Давид Шраер-Петров - Охота на рыжего дьявола. Роман с микробиологами

Биохимическая лаборатория В. А. Благовещенского, куда я впоследствии перешел, была на третьем этаже и граничила с лабораторией ботулизма. В. А. Благовещенский был полной противоположностью Х. Х. Планельеса, как, впрочем, физический и психологический тип русского человека отличается от испанца. В.А. был вальяжным, крупным, доброжелательным, улыбчивым профессором средних лет, выходцем из профессорской семьи, которая, в свою очередь, произошла из рода потомственных священников. Его отец, A. B. Благовещенский, в свои 87 лет продолжал работать в области биохимии растений. В.А. какими-то чертами характера напоминал Стиву Облонского: любил приятную беседу, хорошую обильную еду и не отказывал себе в удовольствии выпить рюмку-другую коньяка. Память у него была зеркальной чистоты, и это позволяло ему, не утруждая себя частыми походами в библиотеки, а только из бесед с сотрудниками или из выслушанных докладов на Ученом Совете находиться в курсе современной ему науки. Правда, он знал столь хорошо основы биохимии, что, просмотрев реферативные журналы и даже не читая оригинальных статей, мог представить себе полностью идею той или иной работы. Особенно славился он знаниями в области бактериальных ферментов (энзимов). Так что, взглянув на мои экспериментальные данные, он поставил точный диагноз: «Полусинтетические пенициллины и цефалоспорины суть конкурентные ингибиторы фермента бета-лактамазы». То есть, попадая в среду, где находится пенициллиназопродуцирующий стафилококк, они на первых порах присоединяются к субстрату — пенициллину и не дают бета-лактамазе разрушить антибиотик, который сохраняет способность убивать микробов. Но одновременно они обладают способностью стимулировать пенициллиназный ген. При этом выделяется de novo так много энзима, что все пенициллины, включая и полусинтетические, разрушаются до соединений, безвредных для Stap-hylococcus aureus. Надо искать другие бета-лактамы, которые не стимулируют пенициллиназные плазмиды, но конкурентно ингибируют пенициллиназу.

Препараты, которые могли обладать такими свойствами, были синтезированы в лаборатории профессора А. С. Хохлова (Институт химии природных соединений). Работу с этими препаратами я выполнял в лаборатории В. А. Благовещенского. Оказалось, что эти аналоги пенициллина, в особенности, сульфоксид феноксиметилпенициллина и сульфон бензилпенициллина способны были подавлять in vitro бета-лактамазу стафилококков, позволяя пенициллину тормозить развитие этих микроорганизмов. То есть пенициллину — самому первому и весьма активному (первоначально) антибиотику — возвращалась способность подавлять рост стафиликокков, несмотря на то, что они продуцировали бета-лактамазу. В то же время, даже в условиях этих экспериментов in vitro конкурентные ингибиторы не могли в полной мере препятствовать действию пенициллиназы стафилококка на бета-лактамное кольцо пенициллина.

Я задавался вопросом: «Как поведут себя соединения А. С. Хохлова в условиях экспериментальной стафилококковой инфекции — in vivo?» Очень часто неутешительные или малоутешительные результаты лабораторных опытов, поставленных в пробирках или на чашках Петри (in vitro), приводят ученых к преждевременному унынию или, наоборот, активность, выявленная in vitro, вселяет неоправданный оптимизм. В химиотерапии рака или инфекционных заболеваний прямая корреляция между опытами в пробирках или на экспериментальных животных наблюдается не всегда. Да это и понятно: в организме экспериментального животного препарат может разрушаться, прежде чем достигает своей цели. Или, напротив, действие лекарственного препарата может усиливаться, присоединяясь к факторам естественного иммунитета: фагоциты, антитела, лизоцим и др. Было замечено, что вид животного может влиять на результаты экспериментов. Точно также нельзя полностью экстраполировать в клинику данные, полученные в виварии на тех или иных видах экспериментальных животных. Я решил проверить препараты А. С. Хохлова в комбинации с пенициллином в отношении культур стафилококка, выделенных от тяжелых больных и устойчивых к пенициллину и обоим конкурентным ингибиторам. В опытах, которые проводились в виварии института, было использовано около 500 экспериментальных животных: белые мыши, белые крысы и золотистые хомячки. Мышей и крыс я заражал стафилококкками внутривенно, а хомячков — внутримышечно.

Виварий располагался в одноэтажном здании, вытянутом вдоль главной аллеи Института им. Гамалея. Клетки с мышами, крысами, хомячками и морскими свинками размещались внутри помещения. Клетки с кроликами, даже зимой, находились на открытом воздухе. В том же здании была фотолаборатория и лаборатория электронной микроскопии. Было у меня и постоянное содружество с гистологической лабораторией для того, чтобы наблюдать под микроскопом патологические изменения в органах и тканях животных. Работа была проведена огромная, а результаты оказались не такими блистательными, как ожидалось, в особенности, для химиков-органиков, которые с энтузиазмом синтезировали ингибиторы пени-циллиназы. С такими данными нельзя было идти в клинику и надеяться на излечение больных, зараженных Staphylococcus aureus. Однако во всяком эксперименте, пускай даже не столь удачном, как воображалось при его планировании, есть побочные данные, которые нередко отбрасываются. А иногда именно в них заключена истинная новизна. Так Александр Флеминг (Alexandre Fleming, 1881–1955) открыл пенициллин совершенно случайно. Он оставил чашку Петри с ростом культуры стафилококка на лабораторном столе. На поверхности питательной среды с колониями Staphylococcus aureus выросла плесень, которая растворила часть микробных колоний. Флеминг предположил, а потом доказал, что плесень выделяет антибиотик — пенициллин, за открытие которого его удостоили Нобелевской премии (1945).

При экспериментальной стафилококковой инфекции, вызванной внутривенным заражением белых мышей, возникает сепсис, и прежде всего поражаются почки. Во время вскрытия этих животных наблюдаются множественные абсцессы, окружающие и пронизывающие ткань почек. Для того, чтобы узнать, как много бета-лактамазы содержится в пораженных почках, ткань их измельчали в специальном гомогенизаторе и проводили химический анализ. Вполне понятно, что в качестве контроля мы исследовали гомогенаты почек здоровых, незараженных животных. К моему удивлению каждый раз удавалось обнаруживать, что в ткани здоровых почек тоже есть некий фермент, разрушающий специфический субстрат — пенициллин. Порывшись в научной литературе, я обнаружил статью, опубликованную в середине 50-х о наличии клеточной пенициллиназы в печени морских свинок. Более того, когда мы начали вводить здоровым белым мышам пенициллин или метициллин, пенициллиназа в ткани почек животных начинала нарастать. Этот биологический феномен имел двоякое значение для клиники. С одной стороны, организм быстрее освобождался от антибиотика. С другой стороны, действие пенициллинов на стафилококки, инфицировавшие организм, ослабляется не только за счет микробной бета-лактамазы, но и из-за действия фермента почечных клеток. А это значило, что доза пенициллинов должна рассчитываться с дополнительной поправкой. Так ли это? И не могут ли конкурентные ингибиторы, синтезированные химиком-органиком А. С. Хохловым подавлять активность не только микробной, но и тканевой пенициллиназы? Началась новая серия экспериментов. Животных на этот раз ничем не заражали. Одна группа мышей служила контролем. Другой — вводили пенициллин. Третьей — ингибитор бета-лактамазы. Мышам четвертой (главной) группы вводили пенициллин вместе с ингибитором бета-лактамазы — сульфоксид феноксиметилпенициллина. Оказалось, что наша гипотеза была правильной: ингибитор подавлял не только микробную пенициллиназу, но и фермент почечных клеток. Феномен был чрезвычайно интересным, и прежде всего, с общебиологической точки зрения, показывая единство живого — от бактерий до высших организмов.