Введение
Немецкий врач и бактериолог (1843–1910)
Генрих Герман Роберт Кох (/lang//k//ɒ//x/ KOKH, ; 11 декабря 1843 – 27 мая 1910) был немецким врачом и микробиологом. Как первооткрыватель специфических возбудителей смертельных инфекционных заболеваний, включая туберкулез, холеру и сибирскую язву, он считается одним из главных основателей современной бактериологии. Благодаря этому его часто называют отцом микробиологии (вместе с Луи Пастером) и отцом медицинской бактериологии. Его открытие бактерии сибирской язвы (Bacillus anthracis) в 1876 году рассматривается как рождение современной бактериологии. Кох использовал свои открытия, чтобы установить, что микроорганизмы способны вызывать конкретные заболевания, и предоставил прямые доказательства в пользу микробной теории болезней, заложив тем самым научную основу для общественного здравоохранения и спасая миллионы жизней. За свою жизнь Кох признан одним из основоположников современной медицины. Работая частным врачом, Кох разработал множество инновационных методов в микробиологии. Он первым применил в микроскопии объективы с иммерсионным маслом, конденсор и микрофотографию. Его изобретение метода культивирования бактерий на агаре и стеклянных пластинках (впоследствии усовершенствованное его ассистентом Юлиусом Рихардом Петри и ставшее известно как чашка Петри) позволило впервые вырастить бактерии в лабораторных условиях. В знак признания его заслуг в 1880 году он был назначен советником правительства при Имперском управлении здравоохранения, в 1882 году повышен до должности старшего правительственного советника (Geheimer Regierungsrat), в 1885 году стал директором Гигиенического института и профессором гигиены на медицинском факультете Берлинского университета, а в 1891 году – директором Королевского прусского института инфекционных заболеваний (позже переименованного в Институт Роберта Коха в его честь). Методы, которые Кох использовал в бактериологии, привели к формулированию медицинской концепции, известной как постулаты Коха – четырех общих принципов, позволяющих установить связь между патогенами и конкретными заболеваниями. Эта концепция до сих пор широко применяется и оказывает влияние на последующие эпидемиологические принципы, такие как критерии Брэдфорд-Хилла. Значительные споры вызвали исследования Коха, приведшие к открытию туберкулина как средства для лечения туберкулеза, которое оказалось неэффективным, но впоследствии было адаптировано для диагностики этого заболевания после его смерти. За исследования в области туберкулеза Кох был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1905 году. День объявления об открытии бактерии туберкулеза – 24 марта 1882 года – с 1982 года ежегодно отмечается Всемирной организацией здравоохранения как Всемирный день борьбы с туберкулезом.
Ранние годы и образование
Кох родился в Клаустале, Германия, 11 декабря 1843 года, в семье Германна Коха (1814–1877) и Матильды Юлии Генриетты (урождённой Бивенд; 1818–1871). Его отец был инженером-горняком. Он был третьим из тринадцати детей в семье. Он демонстрировал выдающиеся успехи в учёбе с ранних лет. До поступления в школу в 1848 году он самостоятельно научился читать и писать. В 19 лет, в 1862 году, Кох поступил в Геттингенский университет для изучения естественных наук. Он изучал математику, физику и ботанику. Он был назначен ассистентом в Патологическом музее университета. После трёх семестров он решил сменить направление обучения на медицину, поскольку стремился стать врачом. Во время пятого семестра в медицинской школе Якоб Хенле, анатом, опубликовавший в 1840 году теорию заразности, предложил ему принять участие в своём исследовательском проекте, посвящённом структуре маточного нерва. Это исследование принесло ему премию университета и позволило непродолжительное время учиться у Рудольфа Вирхова, который в то время считался "самым выдающимся врачом Германии".
Сибирская язва
Роберт Кох широко известен своей работой с сибирской язвой, обнаружив, что возбудителем этой смертельной болезни является Bacillus anthracis. В 1872 году Роберт официально стал окружным врачом в Вольштейне (ныне Вольштын), Польша, и начал изучать заболевание, известное как сибирская язва. В окрестностях Вольштейна сибирская язва регулярно приводила к гибели людей и скота, и причины этого явления оставались невыясненными. В конечном итоге, в 1876 году Кох совершил невероятное открытие: сибирская язва вызывается единственным патогеном. Открытие Кохом покоящейся стадии болезни – спор сибирской язвы – позволило ему успешно разгадать тайну этого заболевания. Получив более глубокое понимание этого патогена, он смог пролить свет на удивительную устойчивость бактерии к факторам окружающей среды (“Robert Koch – Nobel Lecture” 2018). Это новаторское достижение сделало Коха первым ученым, обнаружившим, что микроскопический организм является причиной распространения болезни. Его результаты были особенно впечатляющими, учитывая, что они были получены в плохо оборудованной лаборатории в Вольштейне. В 1876 году, работая в Вольштейне, он опубликовал свое открытие в брошюре под названием "Die Ätiologie der Milzbrand Krankheit, Begründet auf die Entwicklungsgeschichte des Bacillus Anthracis" (Этиология болезни сибирской язвы, основанная на истории развития Bacillus Anthracis). Его публикация 1877 года, посвященная структуре бактерии сибирской язвы, стала первой фотографией бактерии. Его работа с сибирской язвой примечательна тем, что он впервые установил связь между конкретным микроорганизмом и конкретным заболеванием, опровергнув теорию самозарождения и подтвердив теорию микробной природы болезней. Кроме того, ему удалось выделить и вырастить отдельные патогены в чистой лабораторной культуре. В 1877 году его пригласили продемонстрировать свою новую бактерию. В 1879 году Кох был переведен в Бреслау в качестве окружного врача. Год спустя он переехал в Берлин, где был назначен советником правительства в Имперском управлении здравоохранения, где он работал с 1880 по 1885 год. После открытия бактерии туберкулеза в июне 1882 года он был повышен до Geheimer Regierungsrat – высшей исполнительной должности. В 1885 году Кох получил два назначения: администратора и профессора в Берлинском университете. Он стал директором Гигиенического института и заведующим кафедрой гигиены Медицинского факультета. В 1906 году он переехал в Восточную Африку для исследования лекарства от трипаносомоза (болезни сна). Он основал исследовательский лагерь Бугула, где до 1000 человек в день получали лечение экспериментальным препаратом Атоксил.
Методы исследования бактерий
Роберт Кох внес два важных усовершенствования в микроскопию: он первым начал использовать объектив с иммерсионным маслом и конденсор, позволившие рассматривать более мелкие объекты. Ага́р – это полисахарид, который остается твердым при 37 °C, не подвергается разложению большинством бактерий и обеспечивает стабильную прозрачную среду.
Разработка чаши Петри
Буклет Коха, опубликованный в 1881 году под названием "Zur Untersuchung von Pathogenen Organismen" (Методы изучения патогенных организмов), получил известность как "Библия бактериологии". В нем он описал новый метод выращивания бактерий, используя стеклянные предметные стекла с агаром. Метод заключался в заливке жидкого агара на предметное стекло, а затем нанесении тонкого слоя желатина. Желатин обеспечивал затвердевание культуральной среды, в которой бактериальные образцы можно было равномерно распределить. Всю бактериальную культуру затем помещали в стеклянную пластину вместе с небольшим кусочком влажной бумаги. Кох назвал этот контейнер feuchte Kammer (влажная камера). Типичная камера представляла собой круглую стеклянную чашку диаметром 20 см и высотой 5 см, снабженную крышкой для предотвращения контаминации. Стеклянная пластина и прозрачная культуральная среда облегчали наблюдение за ростом бактерий. Кох публично продемонстрировал свой метод на Седьмом Международном медицинском конгрессе в Лондоне в августе 1881 года. Там Луи Пастер воскликнул: "C'est un grand progrès, Monsieur!" ("Какой великий прогресс, месье!"). Культуральная пластина получила название в честь Петри – чашка Петри. Часто утверждается, что Петри разработал новую чашку, но это не так. Он просто отказался от использования стеклянной пластины и стал использовать непосредственно круглую стеклянную чашку, не только как влажную камеру, но и как основной контейнер для культуры. Это дополнительно снизило риск контаминации. С другой стороны, Пол Эрлих позже вспоминал, что этот момент был для него "величайшим научным опытом". Вскоре Кох обнаружил, что слизистая оболочка кишечника людей, умерших от холеры, всегда содержала бактериальную инфекцию, но не смог подтвердить, являются ли эти бактерии возбудителями заболевания. Когда вспышка в Египте пошла на спад, его перевели в Калькутту (ныне Колката), Индия, где наблюдалась более серьезная вспышка. Вскоре он выяснил, что река Ганг является источником холеры. Он провел вскрытие около 100 тел и обнаружил бактериальную инфекцию в каждом из них. Он идентифицировал ту же бактерию в резервуарах с водой, установив таким образом источник инфекции. Его эксперимент с использованием образцов свежей крови показал, что бактерия способна убивать эритроциты, и он предположил, что бактерия использует некий яд для развития болезни. Кох сообщил о своем открытии немецкому государственному секретарю внутренних дел 2 февраля и опубликовал его в Deutsche Medizinische Wochenschrift (Немецкая медицинская еженедельник) в следующем месяце. Хотя Кох был убежден, что бактерия является возбудителем холеры, он не смог предоставить окончательное доказательство того, что бактерия вызывает симптомы у здоровых людей (в соответствии с постулатами Коха). Его эксперименты на животных с использованием чистой бактериальной культуры не вызвали заболевания, и он правильно объяснил, что животные невосприимчивы к человеческим патогенам. Бактерия в то время была известна как "комма-бацилла", а в научной литературе как Bacillus comma. Позже выяснилось, что бактерия была описана итальянским врачом Филиппо Пачини еще в 1854 году, и примерно в то же время ее также наблюдал каталонский врач Хоаким Бальсельс-и-Паскуаль. Однако им не удалось идентифицировать бактерию как возбудителя холеры. Коллега Коха, Рихард Фридрих Йоханнес Пфайффер, правильно идентифицировал комма-бациллу как вибрионы Пачини и переименовал ее в Vibrio cholera в 1896 году.
Лечение туберкулеза и туберкулин
На протяжении всей своей карьеры Кох уделял основное внимание исследованиям туберкулеза. После медицинских экспедиций в различные части света он вновь сосредоточился на туберкулезе с середины 1880-х годов. К тому времени Имперское управление здравоохранения проводило проект по дезинфекции мокроты больных туберкулезом. Кох экспериментировал с мышьяком и креозотом в качестве возможных дезинфицирующих средств. Эти химические вещества и другие доступные препараты оказались неэффективными. Вакцина впитывается через кожу посредством множественных поверхностных проколов, и многие пациенты и врачи приезжали в Берлин, чтобы получить препарат Коха. Это известно как выраженная кожная реакция, которая проявляется в месте вакцинации БЦЖ в течение нескольких дней после введения вакцины инфицированному туберкулезом человеку. Когда нормальной морской свинке вводили чистую туберкулезную палочку, рана быстро закрывалась и заживала в течение нескольких дней. Затем место инъекции вновь открывалось и образовывалась язва, пока животное не погибало. Однако, если ту же культуру вводили морской свинке, ранее инфицированной туберкулезом, место инъекции темнело и в конечном итоге нормально и быстро заживало (Moreland, 2024). Неопределенность в отношении химической природы явления привела к тому, что термин "феномен" вошел в название "феномен Коха". Кох опубликовал результаты своих экспериментов в выпуске Deutsche Medizinische Wochenschrift от 15 января 1891 года, а The British Medical Journal одновременно опубликовал английский перевод. Английская версия также была перепечатана в журналах Nature и The Lancet в том же месяце. The Lancet представил это как "радостную весть", а Кох впоследствии принял название "туберкулин". Первый отчет о клинических испытаниях 1891 года оказался неутешительным. К тому времени лечение было назначено 1061 пациенту с туберкулезом внутренних органов и 708 пациентам с туберкулезом внешних тканей. Попытка использовать туберкулин в качестве терапевтического средства считается "самым большим провалом" Коха.
Koch published his experiments in the 15 January 1891 issue of Deutsche Medizinische Wochenschrift, and The British Medical Journal immediately published the English version simultaneously. The English version was also reproduced in Nature, and The Lancet in the same month. The Lancet presented it as "glad tidings of great joy." and Koch subsequently adopted as "tuberkulin." The first report on the clinical trial in 1891 was disappointing. By then 1061 patients with tuberculosis of internal organs and of 708 patients with tuberculosis of external tissues were given the treatment. An attempt to use tuberculin as a therapeutic drug is regarded as Koch's "greatest failure."
Личная жизнь
В июле 1867 года Кох женился на Эмме (Эмми) Адольфине Жозефине Фраатц, и в 1868 году у них родилась дочь Гертруда.
Награды и почести
19 ноября 1890 года Кох был возведен в рыцари Большого креста прусского Ордена Красного орла, а в 1897 году избран иностранным членом Королевского общества (ForMemRS). В 1905 году он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине «за исследования и открытия в области туберкулеза». В 1906 году его исследования туберкулеза и тропических болезней были отмечены орденом Pour le Mérite, а в 1908 году – медалью Роберта Коха, учрежденной в честь выдающихся врачей современности. Он был Главным врачом санитарной службы и членом Научного сената Общества имени кайзера Вильгельма. Большая мраморная статуя Коха установлена в небольшом парке, известном как Роберт-Кох-Плац, к северу от больницы Шарите, в районе Митте Берлина. Его жизнь стала сюжетом для немецкого фильма 1939 года, в котором главную роль исполнил лауреат премии «Оскар» Эмиль Яннингс. 10 декабря 2017 года Google разместил дудл в честь дня рождения Коха. Кох и его взаимоотношения с Полом Эрлихом, разработавшим метод диагностики туберкулеза, были показаны в фильме 1940 года «Волшебная пуля доктора Эрлиха».
Луи Пастер
На первой встрече на Седьмом Международном медицинском конгрессе в Лондоне в августе 1881 года Кох и Пастер проявляли дружелюбие друг к другу. Однако остальная часть их карьеры была отмечена научными спорами. Конфликт начался, когда Кох интерпретировал свое открытие бактерии сибирской язвы в 1876 году как установление причинно-следственной связи, то есть, что микроорганизм вызывает инфекцию сибирской язвы. Хотя его постулаты еще не были сформулированы, он не доказал, что бактерия является причиной болезни: это было лишь предположение. Пастер, следовательно, утверждал, что открытие Коха не являлось полным доказательством причинности, а вот вакцина Пастера против сибирской язвы, разработанная в 1881 году, – являлась. Кох опубликовал свои выводы в 1881 году с заявлением: «Сибирская язва никогда не возникает без жизнеспособных бактерий или спор сибирской язвы. По моему мнению, более убедительного доказательства того, что бактерии сибирской язвы являются истинной и единственной причиной сибирской язвы, быть не может», и что вакцинация, как утверждал Пастер, была бы невозможна. Чтобы доказать эффективность своей вакцины, Пастер отправил своего помощника Луи Туилье в Германию для демонстрации и опроверг идею Коха. Они провели бурные публичные дебаты на Международном конгрессе по гигиене в Женеве в 1882 году, где Кох критиковал методы Пастера как «ненадежные» и утверждал, что они «ложны и [как таковые] неизбежно приводят к ложным выводам». Спустя неделю Кох заявил, что препарат представляет собой глицериновый экстракт чистой культуры туберкулезной бактерии. Это предположение впоследствии было принято как факт в ветеринарной практике. На его основе в США были приняты законы об инспекции мяса и молока. В 1898 году американский ветеринар Теобальд Смит опубликовал подробное сравнительное исследование и обнаружил, что бактерии туберкулеза различаются по своей структуре, закономерностям роста и патогенности. Кроме того, он также обнаружил, что внутри каждого типа существуют вариации. В своем заключении он сделал два важных вывода:
Человеческий туберкулезный бацилл не способен заражать крупный рогатый скот. Однако бактерии туберкулеза крупного рогатого скота могут заражать людей, поскольку они обладают высокой патогенностью. К тому времени уже были получены данные о том, что туберкулез крупного рогатого скота передается людям через мясо и молоко. После получения этих отчетов Кох признал, что эти две бактерии различны, но все же утверждал, что туберкулез крупного рогатого скота не представляет опасности для здоровья. Выступая на Третьем международном конгрессе по туберкулезу, проходившем в Лондоне в июле 1901 года, он заявил, что туберкулез крупного рогатого скота не опасен для людей и не требует медицинского вмешательства. Председатель конгресса Джозеф Листер упрекнул Коха и представил медицинские доказательства туберкулеза крупного рогатого скота у людей.
Нобелевская премия 1902 года в области физиологии и медицины
Нобелевский комитет выбрал Нобелевскую премию 1902 года по физиологии или медицине за открытие механизма передачи малярии. Однако он не смог принять окончательное решение о том, кому её присудить – британскому хирургу Рональду Россу или итальянскому биологу Джованни Баттисте Грасси. В 1897 году Росс обнаружил, что человеческий малярийный паразит переносится определёнными видами комаров, а в следующем году – что птичья малярия может передаваться от заражённых птиц здоровым через укус комара. Грасси открыл Plasmodium vivax и паразита птичьей малярии, а к концу 1898 года – механизм передачи Plasmodium falciparum между людьми через комаров Anopheles claviger. К удивлению Нобелевского комитета, оба номинанта публично обменивались резкой критикой, доказывая значимость собственных работ. Тогда Роберт Кох был назначен «нейтральным арбитром» для принятия окончательного решения. К несчастью Грасси, он критиковал исследования Коха в области малярии в 1898 году во время расследования эпидемии. В итоге Росс был выбран для награды, поскольку Кох «использовал весь свой значительный авторитет, чтобы настоять на том, что Грасси не достоин этой чести».