Эта стратегия сработала на удивление хорошо: сейчас смерть от микробной инфекции – довольно редкое явление в развитых странах, тогда как всего сто лет назад 75 миллионов человек во всем мире за два года умерли от вируса гриппа H1N1 («испанки»). Мы так эффективно научились избегать инфекций, что появление опасного штамма Escherichia coli (она же E. coli) в партии говядины или Listeria monocytogenes в шпинате тут же приводит к масштабным отзывам, запретам на экспорт и истерикам в СМИ. Микробы пугают всех нас, и вполне заслуженно: некоторые из них действительно очень опасны. Так что, за несколькими редкими исключениями вроде йогуртов или пива, мы считаем, что присутствие микробов в чем бы то ни было делает это непригодным для использования людьми. Слово «антимикробный» используется в рекламе мыла, лосьонов для кожи, моющих средств, пищевых консервантов, пластиков, даже тканей. Однако лишь около сотни видов микробов вызывают у людей болезни; подавляющее большинство из тысяч видов, населяющих наше тело, не вызывают никаких проблем, а часто бывают даже полезны.
На первый взгляд наша война с микробами (вкупе с другими медицинскими достижениями) оправдала себя. В 1915 году средняя продолжительность жизни в США равнялась 52 годам – почти на тридцать лет меньше, чем сейчас. К худшему это или к лучшему, но сейчас на Земле живет почти вчетверо больше людей, чем всего сто лет назад, так что развитие человечества совершило резкий скачок вперед. С эволюционной точки зрения мы выиграли джекпот. Но какой ценой?
Месть микробовГосподство инфекционных заболеваний практически сошло на нет после появления антибиотиков, вакцин и методов стерилизации. Однако в развитых странах после этого начался взрывной рост хронических неинфекционных заболеваний и расстройств. Мы постоянно слышим об этом в новостях: эти болезни очень распространены в промышленных странах, где важную роль в их развитии играет наша изменившаяся иммунная система. Среди них – диабет, аллергии, астма, воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), аутоиммунные заболевания, аутизм, некоторые виды рака и даже ожирение. Распространение некоторых из этих болезней удваивается каждые десять лет, и они начинают развиваться все раньше – даже в детстве. Это наша новая эпидемия, современная бубонная чума. (Напротив, в развивающихся странах эти болезни остаются на сравнительно низком уровне, но там по-прежнему страдают от инфекционных заболеваний и детской смертности.) У большинства из нас хотя бы один знакомый страдает от одной из этих хронических болезней; из-за такой распространенности ученые сосредоточили свое внимание на причинах, которые их вызывают. Сейчас мы знаем, что, хотя у всех этих болезней есть генетический компонент, их растущее распространение нельзя объяснить только генетикой. Наши гены не могли так измениться всего за два поколения – а вот наша окружающая среда изменилась заметно.
Около двадцати пяти лет назад немало внимания привлекла короткая научная статья, опубликованная одним лондонским эпидемиологом. Доктор Дэвид Страхан предположил, что недостаток контактов с бактериями и паразитами, особенно в детстве, может быть причиной большого прироста в аллергических заболеваниях, потому что не дает нормально развиться иммунной системе. Позже эта концепция получила название «гигиенической гипотезы», и привела к проверке того, нельзя ли этой гипотезой объяснить развитие и других заболеваний, не только аллергий. Этой теме оказалось посвящено немало исследований. Сейчас уже набралось достаточно солидных доказательств (мы рассмотрим их далее) в пользу того, что предположение доктора Страхана в целом верно. Менее ясным остается то, какие именно факторы вызывают этот самый недостаток контактов с микробами. В своем исследовании аллергий доктор Страхан пришел к выводу, что к недостатку контактов привели «уменьшение количества людей в семье, улучшение домашних удобств и повышение стандартов личной гигиены». Возможно, это правда, но есть и много других перемен в современной жизни, которые даже еще сильнее сократили наши контакты с микробами.
Одна из этих перемен – использование, часто избыточное, и даже злоупотребление антибиотиками – химическими веществам, которые без разбора убивают бактерии. Антибиотики – это, безусловно, одно из величайших, если не самое величайшее открытие XX века; вся история медицины оказалась разделена на «до» и «после» антибиотиков. До появления антибиотиков 90 % детей, заболевших бактериальным менингитом, умирали; сейчас же при раннем обнаружении и лечении почти все пациенты выздоравливают. Когда-то простая ушная инфекция могла дать осложнение на мозг, что приводило к серьезным повреждениям или даже смерти, а большинство современных операций были просто невозможны. Однако применение антибиотиков стало слишком массовым. С 2000 по 2010 годы потребление антибиотиков в мире выросло на 36 %; этот феномен коррелирует с траекторией экономического роста в России, Бразилии, Индии и Китае. Больше всего в этих цифрах беспокоит то, что применение антибиотиков выходит на пик во время эпидемий гриппа, хотя они совершенно неэффективны против вирусных инфекций (они убивают бактерии, а не вирусы).
Кроме того, антибиотики применяют в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста. Давая коровам, свиньям и другому скоту небольшие дозы антибиотиков, фермеры стимулируют значительную прибавку в весе – и, соответственно, растет и количество мяса, получаемого с одного животного. В Европе эту практику уже запретили, а вот в Северной Америке – пока нет. Похоже, избыточное применение антибиотиков у людей, особенно у детей, приводит к тому же результату, что и у животных – избыточному набору веса. Недавнее исследование 65 000 детей в США показало, что 70 % из них получали хотя бы один курс антибиотиков до двух лет, а к пяти годам – в среднем одиннадцать курсов. Что особенно пугает, у детей, получивших не менее четырех курсов антибиотиков в первые два года жизни, на 10 % возрастает риск ожирения. В другом исследовании эпидемиологи из Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) обнаружили, что в штатах, где чаще всего применяют антибиотики, от ожирения страдает больший процент населения.
Эти исследования, конечно, не доказали, что антибиотики непосредственно приводят к ожирению, но постоянство корреляций (в том числе и в домашнем скоте) заставило ученых присмотреться к явлению внимательнее. И они обнаружили поразительную вещь. Простая пересадка кишечных бактерий от мышей, страдающих ожирением, стерильным («безмикробным») мышам вызвала ожирение и у этих мышей! Мы уже давно знаем, что ожирение вызывается многими факторами: генетикой, рационом со слишком высоким содержанием жиров и углеводов, малоподвижным образом жизни, и так далее. Но бактерии… вы что, серьезно? Это открытие вызвало скептическое отношение даже самых больших фанатиков микробиологии, тех из нас, для кого бактерии – центр вселенной. Однако, эти эксперименты были повторены несколькими разными способами, и доказательства вполне убедительны: присутствие или отсутствие определенных бактерий на начальном этапе жизни влияет на ваш вес во взрослом возрасте. Еще более пугающими оказались другие исследования, которые показали, что изменение состава бактериального сообщества, населяющего наш организм, влияет не только на набор веса и ожирение, но и на множество других хронических заболеваний, о микробной природе причин которых мы раньше даже и не догадывались.
Существует прямая зависимость веса во взрослом возрасте от присутствия или отсутствия определенных бактерий на начальном этапе жизни.
Давайте возьмем в качестве примера астму и аллергии. Мы все – живые свидетели того, как быстро растет число детей, страдающих от этих связанных друг с другом заболеваний. Всего поколение назад видеть ребенка с ингалятором в школе было очень необычно. Сейчас же 13 % детей в Канаде, 10 % – в США и 21 % – в Австралии страдают от астмы. Аллергия на арахис? Она тоже была невероятно редкой, но сейчас так распространилась, что приходится даже устраивать специальные «безарахисовые» школы и самолеты. Как и в случае с ожирением, нашлись убедительные доказательства того, что прием антибиотиков в детстве связан с повышенным риском астмы и аллергии.
Наша лаборатория из Университета Британской Колумбии очень заинтересовалась этой идеей, и мы решили провести простой эксперимент. Как и у людей, применение антибиотиков на мышатах сделало их более подверженными астме, но следующее наблюдение изумило нас. Когда мы давали антибиотики мышатам, которых уже отлучили от матери, никакого влияния на астму это не оказывало. Мы обнаружили некое критическое «окно» на раннем этапе жизни, в котором антибиотики влияли на развитие астмы. При пероральном приеме антибиотик ванкомицин, который мы давали мышатам, убивает только кишечные бактерии, не попадая ни в кровь, ни в легкие, ни в другие органы. Это открытие показало, что изменения в составе кишечных бактерий приводят к тому, что астма – легочное заболевание – становится тяжелее! Этот эксперимент, а также другие эксперименты нескольких разных лабораторий, привел ученых к следующему выводу: изменение состава микробов, живущих в нас в младенчестве, может оказать заметное пагубное влияние на здоровье в дальнейшей жизни. Обнаружив, что этот ранний период в жизни так важен и так уязвим, мы поняли, что нужно обязательно идентифицировать факторы окружающей среды, которые влияют на микробную популяцию детского организма.
