Вкус нашей собственной медицины

Глубокое погружение в спорное использование антибиотиков в животноводстве.

Иллюстрация Натальи Зан

В январе 2017 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США резко сократило использование антибиотиков в животноводстве в надежде решить проблему повышения уровня устойчивости к антибиотикам у потенциально болезнетворных микробов.

Это знаменует начало того, что, как надеется FDA, станет существенным изменением в том, как мы используем антибиотики в сельском хозяйстве. В 2015 году в Соединенных Штатах было продано 34,3 миллиона фунтов антибиотиков, предназначенных только для домашнего скота - более чем в четыре раза больше, чем каждый год продается людям. Закрытие значительной части такой огромной отрасли - это не то, что FDA предприняло легко - на самом деле, уже 40 лет.

Почему FDA так обеспокоен устойчивостью к антибиотикам? Перевесят ли плюсы от запрета на использование антибиотиков в животноводстве на самом деле? И как антибиотики стали так широко распространены в животноводстве?

Борьба с устойчивостью к антибиотикам

Впервые обнаруженный Александром Флемингом в 1928 году, антибиотик пенициллин был провозглашен чудодейственным лекарством, потому что он мог остановить вызывающие инфекцию бактерии на своих путях. В последующие годы пенициллин разрабатывался как лекарственное средство как для людей, так и для домашнего скота, и инфекции, которые когда-то были смертными, стали излечиваться с помощью обычных инъекций или таблеток. Продолжительность жизни человека выросла; младенческая смертность снизилась. В то время как в 1930 году от бактериальной болезни умерло 300 000 американцев, в 1952 году от тех же болезней погибло менее 95 000 человек, хотя население увеличилось почти на 30%.

Но был подвох. Даже когда он принял Нобелевскую премию по медицине в 1945 году, Флеминг предупредил весь остальной мир о том, как быстро у бактерий возникает устойчивость к антибиотикам. Появление резистентности к антибиотикам или способность штамма бактерий подавлять действие того или иного лекарства почти неизбежна в сообществе микробов - и, как только оно начнется, оно может быстро охватить всю популяцию бактерий. И предсказание Флеминга прозвучало невероятно верно: штаммы бактерий, устойчивых к каждому имеющемуся у нас лекарству, были идентифицированы, многие уже через год после их первоначального открытия. Быстрое появление резистентности также резко контрастирует с постоянно снижающейся скоростью открытия лекарств: хотя с 1935 по 1968 год было введено более десятка различных классов антибиотиков, с тех пор было открыто только два. Многие из наших первых антибиотиков были случайно обнаружены в природе, изолированы от других бактерий, которые развивались в течение тысячелетий в зародышевой войне. Кроме того, технические трудности разработки и синтеза новых лекарств в лаборатории в сочетании с длительным и тщательным процессом испытаний на безопасность и одобрением FDA в США привели к тому, что в наших аптечках не было новых антибиотиков.

Туберкулез, гонорея и стафилококковые инфекции - это лишь некоторые из самых печально известных инфекционных заболеваний с высокой лекарственной устойчивостью, которые до сих пор поражают мир. Во многих случаях пациентов с этими заболеваниями отворачивают от больниц, потому что для их лечения просто не осталось лекарств. Более 700 000 человек во всем мире умирают каждый год в результате бактериальных инфекций, устойчивых к антибиотикам. И эти показатели растут, и ожидается, что к 2050 году устойчивость к антибиотикам будет стоить миру не менее 10 миллионов жизней и 8 триллионов долларов ежегодно.

Как возникает и распространяется сопротивление? Как оказалось, это игра чисел. По мере роста численности популяций бактерий возникает разнообразие: в генетическом коде бактерий происходят случайные мутации, и некоторые члены сообщества имеют больше возможностей справляться со стрессами, как наркотики, чем другие. Когда эта популяция лечится наркотиками, она убьет много бактерий - кроме тех, которые имеют случайно развитую устойчивость.

Поэтому, возможно, неудивительно, что многие ученые встревожены тем, что считают ненужным использование антибиотиков в нашем домашнем скоте. Многие из препаратов, которые мы используем для лечения домашнего скота, очень похожи на те антибиотики, которые мы используем у людей. Допуская эти соединения в нашей пище, почве и воде в любом количестве, мы увеличиваем распространенность бактерий, устойчивых к тем самым препаратам, которые мы используем для лечения инфекций.

Но с 1950-х годов большая часть домашнего скота в США постоянно получает дозу антибиотиков на субтерапевтическом уровне в еде и воде. Как началась эта практика - и является ли применение антибиотиков в животноводстве оправданным в любом контексте?

Чистота рядом с пухлостью

В первые дни антибиотиков, лекарства попали в корм для животных почти как счастливая случайность. Начиная с 1940-х годов, антибиотики сначала использовались в животноводстве для терапевтического лечения бактериальных заболеваний, как у людей. Наркотики сделали свое дело: фермеры смогли сохранить здоровье своих животных и минимизировать распространение болезнетворных бактерий в своем скоте и в корм. Но у лекарств также был неожиданный и изначально непреднамеренный побочный эффект: животные, которые их потребляли, быстро начали набирать вес, несмотря на то, что ели такое же количество пищи.

Больше фунтов означало больше товарного мяса - и, с бумом открытия антибиотиков в 1950-х годах, огромной и доступной неожиданностью для фермеров. Они быстро воспользовались возможностью, кормя всех животных, больных или здоровых, субтерапевтическими дозами стимулирующих рост лекарств. Это не только увеличило прибавку в весе животных, но и стало профилактическим средством, позволяющим животным не заболеть. Это позволило фермерам сэкономить деньги на дорогой пище и содержать животных в помещении в более бедных, грязных и более стесненных условиях. Так называемые антибиотики, стимулирующие рост (GPAs), заменили пастбища и корма, и мясо попало на полки магазинов в тоннах. В течение нескольких лет почти ни один из антибиотиков, назначаемых домашнему скоту, не применялся для лечения заболеваний, вместо этого его постоянно раздавали в надежде предотвратить будущие инфекции и повысить урожайность.

Чем можно объяснить этот странный побочный эффект антибиотиков? Большинство ученых считают, что ответ заключается в микробиоте кишечника, огромной популяции бактерий и других микробов в пищеварительном тракте, которые помогают нам переваривать пищу, отводить вредные патогенные микроорганизмы и производить необходимые химические вещества для функционирования организма. Просто предотвращая инфекции, антибиотики могут позволить организму тратить драгоценные ресурсы на рост, а не на иммунную систему. Кроме того, антибиотики могут уничтожать популяции бактерий в тонкой кишке; эти бактерии могут фактически конкурировать с клетками хозяина за пищу, оставляя хозяину больше питательных веществ в их отсутствие. Другие данные свидетельствуют о том, что бактерии производят химические вещества, которые непосредственно подавляют рост. Наконец, так же, как антибиотики могут влиять на нашу собственную кишку, у животных, которых лечат обычными антибиотиками, кишечник, как правило, имеет совершенно разную структуру, которая может изменить усвоение питательных веществ.

Независимо от объяснения, эффект очевиден: большие дозы антибиотиков способствуют увеличению веса, и мы знаем это с 1940-х годов.

Болезнь, от фермы к столу

В настоящее время есть две большие проблемы с чрезмерным использованием антибиотиков. Первый - это устойчивость к антибиотикам. Устойчивые к лекарственным средствам бактерии, такие как MRSA, подают прямо на наши тарелки, либо в виде зараженного мяса, либо с полей сельскохозяйственных культур, оплодотворенных загрязненными фекалиями домашнего скота. Именно по этой причине FDA решила, что антибиотики больше не могут использоваться в целях стимулирования роста. Их позиция - «оправданное использование»: только терапия. Не исправляйте это, если оно не сломано - потому что, кто знает, что еще может привести к повреждению в процессе.

Этот шаг не первый в своем роде. Европейский Союз запретил использование антибиотиков для стимулирования роста (но не для профилактики заболеваний) в 2006 году - с неоднозначными результатами. Понятно, что фермеры недовольны более строгими правилами. Без антибиотиков они вынуждены полагаться на более сложные методы дезинфекции и расширять свои заводы, чтобы освободить место и инвестировать в большее количество кормов. И очень многие нашли лазейки в ограничениях: оказалось, что фермерам легко покупать лекарства под видом лечения вместо ГПД и вновь вводить их в корм. Это может показаться обманчивым (или просто незаконным), но проблема, безусловно, не в черно-белых проблемах: болезни у скота редки, а избавление животных от вредных бактерий защищает не только наших овец, коров и свиней, но и миллиарды людей, которые ешь их.

В Соединенных Штатах многие утверждают, что эти правила сделают производство мяса более дорогостоящим, и что мы жертвуем фунтами мяса, которые могли бы вместо этого накормить голодных людей. Хотя некоторые анализы показали, что эти утверждения не соответствуют действительности, нельзя избежать того факта, что затраты, скорее всего, возрастут в краткосрочной перспективе, когда фермеры адаптируются.

Но есть и вторая горькая пилюля. Эти неприятные побочные эффекты увеличения веса? Они могут происходить и у людей.

Несколько исследований выявили возможную связь между введением антибиотиков у младенцев и детей и развитием ожирения в более позднем возрасте. И хотя невозможно провести те же окончательные исследования на людях, что и на мышах, многочисленные группы ученых показали, что введение молодым мышам частых доз антибиотиков приводит к увеличению веса. И другие показали, что удаление определенных популяций бактерий из желудка человека может на самом деле повысить уровень грелина в крови, гормона, который повышает аппетит.

До сих пор нет научного консенсуса относительно связи между антибиотиками и ожирением у людей - но ученые и врачи соглашаются, что, возможно, было бы разумно проявлять большую осторожность, поскольку мы продолжаем назначать эти препараты детям, учитывая, что Соединенные Штаты являются одним из лучших потребители антибиотиков в мире.

Так каково решение этой распространенной проблемы? Ученые усердно работают над созданием лекарств, которые многие называют «постантибиотической эрой». До тех пор наша потребность в антибиотиках не исчезнет в одночасье, поэтому взвешенное использование антибиотиков только тогда, когда это необходимо, вероятно, является правильным решением. Тем временем, однако, потребуется больше работы, чтобы определить многие роли, которые антибиотики сейчас играют от рецепта до тарелки.

Кэтрин Ву - кандидат наук в Гарвардском университете, где она изучает туберкулез, широко распространенную и часто устойчивую к антибиотикам бактериальную инфекцию. Она является со-директором Science in the News, организацией аспирантов, которая обучает ученых, чтобы лучше общаться с широкой публикой.

Я Содержу Множество - это многочастный видео-сериал, посвященный исследованию удивительного, скрытого мира микробиома. Сериал ведет научный писатель Эд Йонг и продюсирует HHMI Tangled Bank Studios совместно с комнатой 608.