Конкурс «Био/Мол/Текст»-2021/2022

Эта работа опубликована в номинации «Свободная тема» конкурса «Био/Мол/Текст»-2021/2022.

Партнер номинации — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

---

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

---

Генеральный партнер конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

---

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Как все начиналось

В 1815 году проснулся вулкан Тамбора в Индонезии — его извержение стало самым крупным в истории всего человечества [1]. Общее количество энергии, вышедшей в атмосферу Земли в тот момент составило примерно 840·10¹⁷ Дж или 20 Гт ТНТ (килотонн в тротиловом эквиваленте — единица мощности взрыва, которая соответствует по энергии взрыву тысячи тонн 2,4,6-тринитротолуола). Для наглядности представьте, что созданное человеком смертельное ядерное оружие, Царь-Бомба, выделила только 2,4·10¹⁷ Дж (58 Мт ТНТ) [2].

По сравнению с другими извержениями, как уничтожившим Помпеи Везувием, так и мощным взрывом Кракатау, Тамбора стал настоящей катастрофой (рис. 1). В небо вместе со столбом дыма и потоком магмы вырвалось 28 млн т серы [3]. Возникшая сульфатная аэрозольная завеса придала закатам на ближайшие годы кроваво-оранжевые оттенки, что отразили некоторые художники того времени, в частности, Тернер и Мунк. Она же повлияла на среднюю температуру планеты — за 1816 год мир стал холоднее на 0,4–0,7 °C [1], [3], когда как с 1850 по 2020 год средняя температура на Земле поднялась только на 1,2 (±0,1) °С [4]. Столь резкое изменение температуры повлекло за собой ужасные последствия: реки замерзли в августе, погиб урожай и начался страшный голод. Этот период окрестили «годом без лета», и, по одной из теорий, тогда же началось зарождение новой массовой пандемии — холеры [5], [6].

Изначально холерный вибрион Vibrio cholerae (рис. 2) был обычной бактерией, проживающей в дельтах рек Индии. Его носители — маленькие рачки, называемые копеподами. Вибрионы способны были жить и отдельно от своих «опекунов», но они предпочитали близкое сожительство, причем буквально — выстилали поверхность кишечника яйцевых камер и облепляли поверхность хитинового панциря рачка. Бактерии перерабатывали хитин, возвращая углерод и азот в цепочку питания, и так существовали до появления людей в болотистых лесах Сундарбана. Теперь холерные вибрионы могли попасть в организм какого-нибудь неудачливого рыболова, но пока что они изредка и с трудом побеждали иммунную систему человека, оставаясь зоонозом (то есть обитали на животных, но могли при случае заразить и человека). На этой стадии холерный вибрион вызвать пандемии еще не мог [7].

Чтобы стать страшным сном для всего человечества, бактерии была необходима мутация, которая позволила бы ей выживать в кислотной среде желудка человека, закрепляться в кишечнике и передаваться следующим носителям.

Постепенное знакомство местного населения Сундарбана с холерным вибрионом привело к развитию у последнего длинных жгутиков, с помощью которых теперь бактерия могла собираться в колонии и закреплять свои позиции в кишечнике человека [7].

Однако этого мало: холера так и оставалась зоонозом до определенного момента — до пробуждения вулкана Тамбора. Охватившая мир вулканическая зима затронула и планктон, погубив огромное количество рачков-копепод, и бактерии пришлось выживать без обычной для себя пищи. Извержение стало толчком к возникновению новых мутаций у холерного вибриона и положило начало развитию новой эпидемии [6].

Новые способности холерного вибриона включали в себя выработку фермента муциназы, который разжижает слизь кишечника и позволяет приблизиться к его клеткам, и токсинов [7], [8]. Сама патогенность бактерии связана в первую очередь с токсинообразованием. Попав в кишечник человека, бактерия производит токсин, который ломает систему всасывания воды и электролитов в ткани. Теперь в зараженном организме всасывание воды и ионов в кишечнике оборачивается вспять, из-за чего больной теряет огромное количество жидкости и солей почти сразу после попадания бактерии в кишечник. Кроме того, холероген (так называют холерный токсин) вызывает интенсивный выход калия из клеток, вымывание которого приводит к нарушениям в работе мышц и нервной системы, а после и к судорогам. Чрезмерная потеря воды в ходе диареи приводит к обезвоживанию всего организма — человек мог «иссохнуть» на глазах за несколько часов [8].

Смертность от обновленного холерного вибриона без лечения достигала более 20%, и заражаемость была чрезвычайна высока: достаточно было капли воды с бактерией, немытых продуктов, грязных рук или контакта с вещью больного, чтобы подхватить холеру [7].

Первая попытка захвата мира

Первая эпидемия началась в 1817 году в Индии и практически не вышла за ее пределы. Британская Ост-Индская компания в срочном порядке объявила карантин и смогла отсрочить катастрофу на время: был введен запрет на перемещения кораблей из этой области и остановлено паломничество в Мекку [9].

Полной изоляции достичь было практически невозможно отчасти из-за бессимптомного протекания заболевания у некоторых людей, хотя они продолжали оставаться носителями холеры [10].

Первая волна Россию почти не задела, хотя в 1817 году холерный корабль прибыл в Астрахань. Местные врачи смогли не только не дать распространиться болезни по России, но и выходили большинство заболевших моряков. Правда, не понимая механизма распространения, врачи на всякий случай запретили продажу арбузов, но на общую картину это не повлияло [11].

Пережитая более-менее успешно первая волна 1817–1824 гг. не означала, что люди поняли, как лечить холеру. Наоборот, во время второй пандемии, разразившейся в 1826–1837 гг., смертность возросла почти в 2 раза в связи с используемыми методами лечения [11], о спорности которых мы поговорим дальше.

Увеличение масштабов

В 1829 году в Европе все еще царил культ Гиппократа и его гипотезы баланса четырех жидкостей в организме человека: крови, лимфы, черной и желтой желчи. По мнению врачей, в течение холеры (которая и переводится дословно с греческого «истечение желчи») из человека выходит излишек желтой желчи, что только на пользу больному [11].

Вместо того чтобы предоставить заболевшему доступ к чистой воде, больному давали рвотное (чтобы вся желчь вышла наверняка) и проводили кровопускание. В некоторых больницах сверх этого бедным больным прописывали ртутные соли как лекарство, так что если человек имел неосторожность выжить после столь интенсивного лечения, то накопленная ртуть в почках не позволяла его назвать здоровым [12].

На этом фоне иронично успешными оказываются гомеопатические больницы, которые давали разведенные в невероятных дозах с водой (просто воду, другими словами) лекарства и обматывали своих пациентов мокрыми полотенцами. Выживаемость холерных больных у гомеопатов была в 5–8 раз выше, чем в классических медицинских учреждениях [11]. Но медицинское сообщество не поверило их результатам (рис. 3), так как тогда точно установить, холеру ли лечили гомеопаты или дизентерию, можно было только по предсмертным судорогам [13]. Так что получилась история, как с ведьмами: девушка выплыла — ведьма, утонула — к сожалению, мы ошиблись. Пациент умер — холера, плохо его лечили, а если выжил — так это и не холера была, а что-то попроще.

С той стороны постучали

Устоявшаяся и несменяемая две тысячи лет позиция в медицине отразилась на многих европейских странах в их неоднозначных методах спасения от холеры. Во всем происходящем абсурде особо отличились французы: в Париже решили победить холеру танцами [7].

Холерные маскарады не останавливались, даже если кто-то умирал в процессе: человека уносили из зала специально подготовленные люди, и танцы смерти продолжались на испачканных испражнениями больных и умирающих полах [14].

Однако точно ли умер человек — был вопрос спорный. Холера воплотила в реальность страх многих оказаться погребенным заживо: из-за большого количества умирающих в день человека, предельно обезвоженного, без дыхания и сердцебиения после тяжелейших судорог, отправляли сразу на кладбище. Если повезло, то очнувшегося человека слышали и успевали откопать, но сколько погибло заживо погребенными, мы никогда не узнаем [7], [14].

Сложность диагностирования смерти привела к двум событиям: был изобретен стетоскоп и гробы со специальной сигнализацией (рис. 4). «Безопасные гробы» были снабжены колокольчиками и трубкой для дыхания, так что в случае пробуждения человек мог подать сигнал сторожу, который вытащил бы его наружу [14]. Устройство было привилегией богатых, которые могли позволить себе такую предосторожность. Однако подобная трата была вполне оправдана: по историческим записям только с одного французского кладбища за 1832 год было спасено 35 человек [11].

И холера действительно не делила мир на бедных и богатых — болели все. Хотя иногда случалось, что элита общества страдала больше: в Америке успешные жители городов, которые не употребляли ничего крепче коктейлей, оказывались более подверженными заболеванию холерой, чем простые английские колониальные офицеры, пьющие чистый джин. Несмотря на свою опасность, холерный вибрион легко погибает от кипячения, кислоты и алкоголя крепче 15 градусов [11], [15].

В 1846–1860 гг. уже в период третьей холерной эпидемии в России смертность значительно упала благодаря распространению культуры чаепития (рис. 5): кипяченая вода и обильное питье уменьшили число погибших в 8 раз. Солдатам в период холерных эпидемий специально выдавался чай, хотя по довольствию он не полагался [11], [16].

В Америке пытались тоже ввести чайные традиции, но, на удивление, это не дало результатов. Объяснение этого явления заключалось в особенности питья чая американцами — почти всегда только с молоком, а нечистые на руку торговцы его обычно разбавляли сырой водой. Непонимание того, как все же распространяется болезнь, все еще значительно тормозило развитие профилактики заболевания [11].

Все не так просто

К сожалению, то, что холерный вибрион распространяется с водой и фекалиями, отрицалось научным сообществом долгие годы, как и игнорировалось открытие причины заболевания — бактерий.

В первый раз холерный вибрион был найден в 1854 году Филиппом Пачини, но царившая в медицине теория миазмов не дала ему возможность поделиться своим исследованием — его открытие проигнорировали [17]. Та самая миазматическая теория была предложена еще Гиппократом в четвертом веке до нашей эры, и ее влияние на медицинское сообщество продержалось почти до конца XIX века. Миазмы в этой парадигме — это ядовитый пар или туман, появившийся в результате разложения органики и вызывающий всевозможные заболевания. Таким образом, инфекция, по данной теории, не могла передаваться от человеку к человеку, а была результатом загрязненного воздуха [18].

Спустя 30 лет в 1883 году ученый Роберт Кох переоткрыл холерный вибрион, но его результатам не поверил на тот момент чрезвычайно авторитетный врач Макс фон Петтенкофер, следовавший принципам теории миазмов. Он провел свой опыт-опровержение, выпив вместе с коллегами воду с этими бактериями, и по необъяснимым причинам никто из них не заболел [17].

С сопротивлением общества столкнулся и выдающийся английский врач Джон Сноу, много лет споривший с медицинским сообществом о причинах заражения холерой в Лондоне (рис. 6). В 1850-е британскую столицу сложно было назвать приятным местом: сгнившие остатки туш, грязные сточные воды, химикаты и другие отходы производств — все оказывалось в реке Темзе, воды которой местные жители использовали для бытовых нужд. Такой подход привел к Великому Зловонию в 1858 году и позволял болезни успешно распространяться по всему городу. Доводы Джона Сноу о связи воды и холеры заглушались статусом более авторитетных докторов и главенством в медицине теории миазмов. Для доказательства своей правоты ему пришлось провести целое детективное расследование, чтобы отследить, где именно заболевшие брали воду и из какой питьевой колонки. Он кропотливо создавал целую карту распространения холеры в городе, опрашивал заболевших и собирал статистику летальных исходов. Каким бы ни был тяжелым и продолжительным процесс поиска доказательств, настойчивый доктор смог убедить в свя́зи зараженных холерой с питьевыми источниками как политиков, так и своих коллег. Джон Сноу не остановил холеру, но он смог положить начало реформе сточных канав. Однако и этот исход событий вполне можно назвать успешным для спасения Лондона от холеры [19].

В 1892 году российский ученый еврейского происхождения Владимир Аронович Хавкин изобрел первую вакцину от холеры. Оказавшись в Париже в институте Пастера в 1889 году, будучи отчисленным из Новороссийского университета за участие в революционной деятельности, Хавкин почти в одиночку начал работать над вакциной. Первым успехом стали иммунизированные морские свинки — Хавкин привил их ослабленными холерными вибрионами, после повторил эксперимент на кроликах и голубях. Чтобы убедиться в эффективности своей вакцины и для людей, Хавкин в первую очередь проверил ее на себе, не предупредив никого о своей задумке. После его поддержали некоторые коллеги, став добровольцами в испытаниях. В этот момент в Европе количество холерных больных росло с каждым днем, но власти побоялись использовать открытие Хавкина. Последующие отказы со стороны властей, включая Россию, были связаны не только с политическими взглядами ученого в прошлом, но и с его происхождением. Единственной страной, разрешившей использовать вакцину, оказалась Британская империя. Она предложила отправиться ученому в свою колонию — в Индию. Его командировка вдали от дома продлилась более 20 лет, и, хоть впоследствии оказалось, что вакцина дает иммунитет всего лишь на несколько месяцев, этого было достаточно для спасения множества жизней [20]. Несмотря на достижения Хавкина, в России его называли «самый неизвестный человек» [21], когда как в Индии ученого помнят как махатму — «великая душа Хавкин» [11].

Таким образом, к началу 20-х годов XX века холера начала отступать из-за профилактики посредством вакцинации, перестроенных канализаций и измененного отношения к питьевой воде. В больницах стали применять физиологические и солевые растворы, действие которых отрицалось долгое время. Они помогали восстановить водно-солевой баланс у пациентов и значительно увеличивали их шансы на выживание. Холера теперь была проблемой только в том случае, если не были приняты вовремя карантинные меры или же у государства не оказывалось средств на вакцинацию и организацию доступа к чистой питьевой воде [11].

Неисчезнувшая болезнь

Заболеть холерой в XXI веке кажется нелепым, но все же она никуда от нас не делась. В мире сейчас, по данным ВОЗ, идет седьмая пандемия холеры, которая началась в 1961 г. в Южной Азии, в 1971-ом распространилась на Африку, а в 1991 г. — на Америку. Сегодня ВОЗ утверждает, что ежегодно происходит в среднем 2,86 миллиона случаев заболевания холерой и 95 тысяч из них — с летальными исходами [22].

Холера осталась не только в бедных странах: в 2001 году случилась вспышка заболевания в Казани. Жители купались в озере рядом с городом, в которое попали канализационные стоки из-за поломки оборудования. Эпидемию удалось остановить, но кто именно принес заболевание в город — неизвестно, и нельзя уверенно заявить, что больше такого не повторится [23].

Сейчас ВОЗ активно поддерживает внедрение стратегии «Ликвидация холеры: дорожная карта до 2030 г.» в национальных планах по борьбе с холерой, и уже можно говорить об успехе кампании: число заболевших в глобальном масштабе снизилось в 2018 году на 60%. Возможно, в недалеком будущем мы сможем говорить о холере как об еще одной побежденной человечеством болезни [24], [25].

Так или иначе, мир движется вперед, пандемии случаются с нами время от времени, и какие-то наши убеждения о сегодняшних болезнях и поступки будут смешить следующие поколения. Понадеемся, что мы все же сможем вынести какие-то уроки из ошибок наших предшественников и будем мыть руки перед едой. И еще кипятить воду. На всякий случай.

Литература

1. Richard B. Stothers. (1984). The Great Tambora Eruption in 1815 and Its Aftermath. Science. 224, 1191-1198;
2. Витер В.Н. (2010). Тротиловый эквивалент. «Химия и Химики»;
3. Clive Oppenheimer. (2003). Climatic, environmental and human consequences of the largest known historic eruption: Tambora volcano (Indonesia) 1815. Progress in Physical Geography: Earth and Environment. 27, 230-259;
4. 2020 год стал одним из трех самых теплых лет в истории наблюдений. (2021). «Всемирная метеорологическая организация»;
5. Rita R. Colwell. (1996). Global Climate and Infectious Disease: The Cholera Paradigm. Science. 274, 2025-2031;
6. Constantin de Magny G. and Colwell R.R. (2009). Cholera and climate: A demonstrated relationship. Trans. Am. Clin. Climatol. Assoc. 120, 119–128;
7. Шах С. Пандемия: Всемирная история смертельных инфекций. М.: «Альпина нон-фикшн», 2017. — 358 с.;
8. Воробьев А.В., Быков А.С., Пашков Е.П., Рыбакова А.М. Микробиология. М.: «Медицина», 2003. — 336 с.;
9. Холера. (2021). ВОЗ;
10. Из истории эпидемиологии: Холера. (2021).«Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека»;
11. Лисицын Ф.В. Эпидемии, изменившие ход истории. Холера. YouTube;
12. Beardslee G.W. 19th Century Responses to Cholerae Vibrio. Varsity Tutors;
13. Leary B. (1997). The homoepathic management of cholera in the nineteenty century with special reference to the epidemic in London, 1854. Med Ges Gesch. 16, 125–144;
14. Гробы для погребённых заживо — модное изобретение XIX века. (2019). «Фактрум»;
15. Janet S Guthrie, Darrel O Ho-Yen. (2011). Alcohol and cholera. J R Soc Med. 104, 98-98;
16. Соколов И. (2021). Краткая история чая в России. Arzamas;
17. Жуков Б. (2012). Последний довод исследователя. «Вокруг света»;
18. L. M. Farkhutdinova. (2021). From the History of the Infection Study. Arhiv vnutrennej mediciny. 11, 416-423;
19. Cholera in Victorian London. (2019). Science Museum;
20. Малунова М. (2021). Владимир Аронович Хавкин. Самый неизвестный учёный России. «Российское историческое общество: федеральный историко-документальный просветительский канал»;
21. Чехов А.П. Письмо Суворину А. С., 17 января 1897 г. Мелихово // Чехов А.П. Полное собрание сочинений и писем: В 30 т. Письма: В 12 т. / Чехов А.П. Москва, 1978. С. 273;
22. Mohammad Ali, Allyson R. Nelson, Anna Lena Lopez, David A. Sack. (2015). Updated Global Burden of Cholera in Endemic Countries. PLoS Negl Trop Dis. 9, e0003832;
23. Серова И. (2020). Как Казань боролась с холерой на заре тысячелетия. «Реальное время»;
24. Повестка дня в области иммунизации на период до 2030 г.: Глобальная стратегия на основе принципа «никого не оставить без внимания». (2021). Immunization Agenda 2030;
25. Заболеваемость холерой в мире снизилась, ключевые эндемичные страны сообщают об успехах в борьбе с холерой. (2019). ВОЗ..