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.

363

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

Рис. 184. Луи Пастер (1822-1895 гг.) в ла­боратории Высшей нормальной школы в Па­риже. Фрагмент картины А.Эдельфельдта. 1889 г. Париж. Музей Л. Пастера

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.

364

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.

365

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

Заболевание	Год создания	Заболевание	Год создания
Натуральная оспа	1796	Дифтерия	1923
Бешенство	1885	Коклюш	1926
Брюшной тиф	1896	Столбняк	1927
Холера	1896	Желтая лихорадка	1935
Чума	1897	Инфлюэнца	1936
Туберкулез	1921	Риккетсия	1938

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

ф ункцию 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.

^Рис-

^ ^гг'

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

367

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.

Рис. 186. Дружеский шарж на Роберта Коха: профессор Кох культивирует бакте­рии и грибки

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.

368

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

ФИЗИОЛОГИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА

Физиология (греч. physiologia; от physis — природа и logos — учение) — одна из древнейших естественных наук. Она изучает жизнедеятельность целого орга­низма, его частей, систем, органов и клеток в тесной взаимосвязи с окружаю­щей природой. В историческом развитии физиологии выделяют два периода: эмпирический и экспериментальный.