Первая реальная теория зарождения почечных камней

Во всем виноваты нанобактерии?

Многие ученые, столкнувшись во время постановки экспериментов с различными помехами, все начинают сначала. "Не с первого, так со второго раза, не со второго, так с третьего опыт удастся", - рассуждают они, и никто потом толком не помнит, что это были за помехи.

Но некоторые исследователи сосредоточиваются именно на помехах, и тогда нередко случаются открытия. Как-то раз Олави Кайяндер, биохимик из университета Куопио (Финляндия), попытался вырастить культуру клеток млекопитающих, но те повели себя странным образом. Они росли, но очень медленно, и у многих в цитоплазме образовывались какие-то пузырьки. В чем дело?

Как правило, такие клетки выращивают в сыворотке крови коровьего эмбриона. Cыворотка считается стерильной, но все же вирусы и микоплазмы (бактерии без жестких клеточных стенок) могут в ней оказаться и все испортить. Вместо того чтобы сменить сыворотку и все начать сначала, Кайяндер решил посмотреть в электронный микроскоп и выяснить, что же помешало росту клеток. Никаких вирусов и микоплазмов в сыворотке не оказалось. Но внутри многих клеток обнаружились следы крошечных микроорганизмов. Кайяндер и его помощники назвали их нанобактериями, потому что их диаметр колебался от 50 до 500 нанометров (миллиардные доли метра). Постепенно этих крошек удалось выделить из среды, а также описать их основные черты и привычки.

Самая важная и самая интересная из этих привычек - предпочтительный выбор среды обитания, пишут в американском журнале "Proceedings of The National Academy of Sciences" Олави Кайяндер и его коллега Нева Чифтчиоглу. Нанобактерии, хотя и встречаются в сыворотке крови коровьих эмбрионов, а иногда и в крови человека, предпочитают все-таки мочу, осаждают на себя кальций и другие минералы, то есть служат затравкой для образования почечных камней.

В течение нескольких лет никто в мире не обращал внимания на открытие нанобактерий: мало ли микроорганизмов существует на свете. Некоторые даже не поверили, что эти крошки не плод воображения финских биохимиков: в таком, мол, объеме, как 50 нанометров, механизмы жизни просто не работают. Вирусы, правда, бывают еще меньше, но они размножаются в клетках хозяина, а это совсем другое дело. Однако когда речь зашла о почечных камнях, ученые-медики призадумались. Как люди мучаются от этих камней, знали еще до Гиппократа, из чего они образуются - тоже. Способы избавления от них разработаны, но отчего камни образуются, до сих пор точно было неизвестно.

Вина падает на нанобактерии? "Вполне вероятно, - считает Лерой Найберг, директор урологического отделения Национального института диабета и болезней пищеварительного тракта и почек. - Перед нами первая реальная теория зарождения почечных камней". С Найбергом соглашается профессор Деннис Карсон из Калифорнийского университета в Сан-Диего, автор комментария к сообщению Кайяндера и Чифтчиоглу. "Я предвижу, что новая теория вызовет немало возражений, - говорит он, - но что ей можно противопоставить, не представляю". Нанобактерия - существо своевольное. Помимо того, что ей долго не придавали никакого значения, с нею еще не хотели возиться. Во-первых, ее не видно ни в какой микроскоп, кроме электронного. Во-вторых, невозможно окрасить ее клеточную оболочку или какие-нибудь другие части, чтобы зафиксировать ее, как это делают с другими бактериями. В-третьих, ее нельзя, как прочих, вырастить на агаре. И в-четвертых, если большинство бактерий делится каждый час, то нанобактерия укладывается только в трое суток. Это затрудняет изучение ее метаболизма. В общем, одни неудобства.

Но у Кайяндера и его коллег терпения не занимать, и досье на своевольную нанобактерию, как уже говорилось, было собрано. В нем мы находим самые разнообразные наблюдения, например такое: нанобактерии не прочь подшутить над клетками, которые не проявляют необходимой сноровки при объединении с ними в одно целое. А шутки у нанобактерий жестокие. Они включают программу самоубийства (апоптоз), имеющуюся у каждой клетки. Кайяндер думает, что как раз это и произошло, когда он попытался вырастить клетки млекопитающего в сыворотке, куда пропали нанобактерии.

Ученым удалось вывести антитела, которые связываются с поверхностными белками нанобактерий, а также выделить бактериальную ДНК. Они даже сконструировали ген, координирующий один из компонентов рибосом - клеточного механизма для производства белка. Сравнивая ген нанобактерии с соответствующими генами других микроорганизмов, ученые нашли, что нанобактерии состоят в родстве с бактериями бруцеллой и бартонеллой (эти разновидности досаждают животным и людям). Нанобактерии были найдены у 5 проц. финнов. Сначала присутствие этих микроорганизмов обнаружили в крови, но потом выяснилось, что не кровь, а моча - их первоначальное место обитания. Когда нанобактерии вводили животным, они первым делом устремлялись к почкам и в конце концов оказывались в моче. В крови они могли и не поселиться.

Несколько микробиологов уже повторили опыты Кайяндера и его коллег и подтвердили существование нанобактерий. Первый из них - Джеймс Колтон из Университета Макгилла в Монреале. Ему удалось выделить медленно растущие нанобактерии, которые одновременно с ростом строили вокруг себя кальцинированную скорлупу. "Это были те же самые существа, что и наблюдались нашими финскими коллегами, - подтверждает он. - А их белки оказались похожими как две капли воды на другие бактерии. Обычно полезные бактерии используют их для постройки канальчиков, по которым питательные вещества проходят через клеточную стенку".

Когда Кайяндер и его сотрудники изучили поведение нанобактерии и ее строение, они, естественно, заинтересовались ее ролью в зарождении болезней. Пользы от нанобактерии никакой не видно, а вред может и быть. Ведь большинство врачей теперь согласны с тем, что язвы в желудке и кишечнике могут быть вызваны бактерией Helicobacter pylori. Более того, хотя бесспорных доказательств пока нет, ученые все чаще высказывают предположение, что такие болезни, как атеросклероз, диабет, артрит и рассеянный склероз, в некоторых случаях обязаны своим происхождением микробной или вирусной инфекции.

В чем обвинить нанобактерию, долго искать не пришлось. Камни в почках! Условия для их образования благоприятны: кислотность плюс подходящая концентрация минералов, была бы активная затравка. И она находится! Каким-то образом бактерия извлекает из раствора эти минералы и превращает их в карбонатный апатит - основной компонент многих почечных камней. Сначала появляется легкая апатитная оболочка, потом - оболочка потолще и, наконец, камешек. А внутри - нанобактерия. "Что заставляет бактерию строить себе замок, неизвестно, - говорит Кайяндер. - Может быть, это какая-то защитная реакция? А может быть, просто результат химического взаимодействия белковой поверхности с минералами, растворенными в окружающей жидкости. Когда-нибудь это выяснится. Пока очевидно одно: нанобактерия играет точно такую же роль в рождении почечного камня, какую играет песчинка в рождении жемчужины".

Открытие, которое сделали Кайяндер и его сотрудники, упало, как говорится, на подготовленную почву, так что, возможно, противодействие со стороны скептиков будет не слишком энергичным. Дело не столько в том, что теперь бактерии подозреваются во многих грехах, сколько в том, что, по предположению урологов, 10 проц. почечных камней возникают благодаря деятельности одной из обыкновенных бактерий, которая вырабатывает фермент уреазу. Уреаза же делает мочу настолько кислой, что камешки в ней зарождаются без всякой затравки. Если это верно, то на долю нового открытия приходится не 100, а 90 проц. камней, что, конечно, не умаляет его значения.

В отличие от бактерии, вырабатывающей окисляющий фермент, нанобактерия действует прямо, без промежуточных звеньев. На снимках, сделанных с помощью электронного микроскопа, она просто виднеется в обломках почечных камней. После целой серии сложных экспериментов исследователи научились выращивать нанобактерии из растворов этих камней. Иными словами, не бывает почечных камней без нанобактерий. А это значит, что пора подумать и о том, как изгонять нанобактерии из почек.

Кайяндер знает как. Он убежден в том, что почти все антибиотики против нанобактерий бессильны. Почти все, кроме тетрациклина. В лабораторных опытах только он один сумел так воздействовать на апатитовую оболочку бактерии, что все ее потуги освободиться оказались тщетными.

Доктор Колтон говорит, что он не удивится, если окажется, что нанобактерия виновата не только в одних почечных камнях. Ее провокационная роль может со временем открыться в таких болезнях, как атеросклероз, артрит, некоторые виды рака и необъяснимое известкование в различных частях тела. Опасаться нанобактерии придется и тем, кому необходимо частое переливание крови. Кайяндер и Чифтчиоглу обследовали в Турции пациентов, которых подвергают диализу: у 80 проц. из них в крови обнаружились нанобактерии. "Так что, - заключает Колтон, - пора нашим микробиологам и врачам заняться всерьез нанобактерией, примирившись с тем, что она не так податлива для генетических манипуляций, как их излюбленные Escherichia coli или Bacillus subtilis. А людям, страдающим от камней, надо перестать ломать голову над диетой. Не в ней спасение".