Доц. д-р Димитър ПОПОВ
След раждането на Слънчевата система преди около 4,5 милиарда години условията на нашата планета били апокалиптични – изригващи вулкани, бълващи лава и отровен дим, атмосфера, изпълнена с гореща пàра и безброй токсични газове, в която се вихрят свирепи бури, мощни електрически разряди и убийствена слънчева радиация. И в тази ужасяваща и спираща дъха среда, някъде преди около 4 милиарда години се зараждат първите живи организми – бактериите. Тъй като в атмосферата отсъствал кислород, те били анаеробни, т.е съществуващи в безкислородна среда. След 500 милиона години на планетата се появяват т.нар. цианобактерии, които били фотосинтезиращи. За своето съществуване тези хитроумни микроорганизми използвали... въглероден диоксид и вода, вещества, които били в изобилие на планетата. С помощта на слънчевата светлина те превръщали тези две прости химични съединения в нужния им енергиен ресурс за техния метаболизъм. „Отпаден“ продукт в този грандиозен процес – фотосинтезата, изиграл в бъдеще фундаменална роля в по-нататъшната история на планетата, бил...кислород! В резултат на натрупването му в атмосферата се появяват множество други аеробни бактерии, които за два милиарда години стават пълновластен господар на земята. Аеробните бактерии се оказали далеч по-жизнени и приспособими от анаеробните, които постепенно били изтласкани в най-невзрачните и закътани кътчета на планетата.
Преди около 2,5 милиона години в Африка се появява т.нар. Сръчен човек (Homo habilis – лат.), умеещ да ползва и създава прости каменни оръдия на труда. Съвременният човек - Homo sapiens, се ражда в Източна Африка преди около 60 хиляди години, превземайки по-късно Европейския континент. Той постепенно изтласкал обитаващия тези земи неандерталец (нетактичното уточнение е – просто го изял!) и става пълен господар на планетата. От тези далечни години започва безмилостната борба на човека с миниатюрните живи огранизми – бактериите, които, благодарение на огромния си жизнен опит в борбата за оцеляване, са развили невероятен генетичен апарат, който ги превръща в страшен, грозен и почти непобедим противник.
В наши дни бактериите плътно населяват планетата ни. Общата маса на живите организми на нея се оценява на 550 милиарда тона, на бактериите – 70 милиарда тона (12,7%), а на хората – едва 0,06 милиарда тона (0,01%!). В 30-сантиметровия слой почва на един декар се съдържат цели три тона бактерии, които утилизират огромно количество химични съединения, участвайки активно във вечния кръговрат на химичните вещества в природата.
В прясното мляко се съдържат над 200 привлекателни за бактериите химични вещества, поради което те охотно и интензивно се размножават в него. При чисто и хигиенично отглеждане на кравите в 1мл прясно издоено мляко се съдържат около 100 000 бактерии (каквато е и Европейската норма). Гнилостните, т.е. вредните, бактерии съставляват около 96%, а киселомлечните – едва 4%. Казват, че българското прясно мляко е мечтан рай за бактериите. Според специалисти в бранша над 1 000 000 литра от него ежегодно се добиват в мръсни, немодернизирани обори и от мърляви частни стопани. И вместо допустимите 100 000 бактерии в родното мляко техният брой нерядко достига колосалните 1 000 000 броя в 1мл.! Не е чудно, че родните млечни продукти на практика не се срещат на Европейския пазар. Но това е друга, макар и изключително тревожна и важна, тема.
Бактериите не са само навсякъде около нас, те са и в самите нас! Броят на бактериите на 1 кв.см. от повърхността на кожата – най-големия орган на човека с площ до 2 кв.м. и 15% от неговата маса, съставлява около пет милиона, в 1мл слюнка се съдържат десетки милиони и повече бактерии.
Най-много бактерии се съдържат в храносмилателния тракт
– главно в дебелото черво. Цели 2 килограма!
До неотдавна в научните среди твърдо беше разпространена представата, че броят на бактериите в човешкото тяло е десет (!) пъти по-голям от този на собствените му клетки. Иначе казано ние сме само 10% хора и 90% бактерии! Източник на тази информация, появила се през 1972 година, е известният американски микробиолог Томас Лъки. Дълги години тази парадигма битуваше едва ли не като аксиома в научния свят и на нея се изграждаха всички представи, свързани със съжителството на човека с обитаващите го бактерии. Предвид огромния брой постоянно появяващи се доказателства за изключително голямата роля, която тази внушителна армия от микроорганизми играе в жизнената дейност на човека, интересът в тази област нарастна неимоверно в научните среди през последните години. Преди няколко години трима изследователи от Израел и Канада се усъмниха в истинността на оценката на Томас Лъки и, използвайки уникална техника (анализ на ДНК, магнитно-резонансна томография и др.) пресметнаха, че броят на бактериите в човешкото тяло съставлява „едва” 39 милиарда и доколкото този на собствените клетки в него е 37,2 милиарда, то излиза, че съотношението е около...единица. Иначе казано, ние сме около 50% хора и около 50% бактерии...Скорошни изследвания доказаха, че геномът на бактериите, обитаващи стомашно-чревния тракт, включва 8 милиона гена. А човешкият геном се състои едва от около 28 000 кодиращи гена. Иначе казано, срещу един човешки ген само в дебелото черво противостоят около 300 бактериални гена! А колко още стотици милиони бактерии обитават други участъци на човешкото тяло!
Невероятен брой последвали изследвания категорично доказаха, че микроорганизмите играят изключително важна роля в жизнените процеси в човешкия организъм и без преувеличение може да се каже, че без тях той просто не би могъл дори да съществува... Тази огромна армия от бактерии усвоява около 30% от потребяваните от организма енергия, утилизира и преработва огромен брой химични вещества, с които човешкият метаболизъм не може да се справи, инактивира множество токсини и канцерогени (индол, фенол, скатол), продуцира редица важни витамини (В1, В2, В3, В6, В7, В9, В12 и К), както и широка палитра от други полезни вещества. Смята се, че около
70% от капацитета на имунната защита на човешкия организъм се обуславя от тази дружествена микрофлора в него
Бактериите в дебелото черво продуцират аналози на хормоните серотонин, хистамин, допамин, норадреналин, тестостерон и др. Попадайки в кръвния ток, тези вещества оказват съществено влияние върху редица физиологични процеси в човешкия организъм – настроение, телесна температура, апетит, сън и даже върху сексуалността.
Съществуват убедителни доказателства, че чревната микрофлора е в непрекъсната комуникация с втория човешки мозък, разположен по протежението на стомашно-чревния тракт и включващ над 200 милиона неврона, комуникиращи помежду си посредством над 40 невромедиатори. Тази комуникация протича извън нашето съзнание, автономно, и дори без участието на главния мозък. Обработвайки по перфиден начин ентералната нервна система (втория мозък), бактериите оказват съществено влияние върху нервно-психичното и емоционално състояние и дори формират нашите хранителни предпочитания, в интерес на своите собствени предпочитания и потребности за охолно и безгрижно съществуване. Т.е. за предоставените комфортни условия в човешкото тяло – температура, хранителен ресурс, кислород, чревните бактерии се отблагодаряват с непрестанна и неуморна работа за благото на човешкия организъм. Но оказва се, че отношенията на бактериите с нашето тяло не са съвсем в духа на мутуализма (взаимната изгода) - „аз на теб, ти на мен”, а техните претенции излизат в известна степен извън тези рамки. Много наблюдения свидетелстват, че те проявяват нескрито желание да управляват нашия организъм. Според изследователи от Кеймбриджския университет бактериите са превзели и човешкия геном. В него неотдавна те откриха 145 бактериални гена...
За съжаление, съществува огромна армия от бактерии в околната среда, които далеч не са така благосклонно разположени към човешкия организъм, който при подходящи условия охотно заселват и безскрупулно използват неговия ресурс за своята вегетация. Много от тях представляват смъртна опасност за човешкия организъм и борбата с тях е отчайващо трудна и далеч не винаги успешна. Главна причина за смъртта на хората до началото на миналия век, а и преди това, разбира се, са били многобройните инфекциозни заболявания – холера, чума, коремен тиф, ку-треска, марсилска треска, туларемия, туберкулоза, скарлатина, дифтерит, коклюш, тетанус, газова гангрена и т.н., и т.н. Оставайки един на един с инфекцията, заразеният можел да разчита единствено и само на собствения си имунитет. В огромен брой случаи той бил безсилен да се справи...Затова в онези години средната продължителност на живота на жителите на планетата е твърде ниска. Хирургичните интервенции увеличавали в огромна степен инфектирането на организма, затова към тях се прибягвало само в изключителни, безнадеждни случаи.
В средата на XIX век знаменитият френски химик и биолог Луи Пастьор изказва мисълта, че огромният брой инфекциозни болести, много от тях смъртоносни, се причинява от микроорганизми, потвърждавайки по такъв начин изказаните значително по-рано прозрения на учени-енциклопедисти като Джироламо Фракасторо, Агостино Баси и Фридрих Хенле. Но Пастьор отива и по-далеч в своите догадки и разсъждения. Според него много микроорганизми притежават внушителен набор от средства за въздействие върху микроорганизмите-антагонисти, посредством които ограничават тяхната популация или дори ги убиват. А не може ли този арсенал да се използва за борба с бактериите, причиняващи инфекционните заболявания на човешкия организъм?...
За потвърждаване на тази гениална хипотеза съдбата избира английския микробиолог Александър Флеминг – превъзходен експериментатор, но твърде небрежен в поддържането на реда в своята лаборатория. Неведнъж блюдата на Петри, в които се извършват микробиологичните изследвания, дълго време – дни, че и седмици оставали немити и разхвърляни. През 1928 година Флеминг упорито продължавал своите изследвания върху свойствата на стафилококите (Staphylococcus aureus). Без да измие използваните блюда, верен на привичките си, Флеминг се отправя със семейството си за повече от едномесечен отпуск в селската си къща в Дуун. Завръщайки се на 3 септември 1928 година той с учудване забелязал, че в едно от изоставените блюда се е развила буйна плесен. За щастие на науката и този път не му идва идеята да измие блюдата, а решил да разгледа плесента под микроскоп. С учудване установил, че около нея нямало никакви бактерии – те били унищожени! За разлика от многото други немити блюда, в които те активно се размножавали. Но в тях липсвала тази необичайна плесен! Бидейки превъзходен учен с удивителна интуиция Флеминг направил безпогрешния извод, че плесента отделя субстанция, която убива болестотворните микроорганизми. Той споделил своите мисли с бившия си асистент Мерлин Прайс, който случайно му гостувал. Последният категорично заявил: По същия начин Вие открихте и лизоцима!”.
А историята с лизоцима била такава. През 1922 година Флеминг упорито се борил със симптомите на грип. Ученият решил да осъществи интересен експеримент – да постави изтичащия от носа му секрет в блюдо Петри, в което се развивала колония от бактерии. След няколко дни бактериите били унищожени! Оказало се, че размножаването на бактериите се препятства от ензим, присъстващ в носния секрет, който причинява тяхното разрушаване (лизис). По предложение на английския бактериолог и имунолог сър Алмрот Райт забележителният ензим получил названието лизоцим. Впоследствие наличието на лизоцим било доказано в слюнката, кръвта, храносмилателния тракт, хрущялите и дори в костния мозък. Максимална е неговата концентрация в слюнката и в секрета на млечните жлези. По-нататъшните изследвания върху лизоцима – забележителния антиинфекционен агент, доказват, че това е каталитично действащ протеин, съставен от 20 аминокиселини, между които осем незаменими. Веганите, които напълно изключват от храната си животинските протеини, са значително по-силно изложени на бактериални инфекци, поради невъзможността за синтеза на лизоцим, защитаващ слизистите обвивки, които са в постоянен контакт с външната среда.
Тъй като плесента, развила се върху злополучното, но щастливото за науката, блюдо Петри принадлежала към вида Penicillium notatum от рода Penicillium, тайнствената субстанция, довела до гибелта на Staphylococcus aureus, Флеминг нарекъл пеницилин. Било 7 март 1929 година.
Флеминг не бил химик, поради което не успял да изолира и очисти активното вещество от хранителната среда. Все пак през същата година той публикувал своето откритие в Британското списание по експериментална патология, но то останало без нужното внимание. Поради невъзможността да се добере до активната субстанция, въпреки че твърдо бил убеден в нейната ефективност срещу редица болестотворни микроорганизми, той престанал да се занимава активно с тази тема. В интерес на истината Флеминг имал предвид само местното приложение на пеницилина, той не допускал, че той може да циркулира в кръвния ток в достатъчна концентрация, която да унищожи чувствителните към него бактерии, без да нанесе вреда на организма.
Изследванията на Флеминг били продължени от английския бактериолог Хауърд Флори и биохимиците Ернест Чейн и Норман Хитли, които успели да отделят активната субстанция, да я очистят и дори да синтезират неин аналог. През 1945 година Александър Флеминг, Ернест Чейн и Хауърд Флори са удостоени с Нобелова награда „За откритието на пеницилина и терапевтичния му ефект срещу редица болести”. През 1944 година Флеминг е удостоен с благородническа титла – сър. Терминът „антибиотик” е предложен и използван за първи път през 1942 година от американския микробиолог Селман Ваксман.
Първият в света антибиотик – пеницилина,
започва да се използва през 1942 година – в началото на Втората световна война, и той спасява стотици хиляди животи. През 1943 година в САЩ започва неговото широкомащабно промишлено производство. Пеницилинът внася радикални промени не само в лечебната практика, но променя съдбата на милиони хора на земята. С негова помощ станали лечими смъртоносни болести като остеомиелит, пневмония, сифилис, родилна треска и т.н. С появата на нови антибиотици туберкулозата също престанала да бъде присъда. Неговото откритие дава тласък на търсенето на нови субстанции с подобно действие, в която област в кратко време са постигнати сериозни успехи.
В продължение на няколко десетилетия след откриването на пеницилина медицинските среди били обхванати от еуфория по повод появилата се панацея. За жалост розовите облаци постепенно се разсеяли, за да отстъпят място на скептицизъм и дори отчаяние... През 1948 година били изолирани устойчиви към пеницилина щамове на т.нар. златен стафилокок. През 1967 година бил установен пневмокок, на който всесилният пеницилин не действал. Станало пределно ясно, че хитроумните бактерии по някакъв начин успяват да се справят с антибиотика и да продължат безпрепятствено своята вегетация. В медицинската терминология се появил будещият скрита боязън и дори отчаяние термин резистентност...
В наши дни са известни и описани около 7 000 вещества с антибиотично действие, изолирани от микроорганизми, но в лечебната практика се използват по-малко от 200. Те са надлежно класифицирани по спектъра на своето антимикробно действие (антибактериално, противогъбично и антипротозойно), по типа на действието си (бактериостатично – препятстват растежа, но не предизвикват гибелта на бактериите, и бактерицидно – убиват, унищожават бактериалната клетка). Според обхвата на действието си антибиотиците биват тясноспектърни (действат насочено срещу малки групи микроорганизми) и широкоспектърни (противодействат на широк кръг микроорганизми).
Придобиването на резистентност към антибиотиците от страна на болестотворните микроорганизми е един от кошмарите на съвременната медицина. По данни на Световната здравна организация (СЗО) ежегодно 33 хиляди души в Европа и над 700 хиляди в света умират от инфекции, предизвикани от развили резистентност микроорганизми. Благодарение на невероятния си генетичен апарат болестотворните микроорганизми разполагат с фантастичен арсенал от средства за противодействие срещу антибиотиците – продуциране на специфични ензими, разрушаващи молекулата на антибиотика или фиксиране на определени функционални групи в нея, които водят до загуба на антимикробната активност.
Търсенето и откриването на нови антибиотици е сложна, трудна и...скъпа дейност.
От 1987 година не е открит нов антибиотик,
а с химични средства се модифицират известните, с цел да се заблудят коварните микроорганизми. Една своеобразна игра „на котка с мишки”, в която победата изглежда твърде далеч...Затова призивът на СЗО е максимално ограничено използване на антибиотиците, давайки предпочитание на тези с насочено действие, а не на широкоспектърните, които водят до развитие на резистентност при множество микроорганизми, срещу които антибиотиците стават безсилни. Не бива да се забравя, че безконтролното използване на антибиотиците предизвиква сериозно разстройство във функциите на дружествената микрофлора в дебелото черво (дисбактериоза), което се отразява крайно негативно на имунитета и общата виталност на организма.
Откритието на антибиотиците е едно наистина върхово постижение в медицината, но което трябва да се използва с разум и изключително внимание. Защото в близките десетилетия (а може би и столетия!) не се очертава откритие на достатъчно ефективно средство за противодействие на страшния противник – болестотворните микроорганизми.
