Нобелевская премия 2005 года: медицина и физиология
Как известно, каждый год в первой декаде октября происходит присуждение Нобелевских премий. В соответствии с этой традицией, насчитывающей уже более века, на минувшей неделе были объявлены имена лауреатов за 2005-й год. А мы – тоже по традиции, хотя, конечно, и не такой старой, – посвящаем три выпуска радиожурнала «Наука и техника» рассказам об учёных, удостоенных награды за открытия в области естественных наук – физиологии или медицины, физики и химии. Сегодня – первая передача из этого мини-цикла.
Научно-популярный жанр требует от автора особой изворотливости: изложение темы должно быть понятным и доступным неспециалисту и в то же время такое упрощение ни в коем случае не вправе вести к искажению истины. Задача очень нелёгкая, особенно, когда речь идёт о работах, удостоенных главной в научном мире награды. Однако сегодня я не испытываю подобных затруднений, потому что то открытие, за которое в нынешнем году присуждена Нобелевская премия по медицине, понятно любому человеку, и не имеющего никакого отношения к науке. Более того, это открытие, а главное, следующие из него выводы, имеют – или могут иметь – самое непосредственное отношение к каждому из нас.
Итак, 3-го октября Каролинский институт в Стокгольме объявил о том, что Нобелевскую премию 2005-го года поделят между собой двое австралийских учёных – Джей Робин Уоррен (J. Robin Warren) и Барри Джей Маршалл (Barry J. Marshall). Высокой чести они удостоились за «открытие бактерии Helicobacter pylori и её роли в развитии гастрита и язвенной болезни». Учёные обнаружили и доказали, что воспаление слизистой оболочки желудка равно как и язва желудка или двенадцатиперстной кишки в большинстве случаев носят инфекционный характер и вызываются бактерией Helicobacter pylori. Нобелевский комитет особо отметил «упорство, проявленное лауреатами в борьбе с устоявшимися догмами» – то свойство, без которого данное открытие могло и не состояться.
Джей Робин Уоррен родился 11-го июня 1937-го года в Аделаиде, штат Южная Австралия. Он закончил медицинский факультет местного университета, там же защитил диссертацию по специальности «клиническая патология», а после этого трудился в различных больницах и исследовательских учреждениях страны – госпитале королевы Елизаветы в Вудвилле, научном институте медицины и ветеринарии в Аделаиде, Королевском госпитале в Мельбурне. В 1968-м году Уоррен поступил на работу в Королевский госпиталь в Перте, штат Западная Австралия. Здесь и было сделано открытие, удостоенное теперь Нобелевской премии. Но не сразу: на протяжении 11-ти лет Уоррен ничем особенным не выделялся, если не считать того, что он 4 года подряд становился чемпионом местного стрелкового клуба. Зато когда пробил его великий час, он в полной мере проявил те качества, что отличают многих выдающихся учёных: упорство, настойчивость, готовность отстаивать свои взгляды. Эти способности ему очень пригодились, потому что полученные медиком результаты натолкнулись на решительное неприятие коллег и вызвали поначалу лишь насмешки. То, что истина в конце концов восторжествовала, а упорство оказалось вознаграждено, конечно, радует, но всё же обидно, что предрассудки и догмы оказались весьма живучими и более чем на 10 лет отсрочили внедрение в клиническую практику революционного открытия. С 1999-го года профессор Уоррен на пенсии. Он женат, у него шестеро детей.
Барри Джей Маршалл на 14 лет моложе своего коллеги и учителя Уоррена – он родился 30-го сентября 1951-го года в Калгурли, штат Западная Австралия. В 1974-м году закончил местный университет, там же защитил диссертацию по специальности «гастроэнтерология», а затем поступил на работу в Королевский госпиталь в Перте в то самое отделение, где трудился Уоррен. Совместные изыскания и привели учёных к их эпохальному, но поначалу непризнанному открытию. В 1986-м году Маршалл вместе семьёй – женой и четырьмя детьми – уехал на 10 лет в США. Наряду с исследовательской работой в Вирджинском университете в Шарлоттсвилле учёный неустанно пропагандировал своё открытие, разъезжая с докладами по всему миру. Но лишь в 1994-м году оно получило, наконец, официальное признание со стороны самой главной в таких вопросах инстанции США – Совета национальных институтов здоровья. Тогда же Всемирная организация здравоохранения включила бактерию Helicobacter pylori в список канцерогенных микроорганизмов, что лишний раз подчеркнуло большое значение и актуальность открытия Уоррена и Маршалла. В 1997-м году учёный вернулся на родину. С тех пор и до сегодняшнего дня он ведёт научную работу и преподаёт в том самом университете штата Западная Австралия, в котором и сам когда-то учился.
Звонок секретаря Нобелевского комитета застал обоих лауреатов сидящими за столиком в пивной в Перте. В Швеции было ещё утро, в Австралии – уже почти ночь. Сообщение о награде вызвало бурю радости, но не стало неожиданностью в полном смысле этого слова. Оказалось, что вот уже добрый десяток лет вечер того дня, когда в Стокгольме называют имена очередных лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине, Уоррен и Маршалл проводят вдвоём в одном из баров на берегу океана: потягивая пиво, любуются закатом и поглядывают – без особой, впрочем, надежды – на лежащий на столе мобильный телефон, ждут, не раздастся ли всё же звонок из Стокгольма. Как мы теперь знаем, в этом году чудо свершилось.
А началось всё в 1979-м году и, в общем-то, случайно. Уоррен и Маршалл получили на анализ пробу ткани из слизистой оболочки желудка одной из пациенток, страдающей гастритом, и произвели её посев на питательную среду. Был канун Пасхи, и из-за выходных культура простояла в термостате дольше обычного. Рассматривая после праздников пробу, медики обнаружили в ней большое количество неизвестных им бактерий. Это никак не укладывалось в общепринятые тогда научные представления. Барри Маршалл хорошо помнит, что было написано во всех учебниках медицины:
Желудок считался стерильным, потому что кислота убивает бактерии, а значит, никакой микрофлоры в желудке быть не могло.
Всё вроде бы логично: желудок омывается изнутри примерно двумя литрами желудочного сока в сутки. Желудочный сок состоит из соляной кислоты в довольно высокой концентрации и пищеварительных ферментов, так что он способен расщепить самые прочные органические соединения, будь то бактерии, вирусы или бифштекс. Большинство врачей решили бы, что бактерии проникли в пробу извне, да и забыли бы об этом досадном инциденте. Однако Уоррен и Маршалл оказались более прозорливыми. Они брали всё новые пробы от разных пациентов и каждый раз обнаруживали в них эту самую бактерию – Helicobacter pylori. Более того, довольно быстро учёные пришли к выводу, что бактерия – не просто обитатель желудка, а патоген, главная причина гастритов и язв. Коллеги, едва успевшие свыкнуться с представлением о наличии микрофлоры в желудке, эту новую идею встретили в штыки, – вспоминает Маршалл:
В те времена большинство врачей полагали, что Helicobacter – бактерия безвредная, вроде дрожжей или тех бактерий, что обитают на коже.
Переубедить коллег Уоррену и Маршаллу никак не удавалось. И научные журналы отказывались публиковать их завиральные, как тогда считалось, идеи. Чтобы доказать свою правоту, учёные решили прибегнуть к крайнему средству: в 1983-м году Маршалл поставил опыт на себе:
В один прекрасный день я просто выпил культуру этих бактерий и убедился, что они могут инфицировать любого здорового человека.
Вкус у этой мутной жижи был отвратительный, – вспоминает учёный. Сегодня он также признаёт, что испытал тогда если не страх, то серьёзное беспокойство. Но эксперимент оказался успешным:
Неделю спустя у меня развился острый гастрит, начались приступы рвоты – в общем, я на личном опыте познакомился с некоторыми очень интересными эффектами, вызываемыми этой бактерией.
А ещё через неделю, после приёма антибиотика, болезнь отступила – раз и навсегда. Это было похоже на сказку: работая в самой обычной, ничем не примечательной больнице и используя методики и инструменты, уже давно известные в медицине и в микробиологии, двое врачей-клиницистов сумели радикально изменить представления о природе хронической болезни, которой страдали миллионы людей во всём мире, и предложить быстрый и эффективный способ её лечения. До той поры считалось, что язва развивается вследствие стресса, курения, нерегулярного питания, слишком острой пищи, повышенной кислотности и так далее. Больные годами и десятилетиями сидели на диетах, пачками глотали таблетки, литрами пили альмагель – ничего не помогало: ремиссии сменялись обострениями, зарубцевавшиеся было язвы открывались снова. Порой единственным выходом оставалось хирургическое вмешательство, но и операция не приносила долговременного успеха. И вдруг в одночасье всё переменилось: стресс и острая пища оказались здесь ни при чём:
Сперва больной должен быть инфицирован бактерией Helicobacter pylori – только тогда у него может развиться язва. А на тех, у кого нет в желудке этих бактерий, стресс никакого влияния не оказывает.
Но это мы знаем сегодня. А тогда даже самоотверженный опыт Маршалла не смог убедить скептиков. Лишь местная газета опубликовала о нём небольшую заметку. Она попалась на глаза Биллу Ротхоллу (Bill Wrathall) – одному из пациентов, которому именно на этот день была назначена операция по поводу язвы желудка. Билл отказался от операции, обратился к Уоррену и Маршаллу и стал их первым пациентом, вылеченным с помощью антибиотиков.
Со временем выяснилось, что бактерия Helicobacter pylori обладает целым арсеналом хитрых приёмов, позволяющих ей выживать в кислой среде желудка. Слизистая оболочка, предохраняющая стенки желудка от разрушительного воздействия желудочного сока, является надёжным укрытием и для бактерии. Иммунная система хоть и реагирует на вторжение бактерий в организм, но лейкоциты и макрофаги, призванные подавить незваных гостей, оказываются неспособными проникнуть сквозь защитный слой слизи и гибнут, нанося при этом изрядный вред клеткам слизистой оболочки, что и приводит к воспалениям, язвам и прочим неприятностям. Сегодня точно установлено, что чуть ли не все гастриты и дуодениты, более 90 процентов язв двенадцатиперстной кишки, 80 процентов язв желудка и даже многие случаи рака желудка могут быть отнесены на счёт Helicobacter pylori. К счастью, эта бактерия весьма чувствительна к широкому спектру антибиотиков, которые и являются сегодня главным оружием в борьбе против неё. Курс лечения рассчитан на 7 дней, рецидивов практически не бывает, поскольку взрослым бактерия передаётся крайне редко: заражение происходит почти исключительно в детском возрасте – до 5-ти лет. В среднем бактерией Helicobacter pylori инфицирован каждый второй житель планеты, причём инфекция часто проходит бессимптомно. Степень распространения бактерии среди населения того или иного региона сильно зависит от санитарных условий. В Германии бактерией инфицированы лишь 3-4 процента нынешних детей, а у тех взрослых, кто родился в 20-х годах прошлого века, этот показатель составляет 80-90 процентов. Что касается диагностики, то она довольно проста. Дело в том, что, угнездившись в слизистой оболочке желудка, бактерия создаёт вокруг себя более пригодную для обитания нейтральную среду. Для этого она выделяет уреазу – фермент, осуществляющий гидролиз, то есть расщепление имеющейся в желудке мочевины до аммиака и углекислого газа. И тем самым Helicobacter pylori выдаёт себя. Основанные на инфракрасной спектрометрии современные диагностические тесты, позволяют обнаруживать бактерию без проведения гастроскопии, лишь путём анализа выдыхаемого пациентом воздуха. Впрочем, больным старше 45-ти лет всё же рекомендуется делать гастроскопию – чтобы убедиться в отсутствии злокачественных опухолей.
Однако есть одна проблема, грозящая осложнить лечение гастритов и язв: всё чаще встречающаяся резистентность бактерии, её невосприимчивость к тем или иным антибиотикам. Поэтому многие медицинские центры ведут разработку вакцины против Helicobacter pylori, и после ряда неудач достигли в последнее время значительных успехов. Некоторые исследователи полагают, что массовые прививки уже вскоре смогут полностью избавить человечество от этой напасти. Однако Мартин Блейзер (Martin J. Blaser), профессор микробиологии Высшей медицинской школы при Нью-Йоркском университете, высказывает в связи с подобными планами серьёзные опасения. Ведь в желудочно-кишечном тракте каждого взрослого человека обитает примерно 1,5 килограмма бактерий, их численность в 10 раз превышает количество собственных клеток организма, и большинство из них не просто безвредны, а играют важную роль в обеспечении нормального пищеварения. Этот симбиоз уходит корнями в историю эволюции. Бактерия Helicobacter pylori тоже освоила организм человека много тысячелетий назад, а значит, выполняет в нём и положительную функцию, – уверен Блейзер:
У нас уже имеются предварительные данные, которые всё более определённо свидетельствуют о том, что Helicobacter защищают пищевод.
В частности, люди, не имеющие бактерий в желудке, чаще страдают эзофагитом, то есть воспалением пищевода, или желудочно-пищеводным рефлюксом, то есть нарушением тех механизмов, которые обычно препятствуют забрасыванию содержимого желудка обратно в пищевод. Да и рак пищевода встречается у таких пациентов чаще, – говорит профессор Блейзер:
Меня это серьёзно беспокоит: если мы сегодня начнём проводить массовую вакцинацию против Helicobacter pylori для того, чтобы снизить заболеваемость раком желудка, то весьма вероятно, что через двадцать или сорок лет мы получим эпидемию рака пищевода.
Однако это, конечно, не означает, что пациентов, страдающих, скажем, язвой двенадцатиперстной кишки, не нужно избавить от Helicobacter pylori. Мартин Блейзер решительно возражает лишь против поголовной вакцинации населения:
Если от такой прививки и будет толк, то лишь в том случае, если нам удастся выяснить, какой круг лиц действительно подвержен повышенному риску заболеть раком желудка. Мы полагаем, что различные сугубо индивидуальные факторы, присущие хозяину, могут удвоить, утроить или даже учетверить этот риск.
Не исключено, что вскоре медики научатся определять индивидуальную степень риска для каждого носителя бактерии. Правда, тут не обойтись без детальной информации и о самих бактериях. Профессор Блейзер поясняет:
Самые последние исследования, в том числе и проведённые в нашей лаборатории, показали, что степень риска заболевания сильно зависит от того, каким штаммом бактерий данный пациент инфицирован.
И лишь сведя воедино данные о бактериях и данные о пациенте, врач сможет решить, что в данном конкретном случае весомее – вред для желудка или польза для пищевода.
Вот и всё на сегодня в радиожурнале «Наука и техника». Через неделю речь пойдёт о лауреатах Нобелевской премии 2005-го года по физике.