Эпидемии. Так начиналась микробиология
Макрогаметы представляются большими круглыми телами, ядро которых, состоящее из мелких зернышек, подвергается редуцирующему делению при их созревании. Ядро же микрогаметоцитов состоит из хроматиновых нитей – микрогаметов, которые выходят из микрогаметоцитов и оплодотворяют макрогаметы, образуя оокинет. Из оокинета выходит червячок, прободает стенку желудка комара и инкапсулируется в ооцисту. Последняя быстро растет и распадается на дочерние шары (споробласты), внутри которых образуются бесчисленные и тончайшие серповидные зародыши (спорозоиты). Зрелые цисты лопаются, спорозоиты попадают в полость тела, а оттуда лимфой уносятся в слюнные железы, где скопляются в громадных количествах.
При укусе такого комара спорозоиты со слюной попадают в кровь человека, где снова поселяются внутри красных шариков. Эта тщательно прослеженная история развития, важная и сама по себе, так как ложится в основу рациональной организации борьбы с малярией, послужила, кроме того, образцом для всех дальнейших этиологических: открытий.
Так, было найдено, что целый ряд инфекций вызывается трипанозомами, которые относятся к жгутиковым простейшим (Flagellata). Они представляются микробами с двумя ядрами, из которых меньшее (блефоропласт) происходит из большего, заключает в себе центрозому и заведует движениями; с большим жгутиком и колебательной перепонкой. Трипанозомы размножаются бесполовым (продольным и множественным делением), а также половым путем. Как и паразиты малярии, они имеют промежуточных хозяев в сосущих кровь насекомых.
Трипанозомы производят у животных целый ряд экономически очень важных болезней, как, например, нагану, передаваемую мухой цеце (Glossina marsi); дурину, или лошадиный сифилис, распространяемую случкой; а также и человеческие инфекций, а именно болезнь сна, кала-азар и восточный прыщ.
Сонная болезнь вызывается трипанозомой Кастеллани (или Тгур. gambiense) и передается укусами мух из рода глоссин (Glossina palpalis и др.). Возможно, что у этой трипанозомы имеется наряду с человеком еще и другой хозяин, а именно крокодил. Сонная болезнь бывает клинически двух типов: трипан-лихорадка и спячка. В первом случае: ремиттирующая лихорадка, опухоль лимфатических желез, отеки; паразиты – в крови и главным образом в соке лимфатических желез. Она кончается смертью или переходит в спячку. Для последней характерны: апатия, сонливость, истощение, отеки и лихорадка; паразиты – также в лимфатических железах и в цереброспинальной жидкости. Болезнь тянется многие месяцы и без лечения безусловно смертельна. Иммунизация, как и во всех протозойных формах, не дает осязаемых практических результатов; фармакологическому же лечению они великолепно поддаются. Так, атоксил (натронная соль пара-амидофениларсиновой кислоты) дает при болезни сна блестящие результаты, как это еще недавно подтверждено Кохом на большом числе больных.
Не останавливаясь на многих интереснейших подробностях этиологии трипанозомиаз, спешу перейти к важнейшему открытию, сделанному Шаудинным.
Изучая трипанозом совы, Шаудинн, между прочим, нашел, что одна из них проходит свой цикл полового развития в комаре (Culex pipiens). Оокинет распадается на громадное число спорозоитов, которые имеют вид настоящих спирохет и до Шаудинна относились к бактериям (Spirochaete Ziemanni).
Приступив с этими данными к исследованию сифилитических продуктов, Шаудинн нашел в них спирохету, которую он назвал Treponema Pallidum. Встреченное сначала скептически, это открытие было быстро со всех сторон подтверждено, и в настоящее время не подлежит сомнению, что сифилис производится спирохетой Шаудинна.
Незадолго до этого открытия Мечников и Ру окончательно установили, что сифилис прививается обезьянам. Не удивительно, что этиология сифилиса стала разрабатываться самым энергическим образом. Особенно важны работы Бертарелли над усилением ядовитости спирохет при перевивке на роговицах кроликов. Недавно было доказано, что тропическая Framboesia, долго смешиваемая с сифилисом, является самостоятельной болезнью и производится особым открытым Кастеллани микробом – Spirochaete pertenuis.
Еще одна спирохетовая болезнь выяснилась благодаря общему подъему знаний относительно заболеваний, производимых протозоями. В 1873 г. Обермейер открыл спирохету в крови больных возвратным тифом. В последнее время исследования над африканским рекурренсом, который производится сходной спирохетой, дали очень интересные результаты.
Болезнь эта переносится клещами (Ornithodorus moubata) – ночными животными, которые сосут кровь спящих людей. Спирохеты не только долго живут в клещах, но переходят в их яичники и яйца и заражают таким образом следующее поколение. Так как клещи малоподвижны, то удается легко избежать заражения рекурренсом, не ночуя в инфицированных хижинах и разбивая палатки в небольшом расстоянии от торного пути караванов. Другой важный шаг в этиологии возвратного тифа – это открытие, что спирохетами как африканской, так и американской (тождественной с нашей) формы можно заражать не только обезьян, но и обычных лабораторных животных.
Тщательное изучение протозойной этиологии инфекций проливает свет еще и на другие темные области.
Трипанозом удалось культивировать в агаре с кровью. При этом оказалось, что культура, фильтрованная через непропускающие бактерий фильтры, способна тем не менее вызывать инфекцию с развитием трипанозом в крови заболевших животных.
В настоящее время известно уже много инфекций, которые производятся невидимыми и фильтрующимися микробами. Прежде всего такая этиология была найдена для ящура, для перипневмонии рогатого скота, для мозаичной болезни табачных листьев. Недавно же удалось доказать, что неизвестные возбудители оспы (и вакцины), бешенства и желтой лихорадки также проходят через фильтры.
Обыкновенно думали, что эти невидимые микробы принадлежат к бактериям, так как некоторых из них удалось культивировать. Только что упомянутые опыты с трипанозомами доказывают двойную несостоятельность такого соображения. Протозойная же этиология более гармонирует с нашими иными сведениями об этих болезнях.
В частности, относительно бешенства удалось установить, что открытие Негри тела в нервных клетках головного мозга составляют постоянный признак этой болезни. Природа же этих тел остается по-прежнему чрезвычайно загадочной.
Для желтой лихорадки доказано, что она передается укусами насекомых Stegomyia fastiata.
Громадный шаг вперед сделала, наконец, также и этиология злокачественных новообразований. И здесь также протистология значительно облегчила задачу как указанием на чрезвычайную специфичность протозойных паразитов, так и изменением шаблонных воззрений на иммунитет.
Первым важным успехом на этом поприще были многочисленные опыты Иенсена, окончательно установившие возможность непрерывного переноса рака грудной железы с мыши на мышь. С опухолями Иенсена, а также и с другими, развившимися самостоятельно на мышах, были повсюду предприняты самые обширные исследования, которые уже дали много ценного материала.
Жак Леб и Эрлих с Аполанти несомненно доказали, что карцинома может превращаться в саркому. Этот важнейший факт не только указывает на основное тождество всех злокачественных опухолей, но также и на то, что одни тканевые клеточки могут заражаться другими. Иначе говоря, паразитом в этих случаях является не только перенесенная из другого организма эпителиальная клеточка, но под ее влиянием паразитом делается и соединительная клеточка организма хозяина.
Очень важны также факты, устанавливающие эндемичность рака и значение клеток, в которых живут карциноматозные мыши, как разносчиков этой болезни. Еще Моро переносил рак мышей при помощи клопов, взятых из зараженных клеток. Боррель же обвинял в таком переносе червей. В этом же смысле говорят опыты Отто Шмидта, который вызывал злокачественные опухоли при помощи культур плесневых грибов (mucor racemosus), выращенных из человеческих карцином.
Все это указывает на паразитарное происхождение злокачественных опухолей и на существование различных организмов в качестве промежуточных хозяев для неизвестных и невидимых раковых паразитов.
Затем и для новообразований было установлено существование иммунитета, но иммунитета своеобразного, названного Эрлихом атрептическим. Это – иммунитет от истощения почвы, некогда защищавшийся Пастером. Для роста неоплазмы необходимо, по мнению Эрлиха, присутствие в организме имеющегося только в ограниченном количестве питательного вещества х.
Если переправить рак с мыши на крысу и с крысы на мышь, то рост его приостановится в первом случае и возобновляется во втором: вещество х имеется в мыши, но не в крысе. Это же вещество истощается повторной прививкой рака одной и той же мыши. Между раками, саркомой и хондромой существует взаимная способность к иммунизации. Мало того, Шене доказал, что иммунитет к экспериментальному раку можно вызвать у мышей введением в их тело мышиных зародышей, мышиной печени и яичек, человеческих карцином и зародышей цыплят.
Штикер нашел, что саркома у собак переносится подкожной подслизистой, внутрибрюшинной, но не внутривенной прививкой, и что последняя дает иммунитет. Но едва ли не самыми важными представляются в этой области результаты, полученные П. Фишером. Он нашел, что краска шарлахрот (а также и Судан III), растворенная в масле и впрыснутая под кожу, имеет свойство возбуждать усиленную пролиферацию эпителия, который растет по направлению к ней и врастает в ткани, где она находится. Справедливо объясняя эти явления хемиотропизмом, Фишер вводит для аналогично действующих веществ термин «аттраксины» и предполагает, что подобные аттраксины могут играть роль и в этиологии опухолей.
Мы, к сожалению, за недостатком времени не можем останавливаться на других этиологических открытиях последнего времени. Так, приходится оставить в стороне пироплазмозы, установление паратифа как самостоятельной формы заболевания, значение желчи для нахождения брюшнотифозной палочки, распространение трипанозом, холеры, тифов, дизентерии, дифтерии, менингита здоровыми носителями микробов и многое другое.
Глава 3
Мы видели, что бактериология была создана на пути разрешения важнейших биологических вопросов. И хотя общебиологическое направление сменилось затем этиологическим и физиологическим, первоначальное значение бактериологии никогда не упускалось окончательно из вида.
Правда, основные биологические законы не открываются каждый день, а являются как обобщениями большого количества накопленных фактов. Поэтому во всех науках эпохи широких обобщений сменяются периодами детальной разработки, и подобный аналитический период наступит в биологической бактериологии после великих открытий Пастера. Разумеется, и за это время были сделаны немаловажные общебиологические открытия (напомним, например, установление того положения, что все жизненные превращения веществ совершаются при посредстве ферментов, положения, основанного главным образом на открытии Бухнером алкогольного фермента и на нахождении всеобщей распространенности аутолитических процессов, напомним также Вольтмановскую биологическую теорию брожений, по которой продукты брожений являются оружием в борьбе за жизнь соответственных микробов), теперь же, однако, замечаются признаки решительного оживления интереса к общебиологическим вопросам. Весьма возможно поэтому, о предстоящий период развития бактериологии будет снова общебиологическим.
Из богатого материала общей бактериологии я выберу только два. опроса, причем весьма понятна субъективность как в выборе их, так и в их обработке.
В чем причина старости и смерти? Какой смысл имеет половое размножение? Вот вопросы, которые не только связываются между собой новейшей биологией, но и получают неожиданное освещение. За неимением времени я не стану доказывать несостоятельности прежних общеизвестных мнений, как, например, Вейссмана, Мечникова и др., а прямо перейду к сути дела.
Половое размножение или оплодотворение не составляет исключительной принадлежности высших организмов. Оно, напротив, распространено во всем мире живых существ и не отсутствует у одноклеточных простейших. Напомним о половом размножении гемамеб. В наиболее простой форме оплодотворение превращается у бактерий, у амеб и корненожек, у флагеллат в клеточное самооплодотворение – аутогамию. При этом внутри клеточки обособляются зачатки, которые, сливаясь вместе, дают начало новому существу.
Аутогамия, мне кажется, раскрывает истинный смысл оплодотворения. Если у высших организмов на созревание половых элементов, на редуцирующее деление и выбрасывание полярных телец можно было смотреть как на второстепенные, подготовляющие оплодотворение (амфимиксис) явления, то при аутогонии они несомненно выступают на первый план. Под страхом смерти все организмы должны оплодотворяться. При всяком оплодотворении совершается редуцирование, т. е. клеточка избавляется от питательных или двигательных ядерных элементов; при половом оплодотворении она заменяет их иными. Эти элементы вредны, так как если они не устраняются, то наступает – даже у одноклеточных – старость и смерть. Но они вредны только относительно, так как явления сперматогенеза доказывают, что в новых клеточках эти же элементы способствуют продолжению жизни. Отсюда следует, что при жизненном процессе развивается несовместимость ядерных элементов между собой, благодаря чему они взаимно парализуют деятельность один другого, и что эта несовместимость устраняется оплодотворением. Чем вызывается эта несовместимость? Каким основным законом жизнедеятельности? Как я говорил в своей годичной речи в нашем Обществе семь лет тому назад, старческое увядание очень напоминает иммунизацию. Вырабатывая антиферменты один по отношению к другому, ядерные элементы могут сделаться помехой друг другу. Это была бы интрануклеарная иммунизация. Я думаю, впрочем, что этот вопрос не будет правильно разрешен раньше, чем мы ответим на главную задачу биологии: в чем заключается процесс возбуждения? (Укажем, мимоходом, что целый ряд исследователей отмечает существование явлений редуцирования ядер в клетках злокачественных опухолей.)
К той же основной загадке приводит нас и второе биологическое обобщение, на которое мне осталось обратить Ваше внимание и которое представляет особенное значение для патологии.
Каково соотношение частей в организме? Как я уже неоднократно указывал, прежнее понятие о борьбе составных частей организма между собой, дошедшее до интрагерминальной селекции Вейсмана, должно уступить место теории симбиоза: жизнь каждого отдельного элемента влияет на жизнь всего организма и подчиняется воздействию последнего.
Средствами этого воздействия, орудиями для согласования функций организма служат нервные влияния, с одной стороны, химические раздражители – гормоны, с другой.
Гормоны – это продукты так называемых внутренних выделений, вызывающие клинические рефлексы.
Так, деятельность дыхательного центра регулируется углекислотой, выделение поджелудочной железы возбуждается секретином, желудочных желез – гастрином, секрет щитовидной железы увеличивает распад белков у взрослого, усиливает рост костей у детей и ведет ко всасыванию плода или выкидышу у беременных. В яичниках имеются клеточки (фолликулярного эпителия), отделения которых вызывают менструацию или течку. Растущий плод дает продукты, которые вызывают гипертрофию молочных желез. Хорошо изучен и даже получен синтезом адреналин – секрет надпочечных желез, который действует на рецепторное вещество в окончаниях симпатических нервов. Менее изучено, но несомненно установлено влияние гормонов панкреаса на обмен сахара и гипофиза – на почечную деятельность.
Все гормоны имеют между собой много общего и резко отличаются от токсинов и иммунизинов. Это – вещества стойкие, выдерживающие кипячение, действующие быстро, без инкубации, не вызывающие образования антитоксинов. Всеми этими свойствами гормоны сходны с обычными лекарствами, каковы, например, алкалоиды или спирты, и относятся к первой группе фармакологической классификации Эрлиха. По этой классификации все вещества делятся на две группы. К первой принадлежат обыкновенные лекарства, которые образуют в клеточках токсины (бактериального, растительного и животного происхождения), которые действуют специальными гаптофорными группами.
Исторические условия развития бактериологии, нашедшей столько важных открытий в области явлений иммунитета, заставили ее приписать исключительное значение иммунизинам и токсинам. Игнорирование иных веществ привело ее к теоретическим противоречиям и практической неуспешности. Громадная важность этих иных веществ доказывается и существованием гормонов и специфической терапией инфекций, ртутью при сифилисе и хинином при малярии и кончая атоксилом, фуксином, трипанротом и блау при трипанозомиазах. Вещества типа гормонов производятся также и бактериями, и уже давно указано их существование и значение в деле сопротивления организма инфекциям. В высокой степени вероятно, что детальное изучение этих веществ бактериологией положит начало небывалым успехам экспериментальной терапии. Но в основе этого изучения должно находиться убеждение, что исцеление и иммунитет различны как по своему механизму, так и по обусловливающим их веществам.
Заканчивая на этом практически важнейшем обобщении свой отчет об успехах и задачах бактериологии, я позволю себе охарактеризовать их следующими словами: иммунитет – вчера, этиология – сегодня, а завтра – общая биология и специфическая терапия.
Кризис в современной бактериологии
1923 г.
Со времен Пастера и его последователей установилось убеждение, что заразные болезни вызываются живыми существами – микробами, размножающимися в пораженном организме и отравляющими его своими ядами. Пастером именно была опровергнута предшествующая теория, по которой заразой считались путридные и разлагающиеся вещества, аналогичные ферментам. Десять лет новая наука о живых возбудителях инфекций росла, развивалась и накопляла блестящие открытия. Для очень большого числа заразных болезней были соответствующие бактерии, для других же были – в качестве возбудителей – открыты простейшие животные, и бактериология превратилась в микробиологию.
С течением времени, однако, оказалось, что и эго расширенное понятие не охватывает всей области инфекций. Целый ряд очень важных болезней, как острые сыпи, бешенство, чума рогатого скота и т. д., не укладывался в рамки микробиологии. Возбудители этих болезней не могли быть находимы под микроскопом, не росли (за исключением virusa перипневмонии) в искусственных культурах, проходили через фильтры, задерживающие бактерии.
Когда впервые познакомились с такими заразными началами, то стали говорить о «Contagium vivum fluidum». Такое название дал Бейеринк (Centr. f. Bacter. 15 июня 1899 г.) и вслед за ним Марциус (Pathogeneze innerer Krankheiten) причине мозаичной болезни табачных листьев, увидя, что эта зараза проходит через фильтры и дифундирует в желатину. Это мнение, однако, не получило распространения, так как реорганизация несовместима с капельно-жидким состоянием, а все возбудители инфекций должны были быть причислены к живым организмам ввиду их способности к беспредельному размножению.
Об этот факт размножения вирусов в пораженных организмах разбивались и дальнейшие попытки к химическому определению их природы. Так, например: когда Мровка (Zentr. f. Bacter., г. 67, 1913) нашел, что вирус чумы кур (Hühnerpest), не теряя заразительности, осаждается миллоновым реактивом, диализом, сернокислым аммонием, и отнес его потому к глобулинам, то это заключение встретило серьезные возражения.
Но и этот, казалось бы, непреложный аргумент с присущей исключительно только живым существам способностью к размножению не остался непоколебимым.
Если я не ошибаюсь, первыми в этом отношении были опыты с бактериолизинами (Гамалея. Основы общей бактериологии, 1899), которые, раз полученные при помощи казеина или автолиза, воспроизводились затем безгранично все с новыми порциями бактерий при переливке из пробирки в пробирку. В настоящее время этот непрерывный процесс растворения бактерий, вызываемого продуктами этого растворения, получил особую известность под названием бактериофагии. Если вопрос о бактериофагах представляется пока спорным, так как некоторые их считают живыми существами, то в той форме опыта, которая дана мною и которая заключается в действии трипсина на бактерий в присутствии хлороформа, жизнедеятельность представляется исключенной. Между тем и при этих условиях в продуктах растворения бактерий получается вещество, вызывающее дальнейшее их растворение и, значит, способное к безграничному размножению. Эти опыты с трипсином важны в том отношении, что теперь – через много лет – они, наконец, подтверждены исследованиями Боркхардта (Klin. Wochenschr, № 7, 1923) и независимо от него Здравомыслова и Костромина (материалы съезда бактериологов и эпидемиологов, 1923), Последними учеными подтверждено ранее и то мое мнение, что трипсин играет роль только в начале кризиса саморазрушения, которое затем продолжается при помощи веществ, получающихся из самих бактерий. По обоим исследованиям разрушение бактерий вызывается действием биогенного амина – кластина, являющегося составной частью тела бактерий и соединенного внутри бактерий с каким-либо радикалом Р в комплексе типа КР. Действуя извне на этот комплекс, кластин выхватывает из него радикал Р, разрушая бактерию и оставляя внутри клеточный кластин выделенным в свободном состоянии для нового разрушения бактерий. При таком условии кластический процесс может продолжаться неопределенно долго.
Описанные только что явления не стоят без сомнения одиноко и могут быть связаны с аналогичными в чисто химической области. Так, Делзек и Лебед (см. Doererke, К. Wochenschr., № 20, 1923) действуют интерокиназой при 0° на инактивный панкреатический сок, трипсиноген превращается в трипсин, но, кроме того, эта смесь, прибавленная в количестве 10 % к новой порции инактивного сока, снова активирует его и дает активаторов для новой порции сока; такие переходы были сделаны без перерыва 30 раз. Недавно Эренбург и Левенталь (Klin. Wochensch., № 2, 1923) нашли, что в продуктах автолиза казеина появляется вещество, обладающее триптическим действием. Итак, мы видим, что существуют процессы, симулирующие инфекцию и вызываемые растворимыми веществами.
В «Основах общей бактериологии» я пытался применить к бактериям в высшей степени плодотворный принцип, установленный К. Бернаром для животных и растений, принципы тождества основных жизненных процессов для всех организмов. Последующее развитие бактериологии вполне подтвердило это мнение, но если это верно и если кластины играют важную роль в жизненном процессе бактерий, то подобные явления должны наблюдаться и в животном организме и должны, значит, существовать также и цитокластины.
К теории цитокластинов я еще вернусь, но предварительно должен коснуться некоторых иных мнений по данному вопросу. Недавно Фридбергер и Мейснер (Zentr. Bact., № 5–6, 1923) сообщили свои исследования о криптантигенах. Фридбергер, как известно, стоит на том, что сыпной тиф вызывается протеем Х19. За это, по его мнению, говорит и постоянная агглютинация протея сывороткой сыпнотифозных людей и то, что кролики, которым введены органы сыпнотифозных морских свинок, приобретают способность агглютинировать протея своей сывороткой. Протея, однако, нет в крови больных, ни у свинок, ни у людей. По мнению же Фридбергера, он все-таки там имеется, но в криптантигенной форме не видимой и не культивируемой. Для доказательства этого мнения Фридбергер и Мейснер предприняли опыты с брюшным тифом. Они привили морским свинкам органы брюшнотифозного трупа, убивали их на высоте лихорадки и заражали их мозгом и другими тканями свежих морских свинок. Уже со второго пассажа брюшнотифозные бактерии не могли больше быть находимы даже культурно у свинок, но в течение месяцев перехода через свинок вызывали лихорадку. Эти свинки оказывались иммунными по отношению к внутрибрюшинному введению многократно смертельной дозы брюшнотифозных бактерий. Мозг, селезенки и кровь переходных свинок, введенные кроликам, вызывали появление в их крови специфических агглютининов с типической кривой. Контрольные опыты с нормальными органами дали отрицательные результаты. Таким образом, переход тифозной бактерии через невосприимчивую для типичного брюшного тифа морскую свинку превратил эту бактерию в невидимый и некультивирующийся вирус. Антиген брюшного тифа может, значит, существовать в двух формах – фанеро- и криптантигенной.
Кроме этих опытов Фридбергера и Мейсснера, которые, разумеется, нуждаются в проверке, существуют еще и другие факты сходного значения. Интересны, например, так называемые тканевые гормоны Габерланда, найденные у высших растений и обнаруженные также при заживлении ран при регенерации у животных (Freund, Archiv Pathol, u. Pharm., 1921, 21, 273). Относящиеся к затронутой мною теме примеры подобраны в уже цитированной статье Дера «Невидимые заразные вещества и их отношение к проблемам общей биологии». Дер напоминает, что биологи давно считают основными живыми элементами не клеточки, а более мелкие образования – физиологические единицы Спенсера, пангены Дарвина или де Фриза, биобласты Гертвига, плазмы Визнера и т. д. К этим жизненным единицам возможно было бы прибегнуть для объяснения проблем фильтрующихся вирусов и бактериофагов.