Туберкулезная палочка, или с чего началась микробиология
Роберт Кох
Часто истории исследований, которые триумфально заканчивались Нобелевской премией, происходили благодаря близким людям врачей и ученых. Путь Ильи Мечникова к изучению защитных механизмов организма от инфекций начался с трагического события — смерти от туберкулеза его молодой жены. У Роберта Коха решающий поворот в жизни случился, когда в подарок на свое 28-летие он получил от супруги хороший микроскоп. После этого Кох оставил не очень успешную медицинскую практику, завел кучу лабораторных мышей и целые дни проводил за микроскопом, наблюдая и фотографируя микромир. В результате ученый выделил в чистом виде и описал возбудителей сибирской язвы, туберкулеза и холеры (холерный вибрион), чем завоевал признание в научном мире: стал главой европейских микробиологов и основоположником немецкой школы бактериологов. Нобелевская премия была вручена Роберту Коху в 1905 году «за его исследование и открытия в отношении туберкулеза» — вероятно, потому, что именно это заболевание было самой распространенной причиной смерти в XIX веке, в том числе в Германии.
Слава пришла к Коху благодаря тому, что он открыл и довел до совершенства три революционных метода в исследовании микробов.
Во-первых, до него исследователи наблюдали микробов в их естественной окраске, то есть бесцветными. Учитывая уровень оптики позапрошлого века, это часто не давало возможности даже заметить микроб — особенно если его оптическая плотность мало отличалась от оптической плотности окружающих тканей. Кох применил анилиновые красители, которые избирательно окрашивали только тела микробов, и наблюдения за ними стали гораздо более результативными. Это подняло микробиологические исследования на новый научный уровень.
Во-вторых, Роберт Кох сумел значительно повысить разрешающую способность микроскопа и получить изображения, увеличенные в 900–1400 раз. Для справки: до этого предельное увеличение составляло 400–500 раз. Как Кох добился такого результата? Дело в том, что он использовал иммерсионный объектив: погрузил линзу микроскопа в жидкое масло, что усилило ее выпуклость, и, соответственно, увеличение стало больше. Микрофотографии окрашенных микробов, которые при этом делал Кох, произвели неизгладимое впечатление на его современников. Но не надо думать, будто у Коха все проходило гладко и что это очень просто — работать с иммерсионным объективом. Когда один из авторов этой книги училась на биофаке МГУ, она с однокурсниками разбила не одно покровное стекло на микробиологических препаратах, пока не научилась точным движением опускать объектив микроскопа ровно на нужную величину, до получения резкого изображения.
В-третьих, Кох изобрел твердые питательные среды. Говорят, это получилось благодаря тому, что он забыл на столе разрезанную картофелину. А вообще-то тогда микробов выращивали в питательном бульоне, что затрудняло получение чистой культуры возбудителя. При нанесении же смеси микробов на твердую питательную среду каждый микроорганизм становился родоначальником собственной колонии на том самом месте, где он на нее попал. Кох использовал несколько таких сред — например, агар-агар и желатин, их до сих пор применяют в биологии для выращивания, изолирования и изучения чистых культур.
Используя эти три метода, Кох добился значимого результата. Ткани умершего туберкулезного больного из клиники, находившейся рядом с его сельским домом, он окрасил метиленовой синькой, а затем едкой красно-коричневой краской, используемой при выделке кожи. Рассматривая препарат в микроскоп, ученый обнаружил слегка изогнутые, окрашенные в ярко-синий цвет палочки. Последователи микробиолога позже назвали их «палочками Коха». Так был открыт возбудитель туберкулеза и началась серьезная борьба с ним.
Еще одна важная заслуга Роберта Коха в том, что он сформулировал научные правила постановки микробиологического эксперимента (и тем самым разработал доказательные основы микробиологии). Вот в чем заключается суть.
- Микроорганизм всегда встречается при рассматриваемом заболевании и никогда — в здоровом организме или при другой инфекции.
- Микроорганизм можно выделить и культивировать в чистой культуре.
- После выделения в чистом виде микроорганизм вызывает рассматриваемое заболевание.
Микроорганизм может считаться возбудителем заболевания только при соблюдении всех трех вышеописанных условий.
Позднее были обнаружены многочисленные исключения из триады Коха, но для его современников эти правила сыграли громадную роль в доказательстве того, что инфекционные болезни вызывают именно микробы. Сейчас это кажется очевидным, однако в XIX веке для осознания данного факта требовались четкие и методологически безупречные доказательства. Исключение из первого условия — это, например, ставший известным позже факт, что бóльшая часть людей является носителем туберкулезной палочки, однако туберкулез поражает лишь ослабленных людей: недоедающих, живущих в плохих условиях без свежего воздуха и солнца. Чаще всего эти условия наблюдаются при скученном проживании, например, в исправительных заведениях или в больших коммунальных квартирах.
В 1950–60-х годах в СССР велась активная борьба с туберкулезом. Ее отголоски можно и сегодня наблюдать в сталинских домах и хрущевках. Вы наверняка заметили, что в этих домах в туалетной или ванной комнате есть окошко на кухню, через которое проникает солнечный свет. Так увеличивалась инсоляция, и считалось, что это служит профилактикой туберкулеза.
Открыв возбудитель туберкулеза, Кох сразу принялся искать средство для его лечения. Выделив из культуры бактерий туберкулин, он вводил его добровольцам, пытаясь добиться иммунизации — состояния невосприимчивости к возбудителю. И хотя ход мысли Коха был верным, на практике результат лечения оказался отрицательным: людям становилось только хуже. Дело было в аллергических реакциях, которые в то время еще плохо изучили.
Туберкулин так и не применили для лечения туберкулеза, однако его все равно используют в современной медицине. Давайте вспомним пробу Пирке (или Манту), в детстве мы называли след от такого укола «пуговкой». Это и есть туберкулиновая проба. Она представляет собой подкожное или накожное введение туберкулина, призванное выявить наличие специфического иммунного ответа на его введение. Положительный ответ — воспаление в месте введения диаметром более 5 мм — указывает на то, что скорее всего пациент имел контакт с возбудителем туберкулеза. Эта ситуация требует особого внимания. Однако даже очень большие «пуговки» величиной более 10 мм не могут однозначно свидетельствовать о наличии заболевания.
Кстати, молодые и остроумные медицинские журналисты создали телеграм-канал, название которого развенчивает известный миф о том, чего нельзя делать с местом введения туберкулиновой пробы. Канал называется «Намочи манту». Но вообще-то, в настоящее время более информативную пробу на туберкулез проводят с помощью диаскинтеста, разработанного российскими нанотехнологами. В нем используют не убитые палочки Коха, а рекомбинантный туберкулезный аллерген.
Спустя почти полвека после открытия Коха американский микробиолог Зельман Ваксман получил Нобелевскую премию за открытие антибиотика, эффективно лечившего туберкулез. Это некогда грозное заболевание было взято под контроль и перестало быть основной причиной смертности на планете. По данным ВОЗ за период с 2000 по 2017 год благодаря диагностике и лечению туберкулеза было спасено 54 млн человеческих жизней.
Тем не менее в 2017 году в мире умерли 1,6 млн человек, каждый пятый из них был ВИЧ-положительным, и об этой проблеме мы вскоре поговорим. Что касается туберкулеза, то эта болезнь сделала ответный ход, выработав резистентность (устойчивость) к известным антибиотикам в тех странах, где она все еще встречается. Половина всех новых случаев невосприимчивости туберкулеза к лекарствам приходится на Индию, Китай и Россию. Тем не менее во многих развитых странах туберкулез полностью побежден, и местные эпидемиологи настолько в этом уверены, что в национальном прививочном календаре эта вакцина не упоминается. В России заболеваемость, распространенность и смертность от туберкулеза прогрессивно снижаются с каждым годом. Но ситуацию все равно нельзя назвать благополучной: на 100 000 населения приходится 80 случаев заболевших. Именно по этой причине у нас по-прежнему актуальны регулярные флюорографические обследования и прививка БЦЖ.
