинством учёных-микробиологов в штыки. Даже его ученик Н.Ф. Гамалея не согласился с ним. Но у Ильи Ильича нашлись и сторонники. И ещё какие! На его сторону встали Пастер и Листер, а вскоре к ним присоединился и Кох, пересмотрев свои взгляды на инфекционный процесс.

Триумфом теории фагоцитоза стал гигиенический конгресс в Будапеште в 1894 году, где оппоненты русского учёного признали фагоцитоз как важнейший фактор иммунитета наряду с антителами. Мы помним, что в 1908 году И.И. Мечникову вместе с П. Эрлихом была вручена Нобелевская премия «За открытие в области иммунологии».

В-четвёртых, Мечников в корне пересмотрел существовавшие до него воззрения на лейкоциты – белые кровяные тельца. Ранее они считались пассивными клетками, лишь способствующими развитию патологического процесса. Мечников не только доказал их активную роль, но и показал, что эта роль для макроорганизма в борьбе с инфекцией полезна.

Нельзя не отметить, что опыты исследователя, в ходе которых он установил существование вещества названного им цитазой, губительно действующего на патогенные микробы и после гибели фагоцитов, были подтверждены почти сто лет спустя, в 1976 году, немецким биохимиком Кристианом де Дювом, открывшим клеточные лизосомы и получившим Нобелевскую премию за это открытие. Сам де Дюв в своей речи назвал И.И. Мечникова учёным, без трудов которого его открытие было бы невозможно.

Наиболее полно фагоцитарная теория была изложена И.И. Мечниковым в работе «Невосприимчивость в инфекционных болезнях». Но и после этой работы он продолжал исследования в данной области. Результатом явилась разработка им учения о микробном антагонизме, послужившего теоретической основой для разработки в будущем антибиотических препаратов. Кроме того, И.И. Мечников установил способность организма человека вырабатывать антитела к чужеродным белкам немикробного происхождения, предложив назвать эти антитела цитокинами (т.е. ядами для клетки). Это открытие в дальнейшем способствовало развитию изучения аллергий.

Не чурался И.И. Мечников и прикладной микробиологической работы. Уйдя в 1886 году из Новороссийского университета из-за конфликта с его реакционным руководством и в знак протеста против реакционной политики царского правительства в области образования, он вместе со своим учеником Н.Ф. Гамалеей основал первую не только в России, но и мире бактериологическую станцию. Пользуясь поддержкой Одесского городского управления, И.И. Мечников добился оснащения станции новейшей по тому времени аппаратурой, значительная часть которой была выписана из-за границы (Франции и Германии). На станции проводились экспериментальные исследования с возбудителями сибирской язвы, бешенства, возвратного тифа, рожистого воспаления, осуществлялось производство различных вакцин.

Покинув в 1887 году Россию (по ряду причин), Мечников с 1888 года начинает работать в Пастеровском институте. За годы работы в нём учёным проведены блестящие исследования по экспериментальному сифилису, туберкулёзу, холере.

Илья Ильич стал заместителем директора Пастеровского института и проработал в нём до конца своей жизни. Выше приводились слова Эмиля Ру, директора этого всемирно известного научного центра, о большом вкладе Мечникова в науку вообще и в развитие Пастеровского института в частности. Как мы помним, говорил Э. Ру и о микробиологических школах, которые И.И. Мечников создал и в России, и во Франции. Действительно, учениками Ильи Ильича были такие известные микробиологи как Н.Ф. Гамалея, Д.К. Заболотный, Л.А. Тарасевич, В. Хавкин, Я.Ю. Бардах, А.М. Безредка, Борде, Бюрне и многие другие.

Всему миру известно имя русского ботаника Д.И. Ивановского (1864 – 1920), впервые открывшего фильтрующиеся вирусы и ставшего, тем самым, основоположником современной вирусологии. Изучая мозаичную болезнь табака, на основании многочисленных опытов Ивановский сделал вывод, что открытый им возбудитель представляет собой живой, мельчайший организм, невидимый при самых сильных увеличениях микроскопа; этот возбудитель проходит через мелкопористые фильтры, не пропускающие других микробов, и не растёт на обычных питательных средах. Таким образом, Ивановский открыл новую форму существования живых белковых тел – вирус (от латинского «virus» – яд). В 1892 году на заседании Академии наук в Петербурге он сделал сообщение об открытом им болезнетворном агенте.

Русскому биологу С.Н. Виноградскому (1856 – 1953) принадлежит выдающаяся роль в создании почвенной микробиологии. С именем Виноградского неразрывно связано учение о нитрофикации как почвенном биологическом процессе, вызываемом последовательной деятельностью открытых им нитрофицирующих бактерий. Своими блестящими исследованиями он доказал участие микробов в круговороте веществ в природе.

К моменту создания Императорского Института экспериментальной медицины в 1890 году Сергей Николаевич Виноградский был уже известным и авторитетным учёным-микробиологом. Именно поэтому он был приглашён возглавить бактериологическое отделение этого научно-исследовательского учреждения. С 1902 года Виноградский возглавил институт. В период своей работы в ИИЭМ он занимался изучением опасных инфекций, в частности чумы. Под его началом работал Д.К. Заболотный, ставший впоследствии основоположником отечественной эпидемиологии.

С.Н. Виноградский не принял Великую Октябрьскую Социалистическую революцию, эмигрировал и, в конечном итоге, осел в Париже, где стал работать в Пастеровском институте, создав и возглавив в нём, по предложению его директора Эмиля Ру, отдел агробактериологии. Результатом многолетней работы С.Н. Виноградского в этой области стал его труд «Микробиология почвы, проблемы и методы» (1949 г.), изданный в СССР в 1952 году. Страна Советов признала большие научные заслуги своего соотечественника.

Последняя научная работа С.Н. Виноградского, увидевшая свет в 1952 году, была посвящена систематике бактерий.

Огромную роль в отечественной микробиологической науке сыграли Н.Ф. Гамалея и Д.К. Заболотный. Эти двум учёным будут посвящены отдельные главы нашей книги.

С именем Г.Н. Габричевского (1860 – 1907) связано открытие стрептококка при скарлатине и введение в практику профилактических прививок против этой болезни. Также, совместно с С.Н. Филатовым, он впервые в России разработал и успешно применял сывороточное лечение дифтерии. Г.Н. Габричевский оставил ценные исследования почти во всех разделах микробиологии. Он стал основателем Бактериологического института в Москве (1895 год), которому впоследствии было присвоено его имя, и может по праву считаться первым учёным в дореволюционной России, который занялся обстоятельным изучением и производством вакцин и сывороток.

Ближайшим учеником Мечникова был выдающийся учёный Л.А. Тарасевич (1868 – 1927). Около трёх лет, в 1900 – 1902 гг., Лев Александрович работал в лаборатории И.И. Мечникова в Пастеровском институте. С 1908 года стал профессором Высших женских курсов в Москве. Тарасевичу принадлежат исследования в различных областях медицинской микробиологии. Его исследования о гемолизинах имели большое значение в развитии учения о роли ретикуло-эндотелиальной системы в иммунитете и учения об анафилаксии. Ряд работ Тарасевича посвящён профилактике различных инфекций, в том числе вопросам вакцинации.

Лев Александрович стал одним из активнейших создателей системы советского здравоохранения. В 1918 году им была организована станция по контролю сывороток и вакцин, преобразованная в 1919 году в Институт контроля сывороток и вакцин. Тарасевич стал директором этого института. Впоследствии Государственному контрольному институту медицинских биологических препаратов было присвоено имя Льва Александровича Тарасевича, его создателя и первого директора.

Нельзя не сказать, что деятельность русских микробиологов всегда отличалась большой самоотверженностью, готовностью жертвовать собой для людей и во имя науки. По собственной инициативе, не имея поддержки царского правительства или имея её в крайне недостаточной степени, они боролись с эпидемическими вспышками таких опасных болезней, как чума, холера, тиф, испытывали на себе вакцины и сыворотки для борьбы с ними, заражали себя болезнями с целью точно установить их возбудителей.

Мы уже рассказывали о научном подвиге Г.Н. Минха и О.О. Мочутковского, которые заразили себя возвратным и сыпным тифом соответственно, проверив таким способом свои открытия возбудителей этих болезней. Подобное поведение отважных исследователей было не исключением, а правилом среди русских микробиологов. Так поступали многие.

Замечательный врач и исследователь-энтузиаст Ипполит Александрович Деминский (1864 – 1912) посвятил свою жизнь борьбе с чумой в южных районах России. В конце XIX – начале ХХ века оставались загадкой периодические вспышки чумы в степных районах Астраханской губернии. Находится ли здесь эндемический очаг этой страшной болезни, или она заносится сюда через Каспийское море, из Персии, купцами с их товарами, а также паломниками-мусульманами? Деминский, неоднократно работавший на чумных эпидемиях в Астраханских степях, имевший большой опыт в этом, наблюдавший ход таких эпидемий, пытавшийся выяснить причины их возникновения, пришёл к выводу, что «чёрная смерть» эндемична для данных районов. Он поддержал гипотезу Д.К. Заболотного о том, что разносчиком чумной бактерии являются грызуны. Подтвердил эту гипотезу Деминский ценой своей жизни. В 1912 году, вскрывая пойманного в Астраханской степи суслика, Ипполит Александрович заразился лёгочной чумой. В то время спасения от лёгочной формы чумы не существовало.

В короткой записке, посланной Деминским своему коллеге доктору Клодницкому, перед нами предстаёт настоящий учёный и врач, даже перед смертью думающий не о себе, а о людях и науке:

«Джаныбек (населённый пункт в Астраханской губернии – И.Д.), д-ру Клодницкому.

Я заразился от сусликов лёгочной чумой. Приезжайте, возьмите добытые культуры. Записи все в порядке. Остальное всё расскажет лаборатория. Труп мой вскройте как случай экспериментального заражения человека от сусликов. Прощайте. Деминский» [18; 207].

Русский врач и учёный-микробиолог В. Хавкин (1860 – 1930) внёс большой вклад в изучение холеры и чумы и борьбу с этими страшными заболеваниями. Проживая с 1893 года в Индии, он провёл, рискуя жизнью, вакцинацию среди её населения созданной им противохолерной вакциной. В ходе чумной эпидемии в Бомбее в 1897 году создал противочумную вакцину, которую сначала испытал на себе. Её применение позволило спасти тысячи человеческих жизней.