Экспериментальный период

Медицинская микробиология как наука оформилась во второй половине XIX в. Ее становление было подготовлено, с одной стороны, бактериологичес­кими исследованиями микроорганизмов, которые наводили на мысль о спе­цифичности возбудителя («живого контагия»), а с другой — успехами физио­логии и патологической анатомии, которые изучали строение и функции тканей и клеток макроорганизма (имеющих отношение к иммунной системе). В 1880-х гг. в микробиологии сформировались два направления: 1) этиологи­ческое, связанное с изучением этиологии заразных болезней (Р. Кох, немецкая школа), и 2) физиологическое, направленное на экспериментальное изучение причин возникновения инфекционных заболеваний и их профилактику (Л. Па-стер, французская школа)¹.

Э.Дженнер, придя к открытию вакцинации эмпирическим путем, не пред­ставлял (и на том этапе развития наук еще не мог представлять) механизма процессов, происходящих в организме после прививки. Эту тайну раскрыла новая наука — экспериментальная иммунология, основоположником которой стал Пастер.

Луи Пастер (Louis Pasteur, 1822— 1895 гг., рис. 184) — выдающийся фран­цузский ученый, химик и микробиолог, основоположник научной микробио­логии и иммунологии.

В возрасте 36 лет он защитил докторскую диссертацию, представив две ра­боты: по химии и физике кристаллов. Основные открытия Л. Пастера: фермен­тативная природа молочнокислого (1857 г.), спиртового (1860 г.) и масляно-кислого (1861 г.) брожения, изучение «болезней» вина и пива (с 1857 г.), опровержение гипотезы самопроизвольного зарождения микроорганизмов (1860 г., премия Французской Академии наук), исследование болезней шел­ковичных червей (1865 г.), основы представлений об искусственном иммуни­тете (на примере куриной холеры, 1880 г.), создание вакцины против сибирс­кой язвы (1881 г.) путем искусственного изменения вирулентности микроор­ганизмов, создание антирабической вакцины (1885 г.). Даты этих великих от­крытий запечатлены на мемориальной доске дома Пастера в Париже, где рас­полагалась его первая лаборатория.

Их значение для экономики Франции было столь велико, что английский естествоиспытатель и врач Томас Гексли имел все основания сказать, что при­были, полученные Францией в результате открытий Пастера, превысили кон­трибуцию, наложенную на нее Пруссией в 1871 г. Однако только к концу жиз­ни Л. Пастер получил мировое признание.

Познакомившись с работами Э.Дженнера по оспе, Пастер был потрясен фактом продолжительной невосприимчивости к болезни после заболевания

' Ульянкина Т. И. Зарождение иммунологии. — М.: Наука, 1994. — С. 61 — 87.

или вакцинации. Более того, он понял, что метод вакцинации можно применить и к другим инфекционным заболеваниям.

В то время Пастер изучал куриную хо­леру, от которой во Франции погибало до 90 % от всех заболевших кур. В июне 1879 г., отправляясь на отдых в Арбуа, Пастер за­был в термостате одну из разводок кури­ной холеры, которая простояла там без пе­ресева в течение всего летнего отпуска. Это была «счастливая случайность», которая «выпадает лишь на долю подготовленных умов». Вернувшись в Париж, Пастер про­должил свои эксперименты по заражению куриной холерой, однако куры не забо­левали — культура, простоявшая в термо­стате, казалась «бесплодной». «...Был мо­мент, — вспоминал сотрудник Пастера Э.Дюкло (E.Duclaux), — когда мы все хо­тели бросить, чтобы начать сначала, как вдруг Пастеру пришла мысль сделать этим самым курам, которые, с виду по край­ней мере, перенесли без всякого для себя вреда прививку из культур предшествую­щего лета, новую прививку из вновь при­готовленной свежей культуры. Ко всеобще­му удивлению, а может быть, и к удивле­нию самого Пастера, который не ожидал подобной удачи, почти все куры остались здоровыми, тогда как куры, принесенные с рынка, умирали через определенное время, доказывая этим силу культуры, которая была взята для прививки. Сразу куриная холера перешла в область заразных, и был найден способ ее прививки. Какой тайный инстинкт, какой талант угадывания вну­шил Пастеру мысль постучаться в дверь, которая только и ждала того, чтобы рас­крыться!»¹.

Защитный эффект старой культуры Пастер объяснил ослаблением патогенных свойств за время ее пребывания в термостате и назвал этот эффект словом «аттенуа-ция» (от лат. attenuare — ослаблять, уменьшать). Этим термином стали обозначать метод приготовления вакцин по Пастеру.

Этот опыт впервые показал, что возбудитель болезни может развиваться вне орга­низма и его вирулентность можно легко изменять по желанию экспериментатора (микроб как бы оказался «прирученным»)².

Куриная холера стала первым инфекционным заболеванием, на модели которого Пастер впервые сделал экспериментально обоснованный вывод: «пер­вое заболевание предохраняет от последующего». Отсутствие рецидива ин­фекционной болезни после прививки он определил как «иммунитет» (лат. immunitas — освобождение от чего-либо). До Пастера этот термин употреблялся

¹ Дюкло Э. Пастер: Заразные болезни и их прививки. — М.: Тип. Товарищества Кушнарева,
1898. - С. 79.

² Улъянкина Т. И. Зарождение иммунологии. — М.: Наука, 1994. — С. 62 — 63.

только в юридическом смысле — «освобождение от податей или судебной от­ветственности».

Сравнивая свои результаты с работами Дженнера, Пастер увидел аналогию между ослабленным штаммом куриной холеры в своем эксперименте и вакци­ной Дженнера. И он счел исторически верным применить дженнеровский тер­мин «вакцина» к любому аттенуированному (ослабленному) возбудителю, бо­лее того — выбором «дженнеровского слова» он выразил «признательность к заслугам и неизмеримой пользе, принесенной одним из величайших людей Англии — Дженнером»¹.

О неразрывной связи этих двух великих открытий прекрасно сказал био­граф Пастера, известный французский писатель Р.Валери-Радо: «Коровья оспа — болезнь, свойственная известной расе животных... Если бы вдруг ис­чезла эта болезнь, то сейчас же наступила бы полная тьма в предохранитель­ной прививке против оспы. Во французском же открытии, напротив, сам смер­тоносный вирус служит исходной точкой для приготовления вакцины. Произ­водство вакцины становится делом рук человеческих, эта вакцина может быть приготовлена лабораторным путем и в таком количестве, что можно удовлет­ворять всем требованиям... Дженнер сделал гениальное открытие! Пастер от­крыл гениальный метод!»². Год открытия этого метода — 1880 —вошел в исто­рию науки как год рождения экспериментальной иммунологии.

Вакцина против сибирской язвы (1881 г.) была другим выдающимся откры­тием Пастера и его сотрудников. В 1876 г. Р. Кох уже выделил чистую культуру возбудителя сибирской язвы — Bacilla anthracici. Изучая эпидемиологию этой повальной болезни овец и коров, Пастер доказал вирулентность сибиреязвен­ного фильтрата и показал, что при +44 °С этот возбудитель погибает. Это навело на мысль о понижении его вирулентности путем культивирования при +42 — 43 °С в течение 2 — 8 сут в аэробных условиях. Так была разработана вакцина против сибирской язвы, а уже в 1882 г. во Франции ею были привиты 85 тыс. животных; к 1894 г. эта цифра достигла 3,5 млн.

Серьезные трудности возникли при разработке антирабической вакцины (от лат. rabies — бешенство). До Пастера лучшим средством «лечения» бешенства считалось прижигание места укуса раскаленным железом. Возбудитель бешен­ства (фильтрующийся вирус) в то время не был известен и относился к «неви­димым микробам». «Я не говорю о микробе бешенства, так как его у нас нет... Чрезвычайно трудно найти способ прививки заразной болезни, не получив ее яда, не умея изолировать и культивировать ее микробов», — говорил Пастер в августе 1884 г.³ Но в 1881 г. он взял на себя смелость бороться с этим невиди­мым врагом. (Заметим, что первый вирус табачной мозаики был открыт в 1892 г. российским ученым Дмитрием Ивановичем Ивановским (1864—1920 гг.); в 1899 г. был предложен термин «вирус» (лат. virus — яд), и только в 1903 г. сотрудник Института Пастера в Париже П.Ремленже (P. Remlinger) устано­вил, что возбудителем бешенства является не бактерия, а фильтрующийся вирус.)

¹ Пастер Л. Вакцины заразных болезней: Речь, произнесенная на 5-м общем заседании Меж­
дународного съезда врачей в Лондоне 8 августа 1881 г. // Врач. — 1881. — № 34/35. — С. 8.

² Радо В. Р. Жизнь Пастера. — М.: Изд-во иностр. лит., 1950. — С. 164—165.

³ Пастер Л. Речь на Международном съезде врачей в Копенгагене 11 августа 1884 г. // Радо В.
Луи Пастер: История одного учения. — Одесса: Тип. Нитче. Прил. 4, 1884. — С. 266.

Вместе с Эмилем Ру (Е.Roux, 1853—1933 гг.) и другими сотрудниками Пастер нашел метод ослабления невидимого возбудителя путем высушивания зараженных тканей спинного мозга в атмосфере едкого калия при +23 — 25 °С. Вакцинация проводилась введением эмульсии спинного мозга, высушенной за разное время.

В 1885 г. Пастер организовал в Париже первую в мире антирабическую стан­цию. Уже через год число привитых достигло трех тысяч человек из разных стран мира. Вторая антирабическая станция была создана в России И. И. Меч­никовым (в Одессе в 1886 г.). Затем бактериологические станции стали органи­зовываться в Петербурге, Москве, Варшаве, Самаре и других городах России.

В 1888 г. в Париже на средства, собранные по международной подписке, был создан специальный институт по борьбе с бешенством и другими инфек­ционными заболеваниями. Работой института руководил Пастер. Впоследствии Институт Пастера (как он был назван по предложению Французской Акаде­мии наук) стал крупнейшим центром научной мысли в области микробиоло­гии. В его стенах работали Э.Ру, А. Йерсен, Э.Дюкло, российские ученые: И.И.Мечников (вице-директор, 1904—1916 гг.), Н.Ф.Гамалея, A.M.Безред­ка, Д.К.Заболотный, Ф.Я.Чистович, Г.Н.Габричевский, Л.А.Тарасевич, В.М.Хавкин и др.

Открытия Пастера заложили научные основы для борьбы с инфекционны­ми заболеваниями методом вакцинации (табл. 16).

Следующей славной страницей истории иммунологии стало открытие фи­зиологических механизмов иммунитета. До открытий И. М. Мечникова и П.Эр-лиха сущность индивидуальной невосприимчивости организма к инфекцион­ным заболевания была совершенно не понятна.

Илья Ильич Мечников (1845 — 1916 гг., рис. 185) — выдающийся русский биолог, патолог, иммунолог и бактериолог, создатель фагоцитарной теории иммунитета, один из основоположников эволюционной эмбриологии. Изучая процессы внутриклеточного пищеварения, он заметил, что мезодермальные клетки — лейкоциты (а также клетки селезенки и костного мозга), которые он впоследствии назвал фагоцитами (греч. phagocytus; от phagein — есть, поедать и kytos — полость, клетка) обладают способностью собираться вокруг инород­ных частиц (бактерий в том числе) и поглощать их, выполняя таким образом

Таблица 16. Вакцины человека, созданные в конце XVIII — начале XX в.¹

¹ Ульянкина Т. И. Зарождение иммунологии. — М.: Наука, 1994. — С. 87. 366

функцию защиты организма от болез­нетворных микроорганизмов. Первый доклад о фагоцитарной теории имму­нитета — «О защитных силах организ­ма» И. И. Мечников сделал на VII съез­де русских естествоиспытателей и вра­чей в Одессе в 1883 г. Его теория яви­лась также основой для понимания сущности процесса воспаления.

В 1896 г. И. И. Мечников организо­вал первую в России (вторую в мире) Пастеровскую станцию по борьбе с бешенством и другими инфекционны­ми заболеваниями. Работая в Париже (1888 — 1916 гг.), он создал крупную научную школу российских микроби­ологов, иммунологов и патологов. В его лаборатории в Институте Пастера по­стоянно работали российские ученые, которые стали его учениками и после-дователями. Среди них Георгий Норбер-тович Габричевский (1860—1907 гг.) — основатель московской научной шко­лы бактериологов и первого курса микробиологии в Московском университете (1892 г.), организатор производства противодифтерийной сыворотки в Моск­ве; Даниил Кириллович Заболотный (1866— 1929 гг.) — один из основополож­ников эпидемиологии и учения о природной очаговости чумы (1922 г.), орга­низатор Института эпидемиологии и микробиологии АН Украины; Николай Федорович Гамалея (1859—1949 гг.) — один из основателей первой в России бактериологической станции (Одесса, 1896 г.), инициатор профилактики бе­шенства, холеры, сыпного тифа, оспы и чумы; Лев Александрович Тарасевич (1868—1927 гг.) — основатель НИИ стандартизации и контроля медицинских и биологических препаратов, директор ГИНЗ; Александр Михайлович Безредка (1870—1940 гг.) — преемник Мечникова по Пастеровскому институту и мно­гие другие.

Практически одновременно с Мечниковым, в конце XIX в., немецкий уче­ный Пауль Эрлих (Paul Ehrlich, 1854—1915 гг.) в процессе работы с дифтерий­ным токсином сформулировал теорию гуморального иммунитета. Согласно этой теории, микробы или токсины содержат структурные единицы — антигены, которые, попадая в организм, через определенное время вызывают образова­ние антител — белков класса глобулинов. Антитела существуют в виде особых химических групп на поверхности клеток; часть их отделяется от поверхности, циркулирует с кровью и, встречаясь с микробами или токсинами, связывает их. Причем антитела способны связывать только те антигены, в ответ на про­никновение которых они возникли. Эрлих показал, что существуют два вида иммунитета: пассивный, который достигается введением в организм готовых антител, и активный, когда организм сам вырабатывает антитела в ответ на введение антигенов. Позднее было показано, что иммунная система подавляет также и раковые клетки, которые постоянно появляются в любом здоровом

организме. Более того, иммунные ре­акции возникают и при пересадке ор­ганов и тканей, что привело к созда­нию в наши дни нового важного на­правления иммунологии — неинфекци­онной иммунологии¹.

Бурная полемика и многочисленные исследования, предпринятые после открытий Мечникова и Эрлиха, при­вели к весьма плодотворным результа­там: было установлено, что иммуни­тет определяется как клеточными (фа­гоцитоз), так и гуморальными факто­рами. Таким образом, было создано стройное учение об иммунитете, а его авторы И.И.Мечников и П.Эрлих были удостоены Нобелевской премии (1908 г.).

Этиологическое направление в меди­цинской микробиологии связано преж­де всего с деятельностью одного из

основоположников бактериологии — немецкого ученого Роберта Коха (Robert Koch, 1843—1910 гг., рис. 186). Изучая специфические возбудители различных болезней, Кох создал лабораторную бактериологию и определил стратегию исследований. Он разработал плотные питательные среды для выращивания чистых бактериальных культур (1877 г.) и сформулировал критерии взаимо­связи между возбудителем и инфекционным заболеванием — «триаду Коха». Для признания микроба возбудителем определенной болезни необходимо: 1) обнаружить данный микроб во всех случаях данного заболевания (при других болезнях или у здорового человека он не должен встречаться); 2) выде­лить его из организма больного в чистой культуре; 3) вызвать такое же заболе­вание у подопытного животного, заразив его чистой культурой этого микроба. Кох первым окончательно установил этиологию сибирской язвы (1876 г.), открыл возбудители туберкулеза (1882 г.) и холеры (1883 г.), которую он изу­чал в Египте и Индии. В тропической Африке он исследовал чуму, малярию, трахому, тропическую дизентерию и возвратный тиф. Изучая туберкулез, он получил туберкулин — глицериновый экстракт чистой культуры микобактерий туберкулеза, который оказался ценным диагностическим средством. «За иссле­дования и открытия в области туберкулеза» Роберт Кох был удостоен Нобе­левской премии (1905 г.).

Достижения в области микробиологии открыли большие перспективы для развития промышленности (от изготовления уксуса, вина и пива во Франции времен Пастера до синтеза биологически активных веществ), сельского хозяй­ства (развитие шелководства, борьба с эпизоотиями, сохранение продуктов), сделали возможной научно обоснованную борьбу с инфекционными заболева-

¹ Нобелевские премии по физиологии или медицине за 100 лет / А. Д. Ноздрачев, А. Т. Маръяно-вич, Е.Л.Поляков, Д.А. Сибаров, В.Х.Хавинсон. — 2-е изд. — СПб.: Гуманистика, 2003. — С. 67—75.

ниями и их успешную специфическую профилактику (изготовление вакцин, сывороток и т.п.)¹.