ГодЛитературы.РФ
Фото обложки и фрагмент текста предоставлены издательством
Ирина Опимах. «Медицина как искусство». — М.: Наука, 2018
Волшебная пуля,
или Рождение химиотерапии
18 июня 1821 года в Берлинском драматическом театре с огромным успехом прошла премьера оперы Карла Марии фон Вебера «Вольный стрелок», которая вскоре завоевала сцены лучших театров Европы. Герой оперы Макс страстно влюблен в прекрасную Агату и хочет жениться на ней.
Чтобы произвести должное впечатление на отца девушки, он должен победить в соревновании стрелков. И тогда в сюжете возникает дьявол и его семь волшебных пуль, которые всегда попадают в цель.
У оперы вполне благополучный финал — Максу удается не продать душу дьяволу и стать мужем Агаты.
Однажды на представление оперы попал немецкий химик Пауль Эрлих.
Легенда гласит, что именно тогда в нем родилась мечта создать лекарство, которое, как волшебная пуля, поражало бы только цель — болезнетворные микробы, не разрушая здоровые ткани.
Но скорее всего, слушая волшебную музыку Вебера, Эрлих просто нашел образ того, о чем он уже давно размышлял и что так настойчиво искал уже несколько лет…
Пауль Эрлих (1854—1915) — химик и врач, ученый‑бактериолог, иммунолог, фармаколог, автор методов изготовления противодифтерийной сыворотки, профессор, лауреат Нобелевской премии. Однако славу ему принесли совсем не достижения в иммунологии, за которые он получил Нобелевскую премию (вместе с И. И.
Мечниковым), и не другие его важнейшие открытия. Он стал известным во всем мире благодаря разработке лекарства от сифилиса. Это стало началом химиотерапии и фактически всей современной фармакоиндустрии.
Сальварсан, или «препарат 606», стал первым в ряду синтезированных препаратов, специально предназначенных для борьбы с инфекциями внутри организма человека.
Выдающийся ученый родился в 1854 году в Силезии, в городке Штрелен. Его родители были весьма далеки от науки: отец Измар Эрлих владел постоялым двором, трактиром и винокурней, а мать, Роза Вейгерт, вела дом и занималась детьми — в семье, кроме Пауля, росли еще три девочки.
Зато у Пауля был замечательный двоюродный брат — Карл Вейгерт — микробиолог, один из пионеров окрашивания анилиновыми красителями живых тканей, который и увлек юного Пауля тайнами микромира, недоступного простым смертным. Наверное тогда же, в юные годы, сложился стиль мышления Эрлиха, позволивший ему сделать поистине революционные открытия.
Как‑то, когда Пауль еще учился в гимназии, преподаватель попросил своих учеников написать сочинение на весьма романтическую тему «Жизнь как мечта». Что же написал гимназист Эрлих? «Основа жизни заключается в нормальных процессах окисления. Мечты же являются результатом функционирования нашего мозга, а функции мозга есть не что иное, как то же самое окисление.
Мечты — это нечто вроде фосфоресценции мозга». Можно представить себе реакцию учителя! Неудивительно, что этот сын трактирщика, но двоюродный брат микробиолога Вейгерта, окончив гимназию, решил учиться дальше. Он поступил в Страсбургский университет на медицинский факультет.
Студентом Эрлих оказался отвратительным — им были недовольны и профессора Страсбургского университета, и их коллеги, преподававшие в университетах Бреслау, Фрайбурга и Лейпцига, где Эрлих также успел поучиться.
Дело было в том, что Эрлих упорно отказывался ходить в анатомический театр и заучивать тысячи латинских названий, которые должен был знать каждый уважающий себя врач. Будущего нобелевского лауреата влекли химия и микробиология, а эти «мелочи», которые требовали от него почтенные профессора, казались ему абсолютно несущественными. Однако диплом врача ему все‑таки дали — в Лейпциге в 1878 году.
В том же году Эрлих получил место в берлинской университетской клинике Шарите, где проработал девять лет. Он лечил людей — старался, во всяком случае, но каждую свободную минуту проводил в лаборатории, где окрашивал разные ткани разными красителями, совершенствуя технику окраски биологических препаратов.
Оказалось, что определенные красители концентрируются в определенных тканях, клетках и даже отдельных клеточных структурах. По ходу дела Эрлих впервые обнаружил гематоэнцефалический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой, а также лейкоциты, вскоре научившись различать их типы.
В один прекрасный день Эрлих ввел свою любимую краску — метиленовую синь — в ушную вену кролика. Эффект был поразительный — краска разнеслась кровью по всему организму, но окрасила (т. е.
связалась) лишь чувствительные нервные окончания! А вдруг, подумал Эрлих, этот краситель, связываясь с нервными окончаниями, будет влиять на них и подавлять боль? В ажиотаже доктор тут же принялся вводить метиленовую синь своим пациентам, страдавшим от непереносимых болей.
Правда, эксперимент быстро прекратили, и результаты его доподлинно неизвестны, однако эта идея — найти вещество, по сути, этакую «волшебную пулю», которая будет связываться, попадать (окрашивать) только в определенную цель, — прочно засела в сознании Эрлиха.
В 1882 году Роберт Кох открыл возбудителя туберкулеза — туберкулезную палочку. Эрлих решил поэкспериментировать с этой смертоносной бактерией.
Выяснилось, что болезнетворные микроорганизмы поглощали красители намного лучше, чем клетки здоровых тканей. Многие химические красители ядовиты.
Задача стала ясна: создать препарат, который уничтожает возбудителей инфекции, но не отравляет человека.
«Средства против бактерий надо искать среди красителей. Они пристают к волокнам тканей и таким образом окрашивают материи. Так же они пристают и к бактериям и тем самым убивают их. Они прокалывают бактерии, как иглы — бабочек. Среди красителей мы найдем победителей бактерий и уничтожим инфекционные болезни», — писал Эрлих.
Опыты с микробами так просто не проходят, и за счастье заниматься любимым делом, как правило, приходится платить — в 1888 году Эрлих заболел туберкулезом. Он уезжает на два года в Египет, и там, в сухом жарком климате, туберкулез как будто бы отступает, зато появляются симптомы диабета… Однако Эрлих не унывал.
Вернувшись в Берлин, он обнаружил, что его место в клинике занято, и организовал свою лабораторию, собрав замечательную команду настоящих профессионалов — среди них химик Альфред Бертхейм и бактериолог Сахаширо Хата.
Сотрудники его любили и уважали: во‑первых, он истово предан науке; во‑вторых, блестяще образован, читает научные журналы на нескольких языках; в незанятые опытами и чтением время открыт, весел, может выпить кружку пива и поговорить о жизни как со своим лаборантом, так и с коллегами‑учеными.
Рассказывая о новых идеях, пишет формулы на всем, что подвернется под руку — на салфетках, столе, стене и даже на манжетах рубашки. При этом непрерывно курит сигары — самые дорогие и пахучие! А еще Эрлих любил на досуге поиграть в карты, почитать хороший детективчик (особенно ученый уважал Конан Дойла и даже переписывался с ним).
К серьезному искусству и литературе он, правда, относился весьма несерьезно, путал Шиллера и Шекспира (да и как их не перепутать — оба на букву «Ш»!), а в театр ходил только по большой просьбе любимой жены, да и там, как, к примеру, на опере «Вольный стрелок», размышлял о науке.
Итак, Эрлих продолжает экспериментировать с красителями. А через три года Роберт Кох (сам Кох, открывший туберкулезную палочку!) предлагает ему возглавить лабораторию в его Институте инфекционных болезней. Здесь Эрлих создает противодифтерийную сыворотку. Ранее над этой проблемой безуспешно бился другой сотрудник Коха Эмиль фон Беринг.
Уже в 1894 году с помощью сыворотки Эрлиха врачи спасли от верной смерти 220 больных детишек. Но удивительное дело — Берингу удалось каким‑то образом отодвинуть Эрлиха и приписать победу над дифтерией себе, а в 1901 году он даже стал нобелевским лауреатом по физиологии и медицине! (Кстати, первым лауреатом в этой номинации.
Но справедливость иногда все‑таки побеждает — прошло несколько лет, и Эрлих получил своего Нобеля.)
Но тогда их пути уже разошлись — в 1896 году Эрлих стал директором собственной лаборатории, названной весьма пафосно: Прусский Королевский институт разработки и контроля сывороток. Располагался этот институт под Берлином, в Штеглице. Большим его было назвать трудно, он состоял всего из двух помещений — в одном раньше была пекарня, а в другом — конюшня.
Здесь Эрлих сделал много важных вещей, в частности разработал действующую и сегодня систему международных единиц токсичности. В 1899 году Эрлих переехал во Франкфурт‑на‑Майне, где еврейская диаспора выделила ему большие деньги на создание новой лаборатории Королевского института экспериментальной терапии.
Тут Эрлих попытался побороться с раком, но, получив множество сведений об этой страшной болезни, средства для борьбы с ней не нашел. Противник оказался очень непрост. В 1908 году Эрлих вместе с Мечниковым получил Нобелевскую премию — за создание теории иммунитета. Их теории по сути были противоположны.
Это не помешало ученым сохранить уважительное отношение друг к другу, а впоследствии оказалось, что оба были правы.
Так бывает в науке! А между тем слава Эрлиха творила чудеса, и одним из таких чудес стало решение фрау Франциски Шпейер, вдовы известного немецкого банкира: эта дама задумала увековечить память мужа, пожертвовав весьма немалую сумму на создание научно‑исследовательского института «Дом Георга Шпейера» (со всем необходимым оборудованием, виварием, оплатой работы высококвалифицированных специалистов и т.. д), но с условием, что директором института станет доктор Пауль Эрлих. У Эрлиха появились возможности для осуществления своей мечты — создания «волшебной пули», и он тут же взялся за дело. Для опытов он выбрал удобную модель — открытые незадолго до этого трипаносомы, одноклеточные паразиты, вызывающие заболевания половых органов у лошадей. Трипаносомы были хорошо видны в микроскоп, и при их введении мышам несчастные животные заболевали и умирали.
В течение трех лет Эрлих испытал на трипаносомах более 500 красителей. Итог был грустный: даже те красители, которые концентрировались в трипаносомах, их не убивали.
В 1906 году Эрлих, просматривая научные публикации, прочитал в одной статье о новом лекарстве атоксиле — органическом производном мышьяка: атоксил благотворно влиял на мышей, страдавших сонной болезнью.
(Сонная болезнь, или африканский трипаносомоз, — заболевание людей и животных, вызываемое тоже трипаносомами, Trypanosoma brucei, переносчиком которых является муха цеце.) Однако людям атоксил не помогал — от него слепли, а потом все равно умирали.
И тогда Эрлих решил создать на основе атоксила другой препарат, который будет собираться в трипаносомах, не затрагивая клетки организма. И работа закипела. Большой вклад в дело внес японец Сахаширо Хата. Он с чисто самурайской выдержкой и терпением вводил мышам возбудителя болезни, а затем очередную модификацию атоксила, которая могла (или не могла) их спасти.
И так три года непрерывных исследований. Одни препараты оказались довольно эффективны в смысле трипаносом, зато ядовиты для мышей, другие — совсем не работали. Успех пришел с веществом под номером 606 — оно убивало всех трипаносом, при этом не нанося никакого вреда животным! И вот тут Эрлих подумал о сифилисе и его возбудителе, о котором как‑то прочитал в научном журнале. История открытия сальварсана показывает, как важно для ученого быть в курсе работ коллег.
В 1905 году в медицине произошло знаменательное событие. Немецкие ученые Фриц Шаудин и Эрих Гоффман открыли возбудителя сифилиса — болезни, которая многие века мучила человечество, не оставляя людям никаких надежд на спасение.
Длинного прозрачного спиралевидного микроба назвали бледной спирохетой (Treponema pallidum). Шаудин заявил, что этот микроб — родственник трипаносом.
Это оказалось неверным, но натолкнуло Эрлиха на мысль испытать «препарат 606» на бледной спирохете.
Задача стояла грандиозная — избавить мир от смертельной болезни, а потому маленькие мышки уже не годились. В институт стали прибывать кролики и петухи, которых тут же заражали сифилисом, и совсем недавно бойкие «орлы» превращались в поникших сифилитиков. И вот тут им начинали вводить «препарат 606».
И — о чудо! — ранее несчастные, обреченные на смерть петушки уже высматривали хорошеньких курочек, а кролики, залечив свои язвы, вновь готовились стать отцами. Поняв, что «препарат 606» победил сифилис, Эрлих передал новое лекарство знакомым врачам для испытаний на людях.
Вскоре выяснилось, что сальварсан (так был назван «препарат 606») вызывает некоторые побочные эффекты, а потому еще через три года был разработан «препарат 914», названный неосальварсаном — более эффективный и безопасный, который и стал применяться в лечении сифилиса.
Так доктор Эрлих победил одну из самых опасных болезней и создал первую в истории медицины «волшебную пулю».
К 1910 году научная общественность уже знала об успехах Эрлиха, и потому участники конгресса в Кенигсберге, состоявшемся в том году, встречали ученого бурными аплодисментами. Выступая, Эрлих сообщил о некоторых результатах использования нового лекарства.
Он рассказал об одном пациенте, чья глотка была так изъедена язвами, что его приходилось кормить через трубку. В два часа дня ему ввели «препарат 606», а к ужину он уже с удовольствием поглощал бутерброд с колбасой. Поведал Эрлих и о женщине, у которой были такие мучительные боли в костях, что она годами принимала морфий, дабы хоть немного поспать.
Ей дали «препарат 606», и в ту же ночь она без всякого морфия спокойно и крепко уснула. Это было настоящее чудо!
Никакие сыворотки и вакцины охотников за микробами не могли сравниться с благотворным действием «волшебной пули» Пауля Эрлиха — его «препарата 606». Доклад ученого закончился овацией. Все собравшиеся понимали: работа Эрлиха ознаменовала собой начало новой эры в медицине и фармакологии — эры химиотерапии.
Препарат поступил на рынок уже в том же, 1910 году. Поначалу его синтезировали прямо в институте, за первый год было реализовано 60 000 доз. Интерес к нему был огромен — до этого времени сифилис лечили ртутными препаратами, а ртуть — страшный яд! Сальварсан на этом фоне был просто панацеей, он спасал больных на последних стадиях болезни.
Однако врачи сообщали и о том, что у принимавших сальварсан возникали судороги, паралич ног, а некоторые после инъекций препарата даже умирали! Почему такое случалось? В те времена система клинических испытаний была не разработана, лекарство было пущено на рынок без списка противопоказаний, кроме того, недостаточная квалификация врача тоже могла вызвать отрицательные эффекты. Так или иначе, началась дискредитация препарата и травля его создателя. Тут, конечно, вспомнили и о том, что Эрлих — еврей. Антисемиты с удовольствием использовали этот факт в своих пропагандистских выпадах. А в одной из франкфуртских газет появилась статья ее главного редактора, где Эрлих и его коллеги обвинялись в шарлатанстве, принудительном лечении проституток и опытах на людях. Дело дошло до суда, после чего Эрлих и его сотрудники были оправданы по всем статьям, зато клеветника приговорили к году тюрьмы — «за клеветническую публикацию с целью сенсации и рекламы своего издания». Однако травля Эрлиха не утихала, и в марте 1914 года «по просьбе трудящихся» слушания по делу сальварсана прошли уже в самом рейхстаге. Решение было принято вполне соломоново: призвать врачей к осторожности в применении препарата, а ученым продолжить его исследования. Все эти события, несомненно, повлияли на здоровье Эрлиха. В 1914 году он перенес микроинсульт. Но ученый выстоял и продолжил работу. В августе 1915 года он отдыхал на курорте Бад‑Хомбург. Тут его настиг повторный инсульт, от которого он уже не оправился. Пауль Эрлих скоропостижно скончался 20 августа.
Прошло еще 7 лет, и наконец научное общество дерматовенерологов Германии единодушно подтвердило «ценность сальварсана как наиболее эффективного в борьбе с таким народным бедствием, каким является сифилис». «Препарат 606» оставался на вооружении врачей еще три десятка лет, а потом ему на смену пришел пенициллин.
Сегодня 90% всех лекарств — и тех, что продаются в аптеках, и тех, что применяются в клиниках, — синтетические вещества, созданные в лабораториях. Многие из этих препаратов по‑прежнему получают методом проб и ошибок — примерно так, как в начале прошлого века получил свой сальварсан Пауль Эрлих, великий ученый, открывший эру химиотерапии.
COVID-19 как системное заболевание
До недавнего времени коронавирусы казались безобидными возбудителями незначительных вспышек ничем не примечательных и легко протекающих острых респираторных (или кишечных) заболеваний. В то же время в природных резервуарах – в организме экзотических азиатских животных обитало множество похожих микроорганизмов. Жизнь быстро изменяется.
С одной стороны, в процессе непрерывной регенерации у вирусов меняются генетические свойства, что позволяет им лучше приспосабливаться к условиям обитания и находить новых хозяев.
С другой стороны, люди все чаще беспечно приближаются к микробиологическим опасностям и могут не только заражаться, но и стремительно распространять инфекции, обладая возможностями быстрого перемещения на большие расстояния.
В 2003 г. впервые была отмечена крупная вспышка тяжелого острого респираторного коронавирусного заболевания (Severe Acute Respiratory Syndrome – SARS), возникшая в Китае. В 2012 г.
мир вновь содрогнулся, когда на Ближнем Востоке разразилась еще более опасная коронавирусная болезнь с поражением органов дыхания – Middle East Respiratory Syndrome (MERS). Заболевания в обоих случаях распространились за пределы первичных очагов заражения.
Обе эпидемии характеризовались высокой вероятностью тяжелого течения болезни и смерти (их частота составила, соответственно, около 10% и 35%) и унесли 774 и 858 человеческих жизней (данные ВОЗ) [1,2].
Наконец, в декабре 2019 г. в Китае началась эпидемия нового инфекционного заболевания, которая быстро приобрела беспрецедентный, планетарный масштаб. Пандемию вызвал очередной представитель семейства коронавирусов – SARS-CoV-2. Заболевание получило официальное название COVID-19 (сокращение от COronaVIrus Diseаse 2019).
Следует отметить значительное совпадение (на 85%) геномов SARS-CoV и SARSCoV-2 [3-5] и почти полное геномное сходство возбудителя новой болезни с вирусами, в природе обитающими в летучих мышах (Китай) [3] и ящерицах (Малайзия) [6]. В начале декабря 2020 г. в мире вирусом SARS-CoV-2 заразились более 70 млн человек, а умерли около 1,5 млн.
При уровне смертности, меньшем, чем при SARS и, тем более, MERS, новое заболевание уже вызвало в тысячи раз больше смертей, чем две предыдущие эпидемии коронавирусных инфекций (SARS и MERS). Это связано прежде всего с высокой контагиозностью нового возбудителя. Один заболевший в начале эпидемии заражал до 3-4 здоровых людей [7-8].
Противоэпи демические меры позволяют ограничить опасность инфицирования.
Анализ течения болезни в крупных когортах пациентов, инфицированных SARS-CoV-2 [9], показывает, что в большинстве случаев (около 80%) заболевание протекает в бессимптомной, малосимптомной (легкой) или средне-тяжелой тяжелой форме острого катарального заболевания верхних дыхательных путей.
Примерно у 15% пациентов наблюдается тяжелое течение заболевания, которое сопровождается поражением легких (пневмонией) с дыхательной недостаточностью, но чаще заканчивается выздоровлением.
Наконец, приблизительно в 5% случаев прогрессирование заболевания достигает критической глубины из-за поражения не только легких, но и других органов с развитием их функциональной недостаточности и крайне высоким риском смерти (около 50%) [10].
Нетяжелые формы COVID-19 заканчиваются в течение двух недель самопроизвольным выздоровлением и обычно приводят к формированию иммунной устойчивости к повторному заражению. В клиническом течении наиболее тяжелых и опасных случаев заболевания можно наблюдать следующую последовательность событий.
От момента заражения до появления симптомов проходит несколько дней. В клинику в условиях эпидемии больные обычно поступают лишь к концу следующей недели в связи с уже значительно выраженными проявлениями болезни, наиболее соответствующей тяжелой пневмонии [11].
В дальнейшем зачастую прогрессирует дыхательная и может возникать полиорганная недостаточность, требующая перевода больных в отделения интенсивной терапии, где в среднем на протяжении недели продолжается борьба за их жизнь [12]. Если наступает смерть, то чаще – к концу третьей недели [13].
Выписка из стационара становится возможной обычно лишь на 4-й неделе от момента поступления. Однако после этого на протяжении недель и даже месяцев возможны и персистирование инфекции, и развитие осложнений [14-16].
Специфическим рецептором SARS-CoV-2, обеспечивающим развитие болезни у человека, служит трансмембранный ангиотензинпревращающий фермент второго типа (АПФ2). Этот рецептор-фермент связан с клеточной мембраной и скудно представлен в кровотоке в растворимой форме.
АПФ2 является карбоксипептидазой, как и другой ангиотензинпревращающий фермент (АПФ), который уже давно и хорошо известен.
АПФ и АПФ2 отличаются и в структурном, и в функциональном отношении, и в тропности к лекарственным препаратам, но, главное, они занимают ключевые позиции в разнонаправленных каскадах регуляции жизнедеятельности, представленных в самых разных тканях и органах [17].
Внедрение вируса в клетку происходит «в два счета». Во-первых, на поверхности клетки будущего хозяина фрагмент S-протеина вируса прочно связывается с АПФ2 [5,18].
Во-вторых, благодаря воздействию кофермента – трансмембранной протеиназы TMPRSS2 – этот связанный фрагмент отщепляется, а вирус вместе с оставшейся частью S-протеина обычно вселяется в клетку хозяина, чтобы использовать ее для собственной репликации [19]. После этого очередное поколение вирусов готово к инфицированию новых клеток.
Уникальная структура S-белка SARS-CoV-2 обеспечивает ему аффинность к рецептору АПФ2, которая в 10-20 раз превышает таковую у SARS-CoV [20]. В то же время вероятность заражения людей SARS-CoV-2 зависит и от генетически обусловленного состояния (экспрессии) АПФ2.
Экспрессия рецептора неодинакова в разных тканях. Кроме того, она зависит от возраста, пола и расы [21-23].
Мужчины (мальчики в том числе) заболевают значительно чаще, чем женщины [24], что может быть связано как с расположением гена АПФ2 в Х-хромосоме, так и с активирующим влиянием андрогенов на экспрессию АПФ2 [25,26].
Хронические заболевания легких и сердца, сахарный диабет, опухоли сопровождаются усилением экспрессии АПФ2, что приводит к увеличению риска заболевания и смерти от COVID-19 [24,27,28]. Аналогичный эффект могут давать и некоторые лекарства, в частности нестероидные противовоспалительные препараты [29].
Для первичного заражения организма необходимо присутствие рецепторов, чувствительных к возбудителю, в ткани, расположенной на границе с окружающей средой. Эпителий носо- и ротоглотки открыт для встречи с воздушно-капельной инфекцией и обычно поражается в первую очередь, чему способствует довольно сильная экспрессия АПФ2 [30].
SARS-CoV-2 может проникать внутрь организма человека и через наружные выстилки глаз (роговица и конъюнктива) [31], а также через отростки нервов, представленных в носо- и ротоглотке, гортани и трахее, так как в них также имеются рецепторы (АПФ2).
Наконец, при попадании в рот извне и при заглатывании больным инфицированной слюны или мокроты вирусы могут достигать тонкого кишечника, где сильно экспрессированные рецепторы способны поддержать заражение.
При любом указанном первичном доступе, как предполагается, возможно вторичное заражение. Типичный сценарий экспансии этого заболевания связан прежде всего с респираторным трактом (на всем протяжении которого представлены клеточные рецепторы вируса с максимумом экспрессии в трахее).
Инфекционный процесс из рото- и носоглотки может продвигаться по слизистой оболочке в дистальном направлении вплоть до терминальных бронхиол и альвеол. Вместе с тем продолжается вирусная контаминация вдыхаемого в легкие воздуха [31].
В результате, несмотря на слабую экспрессию АПФ2 в альвеолярном эпителии, непрерывному заражению подвергается значительный объем дыхательной паренхимы обоих легких. В подавляющем большинстве случаев (более 90%) пневмония сочетается с трахеобронхитом, т.е. является бронхопневмонией.
Раньше и в большей степени страдают пневмоциты 2-го типа, ответственные за выработку сурфактанта и регенерацию пневмоцитов 1-го типа, обеспечивающих газообмен.
Инфицирование пневмоцитов 2-го типа сопровождается быстрой транскриптомной перестройкой, непосредственно приводящей к доминированию воспалительного внутриклеточного сигнального пути NF-κB, вызывающего экспрессию цитокинов, хемокинов и молекул адгезии, утрату экспрессии сурфактанта, повреждение и гибель этих клеток [32].
В ткани легкого развивается диффузный пневмонический процесс, сопровождающийся некрозами и реактивной атипией эпителия, инфильтрацией воспалительными клетками альвеол и интерстиция, выраженной фибринозномуцинозной экссудацией в альвеолах и их спадением, интерстициальным отеком, формированием фиброза и гиалиновых перегородок в межальвеолярных пространствах.
Такой тип поражения более всего соответствует синдрому повреждения альвеол (альвеолиту) и является типичным морфологическим субстратом острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС).
Этому патологическому состоянию вполне соответствует и картина изменений, видимая при компьютерной томографии легких – двухсторонние, диффузно расположенные и местами сливающиеся затенения («матовые стекла»), а также прогрессирующая (острая) дыхательная недостаточность.
Однако ОРДС при данном заболевании имеет атипичные черты.
Это осложнение, как правило, развивается более чем через неделю после начала заболевания и уже поэтому не соответствует общепринятому Берлинскому определению этого синдрома, в соответствии с которым он развивается не позже 7-го дня [33]. Другими особенностями являются резистентность к респираторной терапии (ИВЛ) и аномально слабая растяжимость ткани легких [34-37].
Атипичность ОРДС при данном заболевании связана с закономерным присоединением к трахеобронхиту и альвеолиту воспалительно-тромботического поражения микрососудов легких.
Возникновение в них третьего тяжелого патологического процесса (в научных публикациях его стали обозначать сокращением MicroCLOTS – microvascular COVID-19 lung vessels obstructive thromboinflammatory syndrome) [38] связано с тем, что эпителий, пораженный SARS-CoV-2, в альвеолах отделен от эндотелия лишь базальной мембраной, которая в условиях деструктивного воспаления рано или поздно не справляется с барьерной функцией. Тогда в инфекционный процесс посредством представленных в эндотелиоцитах рецепторов (АПФ2) вовлекаются альвеолярные капилляры. Разрушив и их, вирусы прорываются в системный кровоток. Наступает перелом в течении заболевания, означающий генерализацию инфекции.
Заметить это удалось не сразу, ведь даже тщательные макро- и микроскопические исследования не позволяют увидеть при аутопсии органoв и тканей умерших от COVID-19 многие специфические проявления вирусных поражений. Они постепенно открываются при целенаправленном применении специальных методов (электронномикроскопических, иммуногистохимических, молекулярно-генетических) [39].
В середине апреля (то есть на 4-м месяце пандемии и активного изучения болезни) в журнале Lancet были выдвинуты две концепции, важные для понимания существа тяжелой формы COVID-19 и внутренне связанные между собой. С одной стороны, Z. Varga и соавт.
[40] впервые продемонстрировали существование при этом заболевании эндотелиита легочной и внелегочной локализации, а также присутствие в воспалительном субстрате лимфоцитов и вирусов. С другой стороны, H. Li и соавт.
[41] высказали гипотезу о том, что тяжелая форма COVID-19 представляет собой вирусный сепсис и в значительной мере обосновали эту концепцию наблюдениями за клиническими проявлениями, течением и исходами заболевания. Ими было отмечено, что в тот момент не было фактов, свидетельствовавших о «широкой диссеминации вирусов».
Первые данные в поддержку этой концепции были предъявлены синхронно демонстрацией диссеминированного вирусного эндотелиита. В дальнейшем с помощью специальных морфологических методов было получено много дополнительных подтверждений вирусного эндотелиита, развившегося в самых разных органах и тканях [42,43].
Кроме того, был установлен факт циркуляции вирусов SARS-CoV-2 в кровотоке [44-48].
Вероятность выявления этого феномена – вирусемии, а точнее SARS-CoV-2-РНК-емии, зависит от тяжести и стадии инфекции [46,48], но также и от точности метода.
Для такой диагностики подходит не столько классический метод ПЦР (RT-PCR), сколько его усовершенствованная разновидность – droplet digital PCR (ddPCR) – высокочувствительный метод количественной диагностики [47].
Совокупность накопленных данных позволяет считать, что инфицирование эндотелия легочных капилляров является предпосылкой для прорыва вирусов в кровоток и диссеминация инфекции.
Свиде тельствовать об этом может появление внелегочных поражений, РНК-емии, клинико-функциональных признаков сепсиса, современные критерии которого зафиксированы в третьем согласованном международном определении (Sepsis-3) [49].
Васкулит сопровождается массивным выходом в кровь из поврежденных органелл инфицированных эндотелиальных клеток (телец Вайбеля-Палладе) мощных факторов свертывания – VIII и VWF (Виллебранда) [50-52].
Кроме того, вирусы SARS-CoV-2 посредством рецепторов (АПФ2) [(53] или альтернативным путем [54] инфицируют тромбоциты, существенно нарушая их генетическую программу.
Это выражается в морфологических и функциональных нарушениях тромбоцитов, в частности, в увеличенной экспреcсии факторов адгезии (Р-селектина), усиленной генерации тромбоксана А2, повышенной готовности тромбоцитов к адгезии и агрегации с переходом на фибриноген и коллаген, значительном увеличении числа циркулирующих в крови тромбоцитарно-лейкоцитарных агрегатов и постепенном снижении числа тромбоцитов несмотря на значительное увеличение выработки тромбопоэтина [52-54].
Тромботический микроваскулит (microCLOTS) – это самая типичная патоморфологическая форма, а легкие – наиболее частая локализация среди многообразных сосудистых поражений, вызванных COVID-19. Тромботический микроваскулит имеет диффузный и зачастую прогрессирующий характер, отягощает прогноз, выявляясь к моменту смерти почти в 100% случаев [55].
Васкулит характерен и для других острых респираторных вирусных инфекций.
Но в отличие от них, в частности, от гриппа (H1N1), при COVID-19 вирусы присутствуют внутри эндотелиоцитов, приводят к деструкции их мембран, массивному окклюзирующему тромбозу альвеолярных микрососудов, почти на порядок превышающему таковой при гриппе, активному непроникающему неоваскулогенезу [56].
С внешней стороны микрососуды образованы перицитами. Эти мезенхимальные клетки, ответственные, как предполагается, за регуляцию тонуса, проницаемости (включая газообмен) и регенерацию сосудов [57], располагают сильно экспрессированными рецепторами вируса – АПФ2 [58]. Они могут инфицироваться и в результате этого погибать [59].
При COVID-19, особенно у обездвиженных пациентов с тяжелой формой этого заболевания, находящихся на ИВЛ в отделениях интенсивной терапии, чрезвычайно часто развиваются тромбозы глубоких вен нижних конечностей, причем в подобных ситуациях не только профилактические, но даже лечебные режимы антикоагулянтной терапии оказываются малоэффективными, почти неотвратимо возникают тромбоэмболии легочной артерии [60]. Мета-анализ 20 опубликованных исследований более чем у 1988 пациентов с COVID-19, как выживших, так и умерших, показал, что частота распознанных венозных тромбоэмболических осложнений в среднем составляет 31%, тромбоза глубоких вен – 20%, а тромбоэмболии легочных артерий – 19% [61]. При аутопсии же тромбоз глубоких вен выявляют в 40-60% случаев, а тромбоэмболии легочных артерий оказываются непосредственной причиной смерти у каждого третьего-пятого больного COVID-19 [62].
Эрлих пауль
Никто не может сказать, на сколько бы лет медицина XX века отстала в своем развитии, если бы Эрлих не ввел в нее химиотерапию. При этом он вначале исходил не из бактериологии, успехи которой тогда потрясли весь мир.
В то время величайшие надежды породила противодифтерийная сыворотка, предложенная в 1892 году немецким бактериологом Эмилем Берингом (1854—1917), за которую он и французский микробиолог Эмиль Пьер Ру (1853—1933) поделили Нобелевскую премию (1901).
Пауль Эрлих (Ehrlich) — выдающийся немецкий врач, бактериолог, микробиолог и биохимик, один из основоположников иммунологии и химиотерапии. Сформулировал первую химическую интерпретацию иммунологических реакций — «теория боковых цепей», за которую удостоился Нобелевской премии (1908) вместе с И.И. Мечниковым. Доказал возможность целенаправленного синтеза химиотерапевтических средств.
Путь Эрлиха в науке начался с красок и был связан с окраской клеток крови.
Применяя различные красители и методы окрашивания, он установил наличие различных форм лейкоцитов крови, показал значение костного мозга для образования гранулоцитов, моноцитов и установил роль лимфоидных органов в образовании лимфоцитов; дифференцировал определенные формы лейкемий и создал теорию кроветворения; открыл в соединительной ткани так называемые тучные клетки и объяснил значение метахромазии вообще.
Благодаря методам прижизненного окрашивания впервые определил существование гематоэнцефалического барьера и способствовал развитию гистологии нервной системы. Им же разработан метод окрашивания туберкулёзных бацилл фуксином, что имело большое значение для клинической диагностики туберкулёза.
Пауль Эрлих родился 14 марта 1854 года в Силезии (Стшелин, Польша) в еврейской семье трактирщика. Его отец — Исмар Эрлих и мать Роза, в девичестве Вейгерт, наукой не интересовались. Зато его дед со стороны отца преподавал физику и ботанику.
По странному стечению обстоятельств, где бы Пауль ни учился — будь то бреславльская гимназия или медицинские факультеты университетов в Бреславле, куда он поступил в 1872 году, Страсбурге, куда он перешел через семестр, Фрейбурге или Лейпциге, где он получил наконец-то в 1878 году диплом врача, везде он прочно занимал первое место среди неуспевающих. Ньютон, Линней, Гельмгольц и Эйнштейн тоже плохо учились, и не они одни. Видимо, когда нет мотивации — стремление угасает; где интерес — там и путь лежит. Врачевание его не прельщало, вид трупов, разорванных и окровавленных тканей, вызывал в его хрупкой душе смятение. Его привлекало другое…
Юность Пауля Эрлиха, с одной стороны, совпала с широким изучением красителей в крупнейших лабораториях мира, что имело большое значение для его метода, с другой — он оказался свидетелем самых сенсационных открытий в медицине. На небосклоне науки блистали две новые звезды: Роберт Кох и Луи Пастер. Все это сыграло свою роль в создании Эрлихом собственной теории борьбы с микробами.
Молодым студентом, еще только приступившем к изучению клинической медицины, он прочитал работу об отравлении свинцом, которая его сильно заинтересовала. В ней говорилось, что при отравлениях свинец собирается главным образом в определенных органах, что легко доказать химически; следовательно, существует сродство между тканью и посторонним веществом.
Это было отправной точкой для химиотерапевтического прозрения Эрлиха. Он решил, что нужно найти вещества, которые прикрепляются к возбудителям болезни, их связывают и тем самым им препятствуют наносить вред организму.
К таким представлениям его привела аналогия с краской, которая пристает к волокнам тканей и таким образом окрашивает материю, так же она пристает и к бактериям и тем самым убивает их. А началось все с простого увлечения.
Доктор Эрлих, работая в 1878 году старшим врачом Берлинской клиники, занимался вопросом окраски и разработал собственные методы, которыми он пользовался при гистологических исследованиях. Он окрашивал колонии бактерий на стекле, затем стал окрашивать ткани животных, погибших от заразных болезней, и, наконец, решил окрасить бактерии, попавшие в живой организм.
Именно с этой целью он ввел однажды в кровь зараженного кролика метиленовую синь. Каково же было его изумление, когда после вскрытия трупа он увидел, что мозг и все нервы окрасились в голубой цвет, а другие ткани остались не окрашенными.
«Если есть такая краска, которая окрашивает одну только ткань, то, несомненно, должна найтись и такая, которая окрасит только микробов, попавших в организм», — рассуждал ученый. Так простое наблюдение за результатом опыта дало толчок к возникновению знаменитой теории «магической пули» — пули, которая могла бы расправиться с паразитическими микробами одним метким попаданием, одним ударом.
То была идея «терапии стерилизанс магна» — терапии, полностью очищающей организм от бактерий. Роль «магической пули» должен был сыграть какой-нибудь вновь найденный краситель.
В 1899 году Эрлих перешел на работу в Институт экспериментальной серотерапии во Франкфурте-на-Майне и с 1906 года стал его директором (ныне институт носит имя Эрлиха — «Paul-Ehrlich—Institut»).
В 1904 году со своим ассистентом японцем Сахаширо Хата (1873—1938) Эрлих перепробовал огромное число — свыше 500 — всевозможных красителей для того, чтобы найти, наконец, средство борьбы с трипаносомами — главным виновником нескольких мучительных и часто заканчивающихся смертельным исходом заболеваний человека.
Наибольшую известность среди недугов, вызываемых трипаносомами, получила «сонная» болезнь африканцев. Многим ученым пришлось изрядно потрудиться, чтобы поднять завесу таинственности над этой болезнью.
На исследования ушли годы, но старания были напрасны: все испробованные красители оказывались бессильны против маленьких подвижных трипаносом. Однако неудачи только сильнее разжигали исследовательский интерес Эрлиха. Он прочитывал горы литературы, надеясь наткнуться на что-нибудь, наводящее на мысль…
Просматривая как-то химический журнал, он, к своему удивлению, узнал о существовании нового патентованного средства, которое называлось «атоксил» (неядовитый — лат.). Сообщалось, что новое средство эффективно при лечении «сонной» болезни, а это означало, что атоксил убивал трипаносом.
Учитель Эрлиха Роберт Кох сам отправился в африканские джунгли, чтобы убедиться в сенсационном открытии. Он испробовал препарат на жителях Африки, еще не успевших погибнуть от страшной «сонной» болезни. В результате жизнь несчастным африканцам была сохранена, но все они потеряли зрение.
«Неядовитый» атоксил оказался чудовищным ядом. Как позже выяснил Эрлих, атоксил содержал мышьяк. Впрочем, поставив опыт с атоксилом на мышах, Эрлих обнаружил, что Уленгут и Салмон, опубликовавшие недоработанный материал, все же напали на верный след. Мыши, зараженные трипаносомами, почти излечивались.
Часть трипаносом гибла от этого яда.
К этому времени Эрлих окончательно оставил красители и вплотную занялся атоксилом. Он стремился так изменить его химическое строение, чтобы сделать атоксил губительным только для паразитов. Работа в стенах института во Франкфурте-на-Майне закипела. Главный химик института Бертхейм проделывал чудеса химического синтеза.
Но стоило добиться сколько-нибудь заметного успеха, как трипаносомы вырабатывали иммунитет — их гибель прекращалась. Когда созданные и опробованные на трипаносомах препараты исчислялись сотнями, вдруг один из них (№418) дал нужный результат. Эрлих открыл лекарство от «сонной» болезни — трипанрот, названный впоследствии Байер-205, а позднее германином.
Однако расставаться с мышьяком Эрлиху было пока рано…
Именно в этот момент Эрлиха настигает известие об открытии Шаудином и Гофманом возбудителя сифилиса.
Всего лишь три месяца понадобилось этим ученым, чтобы обнаружить «бледное чудовище», ускользавшее от глаз всех прежних бактериологов, начиная с Роберта Коха.
Особенность открытых паразитов чрезвычайно плохо окрашиваться красителями дала повод исследователям назвать их «бледными», а то, что они под микроскопом напоминали маленьких спиралеобразных змеек, подсказало название — «спирохета».
История изучения и борьбы с венерическими заболеваниями стара, как и история человечества. Джироламо Фракасторо (1478—1533), итальянский врач и поэт, написал поэму о «французской» болезни — сифилисе. Именно Фракасторо ввел в медицину это название болезни. Иоанн Видман (XV в.
) первый предложил ртуть для лечения сифилиса. Поставив опыт на себе, английский врач Джон Гунтер решил внести свой вклад в разрешение давнего спора: являются ли три венерические болезни (гонорея, мягкий шанкр, сифилис) разными заболеваниями или это только различные стадии одного заболевания.
В 1767 году он заразил себя выделениями больного гонореей и получил не только эту болезнь, но также и сифилис. Он не подозревал, что вместе с гноем внес и материал из шанкра, которым также страдал больной и который явно ускользнул от внимания врача.
Он видел только, что путем одного эксперимента вызвал у себя и те и другие болезненные явления: сначала, конечно, гонорею, которая проявляется уже через несколько дней, а потом, спустя определенное время, — сифилис. Он полагал, что этим экспериментом доказал теорию единства, адептом которой он был.
Несколько лет спустя он написал об этой болезни книгу на английском языке, вышедшую вскоре в переводах на немецкий и французский языки.
Когда наступила эра бактериологии, всюду стали искать возбудителей инфекционных болезней. И тогда были открыты возбудители трех венерических болезней. Первым был обнаружен возбудитель гонореи. Венский дерматолог-венеролог Альбер Людвиг Нейссер (1855—1916) (уроженец и профессор университета в Бреслау) открыл его в 1879 году.
Вторым был найден возбудитель мягкого шанкра. Итальянский дерматолог Август Дюкрей (1860—1940), профессор по кожным заболеваниям в Пизе и Риме, сделал это открытие, когда был еще молодым врачом. Возбудителем оказалась палочкообразная бацилла, располагающаяся цепочками, которые напоминают рыб, плывущих одна за другой.
Это же открытие сделал немецкий дерматолог Р. Унна (1850—1929). И, наконец, последним был найден возбудитель сифилиса, бледная спирохета. Фриц Шаудин (1871—1906) открыл ее весной 1905 года совместно с Э. Гофманом (1868—1959).
Он обнаружил ее при исследовании препарата твердого шанкра, в котором должен был содержаться возбудитель, не при дневном свете или искусственном освещении, а на темном фоне. Только тогда он увидел серебристые извитые нити и сразу же понял, что именно они и приносят человеку столько несчастий.
Фриц Шаудин умер в возрасте 35 лет, через год после своего выдающегося открытия. Он так и не стал свидетелем оптимистических прогнозов о скорой победе над возбудителем сифилиса — бледной спирохетой.
К концу XIX и в начале XX века внутривенные инъекции были мало распространены в клиниках, в повседневной практике они почти не применялись.
Положение изменилось, когда Эрлих нашел сальварсан и предоставил в распоряжение врачей это чудодейственное средство для борьбы с сифилисом, которое нужно было вводить внутривенно.
Но для этого Паулю Эрлиху и его сотрудникам пришлось синтезировать свыше 600 различных органических соединений мышьяка, прежде чем в 1907 году удалось найти сравнительно эффективное и малотоксичное вещество.
Это вещество имело номер 606, первоначально применялось как препарат «606», а позже получило название «сальварсан» (от лат. «сальваре» — спасать и «арсеник» — мышьяк), и еще позже был расшифрован механизм действия его и ему подобных препаратов. Сальварсан, а затем еще более эффективный и менее токсичный неосальварсан — препарат «914» стали первыми лекарствами направленного действия.
Пауль Эрлих предложил лечить сифилис веществами, которые, постепенно окисляясь в организме, будут образовывать активные соединения мышьяка — арсеноксиды. Он использовал особые органические мышьякосодержащие препараты — арсенобензолы, которые под влиянием окисления медленно превращаются в активные молекулы.
Появление арсеноксидов в тканях в концентрациях, достаточных для реакции с тиоловыми группами, оказывается гибельным для спирохеты, ферменты которой менее защищены от действия образующихся молекул, чем тканевые. Спирохета оказалась очень чувствительна к препаратам трехвалентного мышьяка (арсенитам).
Они обладают высокой биологической активностью, проявляющейся в отношении, увы, любых живых клеток (а не только спирохеты).
Открытие Эрлихом сальварсана было нечто бульшим, чем просто победа над очередной болезнью человечества, это стало рождением нового направления в медицине — химиотерапии. Работа Эрлиха убедила многих врачей, каких успехов может достичь медицинская наука, объединившаяся с химией. К сожалению, уменьшить токсичность мышьяковых препаратов пока не удалось.
Пауль Эрлих в 1887 году — приват-доцент, а с 1890 года он — экстраординарный профессор Берлинского университета и одновременно работает в институте Роберта Коха.
В 1888 году во время лабораторного эксперимента Пауль Эрлих заразился туберкулезом и вместе с женой, Хедвигой Пинкус, на которой женился в 1883 году, и двумя дочерьми отправился лечиться в Египет.
Вместо избавления от одной болезни он заболел другой — диабетом. Несколько оправившись от несчастий, в 1890 году Эрлих возвращается в Берлин.
Итак, начиная с 1891 года, как мы уже говорили, Эрлих работал над созданием методов лечения инфекционных болезней путем применения химических веществ, способных фиксироваться на возбудителях инфекции.
Вначале он внедрил в 1902 году лечение четырехдневной малярии метиленовой синькой, затем применил для лечения экспериментального трипанозомоза трипанрот и многие другие красители.
При проведении этих работ был впервые установлен факт приобретения микроорганизмами устойчивости к лечебным препаратам и значение иммунологических реакций для выздоровления.
С 1896 года Эрлих — директор института для изучения сывороток в Штеглице. Эрлиху принадлежит теория иммунитета (синоним теория боковых цепей) — одна из первых теорий антителообразных, согласно которой у клеток имеются антигенспецифические рецепторы, высвобождающиеся в качестве антител под действием антигена.
Особое значение имели работы Эрлиха по иммунитету. Он разработал методы определения активности антитоксичных сывороток и изучения реакции антиген — антитела в пробирке и создал теорию боковых цепей, сыгравшую свою роль в развитии иммунологической науки.
Эти работы были отмечены Нобелевской премией, которую Эрлих получил в 1908 году вместе с И.И. Мечниковым.
Начиная с 1901 года Эрлих уделял большое внимание проблеме злокачественных опухолей. Им был разработан ряд методов экспериментального получения перевиваемых опухолей у животных и впервые была доказана возможность получения саркомы у мышей производными стирилхинолина, а также наличие иммунологических реакций у животных после рассасывания привитой опухоли.
В области химии Эрлих разработал ряд реакций, имеющих большое теоретическое и практическое значение, за что был удостоен медали Либиха и звания почетного члена немецкого химического общества.
Им открыты диазореакция в моче с сульфаниловой кислотой, реакция с диметиламинобензальдегидом для определения уробилиногена, ряд реакций для определения ароматичных нитросоединений, азония, нафтохинонов.
Для лабораторной практики Эрлих предложил квасцовый гематоксилин — кислый краситель, представляющий собой смесь спиртового раствора гематоксилина с водным раствором калийных квасцов, глицерина и ледяной уксусной кислотой, а также диазореактив — водный раствор диазофенил-сульфоновой кислоты, при взаимодействии которого с билирубином образуется карминово-красное окрашивание, а при взаимодействии с белками, содержащими тирозин, триптофан и (или) гистидин, — оранжево-красное окрашивание; применяется при биохимических и гистохимических исследованиях.
20 августа 1915 года упокоилась душа Пауля Эрлиха, крупного ученого, талантливого врача. Произошло это трагическое событие от апоплексического удара во время его отдыха в Бад-Хомбурге.
Загрузка...
