23:58

Побеждая болезни

Побеждая болезни

Прогноз Пола Эвальда о будущем медицины

Что вызывает болезни? Современные технологии настолько сложны и обещания специалистов так оптимистичны, что неискушенный читатель может решить, что причины болезней хорошо понятны. Но это не так. Медицина все еще старается выяснить причины многочисленных изматывающих заболеваний: инфарктов, инсультов, болезни Альцгеймера, шизофрении, злокачественных новообразований и диабета. Качество нашей жизни в ближайшие пятьдесят лет будет зависеть от того, насколько эффективно мы сможем бороться с хроническими болезнями.

Подобно другим биологическим феноменам, причина может рассматриваться в механистическом смысле ("Какие агенты вызывают заболевание?") или в эволюционном ("Каковы механизмы отбора, приведшие к появлению заболевания?"). В первом случае причины более или менее определены лишь для половины болезней, перечисленных в современных медицинских учебниках. Механистические причины можно разделить на три категории: генетические, паразитические (включая инфекционные) и не паразитические, но связанные с влиянием окружающей среды (такие, как радиация или избыток или недостаток некоторых химических веществ).

Большинство специалистов в области медицинских наук придерживаются «блочного принципа» в подходах к изучению причин заболеваний. Они стараются понять развитие болезни на уровне клеток и на биохимическом уровне, надеясь таким образом найти решение. Это привлекательная идея, но до сих пор она не принесла большого успеха - такого, который позволил бы найти убедительное решение, а не «латать дыры», как это делается сегодня. То, что Льюис Томас тридцать лет назад заявил в очерке «Технология медицины», верно и сейчас: «Большая часть медицинской практики, от трансплантации органов и операций по шунтированию до лечения злокачественных новообразований, является «штопаньем дыр», или поддерживающей терапией».

Специалисты отвечают, что современные заболевания стало сложнее лечить, поэтому «латание дыр» - возможно, лучшее, на что можно рассчитывать. Однако история с этим не согласна. Все время находят новые эффективные способы лечения заболеваний, которые недавно считались неизлечимыми. Обычно такие решения приходят благодаря изучению причин инфекционных болезней. Например, за два прошлых десятилетия благодаря скринингу крови на вирусы гепатита В и С и широкому применению вакцины против гепатита В было предотвращено огромное количество заболеваний печени. Кроме того, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, а также злокачественные новообразования желудка сегодня лечат с помощью антибиотиков.

Но даже среди инфекционных болезней большая часть основных успехов достигнута благодаря дедуктивным шагам, а не «блочному» индуктивному методу. Когда более двух сотен лет назад Эдвард Дженнер ввел вакцинацию, он понятия не имел, что такое вирусы. Полвека спустя основатели современной эпидемиологии Джон Сноу и Игнац Земмельвайс, в глаза не видевшие бактерий, показали, как передаются инфекционные заболевания и как можно предотвратить их распространение. Джозеф Листер, продемонстрировавший эффективность стерилизации хирургических инструментов, тоже никогда не видел бактерий. Пауль Эрлих и Александр Флеминг практически ничего не знали о механизмах химического ингибирования бактериального роста, когда сформулировали концепцию терапии антибиотиками и ввели ее в практику. Все эти примеры показывают, как важно не ограничиваться блочным подходом, на который опираются сегодняшние медицинские исследования, а использовать и другие методы, способные привести к эффективному решению. Один из таких подходов - оценка причин заболевания с эволюционной точки зрения.

Эволюционные объяснения основываются на генетических причинах. Следовательно, можно предполагать, что эволюционная медицина объясняет болезни человека в контексте человеческого генома. Эволюционная медицина действительно предлагает такие объяснения. Например, хронические болезни можно объяснить теорией старения: организм разрушается, потому что в результате естественного отбора формируются признаки, полезные в молодом возрасте, но предъявляющие счет в старческие годы, когда давление естественного отбора менее выражено. Другим объяснением хронических заболеваний может быть несоответствие современных условий тем, которые были раньше, когда формировались гены человека. Другая альтернатива - инфекционные причины: хронические болезни могут быть следствием разрушительного действия инфекционных агентов, которые потихоньку разрушают ткани, приводя в конце концов к таким серьезным последствиям, как инфаркт, рак или болезнь Альцгеймера. Последняя возможность не противоречит тому, что эволюционное объяснение должно ограничиваться генами, просто нам следует учитывать не только геном человека, но и геном паразитов.

Мы с моим коллегой Грегори Кошраном подчеркивали, что при рассмотрении причин распространенных хронических заболеваний в контексте эволюции необходимо учитывать инфекции. Если причиной болезни является дефектная аллель, то частота мутаций должна быть довольно низкой, чтобы поддерживать наблюдаемую частоту заболеваний. Выживаемость больных и встречаемость заболеваний не укладывается в «старческую» гипотезу, и хотя новые факторы окружающей среды в принципе могут играть свою роль (например, рак легких от курения), предлагаемые неинфекционные факторы окружающей среды сами по себе недостаточны для объяснения наблюдаемых вспышек заболеваний.

Объяснение эпидемиологических вспышек будет выглядеть более убедительным, если к факторам окружающей среды добавить инфекционные поветрия. Необходимо также учитывать эволюционные принципы, так как генетический конфликт интересов между патогеном и хозяином может весьма долго поддерживать распространение заболевания.

В краткосрочной перспективе генетическая подверженность определенному возбудителю будет способствовать вытеснению особи (и дефектного гена) под влиянием естественного отбора. Но в долгосрочной перспективе генетическая подверженность инфекционным заболеваниям будет постоянно меняться в ходе коэволюции патогена и хозяина. Естественный отбор способствует выживанию популяции, имеющей средства борьбы с патогеном. Такие средства, в свою очередь, стимулируют развитие ответных признаков у популяций возбудителей, и т.д.

Причины хронических заболеваний будут найдены относительно быстро - не потому, что специалисты разных медицинских дисциплин начнут охотно применять эволюционные подходы в своей области, а в связи с тем, что они сейчас обсуждают и увлеченно изучают инфекционные причины хронических болезней. Учитывая использование эволюционных подходов, широкие медицинские исследования и накопленные данные, я думаю, что распространенные и самые разрушительные хронические заболевания - атеросклероз, диабет, болезнь Альцгеймера, большинство злокачественных новообразований и проблем с бесплодием - через пятьдесят лет будут признаны инфекционными по своей природе. (Этот прогноз довольно беспочвенный, но к тому времени я вряд ли буду доступен для критики.) Если эволюционный подход окажется адекватным, то в следующие десятилетия будут обнаружены возбудители болезней, которые перечислены в таблице.

Не следует считать, что определение инфекционной причины в основном зависит от имеющихся фактов. Медленный набор данных действительно помогает, до тех пор пока идет проверка соответствующих гипотез. Вероятно, мы никогда не получим требуемых свидетельств, потому что абсолютное доказательство инфекционной природы может оказаться недоступным для большинства оставшихся хронических болезней, вызываемых инфекциями. Например, в течение последней четверти прошлого века медицинское сообщество признало, что причиной саркомы Капоши является вирус герпеса 8, а причиной Т-клеточного лейкоза взрослых - вирус HTLV - 1. Но такие же корреляционные свидетельства не были бы приняты для атеросклероза, потому что многие десятилетия исследований и различные мнения об этом заболевании привели к появлению у многих личной заинтересованности, что тормозит принятие любых новых идей. И чтобы освободиться от этого тормоза, понадобится время.

Здесь очень применимы принципы Чарльза Дарвина, Макса Планка и Томаса Куна: чтобы изменить положение вещей, значительная часть старой гвардии должна уйти на пенсию или исчезнуть и на сцену должны выйти молодые специалисты, лишенные старых догм. Черный юмор: возбудители, причастные к развитию этого заболевания, свергнут тех, кто отрицает их существование.

Мой прогноз опирается на исторический опыт, согласно которому между первым появлением убедительных данных и принятием факта научной общественностью проходит одно и то же время. Я учел и дистанцию, отделяющую инфекционную причину от того, что считают причиной сейчас. Думаю, что инфекционная причина некоторых форм злокачественных новообразований головы и шеи будет установлена быстрее, чем инфекционная причина атеросклероза, несмотря на то, что данных в первом случае меньше. В основном это связано с прецедентом: возможный патоген (папилломавирус человека) уже был признан причиной развития рака шейки матки. Кроме того, поиск причин таких злокачественных новообразований, как Т-клеточный лейкоз взрослых и саркома Капоши, не обременен столь сильными личными интересами. Так же, если Chlamydia pneumoniae признают причиной распространенных хронических заболеваний (атеросклероза, инсульта, болезни Альцгеймера и множественного склероза), то ее участие в развитии других заболеваний будет признано с легкостью. Однако в таком случае общим будет не тип ткани, а генетическая предрасположенность - аллель эпсилон-4, которую связывают с повышением уязвимости для C. pneumoniae.

Похоже, возможность инфекционного происхождения злокачественных новообразований вызывает особенно активные возражения. Это довольно странно. В результате медицинских исследований уже установлено, что примерно пятнадцать - двадцать процентов всех злокачественных новообразований человека имеют инфекционную природу (двадцать пять лет назад считалось, что их всего один процент), а полностью исключить инфекционное происхождение удается лишь в пяти случаях из ста. Война между сторонниками и противниками гипотезы об инфекционной причине рака ведется примерно с 1910 года, когда Пейтон Роуз показал, что вирусы могут вызывать злокачественные новообразования у цыплят. В конце 1970-х, когда был подтвержден вклад в развитие злокачественных новообразований онкогенов и неинфекционных канцерогенов, наиболее яростные противники теории об инфекционной причине рака праздновали победу, так как появилось хорошее объяснение природы этих заболеваний. В последующие годы они продолжали заявлять о победе, хотя понемногу начали сдавать позиции. Их логической ошибкой было то, что доказательство причастности одного механизма они выдавали за доказательство непричастности других. На самом деле все три причины развития заболеваний часто действуют совместно.



Как и в случаях с атеросклерозом и злокачественными опухолями, инфекционная природа некоторых психических заболеваний (вроде шизофрении) вряд ли будет установлена в скором времени из-за личных соображений специалистов. Кроме того, здесь играет роль и специфика психических болезней, затемняющая их инфекционную природу. Как узнать, что у мыши появились галлюцинации, паранойя, депрессия или мания? Конечно, можно вспомнить психическое расстройство, развивающееся при сифилисе, но его инфекционная природа была установлена без труда: раз сифилис является инфекционным заболеванием, значит, и психическое расстройство у сифилитика вызывается инфекцией.

И слабоумие вследствие сифилиса было отделено от других психических нарушений. Современные психические болезни неизвестной природы не были четко связаны с каким-либо острым заболеванием, поэтому они больше напоминают Т-клеточный лейкоз взрослых и саркому Капоши, чем слабоумие при сифилисе. Почему же тогда я столь оптимистично настроен относительно инфекционных причин шизофрении? Эпидемиологические данные довольно настойчиво указывают на инфекционную причину. Например, больные шизофренией чаще рождаются в конце зимы или в начале весны, что позволяет предполагать пренатальные или неонатальные инфекции, пик которых приходится на зиму и раннюю весну Обнаруженная значительная корреляция с присутствием определенных патогенов тоже указывает на инфекционную природу этого заболевания. Например, результаты недавно проведенного исследования показали, что сорок два процента больных шизофренией имеют положи-тельный анализ на Toxoplasma gondii (паразит мозга), при этом среди здоровых людей положительные результаты выявлены лишь у одиннадцати процентов. Возможность инфекционной природы шизофрении сегодня серьезно изучают даже те специалисты, которые десять лет назад отмахивались от подобных предположений. Все это наводит на мысль, что установление инфекционной причины шизофрении будет зависеть от смены поколений ученых, и это должно произойти через пятнадцать лет.

Обнаружение возбудителей хронических заболеваний в ближайшие пятьдесят лет будет способствовать разработке соответствующих вакцин. В тех случаях, когда патоген не слишком изменчив, вакцина будет очень эффективна. Следовательно, можно ожидать, что ДНК-вирусы, такие как папилломавирусы человека, будет проще контролировать с помощью вакцин, чем РНК-вирусы вроде ВИЧ. Такая стратегия борьбы с заболеваниями не потребует разработки фундаментально новых технологий. Мы уже знаем, что нужная вакцина предотвращает распространение заболеваний, а нужный противоинфекционный препарат помогает излечивать болезнь и предотвращает опасное развитие инфекции. Мы уже знаем, что прекращение распространения инфекции спасает и отдельных людей и целые популяции. История разработки средств борьбы с обнаруживаемыми инфекционными агентами весьма обнадеживает.

Для инфекционных заболеваний эволюционные аспекты в основном касаются эволюции вирулентности. Почему некоторые паразиты становятся возбудителями относительно легких заболеваний, другие вызывают смертельные болезни, а третьи - что-то посередине? Ответ на этот вопрос позволит разработать третий подход к контролю над инфекционными заболеваниями. Помимо лечения болезней и предотвращения распространения инфекций мы сможем контролировать эволюцию патогенов, превращая опасные возбудители в безопасные организмы. Для каждой категории заболеваний теория и имеющиеся факты указывают по меньшей мере на один способ достижения этой цели. Думаю, в следующие двадцать пять лет будут продемонстрированы первые успехи такого эволюционного подхода - возможно, благодаря умелому использованию вакцин или прекращению распространения через питьевую воду возбудителей диареи в слаборазвитых странах. Нужно также учитывать устойчивость микробов к антибиотикам: чем менее опасен патоген, тем меньше следует использовать антибиотики, чтобы не способствовать развитию устойчивых штаммов. Если мы сможем контролировать эволюцию вирулентности, то наверняка сможем и контролировать эволюцию устойчивости к антибиотикам.

Первый же крупный успех подхлестнет использование таких подходов в борьбе с другими болезнями - так уже было, когда появились, например, противовирусные вакцины и антибиотики. Вследствие того, что дату достижения первого успеха сложно предсказать, время реакции на него тоже неизвестно. К середине этого века мы, вероятно, превратим возбудителей некоторых болезней (например, вызывающего тяжелую диарею) в безопасные для человека микроорганизмы. Но поиск причин возникновения большинства тяжелых заболеваний будет продолжаться.

Что не произойдет в ближайшие пятьдесят лет? Мы наверняка наткнемся на возбудителей, справиться с которыми окажется непросто. Например, сегодня появляются все новые способы борьбы с ВИЧ, однако и через пятьдесят лет он не исчезнет. Техника «латания дыр» позволит подавить развитие СПИДа, но полностью справиться с вирусом не удастся, так как антивирусные препараты и вакцины сдерживают, а не побеждают этот вирус. ВИЧ обладает потрясающей генетической гибкостью, он легко эволюционирует, развивая устойчивость к антивирусным препаратам, и скорее всего сможет противостоять и вакцинации. Может помочь использование комбинаций антивирусных средств, но полного решения проблемы это не принесет. Думаю, мы шаг за шагом будем отвоевывать у СПИДа жизнь больного: лет десять благодаря антивирусным препаратам, еще лет десять благодаря своевременному введению терапевтической вакцины вскоре после инфицирования и еще лет десять благодаря контролю за эволюцией вирулентности. Но добиться полного контроля над заболеванием в ближайшие пятьдесят лет вряд ли удастся. Так было с дифтерией, оспой, коклюшем, корью и полиомиелитом. Не следует забывать о побочных эффектах, связанных с длительным приемом антивирусных препаратов.

Несмотря на сегодняшние страхи по поводу возникновения и распространения новых опасных заболеваний вроде СПИДа, можно быть уверенным, что в следующие полвека таковых будет не более одного, а вероятно, и вовсе не будет. Уже более века население земного шара активно мигрирует. Это привело к тому, что сегодня мы сталкиваемся почти со всеми возбудителями, имеющимися на планете. И при этом лишь в одном (известном) случае возбудитель распространился за пределы своей географической области и вызвал глобальную эпидемию: ВИЧ-1. Тем не менее на примере СПИДа ученые и обыватели предупреждают, что и другие патогены могут представлять серьезную угрозу.

Кандидатами в губители человечества являются вирусы экзотических геморрагических лихорадок, таких как лихорадка Эбола и марбургская болезнь, переносимый комарами вирус лихорадки Западного Нила, хантавирус (вызвавший недавнюю вспышку заболевания на юго-западе США) и прион, вызывающий коровье бешенство, а также его форма, поражающая человека, - новый вариант болезни Крейтцфельда - Якоба. Но эти страхи напрасны. Хотя перечисленные патогены и вызывают серьезные болезни, они не представляют опасность в глобальном масштабе. Они не имеют необходимых для этого признаков. Вирус лихорадки Западного Нила не может передаваться от человека комарам. Вирус Эбола слишком плохо выживает в окружающих условиях, чтобы вызывать легальную инфекцию у людей. Прионы передаются между людьми только при необычных и контролируемых случаях, таких как каннибализм и трансплантация роговицы.

Реальную угрозу представляют возбудители, которые уже среди нас и убивают нас или могут развить такую способность. Если принять факты, указывающие на инфекционную природу этих болезней, то все мы уже вымираем от ужасной глобальной пандемии инфарктов, инсультов, болезни Альцгеймера и злокачественных новообразований - пандемий, вызываемых инфекционными агентами, которые крайне опасны, но не выявлены. Мы опасаемся нескольких беспризорных кошек, когда нас выслеживают леопарды. В следующие полвека мы наконец вычислим этих леопардов и примем меры, чтобы защититься хоть от каких-то из них.

Пол У. Эвальд - профессор биологии колледжа Амгерста. Один из зачинателей эволюционной медицины. Наряду с чтением лекций в студенческом городке проводит семинары и симпозиумы по всему миру. Автор книг «Эволюция инфекционных болезней» (которую считают переломным моментом в развитии этой области науки) и «Время чумы: как хитрые инфекции вызывают рак, болезни сердца и другие смертельные недуги».

Отрывок из книги Дж. Брокмана "Будущее науки в 21 веке. Следующие 50 лет"

Просмотров: 859
Рейтинг: 5.0/1
Добавлено: 20.11.2015

Темы: ВИЧ, вирусы, рак, футурология, медицина, болезни, прионы, вакцины, наука, бактерии
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]