«За» и «против» жизни — что такое антибиотики, и как с ними обращаться

спикер: Антонина Сарангова,<br /> кандидат биологических наук,<br /> доцент кафедры биофизики СФУ

Открытие первого антибиотика — пенициллина — считается одним из величайших научных событий 20 века. Однако случайно ли греческое «anti bios» (против жизни) звучит немного зловеще? Как работают вещества, способные в низких концентрациях угнетать рост микробов, и что поможет избежать неприятных последствий их употребления, нам помогла разобраться кандидат биологических наук, доцент кафедры биофизики СФУ Антонина Сарангова.

— Давайте начнём с краткого экскурса в историю открытия.

— В 1928 году британский микробиолог шотландского происхождения Александр Флеминг открыл штамм плесневого гриба, который задерживал рост стафилококка. Проводя свои исследования, Флеминг имел привычку не выбрасывать чашки Петри с газонами микробов. И вот их набралось столько, что свободных чашек не осталось. Лаборантка заставила учёного отсортировать чашки, и в процессе сортировки он обратил внимание, что в центре газона с культурой стафилококка выросла культура плесени, вокруг которой было явное слепое пятно, в котором стафилококка прямо-таки не наблюдалось! Это могло означать только то, что плесень выделяла некое вещество, которое распространялось по поверхности среды и подавляло рост бактерий. Далее оставалось выделить, очистить это вещество, чем он и занялся. Говорят, что первая однократная инъекция 10 единиц пенициллина, сделанная лондонскому полицейскому, спасла его жизнь от жуткого фурункулёза.

В 1945 году Флемингу и его научной группе была заслуженно вручена Нобелевская премия по медицине. В общем-то, первые антибиотики были исключительно природного происхождения, а сейчас мы имеем в этих рядах и синтетические препараты. И конечно, с 50-х годов прошлого века антибиотики очень прочно вошли в нашу жизнь.

— Насколько безоблачно складывалось «шествие» антибиотиков по медицинским учреждениям и домам простых граждан? Какие изъяны были обнаружены в этих лекарственных средствах?

— Основная проблема вскрылась в 80-х годах 20 века. У бактерий, о которых мы вели речь в прошлый раз, обнаружилось новое свойство — антибиотикорезистентность. Другими словами, бактерии в ходе своей эволюции, приспосабливаясь к изменившейся реальности, приобретают устойчивость к антибиотикам, и для подавления их роста потребовались большие концентрации и новые формулы антибиотиков. Это уже не однократная инъекция, как в случае с полицейским.

— Как это удалось бактериям?

— Очевидно, что все виды живых существ настроены на борьбу за выживание и продолжение себя в потомстве. Мы «подсмотрели» антибиотик у природы. Это значит, в ходе эволюции уже была взаимная «неприязнь» у пенициллиновой плесени и бактерий, и они как-то друг с другом боролись. Раз уж плесени выделяют в среду вещества, угнетающие рост остальных микробов, тем ничего не оставалось, как выработать ответный механизм защиты от антибиотиков. Такой, знаете, ответный удар в целях самозащиты.

Бактерии возникли первыми на планете примерно 3,5 миллиарда лет назад. За их «плечами» хоть и не большой, но мощный арсенал адаптивных средств. Благодаря ему они и дожили до настоящего времени. У микробов время удвоения примерно 1 час. Это означает, что от одной клетки через 2 часа мы получим 4 «внуков», через 3 часа —8 «правнуков», через 4 часа — 16 «праправнуков» и т. д. При всей ничтожности и кажущейся хрупкости бактерий (подумаешь, 1000 ферментов в клетке, одна нуклеиновая кислота с 1000 генами даже не в ядре, просто «болтается» в цитоплазме, как ягода в киселе — ерунда, да и только!), они феноменально устойчивы к негативному воздействию, поскольку быстро делятся и так же быстро мутируют. Во-вторых, бактерии обладают пластичным геномом. Честь генов у них содержится в ДНК, а часть генов, например, ген устойчивости к антибиотикам — в плазмидах. Это такие кольцевые молекулы ДНК размером около 200 генов. И вот эти «кольца» они могут выбросить, чтобы какая-то бактерия их подхватила, в отличие от ядерных клеток, у которых геном, хранится в ядре и оберегается, как зеница ока. В общем, бактерии берут своё скорее числом и скоростью. Так и получается, что в ответ на действие антибиотика микробы быстро к нему адаптируются. А нам остаётся синтезировать новые антибиотики и увеличивать терапевтические дозы для подавления их роста.

— Какие правила поведения с антибиотиками мы можем сформулировать, исходя из сказанного?

— Главное, на что хотелось бы обратить ваше внимание — специалистами в области назначения антибиотиков (их дозировки и схемы приёма) являются только врачи. Если врач назначил препарат, следует принять весь курс, и не бросать, как только вас немного «отпустило». Если человек сам себе назначает антибиотик, а потом прекращает его принимать при уменьшении тяжести симптомов (мы же все слышали, что антибиотики рекомендуют применять только по необходимости), он оказывает вредным бактериям большую услугу, а нам — друзьям, родственникам, соседям копает опаснейшую «яму». Он даёт возможность выжившим бактериям «попробовать» антибиотик на вкус в малой, отнюдь не смертельной для них концентрации. Поступая так, мы помогаем микробам ещё лучше приспособиться, чтобы сохраниться как вид. Нашей же задачей является полностью выздороветь!

Есть ещё одно обстоятельство. Антибиотик работает на абсолютное поражение врага, он «не разбирает» полезный или вредный микроб, так что вместе с вредными гибнут и полезные бактерии, ассоциированные с нашим организмом. Те самые «жильцы» микробиома, о которых шла речь в предыдущем блоге. Потребуется время, чтобы восстановить микробиоту и нормализовать функцию кишечника.

— Вы неоднократно подчёркиваете, что антибиотик (не важно, естественного или искусственного происхождения) борется именно с бактериями, а не с вирусами, это так?

— Всё верно. Мы с вами уже обсуждали, что вирусы не имеют клеточной структуры. Они не обладают самостоятельными ресурсами для собственных метаболических процессов. Поэтому они, по сути своей, не являются мишенями для антибиотика. Антибиотики справляются с бактериальными инфекциями. Тут они сыграют свою спасительную роль, если будут приниматься под контролем лечащего врача. Но пить их «для профилактики» — это худшее, что человек может предпринять.