«Будь здоров!», 2011, № 9, с. 8-13 Выписывайте журнал «Будь здоров!», подп. инд. 73035 (Пресса России) и 99555(Почта России)
Превращения кишечной палочки Вера Шабелъникова
В прошлом номере в статье Татьяны Сахарчук «Как тихоня превращается в монстра» было высказано предположение, что массовое распространение кишечной инфекции этим летом в Западной Европе может быть связано с применением методов генной инженерии в сельском хозяйстве. Продолжаем эту тему.
Побочные эффекты ГМО Штамм-мутант Знакомый незнакомец Риск горизонтального переноса Способы защиты Побочные эффекты ГМО Сторонники выращивания генетически модифицированных растений утверждают, что без этой биотехнологии мир себя не прокормит. Противники такого метода говорят об исходящей от него угрозе. При этом одни ссылаются на то, что никто не доказал вреда генетически модифицированных организмов (ГМО), а другие - что никто не доказал их безопасности. События прошедшего лета внесли свои коррективы в этот спор. Не все знают, что в нашей стране существует Общенациональная ассоциация генетической безопасности (ОАГБ). Эта общественная организация, созданная группой энтузиастов в 2004 году, не является ни государственной, ни коммерческой структурой, благодаря чему ей удаётся сохранять независимость. Под генетической безопасностью специалисты ОАГБ подразумевают комплекс условий, позволяющих «максимально эффективно реализовывать заложенный генетический потенциал живого и создать предпосылки для его дальнейшего устойчивого существования в череде будущих поколений». На это и направлена деятельность генетиков, физиологов, биохимиков, врачей, диетологов, входящих в ОАГБ. Иначе говоря, их цель - защита человека как биологического вида от негативных факторов среды обитания. Одна из главных задач экспертов ОАГБ - контроль за распространением генетически модифицированных продуктов, поскольку, по их мнению, такие продукты могут таить в себе опасность не только для дикой природы, но и для человека. Эту точку зрения убедительно обосновывает вице-президент ОАГБ Алексей Михайлович Куликов - кандидат биологических наук, сотрудник Института биологии развития им. Н.К.Кольцова РАН. Сама по себе технология получения ГМ-продуктов, по словам Куликова, не фатальна. Новые гены вставляются в ДНК с помощью плазмид - специальных конструкций, созданных из генетического материала вирусов. Такие процессы (горизонтальный перенос генов) постоянно идут и в природе. Опасно другое - то, что человек создаёт конструкции, устойчивые к определённым воздействиям. Такая устойчивость имеет негативные побочные эффекты. Например, когда создаётся сорт ГМ-свёклы, устойчивой к глифосату (известному гербициду), это позволяет бороться с сорняками, не убивая свёклу. Но токсичный глифосат начинает накапливаться в самой свёкле. Кроме того, при переносе генов устойчивость может проявиться не там, где планировалось. Например, генетически модифицированный рапс, устойчивый к гербициду, в Канаде превратился в суперсорняк, с которым очень трудно бороться. Куликов приводит ещё один пример негативных последствий переноса генов, когда устойчивые к антибиотикам плазмиды из продуктов животноводства могут переходить в почвенные бактерии. По его словам, не исключено появление генетических конструкций, которые будут «молчать» в растениях, но «заговорят» в кишечнике человека. Причём это может быть ставший патогенным штамм «своей» бактерии E.coli, а не какая-то новая инфекция. Эти опасения Алексея Михайловича Куликова, высказанные на конференции ещё в 2004 году, возможно, имеют прямое отношение к сегодняшнему дню. Точнее, к распространению в Европе этим летом сверхустойчивого штамма кишечной бактерии эшерихии коли (E.coli) - эпидемии, которая до сих пор не получила должного объяснения. Штамм-мутант Впервые вспышка кишечной инфекции, вызванная новым штаммом кишечной палочки, была отмечена в мае в Германии. Всё лето инфекция набирала силу, потом пошла на убыль. К настоящему времени число пострадавших достигло трёх с половиной тысяч, более 50 человек погибли. Большинство заболевших - жители Германии, но, как и ожидалось, инфекция перекинулась и на другие страны. Отдельные случаи были отмечены в пятнадцати европейских странах, а также в США. Как показали лабораторные исследования, возбудителем массовых заболеваний стал штамм энтерогеморрагической кишечной палочки О104:Н4, который раньше не выявлялся при вспышках заболевания у людей. По результатам исследований, это мутант, содержащий гены двух разных типов эшерихии коли. По словам эксперта ВОЗ по безопасности пищевых продуктов Хильде Круз, новый штамм кишечной палочки обладает «рядом характеристик, повышающих вирулентность (степень болезнетворности. – Прим. ред.) и продукцию токсинов». Согласно эпидемиологическим наблюдениям, заражение кишечной палочкой О104:Н4 часто осложняется гемолитико-уремическим синдромом, который чреват острой почечной недостаточностью, поражением центральной нервной системы и представляет угрозу для жизни. Источник опасной бактерии искали долго, и нельзя сказать, что нашли. Последовательно выдвигали и отвергали обвинения в адрес разных овощных культур. Исследователи Еврокомиссии остановились на ростках бобовых, в частности египетского пажитника. Однако это вызывает сомнения у многих специалистов. Главный санитарный врач России Геннадий Онищенко заявил по поводу экспертного отчёта Еврокомиссии, что «этот документ оставляет очень много вопросов и, по существу, не отвечает ни на один из них». Объективных данных, свидетельствующих о загрязнении египетских семян пажитника, по его словам, не получено. Таким образом, источник инфекции до сих пор точно не установлен. Знакомый незнакомец Термин «кишечная палочка» у всех на слуху. Упоминание бактерии эшерихии коли мелькало в сводках санэпидстанций почти каждое лето. Дело в том, что эта абсолютно безобидная бактерия является показателем степени загрязнения водоёмов фекалиями. Определить её содержание в воде очень просто, эпидемиологи его замеряли, и если количество кишечной палочки превышало установленную норму, водоём закрывали. Уничтожали заражённые кишечной палочкой продукты. Но никогда речь не шла о глобальной эпидемии с тысячами поражённых и десятками погибших. Что же произошло? У кишечной палочки есть разные штаммы. Они схожи по своему строению, основным генетическим особенностям, а также по способу передаваться от человека человеку фекапьно-оральным путем (при физическом контакте, через воду, загрязнённые землей руки или немытые овощи и фрукты). Однако вирулентность у этих штаммов может быть разной: бактерии могут производить большее или меньшее количество токсинов, легче или труднее поражать ткани организма и в итоге вызывать более или менее тяжёлое заболевание. Большинство разновидностей эшерихии коли - нормальные представители кишечной микрофлоры, не вызывающие заболевания при здоровом иммунитете, часть из них даже используется для лечения болезней кишечника. Другие штаммы могут вызвать расстройства пищеварения разной степени. Есть и такие штаммы кишечной палочки (они немногочисленны), которые обладают повышенной вирулентностью и при попадании в организм могут привести к развитию тяжёлых осложнений - кишечных кровотечений и поражению почек. Такие штаммы объединены в группу энтерогеморрагических кишечных палочек (ЭГКП). Таким и оказался возбудитель кишечной эпидемии этим летом. У заболевших очень часто наблюдались кишечные кровотечения и гемолитико-уремический синдром. Откуда появился этот грозный мутант? По словам микробиологов, в обмене генами между различными штаммами бактерии нет ничего удивительного. Микроорганизмы способны передавать друг другу небольшие участки ДНК (плазмиды). Это обеспечивает им приспособляемость и помогает выживать всему виду. Как произошёл обмен генами в данном случае - в организме животного, человека или в окружающей среде - пока можно только гадать. Риск горизонтального переноса Вернёмся к доводам Алексея Куликова о том, что при создании ГМО не исключено появление генетических конструкций, которые «заговорят» только в кишечнике человека. Причём опасение у учёного вызывал патогенный штамм именно эшерихии коли, а не какая-то новая инфекция. Горизонтальный перенос генов широко известен в царстве бактерий. Способность обмениваться участками генома имеет прямое отношение к риску использования ГМО. В природе вероятность встраивания трансгенной конструкции из растения в геном млекопитающих и человека ничтожно мала, поскольку существуют надёжные барьеры, препятствующие горизонтальному переносу. Но даже если он произойдёт, клетка, как правило, утрачивает способность размножаться. По-другому обстоит дело с кишечной микрофлорой в организме человека. Бактерии способны к трансформации при переносе участков ДНК. При встраивании чужеродных плазмид возникает риск создания новых патогенных штаммов бактерий. Одна бактерия, получившая плазмид, сама по себе большого значения не имеет, но она будет передавать новый геном потомству. А размножаются бактерии очень быстро. Теоретически кусочек ДНК из съеденного нами генетически модифицированного растения может в кишечнике встроиться в представителя нашей нормальной микрофлоры. И тогда он получит новые свойства. В этом и состоит одна из главных причин, по которой опасны генетически модифицированные образования. Это особенно характерно для эшерихии коли, которая обладает большим числом патотипов и для которой горизонтальный перенос генов - не исключительное событие. Стремление биологов вывести сверхустойчивую культуру растения с помощью горизонтального переноса части чужеродной ДНК могло привести к созданию сверхустойчивой кишечной палочки. То есть к появлению мутанта, способного противостоять даже сильному иммунитету человека и воздействию известных антибиотиков. Как это могло произойти? Допустим, коровы получают корм, содержащий ГМО. В кишечнике коровы вещества расщепляются и в кишечную палочку встраивается фрагмент ДНК ГМО, отвечающий за устойчивость. Палочка быстро размножается, а затем выделяется с навозом. Этим навозом, содержащим кишечную палочку, изменившую свои свойства, удобряют почву, на которой выращиваются овощи. Недостаточно промытые овощи съедает человек, и в его организм попадает сверхустойчивая бактерия. В конце этой цепочки может вспыхнуть эпидемия. Это гипотеза, требующая проверки. Способы защиты Советы о том, как свести к минимуму риск заражения агрессивной кишечной палочкой, известны со времён санпросвета. Поскольку эта инфекция передаётся фекально-оральным путём, надо мыть руки с мылом после туалета и перед едой, тщательно очищать и мыть под струей воды свежие овощи. Если же в регионе есть случаи заражения этой инфекцией, придётся отказаться от свежих овощей и фруктов в пользу термически обработанных. Что же касается защиты от возможных негативных последствий применения ГМ-технологий, то, по мнению Алексея Михайловича Куликова, необходимо привлечь как можно больше исследовательских организаций России для их изучения. Пора создать базу данных, отражающую все «побочные эффекты» применения отдельных генетических конструкций (накопление токсинов, перенос генов в другие организмы и т.д.). Кроме того, должна быть разработана система полноценной маркировки ГМ-продуктов, чтобы каждый покупатель мог пользоваться этими сведениями. Поспешность, с которой некоторые страны стали продвигать ГМ-технологии, уже представляется ошибочной. В США, например, где нет маркировки ГМ-продуктов, очень сложно проследить последствия применения ГМО. А кроме того, некоторые традиционные культуры в естественном виде там уже утрачены. За дикой соей, например, американцам приходится приезжать к нам. Итак, в споре о ГМ-технологиях есть две полярные точки зрения: * никто не доказал, что они вредны; * никто не доказал, что они безопасны. Одно из этих утверждений должно из отрицательного превратиться в утвердительное. А пока этого не произошло, пока у учёных нет уверенности в безвредности ГМО, эксперименты с горизонтальным переносом фрагментов ДНК, по всей видимости, следует проводить в лабораторных условиях.