Время/час для медицинской личинки
Как-то в беседе с одним моим старым приятелем мы затронули известный многим “отряд 731”, а там слово за слово перешли и к английским военнопленным, которые содержались у японцев. Приятель достаточно живописно рассказал историю про то, что в плену выжили те английские солдаты, которые выглядели ужаснее всего, со страшными ранами, покрытыми копошащимися червями. Правда почему так произошло объяснить не смог. И вот спустя годы я опять столкнулся с этой темой (объяснение эффекта давным давно найдено) и решил оформить все в отдельную заметку.
Часть первая — историческая
История, которую рассказывал мой приятель — это вольная интерпретация рассказов из книги Don Stewart Nimmons вышедшей в 2003 году, книга называется Treasures of War, я специально сделал скриншот страницы :
В вольном переводе выбранный фрагмент (напротив фотогорафии) звучит примерно так:
…У некоторых из очень тяжело больных мужчин были огромные дыры в ногах, отсутствовала плоть вплоть до костей. Без всяких лекарств мы научились импровизировать, засовывая в рану опарышей и обматывая ее тряпками. Личинки съедали все больное. Опять же, это было сделано потому, что японцы не давали военнопленным никаких лекарств. Некоторые храбрецы лежали там, умирая, и плоть буквально гнивала на их телах…
Стоит отметить что концепция использования опарышей (т.е. личинок мух) для санации раны использовалась очень и очень давно. Первыми документированными описаниями могут быть методы заживления ран, распространенные среди индейцев майя, североамериканских индейцев и аборигенов Австралии. Использовали личинки и врачи эпохи Возрождения.
Ожидаемо первыми кто обратил внимание на необычный эффект стали военные медики. Одним из первых был, например главный хирург Наполеона — Доминик Ларрей. В своих записках о сирийской компании Наполеона (1798–1801) он указывал, что личинки некоторых мух питаются только омертвевшими тканями и таким образом могут способствовать скорейшей очистке и заживлению ран.
Во время войны за Независимость в США первое задокументированное применение личинок для санации ран принадлежит доктору Дж. Ф. Захариасу, который писал:
«Личинки за один день очистили рану намного лучше, чем любые лекарства, которые были в нашем распоряжении… Я уверен, что с их помощью я спас много жизней».
Во время Первой мировой войны хирург-ортопед Уильям С. Баер зафиксировал случай когда “…солдат получил сложные переломы бедренной кости и большие раны на теле и остался на поле боя на несколько дней . Прибыл в больницу он с ранами покрытыми копошащимися личинками мух. Но при этом у него не было лихорадки или других признаков инфекции, и он выжил после травм, которые в обычных условиях были бы смертельными…”. Хирурга так впечатлил эффект, что после войны он начал использовать терапию личинками в Бостонской детской больнице в Массачусетсе (США).
В отечественных реалиях упоминание о лечении гнойных ран с помощью личиной встречается фрагментарно, иногда связывается с именем знаменитого хирурга М.И. Пирогова, который во время Крымской войны 1853–1856 годов наряду с использованием раствора хлорной извести, этилового спирта и нитрата серебра экспериментировал и с биологической очисткой ран.
Второе часто встречающееся упоминание — это история об украинском враче Валентине Войно-Ясенецком, над которым, при участии довольно известного чекиста Я. Петерса был устроен показательный суд за то, что “под повязками у красноармейцев были не черви, а личинки мух”. В суде, кстати, врач смог объяснить причины такого “феномена” и медицинскую логику использования личинок благодаря чему получил оправдательный приговор.
Больше никаких документальных упоминаний нет, да и появится им было не откуда, так как вскоре от использования личинок мух отказались в пользу антибиотиков. И о них забыли, почти на столетие.
Часть вторая — энтомологическая
Чтобы понять как это все работает и есть ли в этом смысл нужно сделать небольшое введение в биологию мух. Конкретно нас интересуют т.н. мясные мухи, или мухи-падальницы. Типично падальными, т.е. развивающимися за счет трупов являются представители центральных родов семейства — Зеленые падальные мухи (Lucilia) и Синие падальные мухи (Cynomyia, Calliphora). На картинке ниже типичные представители.
Распространены эти насекомые повсеместно и выполняют очень важную роль в природе — развивающиеся из отложенных яиц личинки падальниц способствуют разложению мертвых тел. В современных условиях наиболее естественная для насекомых среда обитания — места открытой продажи продуктов, скотобойни, мусорные ямы и места скопления пищевых отходов.
В человеческой культуре падальные мухи традиционно считаются очень опасными насекомыми, т.к. в странах с примитивной культурой бытовой гигиены являются переносчики различных инфекций (дизентерия и сальмонеллез), яиц паразитических гельминтов и проч.
Оно и не удивительно, так как взрослые мухи могут распространять болезнетворные микроорганизмы или споры грибов через свой ротовой аппарат, кишечный тракт, липкие подушечки лап или даже волосы на теле или ногах.
В природе падальницы очень быстро находят биологические останки, так как способны чувствовать запах мертвых животных на расстоянии до 1,6 км. Найдя подходящий объект муха откладывает 150–200 яиц желтоватого или белого цвета. Каждое из яиц имеет размер около 1,5 мм × 0,4 мм и в отложенном состоянии напоминает рисовое зерно. За свою жизнь муха способна отложить порядка 2000 яиц. Самки являются некрофагами, т.е. чтобы откладывать яйца им необходимо поедать падаль (для развития зрелых яйцеклеток в яичниках необходимо около 800 мкг белка). Логично что вместе с мухой, при ее то активном образе жизни, может путешествовать что угодно и куда угодно.
Но вот личинки мухи от взрослой мухи все же немного отличаются, в том числе и с точки зрения биохимии, и являются условно гораздо более чистой стадией развития этого насекомого.
Часть третья — биохимическая
Оставим за скобками все последствия, которые мух могут приносить в случае отсутствие правил гигиены или при антисанитарии и сконцентрируемся на особенностях жизни личинок.
Как уже упоминалось ранее, личинки получают питательные вещества через т.н. «экстракорпоральное предпищеварение» (внекишечное пищеварение), путем секреции широкого спектра протеолитических ферментов , которые разжижают некротические ткани. В оптимальной раневой среде личинки линяют дважды, увеличиваясь в длину с 2 мм до 10 мм в течение 48–72 часов и оставляют после удаления чистую рану без некротической ткани. При этом физически личинки никак не раздражают раневую поверхность, потому что для передвижения используют либо крошечные ротовые крючки либо спикулы (тонкие, выступающие крючковидные придатки на каждом сегменте тела). Да и в составе выделений личинок есть компоненты, которые минимизируют раздражением. Максимум что способны вызвать ползающие личинки — это ощущение щекотки .
Секрет выделяемый личинками обладает очень широким спектром активности. Примерно оценить состав выделений его можно с помощью таблицы ниже. В ней перечислены основные идентифицированные компоненты, входящие в состав выделений личиной синей и зеленой мясных мух.
Здесь отдельно остановлюсь на некоторых важных компонентах, которых нет нигде больше. Можно представить себе, с какими болезнетворными бактериями может столкнутся личинка насекомого, которая питается омертвевшими тканями. Логично что она должна иметь очень мощное оружие для защиты от всей армии бактериального мира. И действительно кое-что имеется.
Во-первых это уникальные пептидные антибиотики. Например, сератицин. Впервые это вещество было обнаружено в составе личинок зеленой мясной мухи в 2010 году учеными из университета Суонси. Оказалось что вещество способно угнетать 12 различных штаммов метицилин-резистентнго золотистого стафиллокока (MRSA), того самого жутко карантинного объекта, от которого нет никакой защиты. Бонусом имеется антимикробная активность по отношению к E. coli и клостридиям C. difficile (про них, и вызываемые ими жуткие энтероколиты я писал в заметке про лоперамид). Несмотря на то, что сератицин уже запатентован (WO2011042684), точного пептидного состава его пока нет.
Второй интересный объект — это антимикробный пептид цекропин. Впервые это вещество было выделено из гемолимфы моли Цикропии. У этих мотыльков цекропины составляют львиную долю мощности имунной системы. Пептиды представляют собой белки размером 31–37 аминокислотных остатков. Основное направление деятельности — лизис мембран, притом с одинаковой эффективностью и грамм-отрицательных, и грамм-положительных бактерий.
Третий у нас пептид дермасептин. Этот уже не уникален для личинок, впервые был выделен из кожи лягушек рода Phyllomedusa.
Но несмотря на милый внешний вид, вещество которое содержится в коже обладает очень интересными характеристиками. Дермасептины — это опять же пептиды, длиной 27–34 аминокислотных остатка. Это первые из обнаруженных человеком пептиды позвоночных, способные оказывать биоцидный эффект на мицелиальные грибы сопровождающие лечение синдрома иммунодифицита (и подобные терапии, в которых подавлено или подавляется действие имунной системы — т.е. иммуносупрессивные терапии).
В выделениях личинок синей мясной мухи (Protoformia terraenovae) обнаружены пока не идентифицированная смесь пептидов, которая способна успешно бороться со стрептококковой инфекцией (Streptococcus pyogenes и S. pneumoniae). А из клеток личинок Calliphora vicina был выделен комплекс антимикробных пептидов FLIP7 (англ. Fly Larvae Immune Peptides), селективность которых еще предстоит определить. Но она явно будет очень интересной. Кстати здесь же отмечу, что перерабатывая некротизированную ткань личинки ее фактически обеззараживают. Существует куча исследований где показано, что лизоцимы средней кишки личинки зеленой мясной мухи обладают высоким антибактериальным действием.
Лизоцим (англ. lysozyme) — антибактериальный агент, фермент класса гидролаз, разрушающий клеточные стенки бактерий гидролизом пептидогликана (муреина).
Исследования in vivo показывают что лизоцимы личинок без особой сложности справляются с большинством грамположительных бактерий. Но здесь все же отмечу, что существуют бактерии (вроде Pseudomonas aeruginosa), которые опасны даже для личинок.
И в завершение биохимической темы про такую важную вещь, как аллантоин. Немногочисленные публикации связанные с биохирургией почему-то акцент делают именно на этом, не слишком важном для санации тканей веществе. Видимо потому, что оно привычно слуху читателей, ведь часто используется в косметике.
Аллантоин отвечает за увлажняющий и кератолитический эффект, стимулирует пролиферацию клеток. Есть упоминания о том, что аллантоин улучшает процесс заживления ран, модулируя воспалительную реакцию, а также способствует пролиферации фибробластов и синтезу внеклеточного матрикса. Также встречаются статьи, в которых аллантоину приписывается лечение зуда при атопическом дерматите. Т.е. санируя область раны, личинки обрабатывают ее аллантоином и тем самым снижают воспалительный процесс и способствуют скорейшему заживлению.
Здесь отмечу, что большое количество мелких личинок поглощает некротическую ткань гораздо точнее, чем это возможно при обычной хирургической операции, и может очистить рану за день или два. Конечно при этом площадь поверхности раны обычно увеличивается (что может шокировать того, кто не в теме), так как удаляется некротическая ткань, скрывающая фактический размер раны.
Часть четвертая — медицинская
Итак, переходим к медицине. Официально личиночная терапия представляет собой тип биотерапии , заключающийся в введении живых, продезинфицированных личинок мух в незаживающие раны кожи и мягких тканей человека или другого животного с целью очистки от омертвевших тканей. Фактически это отдельный вид санации тканей.
Санация (англ. Debridement) — лечебно-профилактические меры подразумевающие очистку определённого участка ткани или органа от мертвых, поврежденных или инфицированных тканей. В хирургии так называют процедуру хирургической обработки раны (язв, ожогов, пролежней) или удаление разложившегося органа (например, при некротическом панкреатите). Основной целью санации является удаление того, что мешает своевременному заживлению. Удаление может быть хирургическим, механическим, химическим (энзимная), аутолитическим .
Как правило, личинки применяют для обработки ран, заживающих слишком медленно — например, при диабетических язвах, венозных язвах, пролежнях, послеоперационных шрамах и сильных ожогах. Своим действием они больше всего напоминают действие химической санации. В медицинской практике для этой цели используют ферменты полученые из микроорганизмов (Clostridium histolyticum) или из растений (папаин и бромелаин). Этот метод хорошо работает на ранах (особенно ожоговых) с большим количеством некротических остатков или с образованием струпа. Преимущества живых генераторов ферментов в том, что помимо удаления некрозированной ткани, они еще и дезинфицируют рану, стимулируют заживление, ингибируют и уничтожают биопленку. Да и заживлению способствуют. Например в случае хронических варикозных язв, всеми нами уважаемый Cochrane указывает , что использование личинок столь же эффективно, как и большинство других методов.
Но при всех достоинствах следует отметить, что при использовании “биоскальпелей” рана должна быть влажной (экссудативной) с достаточным снабжением кислородом. Т.е. сухие раны или открытые раны полостей тела не являются хорошей средой для питания личинок. Хотя теоретически в некоторых случаях можно сделать сухую рану пригодной для личиночной терапии, увлажнив ее физиологическим раствором . Во время лечения личинок прикладывают к поврежденной поверхности и сверху накладывают пористую повязку.
Обычно такая аппликация делается примерно четыре дня. Этого времени хватает, чтобы личинки убрали омертвевшую ткань и прекратили свою деятельность. При необходимости процедуру можно неоднократно повторять, всякий раз применяя новую порцию “биоскальпелей”. Для лечения средних размеров раны требуется около пяти десятков личинок.
Определенной вехой в 2004 году стал момент, когда Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) разрешило использование личинок зеленой мясной мухи в качестве «медицинского устройства» в США для “санации незаживающих некротических ран кожи и мягких тканей, включая пролежни, венозный застой, язвы (в т.ч. невропатические язвы стопы) и иные незаживающие травматические или послеоперационные раны» . Очевидно, что упомянутый вид ран часто встречается в полевых (армейских условиях), поэтому не удивительно, что опрос американских военных врачей, опубликованный в 2013 году, показал, что 10% из них использовали личинок в своей практике. В США поставками “биоскальпелей” занимается компания Monarch Labs (Irvine, USA). Единственными личинками, допущенными к продаже в Соединенных Штатах, являются личинки мух Lucilia sericata.
Используется этот метод и в Европе. Наиболее известной клиникой может считаться клинике Регенсбурга в Германии, где для очистки ран используют личинки синей или зеленой мясной мухи. Каждая порция личинок заказывается индивидуально для конкретного пациента. На всех этапах разведения личинки культивируются в максимально стерильных условиях. Затем опарышей помещают в специальные герметичные гранулы и отправляют заказчикам. В Германии есть два собственных производителя “биоскальпелей” — компания AGILTERA GmbH & Co. KG (Dormagen, Germany) и компания BioMonde GmbH (Barsbüttel, Germany). Есть по одной компании в Англии (ZooBiotic Ltd., Bridgend, UK) и Японии (Japan Maggot Company).
В Австралии данными вопросами занимается Департамент медицинской энтомологии (Westmead Hospital, Australia). В целом, по состоянию на 2008 год в санация с использованием личинок использовалась примерно в 1000 медицинских центрах в Европе и более чем в 300 медицинских центрах в США.
Подытоживая можно точно сказать, что все новое — это хорошо забытое старое. Использование “биоскальпелей” с тысячелетней историей применения опять в моде и является многообещающим способом лечения (санации) ран. Личинки не только удаляют исключительно отмершие ткани, но и вдобавок выделяют вещества, обладающие сильным антибактериальным эффектом.
Учитывая нарастающую частоту случаев множественной устойчивости бактерий, когда ни один из основных антибиотиков не дает желаемого эффекта, возможно, в некоторых случаях это единственный вариант. Важно также, что данный прием не требует доступа к высокотехнологичной фармакологии и вполне может применяться в бедных странах. И конечно же метод не имеет противопоказаний по возрасту и наличию хронических заболеваний, как терапия антибиотиками. Так что…
Нравится то, что делает автор? Поддержите анонимным пожертвованием на Patreon