Мартин Блейзер - Жизнь после антибиотиков. Чем нам грозит устойчивость бактерий к антибиотикам и нарушение микрофлоры
Лори выбрала шесть 18-недельных мышей из эксперимента DuraSTAT: трех из контрольной группы и трех, получавших антибиотики. Затем собрала у всех содержимое слепой кишки и разделила его на две группы: одна – от контрольных, другая – от СТК. Будучи опытным бактериологом, Лори приняла специальные меры, чтобы сохранить жизнь всем микробам; некоторые из них настолько чувствительны к кислороду, что даже краткое пребывание на воздухе их убивает. Затем ввела содержимое слепой кишки в желудки всех безмикробных мышей. Семь получили микробы от контрольной группы, восемь – от СТК. Вам, наверное, «введение содержимого слепой кишки в желудок» покажется совсем не аппетитной процедурой, но мыши – копрофаги, что означает, что они регулярно едят и свои фекалии, и фекалии других мышей, живущих с ними.
Итак, мыши уже не были безмикробными. Они стали «обычными», и следующая стадия их жизни должна была пройти во взаимодействии с микробами. Мы наблюдали за ними пять недель, постоянно отбирая образцы фекалий и проводя измерения, в том числе тест ДЭРА, по четыре раза для каждой мыши. Ни одна не получала антибиотиков. Всех выращивали абсолютно одинаково.
Как и ожидалось, все набрали вес, потому что росли. Но мыши, которым дали СТК-микробы, набрали больше. Причем эффект был довольно заметным. Реципиенты СТК-микробов набрали примерно на 10 % больше веса и на 40 % жира.
Этим экспериментом Лори доказала, что изменения в развитии, вызванные субтерапевтическими дозами антибиотиков, могут передаваться через микробы.
* * *Эксперименты СТК показали, что происходит на фермах. Но меня больше интересуют наши дети. Когда они получают антибиотики, дозы в большинстве случаев непостоянные. Скорее, как мы уже обсуждали, краткие курсы, длящиеся пять-десять дней, в зависимости от болезни (отит, бронхит, больное горло) и решения врача.
Я решил узнать, могут ли и они влиять на набор веса и жира. Так появилась наша новая модель, ПЛА («пульсирующее лечение антибиотиками»). Вместо малых доз мыши получали антибиотики точно так же, как люди: полными терапевтическими дозами в «импульсах», длившихся по несколько дней.
Мы выбрали амоксициллин и тилозин – два самых популярных в США детских антибиотика{151}, которые выписывают в более чем 80 % случаев. Затем отобрали четыре группы мышей: контрольную; группу, получившую три курса амоксициллина; группу, получившую три курса тилозина; наконец, предположив, что эффект может накапливаться, четвертой дали курс тилозина, затем амоксициллина и снова тилозина.
Чтобы лекарства попали в детенышей как можно скорее, Яэль начала давать их самкам через десять дней после родов. Мы посчитали, что лекарства проникнут в кровеносную систему матерей, а затем в молоко, после чего повлияют и на микробный состав мышат. Предположение оказалось верным.
Первый курс прошел, когда грызунам было десять-четырнадцать дней. В двадцать восемь дней, после отлучения от матерей, они получили второй трехдневный курс, а в тридцать семь дней – третий. На сорок первый день посадили всех на диету с высоким содержанием жира, чтобы усилить разницу, вызванную антибиотиками. Все были самками.
К двадцать восьмому дню все ПЛА-мыши выросли значительно быстрее, чем контрольная группа. Мы проводили анализы жира, костей и мышц в течение следующих 150 дней их жизни – вплоть до мышиной старости. ПЛА набрали значительную мышечную массу, но разницы в жировой практически не было. Кости – совсем другое дело. У ПЛА-мышей, получавших амоксициллин, в течение всего эксперимента наблюдалась увеличенная площадь костей и содержание в них минералов. Возможно, эффект был перманентным, потому что они получили антибиотик очень рано. Поскольку амоксициллин – один из самых часто прописываемых детям, я не могу не задать вопрос, уж не благодаря ли этому лекарству люди становятся выше{152}.
Яэль собрала более трех тысяч фекальных шариков; она знала, какой мыши они принадлежат, в какой день были отложены и какой курс лекарств получало животное. С помощью коллег из университета Вашингтона в Сент-Луисе{153} мы подробнее рассмотрели, какие ДНК в них содержатся. Было интересно, как лекарства повлияли на разнообразие микробов в кишечнике каждого животного.
Обнаружилось, что в фекалиях матерей в среднем содержалось 800 видов микроорганизмов. После первого курса у детенышей контрольной группы микробный состав не отличался от материнского. У амоксициллиновой группы микробов осталось около 700 видов. А вот у тилозиновой и смешанной группы – всего 200. Иными словами, один курс антибиотика привел к угнетению или исчезновению почти двух третей обычных фекальных бактерий. Похожий эффект наблюдался и для амоксициллина, но гораздо менее выраженный.
Теперь же, после трех курсов, стало интересно, восстановится ли богатство и биоразнообразие бактериальных видов. У группы, получавшей амоксициллин, сравнительно мягкое лекарство, так и произошло. А у получавших тилозин разнообразие не восстановилось даже через несколько месяцев после последней дозы. Тилозин перманентно подавил или уничтожил немалую часть организмов, переданных детенышам матерью{154}.
Кроме того, мы измерили так называемую равномерность микробного разнообразия. Высокая говорит о том, что численность большинства видов примерно одинакова. При низкой равномерности доминирует только один вид или небольшое их количество. В человеческом обществе можно привести такой пример: в мирное время представительство многих разных профессий примерно одинаково. В военное время резко растет число солдат, а представительство многих других профессий соответственно сокращается, профессиональная структура общества заметно меняется. Курс тилозина дал нам «военный» эквивалент микробного разнообразия с низкой равномерностью. ПЛА вызывало необратимые изменения в структуре микробного сообщества в раннем детстве, когда мышата развивались.
* * *Что ни говори, а наши эксперименты принесли немало доказательств, что прием антибиотиков в раннем детстве изменяет развитие мышей, воздействуя на живущие в них микробы. Но мыши – не люди. Мы решили узнать, пытался ли кто-нибудь связать ожирение с приемом антибиотиков в раннем детстве. Несмотря на изобилие опубликованных исследований о детском ожирении – его связь с весом при рождении, временем, проводимым за просмотром телевизора, количеством физических упражнений, мельчайшими нюансами пищевого рациона, а также несколько крупных исследований, только готовящихся к публикации{155}, никто, насколько нам было известно, никогда не задавал вопроса об антибиотиках.
А затем мои коллеги, доктора Лео Трасанде и Ян Блустейн, узнали о долгосрочном исследовании ALSPAC (Avon Longitudinal Study of Parents and Children), проводимом в Великобритании{156}. В 1991 году к участию в исследовании пригласили более 14 500 беременных женщин из графства Эйвон. Их дети стали поколением, которое подверглось исследованиям в течение следующих пятнадцать лет. Особенно нас интересовали дети с лишним весом или ожирением.
К счастью, в опроснике, который периодически заполняли все родители, был один очень полезный вопрос: «Принимал ли ваш ребенок антибиотики в предшествующий период?» Все нужно было отмечать, когда ребенку исполнялось 6, 15 и 24 месяца.
Почти треть получала лекарства в первые шесть месяцев жизни. К двум годам – три четверти. Изменили ли что-либо антибиотики? Вычисления были сложными, и понадобился великолепный статистик Лео, чтобы их осмыслить. Он должен был рассмотреть эффект, в то же время учитывая и другие факторы: вес ребенка при рождении, вес матери, грудное было вскармливание или искусственное, как долго оно длилось.
Заключение: дети, получавшие медикаменты в первые полгода жизни, оказались толще. Мы не удивились: чем раньше начинают давать их сельскохозяйственным животным, тем лучше результат. Лори показала, что дозы на ранней стадии жизни играют важную роль и в развитии мышей, так что, если бы нас спросили, какой период самый важный для развития человеческих детей, мы бы ответили – первые месяцы.
Итак, и на ферме, и в экспериментах с мышами, и в эпидемиологическом исследовании человеческих детей нашлись доказательства, что воздействие антибиотиков в раннем возрасте изменяет вектор развития, и это приводит к более крупным размерам и повышенному содержанию жира. Проводятся и новые эксперименты, но история продолжает подтверждаться; мы узнаем все больше подробностей и о сюжете, и о персонажах.
* * *После первого эпидемиологического исследования Ян и Лео снова обратились к данным ALSPAC, чтобы узнать о способе рождения. Использовав параллельный статистический анализ, обнаружили, что появление на свет в результате кесарева сечения тоже ассоциируется с ожирением{157}. Это было лишь одно из нескольких исследований, посвященных американским, канадским, бразильским и теперь английским детям, опубликованных в 2011–2013 годах. И методы, и результаты разнились: например, мы узнали, что практически все эффекты сказываются лишь в том случае, если мать уже страдала лишним весом. Тем не менее во всех изученных популяциях кесарево сечение ассоциировалось с худшими результатами; впрочем, на риск могут влиять и другие, не связанные с ним факторы. Никто еще не проводил параллели между кесаревым сечением и детским ожирением. Возможно в будущем, в форме согласия на основе полной информации, которую женщина заполняет перед кесаревым сечением, будет говориться: «Одно из возможных последствий операции – повышенный риск ожирения, целиакии, астмы и аллергий у ребенка…»
