Невидимые убийцы. Как вирусы переходят между животными и людьми, создавая эпидемии, и что делать, чтобы защититься

Столкнувшись с неопровержимыми данными своих исследований, Роберт Кох оказался перед необходимостью провести решающий эксперимент на живых организмах. Финансовые ограничения не позволяли использовать традиционных для таких опытов овец, поэтому ученый пошел по пути минимальных затрат, и в качестве подопытных животных выбрал лабораторных мышей. «У меня нет денег, чтобы купить для своих опытов овцу или корову… Кроме того, не совсем удобно держать корову в своем кабинете. Но, может быть, мне удастся передать сибирскую язву этим мышам; может быть, на них мне удастся доказать, что эти палочки растут и плодятся», – рассуждал Кох[41]. Используя предварительно обожженные деревянные палочки (то есть дезинфицировав их), он нанес на них зараженную овечью кровь и прислонил к надрезу на мышином хвосте. Утром следующего дня, обнаружив мышонка мертвым, исследователь приступил к вскрытию; серьезным изменениям подверглась селезенка грызуна, которая «кишела» патогенными палочками. Открытие за открытием лишь множило вопросы. Кох не понимал, как бактерии растут и двигаются, поэтому решил самостоятельно вырастить их в питательной среде: поместив кусочек мышиной селезенки в стерильную жидкость, взятую из бычьего глаза, он зажал получившуюся каплю между двумя стеклышками и положил в самодельный термостат. Несмотря на все меры предосторожности, появлявшиеся чужеродные бактерии мешали наблюдать за сибиреязвенными бациллами. Тогда экспериментатор выточил в одном из стекол небольшую лунку, на другое нанес каплю и совместил их так, чтобы жидкость находилась в подвешенном состоянии и не соприкасалась с дефектным стеклом. Ответ, удовлетворивший Коха, был найден.

Ключевым моментом в исследованиях Коха стало изучение механизма передачи возбудителя. Выдержав образец с бактериальной культурой сутки при температуре тела мыши 37 °C, ученый под микроскопом увидел, что сибиреязвенные цепочки усеяны овальными блестящими образованиями – спорами. Но самое поразительное открытие ждало впереди. Добавив к спорам питательный раствор, Кох наблюдал, как они буквально на его глазах «оживали», снова превращаясь в характерные палочковидные формы. Этот цикл превращений стал решающим доказательством того, что именно споры являются основной формой сохранения и передачи возбудителя во внешней среде. Так Кох не только раскрыл тайну удивительной живучести сибирской язвы, но и впервые описал процесс спорообразования у бактерий, что стало фундаментальным открытием в микробиологии.

Только в 1876 году, когда Коху исполнилось 34 года, он стал достаточно уверенным, чтобы обнародовать свои наблюдения. На защите своей работы в университете на протяжении трех дней ответ на каждый вопрос ученый сопровождал опытом на микроскопе, что производило неизгладимое впечатление на публику и не позволяло усомниться ни в одном выдвигаемом постулате. Один из местных профессоров, большой скептик, спустя пару часов пребывания на лекции Коха кричал своим студентам: «Оставьте все на потом и бегите скорее смотреть на открытие доктора Коха. Вот где величайший прогресс науки!..»[42]. К Роберту Коху моментально пришли уважение и почет.

Примечательно, что вакцина против сибирской язвы (разработана в 1877–1879 гг.) стала исторически первым средством специфической профилактики, за что Луи Пастеру и сегодня следует выразить огромную благодарность. Этому замечательному исследователю стоит посвятить целую книгу, но это в будущем. Сейчас же, в рамках нашего формата общения, придется обойтись несколькими абзацами.

Когда в 1876 году Пастер ознакомился с публикацией Коха о выделении возбудителя сибирской язвы, это повергло маститого ученого в уныние. Несмотря на впечатляющий список собственных достижений – доказательство биологической природы брожения, разработку метода пастеризации, спасение французской шелковой промышленности, – Пастер, будучи на два десятилетия старше своего немецкого коллеги, вдруг ощутил, что эпоха его открытий подходит к концу. Ему казалось, что молодые ученые вот-вот оттеснят его на обочину научного прогресса. Но честолюбие взяло верх над мрачными мыслями. Вместо того чтобы смириться с ролью «уходящей во мрак звезды», Пастер решил бросить вызов «дерзкому выскочке». Но что ему противопоставить? Вот бы найти способ лечения сибирской язвы, а еще лучше профилактики заболевания…

Пастер с учениками принялись за разработку вакцины против сибирской язвы. Задача была крайне амбициозной: считалось, что вакцинация[43] носит случайный успех и может быть применена только при натуральной оспе. Однако за несколько лет до этого Пастер обратил внимание на возбудителя холеры: оставленная в термостате на продолжительное время культура пастереллы оказалась способной формировать иммунитет у кур. Способ ослабления (аттенуации) путем воздействия высокими температурами был взят за основу приготовления сибиреязвенных вакцин. Выдерживая при температуре 42–43 °C бактериальную массу, Пастер получил семисуточную культуру (Пастер I), неспособную вызывать заболевание (авирулентную), и трехсуточную культуру (Пастер II), заразную лишь для некоторых лабораторных животных (опыты прошли удачно).

Наступило время публичных опытов. Сорок восемь овец были разделены на две группы, одной из которых ввели ослабленную дозу возбудителя (Пастер I). Животные успешно перенесли заражение, и спустя 20 дней опыт повторили, но с более сильным штаммом патогена (Пастер II). На следующий день 24 овцы были живы и здоровы. Финальное испытание произошло 31 мая 1881 года, когда животным обеих групп ввели смертельную дозу сибиреязвенных бацилл. Пастер не сомкнул глаз всю ночь: иммунизированные животные стали вялыми, поднялась аномально высокая температура. Однако на утро вакцинированные были живы, тогда как овцы контрольной группы все оказались мертвы.

«Эврика!» – скажите вы, однако окончательно проблему «моровой» болезни разработанная вакцина не решила. Пастеровские штаммы обладали высокой вирулентностью[44], и при применении в Российской империи не то, что не показали эффекта, а привели к гибели 80,3% привитого поголовья скота. На Пастера обрушился шквал критики. В ответ на его доклад «Как предохранять живые существа от заразных болезней путем введения в них ослабленной культуры микробов»[45], Роберт Кох написал разгромную статью: «…Вот образцы этой якобы вакцины, которые были охарактеризованы господином Пастером как действующие исключительно на мышей. Опытным путем установлено, что большинство образцов даже на мышей не действуют, зато некоторые без труда убивают овцу. Образцы же, которые, по уверению Пастера, страшны лишь для морских свинок, оказались гибельны и для кроликов, и опять же для овец. А что касается чистоты микробной культуры, то вакцина господина Пастера содержит такое количество самых разных микроорганизмов, что для их перечисления потребуется отдельный доклад. И если господин Пастер так ратует за достижение научной истины, почему он в своем женевском докладе ни слова не сказал о том, что его вакцина во многих случаях приносит вред вместо пользы?.. Такой образ действия, может быть, годится для рекламирующей себя торговой фирмы, но наука должна отнестись к нему с самым суровым осуждением.» Взбешенный, на эмоциях готовый вызвать оппонента на дуэль, Пастер пишет в ответ: «Еще в 1856 году, за 20 лет до научной зрелости Коха, я занимался изоляцией и выращиванием микробов в чистом виде; и я считаю просто смешным придавать какое-либо значение инсинуациям Коха о том, что я не умею приготовлять чистые культуры.»[46].

Нужно отметить, что гибель животных от сибиреязвенной вакцины совсем не архаика. К сожалению, современные вакцины, несмотря на все достижения науки, иногда могут давать непредсказуемые реакции. Недавно мой коллега поделился показательной историей: после плановой вакцинации овец произошла массовая гибель животных – большинство привитых пало в течение первых двух суток после инъекции. Разъяренный, он немедленно связался с производителем вакцины. В ответ получил формальное: «Привозите остатки препарата и биоматериал павших животных для экспертизы, будем разбираться». Однако на этом диалог и закончился – ни через месяц, ни через год никаких результатов расследования так и не поступило. Возможно, врач что-то сделал не так, или вакцина хранилась неправильно, но, по-моему мнению, молчание фабрики-изготовителя говорит о многом.

Случай с пастеровской вакциной наглядно показал научному сообществу необходимость совершенствования вакцинных препаратов и разработки более безопасных методов профилактики сибирской язвы. Забавно, что решение проблемы нашли совсем не исследователи в области ветеринарии или медицины, а русский профессор ботаники Лев Семенович Ценковский[47].

C 1872 года, после защиты диссертации на степень магистра ботаники, Ценковский работал в Харьковском институте по проблеме одноклеточных и нитчатых зеленых водорослей, попутно изучая бактерии как источник процессов гниения, брожения и заразных болезней. В это время по столице – Петербургу – ходил фельетон, высмеивающий исследования ученого: «Знать, что самая прелестнейшая… женщина есть, в сущности, не что иное как питательная территория для мириад, кишащих на ней и в ней омерзительнейших паразитов. Это смертельный удар всем эстетико-романтическим иллюзиям!»[48]. Несмотря на юморески, его профессиональный статус как крупного ученого оставался незыблемым: он пользовался большим авторитетом и уважением как среди коллег, так и студентов. Его ученик Л. А. Ришави, который пошел по стопам исследователя, гордо характеризовал Ценковского как «первого профессора, преподававшего ботанику с микроскопом в руках».

В 1881 году «Императорское вольное экономическое общество» направило Льва Семеновича для изучения методики изготовления противосибиреязвенных вакцин к Луи Пастеру[49]. Оказавшись в сложном финансовом положении из-за кредитных обязательств, Пастер был вынужден передать исключительные права на производство и распространение своей вакцины Парижскому обществу пастеровских вакцин. Это решение привело к тому, что ключевые технологические нюансы изготовления препарата остались закрытыми для научного сообщества и не могли передаваться Пастером третьим лицам. Единственное, что позволили Ценковскому, – присутствовать при знаменитой вакцинации овец.

Вернувшись в конце марта 1882 году из Франции, Лев Семенович организовал при университете бактериологическую лабораторию для создания сибиреязвенной вакцины. Многие считали эту идею провальной. Н. Ф. Гамалеи, ученик Пастера, открыто говорил, что без знания технологии разработки и особенностей производства вакцин попытки отечественных самоучек обречены на провал[50]. Однако Ценковский был решителен.

Разработка средства специфической профилактики началась с изучения свойств Bacillus antrahcis. В этот период несколько писем были отправлены Пастеру с просьбой подсказать в каких-то вопросах, направить, но ответа не последовало. Тогда Ценковский решил обратиться к ученику Пастера – выдающемуся ученому И. И. Мечникову. «…Три года я работал в поте лица над вакцинацией сибирской язвы без надлежащей поддержки. В настоящее время начинает что-то шевелиться, вроде желания выделить мне, наконец, средства, обставить занятия как следует. Пока же я бьюсь, чтобы выработать более удобный способ получения вакцин, остаться же при пастеровском неудобно потому, что вакцины крепнут со временем, и приходится каждый раз путем бесконечных проб на животных добывать новые. Не можете ли Вы, Илья Ильич, помочь мне в этом? Очевидно, что Пастер знает, как сохранять вакцины, чтобы они не портились…»[51]. Илья Ильич пообещал помочь. Однако великий ученый не равно хороший человек, он обманул его.

В условиях скудного финансирования и отсутствия современного (для того времени) оборудования, несмотря на трудности и безразличие российского правительства, уже к следующему году Ценковский создал первую российскую вакцину, а в 1884 году испытал ее – результаты были феноменальными. Из 30 голов привитых овец при искусственном заражении ни одно животное не погибло, тогда как в контрольной группе (невакцинированных) 9 из 10 пали.

Однако первая массовая вакцинация препаратом Ценковского произошла только в 1899 году, когда вакцина была усовершенствована по степени очистки и заразности: из 1 308 893 голов скота пало 1974 особи, или 0,15%. Победа! Сибиреязвенная вакцина профессора Ценковского применялась в России вплоть до 1942 года.

Классик мировой литературы Лев Николаевич Толстой в Романе «Анна Каренина» писал: «Все счастливые семьи похожи друг на друга, каждая несчастливая семья несчастлива по-своему». Позволю себе перефразировать гения и скажу, что все животные болеют сибирской язвой, но болеют по-разному.

Тяжелее всего сибиреязвенная инфекция протекает у овец: присущая ей молниеносная форма может привести к гибели животного (от момента попадания возбудителя в организм) менее чем за сутки. Мне известны как минимум два случая, когда утром у животного отмечались первые клинические признаки, а к вечеру оно уже погибало.

Первый из них произошел летом 2018 года. В отаре из 120 голов утром была обнаружена 3-летняя овцематка с характерными симптомами: резким повышением температуры до 41,5 °C, мышечной дрожью и кровавой пеной у рта. Несмотря на экстренное введение антибиотиков и противосибиреязвенной сыворотки, к 18:00 того же дня животное пало с признаками отека легких и множественными кровоизлияниями во внутренние органы.

В другом случае (2020) у барана первые симптомы в виде шаткой походки и отказа от корма проявились в 7:30 утра. Уже к 14:00 развился характерный для инфекции отек подчелюстного пространства, а к 21:00 животное погибло с явлениями острой сердечной недостаточности. При вскрытии обнаружено типичное для сибирской язвы дегтеобразное состояние крови и увеличенная селезенка.

Люди редко заражаются сибиреязвенной инфекцией от мелкого рогатого скота, но эти немногие случаи, как правило, весьма необычны. Так, в 2006 году в Великобритании произошла нетипичная вспышка сибирской язвы, связанная с использованием традиционных шотландских волынок. Как выяснилось, причиной заражения стали инструменты, изготовленные из шкур коз и овец, инфицированных бактерией Bacillus anthracis. Несколько музыкантов, игравших на таких волынках, заболели кожной формой сибирской язвы. Коллег принято защищать, но тут однозначно скажу: халатность при выполнении своих обязанностей (имею ввиду врачей, проводивших ветеринарно-санитарную экспертизу) может быть преступной.

Несколько легче заболевание протекает у крупного рогатого скота, преимущественно в острой форме (несколько дней от заражения до гибели), реже – в молниеносной. Как показывает практика, основным путем передачи возбудителя сибирской язвы от коров служит инфицированное мясо, тогда как заражение через кожевенное сырье встречается значительно реже, хотя и представляет более серьезную угрозу. Например, в 2016 году в России был зарегистрирован случай заражения сибирской язвой, связанный с обработкой шкуры животного. Мужчина, проживавший в сельской местности, занимался выделкой шкуры крупного рогатого скота, не подозревая, что она была инфицирована бактерией Bacillus anthracis. В процессе работы на его руках образовались небольшие порезы, через которые возбудитель заболевания проник в организм. Через несколько дней у мужчины появились симптомы кожной формы сибирской язвы: на коже образовался характерный язвенный гнойник с черным струпом, сопровождающийся отеком и воспалением. Благодаря своевременному обращению за медицинской помощью и началу лечения антибиотиками заболевшего удалось вылечить без серьезных последствий.

Сибирская язва у лошадей, как и у коров, протекает преимущественно в острой или молниеносной форме, реже – подостро. При этом внезапно повышается температура тела до 41–42 °C, появляется кровавая диарея, колики, мышечная дрожь и, непосредственно перед самой смертью, – судороги.

Передача инфекции от лошадей людям регистрируется преимущественно в регионах, где существует традиция употребления конины.

Так, 13 августа 2023 года житель деревни Урал (Республика Башкортостан) забил больную лошадь с симптомами лихорадки и судорог, не вызвав ветеринара. Триста килограммов мяса разделили между родственными семьями. Часть съели сразу (мясо ушло на шашлык), часть – засолили. Через 12 часов у 6 человек появились первые симптомы: температура поднялась до 40 °C, появились припухлости на коже, у некоторых – кровавая рвота. Главный ветеринарный врач региона так прокомментировал инцидент: «Лошадь погибла от молниеносной формы сибирской язвы. Споры попали в кровь и мышцы – даже прожарка не гарантирует безопасность. В этом районе старый почвенный очаг (скотомогильник): последний случай у животных был в 2010 году». Это классический пример цепочки зоонозного заражения: почва —> животное —> человек. Такие очаги есть по всей России: в Ставрополье, на Урале, в Сибири[52]. Скорее всего, лошадь заразилась после выпаса у старого скотомогильника. Один человек умер.

Легче всего болезнь протекает у свиней – зачастую даже нет видимых прижизненных признаков болезни или они слишком смазаны и несущественны, а после забоя «здорового» животного инфицированное мясо может стать источником заражения; лишь опытный ветеринарный врач обратит внимание на увеличение некоторых лимфатических узлов и заподозрит сибиреязвенную инфекцию. Так, в 2019 году в Новосибирской области местный фермер, не вызвав ветеринара, самостоятельно забил больную свинью: животное было вялым последние дни. При разделке туши мужчина не только не использовал перчатки, но и даже попробовал сырой фарш «на соль». Благодаря быстрой диагностике и антибиотикам (ципрофлоксацин + доксициклин) мужчина выжил.

Собаки считаются маловосприимчивыми к сибирской язве животными, однако заболевания среди псовых могут возникнуть при поедании сибиреязвенных трупов. Такие случаи чаще всего регистрируются в Африке, когда местное население скармливает домашним питомцам мясо и субпродукты (печень, селезенка и др.), загрязненные Bacillus anthracis.

Многие птицы, в том числе и курица, сибирской язвой не болеют: высокая нормальная температура тела (40,5–42 °C) препятствует размножению возбудителя. Однако, если значительно ухудшить условия содержания и привести к искусственному понижению температуры тела (выпаивать ледяную воду, допустить сквозняки, вызвать кровотечение), Bacillus anthracis не упустит своего шанса погубить еще одну живую душу.

У людей в сравнении с другими видами животных отмечается сильная иммунологическая устойчивость к возбудителю сибирской язвы. Однако заболевание чаще всего проявляется необычно – образованием карбункулов. Через первые 6–24 часа после проникновения возбудителя на коже появляется красное зудящее пятно, похожее на укус насекомого, которое постепенно превращается в медно-красную папулу, плотный бугорок. На вторые сутки на вершине папулы образуется пузырек с прозрачной жидкостью, которая быстро становится кровянисто-гнойной. На пятые сутки пузырек лопается, обнажая черный некротический струп[53], похожий на маленький кусочек угля. Коллега, ветеринарный врач, рассказывала, как в рабочие будни бурной молодости по случайности «кольнула» себе вакцину против сибирской язвы животных, содержащую живые сибереязвенные штаммы. Спустя некоторое время на месте инъекции (указательный палец) образовался карбункул, постепенно проходя все вышеперечисленные этапы. Ветврач сразу же обратилась в местный ФАП, где ей ввели пенициллин (самый распространенный антибиотик в СССР), и волдырь спустя пару дней исчез без последствий.

С каждым годом случаи гибели людей от сибиреязвенной инфекции стремятся к нулю[54]. Так, в 2022 году зарегистрированы всего 2 случая заболевания россиян сибирской язвой, тогда как в 1998 году их насчитывалось 32 (в мире – от 4 000 случаев в 1990-х гг. до нескольких сотен в последние годы). Да и что такое 32 случая на 140-миллионную страну! Но страх она вызывает до сих пор. Казалось бы, в XXI веке сибирская язва не должна пугать: у нас есть эффективные «человеческие» вакцины, мощные антибиотики, отработанные до автоматизма противоэпидемические протоколы. Но стоит произнести это название, как у многих по спине пробегает холодок. Почему? Возможно, этот страх – эволюционный механизм. Те, кто боялись «священного огня» и обходили стороной «проклятые поля», имели больше шансов выжить. А их гены (и осторожность) передались нам. Примечательно, что сегодня от сибирской язвы умирают в разы меньше людей, чем от банального гриппа. Но грипп не вызывает такого первобытного ужаса…

Болезнь-хамелеон

В мае 2019 года в Хабаровском крае разыгралась драма, обнажившая серьезные пробелы в ветеринарном контроле. Министерство сельского хозяйства региона организовало для СМИ выездную экскурсию на козью ферму, получателя многомиллионного гранта. Журналисты с удовольствием продегустировали козье молоко и «живые» йогурты, а позже написали хвалебные статьи и выпустили восторженные репортажи. Казалось бы, на этом можно было поставить точку и забыть, если бы не одно «но»: спустя несколько недель всем участникам экскурсии позвонили из пресс-службы правительства с настойчивой просьбой приехать и сдать анализы на бруцеллез. После серии исследований беременная журналистка узнала, что больна зоонозом, и спустя пару недель у нее произошел самопроизвольный ранний аборт. Поразительно (и об этом «кричит» девушка!), но ни одно ведомство не взяло на себя ответственность за произошедшую трагедию!

Самопроизвольные аборты на ранних сроках (особенно в первом и втором триместрах) – классическое проявление бруцеллеза, а не следствие стресса, как мог бы подумать читатель. Brucella melitensis – возбудитель заболевания у мелкого рогатого скота – обладает тропностью к репродуктивной системе: эритритол – углевод, который стимулирует рост бруцелл, в большом количестве находится в плаценте, семенниках, молочных железах жвачных животных (коров, коз). У людей нет эритритола, но бруцеллы все равно поражают половую систему, вероятно, из-за схожих рецепторов. Легко преодолевая плацентарный барьер с помощью особых молекулярных «ключей»[55], бруцеллы вызывают воспаление эндометрия и прямое повреждение плода[56], приводя к выкидышам у 30–40% инфицированных беременных.

Бруцеллез получил метафоричное название «болезнь-хамелеон» из-за своей уникальной способности маскироваться под десятки других заболеваний, что регулярно приводит к диагностическим ошибкам и позднему началу лечения. Так, в 2022 году в Турции 62-летнего мужчину восемь месяцев лечили от «ревматоидного артрита», пока анализ на бруцеллез не выявил истинную причину болей в суставах. Помимо болезней опорно-двигательного аппарата, бруцеллез может имитировать некоторые инфекционные заболевания (туберкулез, малярию, грипп), онкологию (лимфомы, метастазы), эндокринные нарушения (из-за поражения надпочечников), неврологические расстройства (менингиты, нейропатии).

В августе 2023 года медицинский журнал Lancet Infectious Diseases опубликовал поразительный клинический случай, демонстрирующий уникальную способность бруцеллеза имитировать даже аутоиммунные заболевания. История началась с 34-летнего ветеринара из Андалусии (Испания), который в 2020 году обратился к врачам с жалобами на хроническую диарею, потерю веса и боли в животе. В течение трех лет пациенту ставили диагноз болезнь Крона[57], что подтверждалось биопсией кишечника, пока внимательный врач не заметил тревожные симптомы.

Ключевым поворотом в диагностике стало появление нетипичных для болезни Крона ночных проливных потов и мигрирующих суставных болей. При тщательном сборе анамнеза выяснилось, что пациент регулярно участвовал в окоте коз без средств защиты. Это навело врачей на мысль о возможном бруцеллезе. Лабораторные исследования дали однозначный ответ: посев крови выявил Brucella melitensis, а ПЦР-анализ неожиданно обнаружил ДНК возбудителя в кале, что крайне редкое явление.

Особенностью этого случая стало поразительное сходство гистологической картины с болезнью Крона: бруцеллы вызывали аналогичное гранулематозное воспаление кишечника. Ситуацию усугубляло то, что назначенная иммуносупрессивная терапия маскировала типичные симптомы инфекции. После отмены неправильного лечения и курса специфических антибиотиков (доксициклина и стрептомицина) у пациента наступило полное выздоровление.

* * *

Бруцеллез – коварная инфекция, способная годами скрываться в организме, поражая разные системы. Его течение зависит от вида возбудителя (B. abortus – коровий, B. suis – свиной, B. сanis – собачий и др.), пути заражения и состояния иммунитета. Согласно статистике Всемирной организации здравоохранения, бруцеллез остается серьезной глобальной проблемой: ежегодно фиксируется более полумиллиона новых случаев заболевания в более чем 170 странах мира. При этом эпидемиологи отмечают выраженную географическую специфику: свыше 50% всех зарегистрированных случаев приходится на регион Восточного Средиземноморья и Ближнего Востока[58], прежде всего Турцию и Ливан.