Микробиом легких

Начав учиться в медицинском университете, я узнала, что здоровые легкие имеют стерильное окружение. Уже было известно, что на коже, в ротовой полости и пищеварительном тракте живут бактерии. Если в стандартной чашке Петри, используемой в лаборатории, анализировать культуру, взятую из нижних дыхательных путей здоровых людей, то в ней обнаруживаются только бактерии, которые обычно заселяют ротовую полость и применяются в качестве образцов. Однако развитие методов молекулярного анализа, позволяющих определять бактерии и вирусы на основании генетического материала, приносит гораздо более интересные результаты.

Вероятно, представления о том, что в легких не живут бактерии, всегда были несколько наивными с учетом наличия этих бактерий в носовой и ротовой полостях и глотке, а также анатомической связи этих органов с легкими. В легкие постоянно попадают воздух и секрет из верхних дыхательных путей. Теперь, когда в нашем распоряжении имеются чувствительные методы определения микробов в легких, в научном сообществе начались горячие обсуждения «реальности» этих микробов. Другими словами, возможно, это всего лишь контаминация (загрязнение) при отборе образцов или эти бактерии были занесены в легкие, но были преимущественно мертвыми и на самом деле не жили в легких. Одну из лучших аналогий привел Роберт Диксон, эксперт в этой области, сравнив легкие с приливным бассейном. Наличие живых организмов в приливном бассейне определяется тем, что приносит и уносит океан, и мы не могли бы утверждать, что такой бассейн лишен жизни. В легких, видимо, микробиом отражает те микроорганизмы, которые попадают в них из верхних дыхательных путей, но не размножаются непосредственно в этом органе[5]. Клиническое значение этих бактерий все еще остается под вопросом.

Изучая хронические заболевания легких, мы узнаем многое о сложности микроорганизмов в этом органе, а также то, какую роль они могут играть у больных и здоровых людей. Стало известно, что бактерии, живущие в больных и здоровых легких, различны, даже при заболеваниях, которые, как считалось ранее, не вызваны инфекционными причинами. При нарушении защитных механизмов легких появляются новые экологические ниши, в которых начинают развиваться определенные виды бактерий. Другими словами, в различных участках больных легких образуется микроокружение, способствующее росту бактерий, характерных только для этого заболевания. Даже у двух людей с одинаковым хроническим заболеванием легких тип и количество обнаруживаемых бактерий существенно различаются, что может повлиять на их самочувствие. Потенциальная роль этих бактерий в настоящее время активно изучается.

Инфекции

Обычно термин инфекция используется для обозначения того, что микроорганизм не только проник в организм, но и способствовал развитию заболевания. Легкие постоянно подвергаются атаке множества патогенов, к которым относятся вирусы, бактерии и грибы. Если инфекции приводят к немедленному появлению симптомов, это называется острой инфекцией. Однако некоторые патогены могут оказаться более коварными и активироваться через некоторое время. Такие инфекции называются подострыми или хроническими. Необходимо отметить, что в ХХI веке для лечения многих распространенных заболеваний мы используем все больше лекарственных препаратов, подавляющих иммунную систему, что приводит к более частому развитию инфекций, которые раньше наблюдались лишь изредка. Для описания таких случаев у пациентов с ослабленным иммунитетом используется термин оппортунистические инфекции.

Вирусные инфекции

Некоторые вирусы поражают дыхательные пути, в то время как в других случаях легкие страдают в результате более обширной атаки на организм. Мы сосредоточимся на первом варианте. Даже в этом случае некоторые вирусы действуют в большей степени на верхние дыхательные пути и глотку, а другие — на нижние дыхательные пути и иногда на альвеолы. Кроме того, вирусные инфекции могут оказать влияние на микрофлору легких, особенно у пациентов с хроническими заболеваниями легких. Таким образом, первичные вирусные инфекции могут привести к появлению вторичных бактериальных инфекций. Такое часто случается при пневмонии, вызванной вирусом гриппа, когда присоединившаяся бактериальная инфекция оказывает существенное влияние на тяжесть заболевания.

Одна из самых распространенных инфекций — обычная простуда, которая может быть вызвана большим числом вирусов, включая риновирус, аденовирус, вирус гриппа, респираторно-синцитиальный вирус (РСВ), вирус парагриппа и коронавирус. Это отчасти объясняет отсутствие вакцины против простуды. Есть и другие виды вирусов, поражающих дыхательные пути: вирус кори, энтеровирус, хантавирус, вирусы герпеса (включая вирус простого герпеса, вирус Эпштейна — Барра, цитомегаловирус и вирус ветряной оспы), а также вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Структура каждого вируса различна. Например, аденовирус содержит молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а коронавирус — молекулу рибонуклеиновой кислоты (РНК). Одни вирусы характерны только для человека, другие (например, коронавирус) обнаруживаются и у многих животных. Эти патогены редко передаются между видами, однако когда это происходит, то может приводить к разрушительным последствиям. Некоторые респираторные вирусы обнаруживаются не только в секрете дыхательных путей, но и в моче, кале, слезной жидкости, грудном молоке и крови. Но есть и такие (например, вирус гриппа), которые характерны в основном для дыхательных путей.

Основной путь передачи зависит от самого вируса. Большое количество частиц респираторных вирусов присутствует в секрете дыхательных путей, может выходить при чихании, кашле и дыхании в виде капель и оседать непосредственно на слизистой оболочке или заражать предметы, с которых вирус передается через руки в ротовую и носовую полости и даже глаза. В то время как подобные капли могут относительно быстро оседать на поверхности, частицы меньшего диаметра, называемые аэрозольными, могут задерживаться в воздухе часами и преодолевать значительные расстояния. Когда началась пандемия, вызванная вирусом SARS-CoV-2, то первые официальные рекомендации касались снижения передачи возбудителя посредством мытья рук и соблюдения социальной дистанции, то есть были направлены на ограничение заражения посредством капель. Однако все больше данных свидетельствуют о том, что этот вирус передается с аэрозольными частицами, и в связи с этим меры профилактики сместились в сторону использования масок и проветривания помещений.

Как только вирус достигает клеток, выстилающих дыхательные пути, он начинает распространяться. Многие респираторные вирусы были обнаружены в клетках носовой полости, глотки и крупных дыхательных путей. В самых тяжелых случаях вирусы могут обнаруживаться в клетках, выстилающих альвеолы. Если возбудитель поражает только носовую полость или глотку, то развиваются симптомы обычной простуды. При определенных видах, таких как вирус простого герпеса, во рту и в глотке могут образоваться весьма болезненные пузырьки. Если инфицируется бронхиальное дерево, то ощущается раздражение, в результате которого появляется кашель. При воспалении мелких дыхательных путей затруднено прохождение воздуха, что приводит к возникновению хрипов, особенно у маленьких детей.