В следующих главах рассматриваются результаты экспериментов, выполненных в моей лаборатории – сначала в университете Вандербильта, а с 2000 года – в Нью-Йоркском университете, с целью подтвердить гипотезу. В экспериментах было много неожиданных поворотов, неудач и успехов, тяжелой работы и разочарований всякого рода. Тем не менее работа продолжается: интересных дней не меньше, чем скучных, и мы действительно кое-чего добились. В некоторые дни результаты так ясны и красивы (благодаря отличным студентам, которые умеют артистично представлять свои открытия), что мне даже не верится в их истинность. Но хорошие результаты появляются снова и снова, и именно поэтому мы понимаем, что они реальны. А я спешу, как могу.
Моим проводником вот уже тридцать лет служит древняя желудочная бактерия Helicobacter pylori. Когда их открыли, точнее, переоткрыли в 1979 году, воздействие на здоровье человека было не очевидным. Лишь позже стало понятно, что они приводят к специфическим заболеваниям. Но в последние восемнадцать лет мои исследования посвящены тому, как H. pylori сохраняет наше здоровье.
Вызывает болезни и сохраняет здоровье – это очень похоже на явное противоречие, но подобная двойственная натура часто встречается в природе. Более пятидесяти лет назад микробиолог Теодор Розбери создал термин амфибиоз – состояние, когда две формы жизни состоят в отношениях, которые, в зависимости от контекста{104}, могут быть симбиотическими или паразитическими. В один день организм помогает: допустим, отгоняет непрошеных гостей. В другой день оборачивается против. Или происходит и то, и другое одновременно. Один из примеров – рассмотренная выше колонизация людей зеленящими стрептококками. Этот процесс повсюду вокруг нас, даже в наших рабочих отношениях и браках. Он лежит в самой основе биологии, где действие закона естественного отбора приводит к мириадам нюансов во взаимодействии организмов.
Амфибиоз – более точный термин, чем комменсализм. Второй описывает гостей, которые приходят к обеденному столу, чтобы поесть; приготовить лишнюю порцию для них нетрудно, но вот в расходах на содержание кухни они участия не принимают. До недавнего времени именно такими «гостями» считали микробов, обитающих в человеческом теле, так называемую нормальную флору. Теперь известно, что амфибиоз Розбери лучше описывает сложные отношения между нашими телами и живущими в нас и на нас организмами. Helicobacter pylori – лучшая модель подобного взаимодействия, известная мне. Исследовав ее биологическое общение с людьми, мы сможем лучше понять обширный мир микробных обитателей.
Итак, это изогнутые бактерии, встречающиеся, по сути, только в одном месте: человеческом желудке. Миллиарды живут на стенке в толстом слое защитной слизи, которой выстлан весь пищеварительный тракт, от носа до ануса. Это гель, который помогает пище проскальзывать вниз и защищает желудочно-кишечный тракт от пищеварительных процессов. В каждой его части слизь различается по химическому составу и, что немаловажно, в каждой зоне живет свой вид бактерий. Слой геля в желудке особенно толстый: он создает барьер против кислой среды, необходимой для переваривания еды и борьбы с патогенами. Именно здесь мы находим H. pylori.
У нее глубокие корни в эволюции. У первого примитивного предка млекопитающих был одиночный желудок, который заложил шаблон для всех остальных. Мыши, обезьяны, зебры и дельфины разошлись в разных эволюционных направлениях, разошлись и желудки – они выделяют разную кислоту, имеют разный состав слизи, где обитают разные микробы. Сегодня мы нашли немало видов Helicobacter – в животных: H. suis – в свиньях, H. acinonyx в гепардах, H. cetorum – в дельфинах, H. pylori – в людях.
Из генетических исследований мы знаем, что люди носят в себе H. pylori не менее 100 000 лет – дальше заглянуть пока просто не можем из-за отсутствия необходимых методов. Можно предположить, что микроб жил в нас с самого зарождения вида Homo sapiens около 200 000 лет назад в Африке. Это явно долгосрочные отношения, а не свидание на одну ночь.
Кроме того, генетический анализ говорит, что все современные популяции H. pylori происходят от пяти древних популяций: двух – из Африки, двух – из Евразии и еще одной – из Восточной Азии. Мы можем отследить передвижения вместе с миграцией населения по миру – организм, этот невидимый пассажир, переносился в желудках. Исследования моей лаборатории показывают, что когда люди около 11 000 лет назад пересекли Берингов пролив и проникли в Новый Свет, в них была восточноазиатская версия. Сейчас в прибрежных городах Южной Америки доминирует европейский штамм – результат смешения рас после прибытия испанцев. Но чистые восточноазиатские штаммы по-прежнему находят у южноамериканских индейцев, живущих в глубине джунглей и на высокогорьях{105}.
До недавнего времени H. pylori колонизировала почти всех детей на начальных жизненных этапах, формируя иммунный ответ желудка такими способами, которые выгодны и микробу, и ребенку. Обосновавшись в организме, микроорганизмы демонстрируют поразительную стойкость. Многие другие микробы, с которыми мы контактируем, например, изо рта собаки или из йогурта, и вирусы, вызывающие простуду, не настолько стойки. Они проходят сквозь нас, не задерживаясь надолго. Но H. pylori создала для себя стратегию выживания даже на случай, если часть колонии выносит из тела перистальтикой. Это движение, которое проталкивает слизь, еду и отходы жизнедеятельности по пищеварительному тракту и выводит их из организма. H. pylori умеет плавать и достаточно быстро размножаться, чтобы поддерживать численность в течение большей части жизни человека. Тысячелетиями бактерия успешно сопротивлялась любым атакам и до недавнего времени абсолютно доминировала в желудке. Но ничто не могло подготовить H. pylori к XX веку, к которому относится большая часть моей истории. Впрочем, для начала вернемся чуть назад.
* * *
В XIX веке первые патологи использовали микроскопы, чтобы сравнить нормальные и ненормальные ткани больных людей – с этого началась медицинская дисциплина патология. Врачи сразу же увидели разницу. Нормальные ткани были обычной формы, очень симметричные – идеально ровные ряды клеток. Но вот в зараженных, например, в ранах, воспаленных суставах и распухших аппендиксах, наблюдались белые кровяные тельца, из которых иногда формировались целые листы, похожие с виду на бесконечную армию солдат. В других случаях они формировали границу вокруг гнойника, содержавшего остатки тканей, уничтоженных в битве между белыми кровяными тельцами и патогеном.
Подобные вторжения, которые мы называем воспалениями, коррелируют с распуханием, покраснением, жаром и повышенной чувствительностью, которые ощущаются при инфекции или артрите. Иногда воспаление очень большое, как например, при абсцессе. В других случаях малозаметное, как, например, в мышцах, которые болят на следующий день после серьезной тренировки.
Эти же первые патологи и клиницисты заглянули и в желудок, где практически у всех увидели огромное количество бактерий, изогнутых подобно запятым или свернутых в S-образные спирали. Но они требовали своеобразных условий для роста, их не получалось изолировать в культурах, которые микробиологи обычно используют в чашках Петри. Поскольку эти организмы не удавалось вырастить в лабораториях, в отличие от многих других микробов желудочно-кишечного тракта, не получалось и идентифицировать, из-за чего их игнорировали и считали обычными комменсалами, которые есть у всех. После чего и вовсе забыли.
Через несколько десятилетий медиков стали учить, что желудок стерилен и полностью свободен от бактерий. Конечно, нужно было найти причину, по которой в органе, расположенном по соседству с богатым микроорганизмами кишечником, их нет. Совершенно забыв о странных изогнутых микробах, профессоры придумали причину. Поскольку желудочный сок – примерно такая же сильная кислота, как из автомобильного аккумулятора, напрашивался логичный вывод: в такой среде ничего не может жить. Тогда взгляды на микромир были ограниченными; мы даже не представляли, что бактерии могут жить и процветать в вулканах, горячих источниках, граните, глубоководных гейзерах и на соляных равнинах.
Кроме того, врачи знали, что слишком кислая среда в желудке приводит к проблемам. Он может быть травмирован, может развиться воспаление. А когда оно слишком сильное, поверхность стенки желудка может надорваться, и получится язва. Эта болезнь, которая также способна формироваться в двенадцатиперстной кишке, с которой начинается тонкий кишечник, вызывает сильную боль. Может пострадать кровеносный сосуд, чем вызывается сильное, иногда смертельное, кровотечение. Или же стенка желудка рвется, образуя прободение, соединяющее внутреннюю часть органа с обычно стерильным пространством брюшной полости. В прежние времена от прободной язвы чаще всего умирали. Между приемами пищи и ночными часами больные язвой ощущают ноющую или жгучую боль в животе, страдают от тошноты и вздутия живота. Язвы могут держаться долго, а могут пропадать и возвращаться.
