ЭФФЕКТ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ

Поначалу Сергей Черкасов не планировал связывать свою жизнь с медицинской наукой, хотя в его семье были медики: мама-медсестра и старший брат — студент Оренбургского мединститута. Сам же он больше интересовался математикой. Однако под влиянием брата все же решил пойти в медицинский. С первого раза поступить не удалось, пришлось год поработать на кафедре анатомии препаратором, и это пошло Черкасову на пользу: его увлекла атмосфера подготовки студентов-медиков, сидевших днями напролет в анатомических классах и погруженных в изучение интереснейшего предмета — организма человека. На следующий год он уже вполне сознательно, готовый «грызть гранит» науки, поступил на лечебный факультет Оренбургской государственной медицинской академии, в которую к тому моменту был преобразован мединститут. На втором курсе Сергей Черкасов стал посещать кружок при кафедре микробиологии, которой заведовал академик О.В. Бухарин. Олег Валерьевич часто бывал на заседаниях, где студенты докладывали результаты своих экспериментальных работ. Общение с этим выдающимся ученым, замечательным педагогом и его коллегами, сотрудниками недавно созданного Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН, помогало молодежи по-настоящему проникнуться духом научного поиска, увидеть перспективу, казалось бы, рутинной работы.

Медицинскую академию Черкасов окончил с отличием, поступил в аспирантуру, и одновременно ему предложили место научного сотрудника в ИКВС. Там сформировалась группа ученых, исследовавших микробиологию репродуктивной системы. Сергей Викторович оказался перед выбором: продолжить специализацию в качестве акушера-гинеколога либо заняться фундаментальными исследованиями. На тот момент он проходил практику в клинике, проводил много времени в отделениях, участвовал в операциях. Стать классным доктором — это была отличная перспектива. Решение в пользу науки Черкасов принял после полуторачасового разговора с Олегом Валерьевичем Бухариным и не жалеет об этом. Несколько лет он проработал в лаборатории механизмов и регуляции персистенции бактерий, защитил кандидатскую диссертацию, а в 2001 г. стал заведующим незадолго до этого созданной лаборатории изучения механизмов формирования микробиоценозов человека ИКВС. В 2003–2007 гг. С.В. Черкасов был ученым секретарем института, с 2007 — заместителем директора по научным вопросам. В 2011 г. защитил докторскую диссертацию, в 2013 был избран на должность директора ИКВС УрО РАН. В январе 2016 г. ему было присвоено звание профессора РАН, в октябре того же года его избрали членом-корреспондентом РАН.

А теперь несколько вопросов Сергею Викторовичу о предмете его исследований.

— Чтобы ответить на этот вопрос, придется начать издалека. Микробное сообщество, обитающее в организме хозяина, включает в себя доминантную нормальную микрофлору и ассоциативные микроорганизмы, которые могут быть как нейтральными, так и патогенными. О роли нормофлоры в защите от инфекций известно со времен И.И. Мечникова, создателя фагоцитарной теории иммунитета. Однако до сих пор механизмы этой защиты до конца не изучены. Для их понимания нам необходимо, в частности, понятие колонизационной резистентности. Это совокупность взаимосвязанных физиологических, микробиологических и иммунологических факторов организма, придающих стабильность нормальной микрофлоре и препятствующих колонизации его посторонними агентами. Термин был введен голландским ученым ван дер Ваайем в 1971 г. К тому времени ученые уже имели представление о колонизационной резистентности, известно было и о связи состояния нормофлоры и частоты возникновения и интенсивности воспалительных заболеваний. Но методов определения уровня колонизационной резистентности нормофлоры не было. А шведские ученые Парсен и Ларсен даже усомнились в ее полезности, обратив внимание на то, что лактобациллы, даже имеющиеся в организме в нужном количестве, не всегда выполняют функцию защиты его от инфекции. Собственно их статья, опубликованная в журнале «Медицинские гипотезы» в начале 1990-х гг., и побудила нас заняться этой проблемой.

Мы провели серию экспериментов, чтобы оценить антагонистическую активность нормофлоры, и оказалось, что она сильно различается у разных организмов. Объектом нашего исследования была колонизационная резистентность репродуктивного тракта женщины. Мы обнаружили, что даже если нормофлора не нарушена, но колонизационная резистентность ее снижена, то болезни возникают чаще и тянутся дольше.

Нам удалось расшифровать бактериальные механизмы колонизационной резистентности: это торможение адгезии, т.е. способности патогенов прикрепляться к клеткам с последующей колонизацией организма,  антагонистическое антимикробное действие нормофлоры и подавление персистентного потенциала чужеродных бактерий. Мы научились определять качественные и количественные показатели колонизационной резистентности и запатентовали свой метод.

— Новизна этой концепции заключается, в частности, в том, что в ней учитываются не только хорошо изученные взаимоотношения макросимбионта, т.е. хозяина, с нормофлорой и с условно патогенными организмами, но и взаимоотношения последних двух составляющих между собой. Мы поставили задачу выяснить, зависит ли колонизационная резистентность, т.е. способность нормофлоры противостоять патогенам, от ее взаимодействия с факторами иммунитета, как врожденного, так и адаптивного. Возьмем, например, такой антибактериальный агент, как лизоцим, — он содержится в слюне, в слизистой носоглотки, желудочно-кишечного тракта, в слезной жидкости, в грудном молоке. Оказалось, что его концентрация в секретах человека сама по себе не критична для патогенных микроорганизмов. Бактерицидный эффект достигается только в результате потенцирования действия антибактериальных факторов иммунитета и антагонистической активности нормофлоры. Такое потенцирование происходит и в тех случаях, когда против «внешних врагов» — патогенов — объединяются представители разных таксонов нормофлоры, например, лактобактерии и коринебактерии. Их синергидный, т.е. взаимно усиливающий, эффект мы подробно изучили и описали.

В результате этих исследований родилось новое определение колонизационной резистентности, в котором акцентируется, что она направлена на поддержание микроэкологического баланса за счет симбиотических взаимодействий организма хозяина и нормальной микрофлоры. Когда этот баланс нарушается, возникают воспалительные заболевания.

Еще один фундаментальный вывод заключается в том, что в домедицинскую эпоху микробиота репродуктивного тракта женщины сыграла очень важную роль в сохранении homo sapiens как вида. Именно синергидное защитное действие нормофлоры и факторов врожденного иммунитета обеспечивает возможность рождения здорового ребенка.

— Благодаря лактобациллам мы разработали экологичный метод дезинфекции объектов окружающей среды, в основе которого — способность этих микроорганизмов  продуцировать перекись водорода. Она взаимодействует с ионами металлов переменной валентности (например, меди), в результате чего образуется гидроксильный радикал — мощный антибактериальный фактор, против которого бактерии пока не выработали защиту. Этот процесс мы «подсмотрели» в организме человека и получили патент на изобретение. 

Исследования сотрудницы нашей лаборатории доктора медицинских наук Е.А. Кремлевой имеют значение и для практики экстракорпорального оплодотворения. Выяснилось, что снижение колонизационной резистентности организма приводит к уменьшению эффективности ЭКО даже тогда, когда никаких воспалительных заболеваний у женщины нет. Защитные силы не срабатывают, происходит инфицирование, что может повлечь гибель плода.

Вообще акушер-гинеколог должен не только лечить основное заболевание, но и восстанавливать колонизационную резистентность организма женщины. Как именно восстанавливать — на данный момент нерешенная проблема. Стандартное назначение пробиотиков, как показали наши исследования, неэффективно, поскольку у каждой женщины своя уникальная нормофлора, и здесь нужен индивидуальный подход. Доктора часто об этом просто не знают и назначают те препараты, которые есть в аптеках. Справедливости ради надо признать, что пока нигде в мире нет «персонифицированных» пробиотиков, поэтому приходится действовать методом проб и ошибок.

Понимание тонких механизмов защиты организма от инфекций, в том числе феномена синергидного действия разных факторов, исключительно актуально сегодня, когда сформировалась устойчивость патогенных микроорганизмов к антибактериальным средствам. Это поистине глобальная проблема. Преодолению ее может способствовать эффект потенцирования «усилий» факторов иммунитета и нормофлоры, но управлять этим процессом очень сложно, потому что мы не пока не знаем, как он происходит. Почему бактерия нечувствительна к «лошадиным дозам» антибиотиков, но гибнет благодаря совместному действию двух антибактериальных факторов даже в низких концентрациях? На этот и многие другие вопросы еще предстоит найти ответы.