Патогенные грибки против человечества: как глобальное потепление становится невидимой эпидемией XXI века

Когда вышел сериал «Последний из нас», его сюжет о грибке, превращающем людей в живых мертвецов, воспринимали как страшную, но далекую от реальности фантазию. Прошло немного времени, и мир стал смотреть на эту выдумку иначе. Конечно, мы еще не стоим на пороге зомби-апокалипсиса, но смертельно опасные грибки действительно начинают медленное, тихое и уверенное наступление. Бывшие обитатели тропиков они теперь осваивают новые широты. Глобальное потепление дало им ключ к Европе, а медицинской системе пока нечем ответить. Эти микроскопические существа адаптируются к температуре человеческого тела, развивают устойчивость к лекарствам и распространяются быстрее, чем мы успеваем это заметить. Это не эпидемия в классическом понимании, а медленная, тихая экспансия, которую мы долго игнорировали.

Грибковая карта мира: как потепление изменяет биологическое равновесие

Высокие температуры на планете подняли из глубин грунтов и стен старого и почти незаметного врага — грибок, способный повлечь за собой серьезную угрозу для здоровья миллионов.  Аспергилл дымящийся, один из самых распространенных грибковых патогенов, годами считался угрозой для людей с ослабленным иммунитетом. Он встречался в тропических регионах и сельскохозяйственных зонах. Но климатические изменения изменили правила игры. По результатам нового исследования, проведенного при участии ученого Нормана Ван Рейна из Манчестерского университета и фонда Wellcome Trust, эти грибки больше не ограничены географически, а уверенно продвигаются на север Европы, Азии и Америки. Причиной такого путешествия стало потепление.

Глобальное повышение температуры создает условия, в которых Aspergillus не просто выживает, а чувствует себя идеально. Грибки типа Аспергилл развиваются при температуре, близкой к температуре человеческого тела – 37°C. Итак, как только окружающая среда становится теплее, плесень получает возможность быстрее адаптироваться к организму человека. Она инфицирует легкие, приводит к инвазивным поражениям дыхательной системы и, в случае иммунной слабости пациента, может стать смертельной. По оценкам экспертов, Аспергилл дымящийся способен вызывать инфекции с уровнем смертности до 88%, особенно в случаях, когда возбудитель приобретает стойкость к лечению.

Ученые прогнозируют, что до 2100 года, если выбросы парниковых газов будут оставаться на текущем уровне, ареал распространения А. fumigatus может увеличиться еще на 77%, то есть на большинство территории Европы. Это ставит под угрозу около 9 млн человек на континенте. Еще один вид, Аспергилл флавус, который поражает зерновые и овощи, может распространиться на 16% новых территорий в северном Китае, Скандинавии и даже Аляске.

Грибки уже не ограничиваются только природной средой. Исследователи указывают, что они способны проникать в жилые помещения, больницы, офисы, то есть где угодно, где есть тепло, влага и органические материалы. По мнению ван Рейна, мы приближаемся к критической точке, после которой подобные возбудители закрепятся в человеческих средах до конца. В зону наибольшего риска попадают астматики, люди с хроническими заболеваниями, онкопациенты, лица с ВИЧ, а также пожилые люди с ослабленной иммунной системой.

Ситуацию усложняет устойчивость грибков к противогрибковым препаратам. Как показали исследования, чрезмерное и длительное использование лекарства привело к развитию резистентности у ряда патогенов. Одним из известнейших примеров стала Белые уши — грибок, который приобрёл устойчивость практически ко всем основным противогрибковым средствам. По данным Центра по контролю и профилактике заболеваний США, этот патоген вызывает смертность до 53% и стал причиной многочисленных вспышек в больницах по всему миру.

Всемирная организация здравоохранения официально признала грибковые инфекции – серьезная глобальная угроза. Впервые в истории она создала список из 11 грибковых патогенов, которые представляют наивысший риск для здоровья человека и требуют приоритетных исследований. В категорию с высоким уровнем угрозы попали:

• Cryptococcus neoformans – возбудитель криптококкоза, смертность которого колеблется от 41% до 61%.
• Candida auris — инвазивный патоген, устойчивый ко многим препаратам, с показателями летальности 29–53%.
• Aspergillus fumigatus – плесневой гриб, вызывающий инвазивные инфекции со смертностью до 88%.
• Candida albicans – возбудитель инвазивного кандидоза с летальностью до 50%.

Средний уровень угрозы имеют еще семь видов, включая Histoplasma, Fusarium, Nakaseomyces glabrata, Mucorales.Каждый из них опасен для людей с нарушенным иммунитетом и может вызвать тяжелые, порой неизлечимые поражения.

Врачи бьют тревогу, ведь каждый год грибковые инфекции убивают примерно 1,7 млн ​​человек больше, чем от малярии, и почти столько же, как от туберкулеза. В то же время финансирование исследований, разработка нового лекарства и внимание со стороны общества значительно ниже, чем в случае вирусных или бактериальных заболеваний. По данным Национального центра биотехнологической информации, более 150 млн человек ежегодно страдают тяжелыми грибковыми инфекциями, но реальное количество случаев может быть еще выше из-за недостаточной диагностики.

Как аграрная химия создает суперпатогенов

На сегодняшний день научное сообщество все чаще обращает внимание на стремительный рост грибковых заболеваний как по количеству случаев, так и по тяжести течения. Доктор Меган Ленардон, микробиологиня и старшая преподавательница в Школе биотехнологии и биомолекулярных наук Университета Нового Южного Уэльса, замечает, что на протяжении десятилетий грибковые патогены оставались вне фокуса медицинских исследований. Несмотря на это, многообразие грибков и путей их распространения давно требует большего внимания.  Доктор Ленардон специализируется на исследовании клеточной и молекулярной биологии. Кандида альбиканс, одного из четырех самых опасных грибков по классификации ВОЗ

Представители рода Кандида могут вызывать как относительно легкие инфекции, например молочницу, так и тяжелые инвазивные формы, опасные для жизни. Как объясняет исследовательница, грибки этого типа особенно опасны для людей с ослабленным иммунитетом. Уязвимыми остаются онкопациенты, люди с ВИЧ/СПИДом, перенесшие трансплантацию органов, а также пациенты реанимационных отделений. В случае системного поражения организма Кандида альбиканс риск смертельного исхода может достигать 40%.

Еще одна незаметная угроза, зарождающаяся на полях и в теплицах, может обернуться настоящим медицинским кошмаром. Учёные выяснили: чрезмерное использование противогрибковых средств в сельском хозяйстве способствует появлению устойчивых к лекарству штаммов Аспергилл дымящийся, что обычно обитает в гниющей растительности и перегное. Команда под руководством Майкла Боттери из Манчестерского университета установилаштаммы, которые уже приобрели устойчивость к препаратам класса азолов, проявляют в пять раз более высокую способность сопротивляться даже новейшим лекарствам.

Именно азолы являются основным классом противогрибковых средств, но мутации, возникающие у грибков под давлением агрохимикатов, делают их все менее эффективными. Ситуация осложняется еще больше, ведь некоторые из мутационных форм уже демонстрируют резистентность к олорофиму (перспективному препарату нового поколения, которое должно было стать прорывом в лечении тяжелых грибковых инфекций – ред.). Дополнительный риск создает новый фунгицид и флуфенохин, используемый в сельском хозяйстве. Он действует на те же молекулярные мишени, что и олорофим, а значит, подталкивает грибки к перекрестной стойкости.

Как отмечает микробиолог Джоанна Роудс из Имперского колледжа Лондона, особенно опасны эти варианты. А. fumigatus, которые не только устойчивы к лекарству, но и имеют повышенный уровень генетических изменений, ведь они мутируют быстрее, чем наука успевает реагировать. Проблема уже вышла за рамки лабораторий. В некоторых больницах мира до 10% всех случаев инфекций, вызванных Аспергилл дымящийся,вызывают именно устойчивые к азолам штаммы. По словам профессора Джорджа Томпсона из Калифорнийского университета, даже такие новейшие препараты как олорофим и фосманогепикс могут оказаться бессильными, если грибки будут продолжать мутировать такими темпами.

Сейчас Всемирная организация здравоохранения бьет тревогу. Нарастающая устойчивость грибковых инфекций к медицинским препаратам, частично провоцируемая аграрной химией, стала серьезной угрозой для системы здравоохранения. Устранение этой проблемы требует немедленного пересмотра глобальных подходов: от регулирования использования фунгицидов до создания новых методов лечения, которые смогут опередить способность грибков к эволюции.

Очевидно, что миру следует готовиться не только к новым вирусам. У грибков нет публичного образа врага, потому что они тихие, сложные для обнаружения, невидимые в повседневной жизни. Но если нынешняя тенденция сохранится, именно они могут стать главной инфекционной проблемой XXI века.

Тысячелетняя борьба человека с грибковыми инфекциями за выживание

Грибковые инфекции сопровождают человечество на протяжении всего его существования. Они относятся к одним из древнейших заболеваний, с которыми приходилось бороться без должного понимания причин, без действенных средств лечения и в условиях, когда диагностика базировалась скорее на наблюдениях, чем на науке.

В древнем Египте, Греции и Риме уже существовали описания болезней, которые современная медицина классифицирует как грибковые. Речь идет, в частности, о кандидозе полости рта, микозах кожи, стригущем лишае, которые встречались довольно часто, особенно в условиях плохой гигиены и тесной социальной жизни. Гиппократ и Гален упоминали о кожных болезнях, которые, вероятно, были грибковыми. Однако из-за ограниченных знаний о микроорганизмах эти болезни объяснялись дисбалансом телесных соков, влиянием плохой крови или «вялости кожи». Терапия сводилась к обтираниям уксусом, наложению мазей на основе растений, ртути, серы или даже кровопусканий.

В средние века ситуация не улучшилась, а во многих аспектах даже ухудшилась. Христианская Европа, находясь под сильным влиянием церкви, все больше обращалась к магическому мышлению, избегая секций тел и погружения в микромир. Грибковые болезни оставались распространенными, особенно среди крестьянства и монахов, живших во влажных и тесных условиях. Описание грибковых инфекций в средневековых медицинских трактатах сохранилось немного, но в трудах арабских ученых, таких как Авиценна, можно найти точные упоминания о симптоматике кандидоза, лишая, микозов ногтей. Его «Канон врачебной науки» оставался основой медицинских знаний Европы на протяжении веков.

Тогда же появляются попытки отделять больных с язвами, сыпями и гнилостными поражениями кожи. Эти инфекции часто воспринимались как проклятие, наказание за грехи или влияние «злых духов», поэтому многие больные становились жертвами маргинализации. Грибковые поражения стоп или паховой области часто путали с проказой, что приводило к изгнанию пациентов из общин.

Следует также упомянуть отдельный эпизод средневековой истории борьбы с грибками — эрготизм (отравление спорыниевым грибком Claviceps purpurea, поражающий зерновые, в частности рожь – ред.). Пораженное зерно становилось причиной масштабных отравлений, известных как «антоний огонь», которые вызывали гангрену, судороги, бред и смерть. Самые известные эпидемии произошли во Франции в 944 и 1039, когда погибли тысячи крестьян. Поскольку природа эрготизма оставалась неизвестной, лечение сводилось к молитвам, паломничествам к монастырям ордена святого Антония и приложению «святых реликвий». Научное объяснение появится только в XVIII веке, когда из эрготамина начнут извлекать лекарства для акушерства.

И все же постепенно ситуация стала меняться. В позднем Средневековье, с XIII-XIV веков, растет роль медицинских школ, в частности в Салерно и Монпелье, где изучаются труды арабских врачей и проводятся первые системные наблюдения. Хотя речь не идет об открытии грибков как отдельного класса организмов, меняется подход к симптомам и способам лечения. Появляются травники с систематическими описаниями растений, пригодных для наружного применения при лишаях и язвах. Грибковые поражения стоп, ногтей и волосистой части головы все чаще лечат дегтярными мазями, настоями шалфея, мяты, серными смесями, но без должного эффекта.

Но настоящий прорыв наступил только в Новое время. Открытие микроскопа в XVII веке Антони ван Левенгуком позволило впервые увидеть дрожжевые клетки. Однако только в XIX веке с работами Роберта Коха, Луи Пастера, Давида Грубера и Рудольфа Вирхова появляется микология как раздел микробиологии. С этого момента становится понятной природа микозов, как инфекций, вызванных отдельными видами грибов, имеющих сложные циклы развития, часто устойчивые к антисептикам и способные долго сохраняться в организме или среде.

Как видим, к XIX веку человечество не имело ни знаний о природе грибковых болезней, ни эффективных средств лечения. Грибки воспринимались как симптом или следствие морального падения, а сами больные как источник проклятия. Лишь после развития микробиологии и фармакологии в XX веке появились действенные противогрибковые препараты — нистатин, клотримазол, флуконазол, радикально изменившие ситуацию. История доказывает, что борьба с опасными грибками может служить примером того, сколь долгим и болезненным бывает путь к пониманию невидимого врага. И хотя грибковые болезни обычно считаются не смертельными, реальность такова, что при пониженном иммунитете, после трансплантаций или у ВИЧ-инфицированных лиц грибки до сих пор могут быть роковыми.

Итак, грибки возвращают нас к той черте, где медицина становится медленнее эволюции. Их способность адаптироваться, мигрировать, закрепляться в человеческой среде и перехватывать ключи от молекулярной терапии подвергает сомнению наши представления о контроле над инфекционными рисками. В этой игре нет скорых побед, есть только затянутая борьба за право успеть первыми.