Majka svih zaraznih bolesti – kako smo pružili otpor
Majka svih zaraznih bolesti – kako smo pružili otpor
Kuga je opsjedala čovječanstvo tisućama godina, ali je njen uzročnik bio skriven i čekao je razvoj mikrobiologije sve do 1894. godine kada je francusko-švicarski mikrobiolog Alexandre Yersin prvi izolirao bakteriju koja je ubila milijune ljudi.
Dogodilo se to u Hong Kongu, a njemu u čast nazvana je Yersinia pestis. Možda će zvučati čudno, ali želim naglasiti kako je otkriće uzročnika presudno za specifično liječenje. Zaraznost nekih bolest neovisno je otkrivena pred puno stoljeća u Južnoj Americi, Kini, Indiji, Europi i arapskoj medicini, ali bez otkrića uzročnika mjere koje smo mogli poduzeti bile su nespecifične, od karantene do suportivne terapije u liječenju simptoma.
Zanimljivo, slavni japanski znanstvenik Kitasato Shibasaburo u isto je vrijeme i na istom mjestu, u Hong Kongu, pokušao izolirati uzročnika kuge kao i Alexandre. Alexandre je u to vrijeme bio mlad i nepoznat. Kitasato i Alexandre su se upoznali u Hong Kongu i Alexandre je zamijetio kako Kitasato ne uzima uzorke tkiva iz limfnih čvorova već krvi.
Kitasato je promašio, Alexandreovi rezultati su bili konzistentni i to ga je upisalo zlatnim slovima u povijest mikrobiologije. Otkriće Alexandrea Yersina dogodilo se u idealno vrijeme stupnja razvoja medicine tog doba. Koja je oružja medicina tada imala na raspolaganju?
Prethodno spomenuti Kitasato Shibasaburo zajedno sa svojim mentorom Emilom Adolfom von Behringom 1890. godine otkrio je liječenje antitoksinima. Što su to antitoksini? Druge vrste poput konja imuniziraju se određenim uzročnikom bolesti, u ovom slučaju bakterijom Yersinia pestis.
Konj razvije specifična protutijela koja se potom izoliraju iz krvi. Takva protutijela mogu se dati kako bi se „borila“ protiv bakterije u oboljelih u kuge. Alexandre Yersin već 1896. godine po uzoru na Kitasatoa stvorio je „sérum antipesteux“, „serum protiv kuge“. Ovakav postupak zovemo pasivna imunizacija i više o tom pristupu podsjetite se u prethodnom članku.
Prvi rezultat kliničkog ispitivanja bio je uspješan. Ukupno 23 kineska pacijenta oboljela od kuge liječena su antitoksinom i samo dvoje ih je umrlo. Smrtnost od samo 9% nije bila nikad viđena do tada: smrtnost bubonske kuge prelazi 50%, a septikemijski i plućni oblik su gotovo 100% smrtonosni. Nažalost, kasnija ispitivanja nisu pokazala spektakularan uspjeh antiseruma. Trebalo je krenuti u drugom pravcu. Svijet je na novo otkriće u borbi protiv kuge trebao čekati samo jednu godinu.
Waldemar Mordechai Wolff Haffkine bio je pravi kozmopolit. Bio je Židov rođen u Odesi u Ruskom Carstvu 1860. godine, a kao mlad čovjek odlazi studirati u Francusku gdje specijalizira mikrobiologiju na Pasteurovom institutu. Kasnije će postati francuski državljanin, no svoju karizmu sagradit će u tada britanskoj Indiji.
Tijekom epidemije bubonske kuge 1896. godine u Bombayu lokalne vlasti pozvale su Haffkinea u pomoć. Nisu ga pozvale bez razloga, naime, Haffkine je već bio slavan u Indiji zbog razvoja uspješnog cjepiva protiv kolere. Započelo je istraživanje koje je trajalo dane i noći. Haffkineova neiscrpna energija izluđivala je njegove premorene suradnike.
Godine 1897. stvorio je cjepivo s umrtvljenim uzročnikom kuge. Uzročnika je ubio zagrijavanjem, a sigurnost prvog cjepiva dokazao je na samome sebi. Bio je to hrabar korak, greška u procjeni mogla je biti fatalna. Kliničko istraživanje započelo je u zatvoru. Zatvorenici nisu bili primorani cijepiti se – cijepljenje je bilo u potpunosti dobrovoljno. Svi cijepljeni su preživjeli epidemiju u zatvoru, dok su devetorica necijepljenih umrla od bubonske kuge.
Počela je i masovna proizvodnja i kroz sljedećih tridesetak godine u Indiji je iskorišteno preko 26 milijuna doza. Cijepljenje protiv kuge zasjenila je tragedija. U gradu Mulkowalu, Punjab, 107 osoba cijepljeno je 30.10.1902. godine. Njih 19 razvilo je simptome tetanusa u roku nekoliko dana i svi su umrli. Započela je velika istraga i jedna jedina bočica bila je krivac. Haffkine je prolazio najgore trenutke svoje karijere jer je direktno optužen za smrt pacijenata.
Istraga je trajala godinama i tek je 1906. godine s Haffkinea skinuta krivnja. Naime, otkriveno je kako je Narindaru Singhu, osobi koja je otvarala tu bočicu, pinceta za otvaranje bočice pala na pod. Tako se pinceta kontaminirala, a Narindar nije slijedio protokol i nije dezinficirao škare kroz plamen. Nikada se prije ni kasnije nije ponovio ovakav nemili događaj.
Nažalost, povjerenje u cjepivo je srozano jer je u javnosti prvi krivac bio laboratorij koji je proizveo cjepivo, a ne operater na terenu. Trebalo je vremena dok se smanje tenzije i nepovjerenje, a cijena toga bili su ljudski životi: tih godina od kuge je znalo umrijeti 20.000 ljudi tjedno. Između 1900. i 1909. godine 6 milijuna ljudi umrlo je od kuge samo u Indiji. Ovakvi incidenti naučili su nas vrijednosti držanja pravila u proizvodnji, čuvanju i davanju cjepiva.
Koliko je to cjepivo bilo djelotvorno?
Sedamdesetih godina američki su znanstvenici stvorili cjepivo slično Haffkineovom, u kojem je uzročnik kuge bio umrtvljen formaldehidom. Vojnici u vijetnamskom ratu bili su cijepljeni ovim cjepivom i stvarna djelotvornost bila je slična kao u slučaju Haffkineovog cjepiva. Glavna slabost cjepiva nije bila u efikasnosti.
Otprilike 50-80% efikasnosti u smanjenju smrtnosti od bubonske kuge značilo je bezbroj spašenih života. No cjepivo nije bilo djelotvorno protiv plućnog oblika kuge. Logično, nije moglo biti djelotvorno nakon zaraze i pojave simptoma bolesti.
Problem je bio i relativno brz pad zaštite i cjepivo je štitilo samo neko vrijeme, kroz 1-2 godine. Medicina je trebala nova rješenja. Podsjetimo se da smo antibiotike otkrili tek tridesetih godina XX. stoljeća. Koje je bilo rješenje? Atenuirani („oslabljeni“) uzročnik kuge. Prisjetite se priče o atenuiranju.
Istraživači Pasteurovog instituta na Madagaskaru, Georges Girard i Jean Robic, prvi su stvorili atenuirano cjepivo 1931. godine. Ponovimo ukratko kako bakterija ili virus, uzročnik bolesti, može nakon dugotrajnog uzgajanja u laboratoriju izgubiti svoj potencijal da izaziva bolest, ali zato ima mogućnost izazvati imunološku zaštitu koja štiti od same bolesti.
Girard i Robic, kao i Haffkine, na sebi su ispitali atenuirano cjepivo dajući si 500 milijuna do milijardu živih bakterija soja Yersinia pestis kojeg su nazvali EV. Kampanja cijepljenja započela je 1933. godine na Hauts Plateaux na Madagaskaru što je rezultiralo padom umrlih od kuge.
S prosječnih 3000-3500 umrlih od kuge godišnje, broj je 1935. godine spao je na 200. Istraživači u tadašnjem Sovjetskom Savezu i Kini stvorili su vlastita živa, atenuirana cjepiva – EV NIIEG i Tjiwide. Ti su sojevi bili dugo u primjeni u te dvije države. Nažalost, ni živa atenuirana cjepiva nisu uspjela riješiti slabosti mrtvih cjepiva.
Félix d’Hérelle bio je francuski istraživač koji je otkrio praktičnu primjenu bakteriofaga u liječenju. Bakteriofagi su virusi koji napadaju i ubijaju bakterije i prilično su specifični. Neki bakteriofagi napadaju samo određene vrste ili rodove. Alexandre Yersin pozvao je Félixa u Indokinu da istraži pojavu stočne kuge.
Félix je pronašao specifični bakteriofag koji napada rod Yersinia. Njegovo iskustvo s bakteriofagima iskoristit će u kliničkoj praksi u Aleksandriji u Egiptu. Četiri pacijenta oboljela od bubonske kuge izliječio je 1925. godine. Simptomi su se smanjili u roku nekoliko dana. Félix je nakon toga izliječio oboljele iz plemena Beduina. No Félixova vizija bakteriofaga došla je prerano jer tehnologija nije bila dovoljno razvijena.
To nije bilo doba standardizacije u biotehnologiji koju smo usvojili kasnije u XX. i XXI. stoljeću i kasniji rezultati u liječenju kuge bakteriofagima bili su nekonzistentni. Novo oružje čekalo nas je vrlo brzo. Bili su to antibiotici.
Njemački kemičari Josef Klarer i Fritz Mietzsch 1932. godine sintetizirali su spoj kasnije nazvan Prontosil, a legendarni nobelovac Gerhard Domakg dokazao je njegovu antibiotsku aktivnost. Vječno kompetitivni Francuzi s Pasteurovog instituta dokazat će kako je jedan dio molekule Prontosila, sulfanilamid, djelotvoran antibiotik.
Liječnik John A. Cartman 1937. godine prvi je uspješno primijenio Prontosil protiv kuge u sjevernoj Africi, a van Hoof koristio je prvi sulfanilamid u liječenju kuge u Kongu. Sulfapiridin je prvi put uspješno korišten u liječenju kuge 1940. godine na Madagaskaru.
Otkrića antibiotika slijedila su njihovu primjenu u kugi: 1947. streptomicin u Argentini, 1953. oksitetraciklin na Madagaskaru, gentamicin osamdesetih godina u SAD-u. Jedini izuzetak predstavljaju penicilinski antibiotici koji usprkos in vitro djelovanju nisu djelotvorni ni u modelima na životinjama, niti u ljudima.
Brza primjena antibiotika pa i njihova preventivna (profilaktička) primjena danas je glavni način liječenja kuge. Usprkos njima, čak i u razvijenim zemljama kuga može imati preko 10% smrtnosti usprkos primjeni antibiotika.
Istraživanje novih cjepiva protiv kuge nije toliko intenzivno kao protiv drugih bolesti, ali interes nikada nije prestao i nova istraživanja i kliničke studije redovno se mogu pratiti u literaturi.
Postoji više motiva za pronalazak novih cjepiva. Otpornost (rezistencija) na antibiotike još uvijek nije veliki problem kod uzročnika kuge, no opisana je u pacijenata. Uzročnik kuge može dobiti gene za rezistenciju od drugih bakterija.
Drugi motiv je visoka smrtnost i mogućnost da mala žarišta naglo buknu u veće epidemije. Kuga je endemična na više kontinenata. Rekombinantna tehnologija (više o toj temi možete pročitati ovdje i ovdje) omogućila je moderniziranje potencijalnih cjepiva. No bakterija ima puno proteina i težak je bio zadatak odabrati upravo onaj koji pobudi imunološki odgovor koji uspješno štiti od kuge.
Tako je odabran F1 protein koji inače štiti bakteriju od procesa fagocitoze. Drugi je protein LcrV koji također sudjeluje u zaštiti bakterije od imunološkog sustava. Većina novih potencijalnih cjepiva koristi kombinaciju ta dva proteina. Odabir adjuvansa je najbitniji dio u razvoju cjepiva protiv kuge.
Poželjet ćemo da nikada neće niti trebati cjepivo protiv kuge i da će sadašnji načini liječenja i mjere kontrole omogućiti da kuga postane samo dio prošlosti. Ipak, ako će ikada zatrebati, samo treba zapamtiti da ništa nije nastalo preko noći i kako trenutno netko na svijetu radi nešto o čemu mediji i društvene mreže ne pišu. To ne znači da taj napor ne postoji.
Fotografija: Čempresi u Konavlima sa Sokol Kule. Čempresi su u grčkoj i rimskoj mitologiji bili povezani s bogovima smrti, njihova vitka vizura povezuje nebo i zemlju. Zato se često sade na grobljima, a rimskog papu pokapaju u sanduku od čempresa. Onima koji su otišli u patnji jedino dugujemo da gradimo znanje i mudrost koju smo stekli nakon njihovog odlaska.
Reference:
Clin Microbiol Infect. 2014 Mar;20(3):202-9.
Bacteriophage. 2012 Jul 1; 2(3): 186–189.
J Med Biogr. 2007 Feb;15(1):9-19.
Front Immunol. 2016; 7: 602.
La famille pasteurienne en observation : histoire et mémoire Histoire, économie & société 2001 20-3 pp. 339-354
Appl Microbiol Biotechnol. 2021 Jun;105(12):4931-4941.
5/5