Вирусы против микробов

12 июля 1925 года в египетский порт Александрия вошел греческий пароход. Обычный карантинный осмотр команды, и дежурный врач с ужасом констатирует: на судне чума, больны двое матросов. О случившемся сразу же сообщают директору располагающегося в Александрии Международного санитарного комитета. Этот пост занимает теперь уже знаменитый д'Эрелль.

Немедленно он приступает к изготовлению противочумного бактериофага, а на корабле в ту же ночь к двум больным чумой прибавляется третий - судовой офицер. Опасность эпидемии назревает.

Прежде всего д'Эреллю необходимо вырастить куль- ТУРУ чумного микроба. Возбудитель взят у одного из больных, посеян в питательный бульон и помещен на сутки в термостат. Когда культура хорошо развилась, д'Эрелль добавил к ней каплю взвеси противочумного бактериофага, выделенного им из испражнений крысы еще в 1920 году.

Проходит несколько часов, и культура чумной палочки светлеет. Бактериофаг свое дело сделал. Теперь остается культуру отфильтровать, ввести фильтрат больным и ждать результатов, надеясь на успех.

А есть ли надежда? Д'Эрелль считает, что да, и у него есть к тому основания. Ведь это уже не первый случай применения бактериофага в качестве лечебного средства. Попытку лечения при помощи "живого лекарства" - фага - д'Эрелль предпринял еще в 1918 году на больных дизентерией в клинике Пастеровского института. Попытка была удачной. После приема бактериофага в состоянии больных наступало значительное улучшение, за которым следовало быстрое выздоровление.

А 1919 год? Тогда во Франции распространился так называемый тиф пернатых. Д'Эрелль приготовил бактериофаг против возбудителя заболевания и испытал его на 100 птицефермах. Эффект был поразительным. Смертность кур, достигавшая прежде 95 процентов, снизилась до 5!

Успех сопутствовал д'Эреллю и на этот раз, в Александрии. Больные греческие моряки уже на следующий день почувствовали себя лучше. Еще через два-три дня у них снизилась температура, а вскоре они выздоровели окончательно. Страшная чума, как правило приводившая к смерти, отступила перед "живым лекарством" д'Эрелля. Попав в организм больного, армия бактериофагов уничтожила чумные бациллы.

1927 год. Эпидемия азиатской холеры свирепствует в провинции Пенджаб. И неутомимый д'Эрелль направляется в Индию, чтобы испытать свое открытие на холерных вибрионах. Вмешательство д'Эрелля дает много: применение противохолерного бактериофага приводит к снижению смертности с 62,9 процента до 8,1!

Испытание открытия холерных вибрионах в Индии

После того как в печати появились работы д'Эрелля о терапевтическом действии фагов, применение бактериальных вирусов в качестве лекарственного средства получило широкое распространение во многих странах мира. Бактериофаг стали использовать для предупреждения и лечения самых различных болезней: холеры, чумы, бациллярной дизентерии, брюшного тифа и других инфекций.

Особенно широко терапевтическое и профилактическое действие фагов изучалось в нашей стране. В Тбилиси под руководством профессора Элиавы и при участии самого д'Эрелля был создан первый в мире Научно-исследовательский институт бактериофагии.

Испытание препаратов фага, выяснение лечебной ценности велось в самых разных районах страны. Теоретические проблемы бактериофагии разрабатывали такие крупные советские микробиологи, как Николай Федорович Гамалея, Зинаида Виссарионовна Ермольева и многие другие.

Результаты применения фагов порой были просто блестящими. В 1938 году в нескольких районах Афганистана, граничащих с нашей страной, вспыхнула эпидемия холеры. Чтобы предупредить распространение заболевания на советскую территорию, было решено использовать бактериофаг. Работы проводили Ермольева и Якобсон. Холерный бактериофаг давали пить населению, выливали в колодцы и водоемы. В итоге ни одного случая заболевания холерой в пограничных районах не наблюдалось. Возникновение возможной эпидемии было предотвращено.

И все-таки в качестве лечебного препарата бактериофаг не оправдал всех возлагавшихся на него надежд.

Случалось, что бактериофаг не только не облегчал течения заболевания, но даже и ухудшал состояние больного. Происходило это потому, что в организме больного иногда взамен разрушенных бактериофагом бактерий развивались новые, устойчивые к фагу формы, обладавшие еще большей болезнетворностью, чем формы исходные. К тому же со временем у бактериофага как средства лечения болезней появились серьезные "конкуренты" - сначала сульфамидные препараты, а затем и антибиотики.

Но следует ли из сказанного, что терапевтическое использование фага невозможно в принципе? Может быть, бактериофаг способен активно уничтожать бактерии только в условиях эксперимента, в пробирке, а при попадании в организм его активность снижается или исчезает совсем? Отнюдь нет!

Эксперименты показывают, что фаги способны разрушать бактерии и размножаться за их счет в живом организме с не меньшим успехом, чем в пробирке.

Причины случавшихся неудач применения бактериофагов в качестве лекарственных препаратов совсем иные. И, пожалуй, главная из них - необычайно высокая специфичность фагов, их исключительно жесткая приспособленность к строго определенным видам и разновидностям бактерий. Стоит микробу лишь незначительно измениться, выделить из своей среды новые генетические формы, и они становятся недоступными для данного фага, причем различия между исходной и изменившейся формами совершенно не касаются их внешнего вида, морфологии. Даже самый опытный микробиолог скажет: "Это одни и те же бактерии". Но фаг сразу "чувствует", что это уже не "его", а иная форма.

Почему так происходит? Чем объяснить высокую специфичность действия фагов? Чтобы ответить на эти вопросы, нужно хотя бы в общих чертах познакомиться с образом жизни, способами существования бактериофагов и вирусов, понять, что отличает эти ультрамалые существа от всей остальной органической природы. А различия эти весьма существенны.

Размеры вирусов

Прежде всего давайте попробуем представить себе размеры вирусов.

Как известно, в сантиметре 10 миллиметров. Одна тысячная доля миллиметра представляет собою микрон. А тысячная доля микрона называется миллимикроном. Другими словами, миллимикрон равен миллионной доли миллиметра. Вот это и есть единица, в которой измеряются вирусы.

Не следует, однако, думать, что раз вирусы столь малы, то все они имеют одинаковые или близкие размеры. Нет. Даже в этом мире ультрамалых существ есть свои "великаны" и "карлики". Так, к "великанам" следует отнести вирусы оспы, имеющие диаметр 260 миллимикрон, и пситтакоза (опасное заболевание, которым человек может заразиться от попугаев), достигающие размеров в 500 миллимикрон. По сравнению с ними абсолютными малютками выглядят вирусы некроза табака и японского энцефалита - 16-18 миллимикрон. Это, пожалуй, самые мелкие из известных науке вирусов.

Промежуточное положение среди вирусов занимают фаги. Их величина в зависимости от расы колеблется от 30 до 100 миллимикрон. У каждой расы все фаговые частицы имеют одинаковые и строго определенные размеры.

В общем размеры вирусов так малы, что наиболее мелкие из них приближаются к крупным молекулам органических веществ. Удалось установить, что одна клетка листа табака, пораженного мозаичной болезнью, содержит около 600 миллионов вирусных частиц. И, естественно, возникает вопрос: а как же они существуют? Вот об этом следует сказать особо.

Все представители мира вирусов: вирусы человека, животных, растений и насекомых; бактериофаги (вирусы бактерий); актинофаги (вирусы грибов актиномицетов) - все они по образу жизни являются паразитами. Но это не паразитизм, который можно часто встретить в мире существ более высокоорганизованных, когда какой-то животный, растительный или микробный организм существует за счет другого. Червь печеночный сосальщик обитает в печени свиньи, а гриб, называемый ржавчиной пшеницы, поражает листья и стебли этого растения.

Печеночный сосальщик и ржавчинный гриб - паразиты, сами они добывать пищу не могут, а потому существуют, "высасывая соки" из своих хозяев. Но ведь эти организмы получают от своего хозяина лишь средства питания. В то же время у них есть собственный обмен веществ, свои ферменты, биохимические реакции - словом, все то, что позволяет им извлечь из пищи энергию и за счет ее жить.

Иное дело вирусы. Паразитируют они внутри клеток, используя для своего размножения и энергию клетки и находящиеся в ней химические вещества. Здесь взаимодействие происходит на уровне молекулярного строения клеток. Вирусы вступают в связь не с целостным организмом и даже не с его клетками, а с отдельными химическими соединениями, молекулами, из которых клетка построена. Здесь идет, если можно так выразиться, разбой на уровне молекул. И вот в этом-то главная особенность существования вирусов, отличающая их от остальных существ живой природы.

Каков же механизм взаимодействия вирусов с клеткой, какие вещества участвуют в нем и к сколь серьезным по своей общебиологической значимости обобщениям и открытиям привело познание строения и способов размножения вирусов, мы расскажем в одной из следующих глав. А пока вернемся к бактериофагу.

Итак, необыкновенно высокая специфичность действия фагов объясняется их образом жизни, тем, что, будучи внутриклеточными паразитами, они взаимодействуют с клеткой-хозяином на уровне ее молекулярного строения.

И достаточно бактерии изменить свой обмен веществ, достаточно в поверхностной оболочке бактерии произойти каким-то химическим перестройкам, как она становится неуязвимой для данного фага.

Клетка-хозяин

Такова одна из причин неудач, случавшихся при применении бактериофагов в качестве лекарственных препаратов. И путь здесь один: дальнейшее тщательное и глубокое изучение условий взаимодействия бактериофагов с бактериями. Многое здесь уже познано, но многое еще предстоит понять и познать, чтобы представить себе всю сложность и своеобразие этого процесса, протекающего на молекулярном уровне.

Однако нет сомнения, что со временем, когда все стороны поведения фагов как в пробирке, так и в живом организме будут достаточно изучены, медицина вновь вернется к использованию "живого лекарства" Д'Эрелля. В борьбе с бактериями бактериофаг еще не сказал своего последнего слова. А удивительное свойство фагов, их исключительная верность строго определенному типу бактерий уже сейчас находят применение в борьбе с болезнями.

Рекомендуем хороший рециркулятор бактерицидный для обеззараживания воздуха