Проблема переноса патогенных вирусных инфекций и её связь с природными очагами.
Яременко Дмитрий Михайлович.
Институт зоологии НАН Украины, г.Киев.
Из известных сегодня науке паразитов не менее девяти десятков являются общими для человека, домашних животных и дикой фауны. Первые сообщения о массовых болезнях диких и домашних животных и заболеваниях людей, относятся ко второму тысячелетию до нашей эры. Из египетских папирусов, древнеиндийских вед, Библии, древнегреческих и древнеримских сочинений стало известно о тех катастрофах, которые теперь называются эпидемиями и эпизоотиями.
Явление паразитизма так широко распространено в современном органическом мире, что практически не существует вида животных, который не подвергался бы воздействию паразитов. Вирусы, будучи абсолютными паразитами, поражают все без исключения эукариотические и прокариотические организмы. Из числа простейших организмов паразитический образ жизни свойственен многим видам жгутиковых, саркодовых, споровиков, инфузорий. Явление паразитизма характерно и для некоторых групп водорослей. Наконец, гельминты и членистоногие представлены обширной группой паразитов, поражающих всех без исключения животных и человека.
Разнообразие экологических связей объясняет существование многих способов передачи возбудителей-паразитов от одного организма к другому. Передача паразита от животного к животному получила название эпизоотического процесса, а если речь идет о заболеваниях людей - эпидемическим процессом. Интересно то, что паразит не заинтересован в гибели восприимчивой особи, так как с гибелью хозяина та же учесть ждет и паразита. Видимо поэтому даже при таких инфекционных заболеваниях как оспа и чума погибает не вся популяция восприимчивых особей.
Существуют четыре основных механизма передачи: фекально-оральный, или алиментарный; воздушно-капельный, или аспирационный; трансмиссивный и контактный через кожные покровы при соприкосновении. По инициативе английского вирусолога Ф. Эндрюса принято понятие вертикальной передачи инфекции.
Алиментарный механизм сформировался одним из первых, затем в процессе эволюции шла взаимная адаптация паразитов и хозяев. Этот механизм передачи сложился как основной и как резервный при многих инфекционных заболеваниях.
Воздушно-капельный механизм передачи мог возникнуть не ранее освоения суши позвоночными. Однако в современных условиях высокой концентрации людей и животных он становится ведущим в распространении инфекции. На моделях ящура и ньюкастлской болезни была показана возможность возникновения вторичных очагов за десятки и сотни километров от первичного очага. Воздушно-капельная передача известна как дублирующий механизм передачи и при многих других инфекциях. Например, установлено, что в пещерах Южной Америки, где источником возбудителя бешенства являются кровососущие летучие мыши, возбудитель передается через воздух.
Трансмиссивный механизм передачи, сущность которого состоит в участии прежде всего кровососущих переносчиков в переносе заразного начала от доноров к реципиентам, признается многими авторами как один из древнейших. Трансмиссивная передача первоначально возникла в водной среде, а через много миллионов лет была реализована и на суше. Как известно, трансмиссивный механизм характерен для передачи многих инфекционных заболеваний вызываемых прежде всего вирусами. Это энцефаломиелиты парнокопытных - зооантропонозы американского континента, инфекционная анемия, африканские лихорадки, некоторые зоонозы Австралии, чаще всего регистрируемые в субтропической и тропической зонах планеты. Вместе с тем в отношении некоторых трансмиссивных зоонозов основной механизм передачи дублируется алиментарным и аспирационным механизмами. Это относится к ряду таких опасных инфекций, как африканская чума свиней, африканская чума лошадей, лихорадка Рифт-Валли и др.
Что касается контактного механизма передачи, то заражение может произойти при непосредственном соприкосновении больного и здорового организмов. Такой механизм передачи, мог возникнуть в водной среде. Эволюция механизма непосредственной передачи привела к широкому разнообразию форм - от оспы овец до бешенства.
Вертикальный механизм передачи, безусловно, относится к древнейшим. Подтверждением древнейшего происхождения вертикального механизма является прочная взаимная адаптация паразита и хозяина.
Понятие об очаге инфекции сложилось в России в XIX веке. Между тем задолго до этого житейский опыт свидетельствовал, что если одни местности благоприятны для жизни и разведения скота, то другие опасны. В России рубежа ХIХ - ХХ веков медицинские и ветеринарные врачи подробно описывали многие местности с точки зрения возможного распространения заразных болезней. В многочисленных медико-географических и ветеринарно-географических очерках отдельных губерний, областей и зон было показано, что неравномерное распространение заразных болезней связано с особенностями климата, рельефа, почв, растительности и животного мира. Д. К. Заболотный в 1899 г. указывал на то, что дикие грызуны разных видов могут быть хранителями возбудителя чумы. А несколько позднее это предположение было подтверждено - удалось выделить возбудителя чумы от сурка (тарбагана). В конце 30-х годов ХХ-го столетия академик Е. Н. Павловский, систематизировав огромное число разрозненных фактов, пришел к выводу, что возбудители многих болезней человека и домашних животных находятся в организмах диких животных, постоянно живущих в определенных географических ландшафтах, и передаются в основном членистоногими. Результаты многочисленных комплексных экспедиций, организованных в южные и восточные районы страны, положили начало учению о природной очаговости болезней. Было установлено, что каждый природный очаг болезни связан с определенным биогеоценозом и является как бы его производным. Основоположник учения о природной очаговости Е. Н. Павловский и группа отечественных ученых (Д. А. Зильбер, А. А. Смородинцев и др.) открыли природу неизвестного ранее заболевания, уносившего в таежных районах Дальнего Востока жизни многих людей. Комплексные экспедиции, в состав которых входили эпидемиологи, паразитологи, зоологи, доказали, что вирус клещевого энцефалита циркулирует в тайге между млекопитающими и птицами, являющимися прокормителями клещей. В Приморском крае группой отечественных ученых была доказана трансмиссивная природа японского энцефалита.
Глубокое и всестороннее определение природной очаговости дано Е. Н. Павловским: "Природная очаговость трансмиссивных болезней - это явление, когда возбудитель, специфический его переносчик и животные - резервуары возбудителя, в течение смены своих поколений неограниченно долгое время существуют в природных условиях вне зависимости от человека как по ходу своей уже прошедшей эволюции, так и в настоящий период". Существование природных очагов болезней зависит от непрерывности эпизоотического процесса и определяется плотностью расселения восприимчивых к данной инфекции животных на данной территории. К примеру, бешенство поражает всех домашних и диких млекопитающих, но чаще всего его жертвами становятся собаки и кошки. На всех континентах, за исключением Австралии и Антарктиды, вирус пребывает в организме различных хищников. Так, в Европе главные хранители вируса - лисицы, в Америке (в США, Канада) - лисицы и скунсы, в Африке - как правило, шакалы. И хотя вирус бешенства в этих регионах чаще всего передается через укус, в Южной Америке в пещерах колониальных летучих мышей он распространяется воздушным путем. Это было доказано в экспериментах с лисицами и койотами. Животных в клетках помещали в пещеры с зараженными летучими мышами. Лисицы и койоты через некоторое время заболевали бешенством. Видимо, такое многообразие поражаемых животных обусловлено древнейшим происхождением возбудителя бешенства, относящегося к обширной группе рабдовирусов.
Последние исследования свидетельствуют, что в циркуляции и резервации возбудителей природно-очаговых болезней в естественных биоценозах участвуют более 600 видов позвоночных животных, в том числе свыше 200 видов млекопитающих и более 250 видов птиц. Сотни видов кровососущих членистоногих передают возбудителей около 400 вирусных заболеваний животным и человеку.
Эпизоотологическое и эпидемиологическое значение различных видов птиц определяется в основном их восприимчивостью к тем или иным возбудителям, плотностью популяций на гнездовьях, характером контакта с кровососущими переносчиками, направлением сезонных миграций, способностью к инаппарантному носительству, степенью контакта с человеком и домашними животными. Птицы в эволюционном отношении - один из древнейших резервуаров возбудителей инфекционных заболеваний. Этому способствуют особенности их жизнедеятельности, и в первую очередь колониальность. При миграциях птиц повышаются их концентрации на зимовках и пролетных путях и, как следствие этого, возрастает эпизоотологическая опасность в определенных районах земного шара. Поэтому так важно знать промежуточные точки миграции, где перелетные птицы останавливаются на отдых или кормежку. В процессе миграции появляются связующие мостики между биоценозами, удаленными друг от друга на тысячи километров. Именно перелетным птицам во многом обязаны своим существованием природные очаги болезней и генетическая изменчивость возбудителя. Распространение арбовирусов и их циркуляцию между странами и континентами осуществляют, главным образом, перелетные птицы. В одних случаях птицы – обладатели инаппарантной инфекции переносят арбовирусные заболевания на гигантские расстояния, в других – переносят на себе зараженных вирусами кровососущих членистоногих.
В Средней Европе, по данным чешского исследователя Ч.Фолка, носителями арбовирусов являются некоторые виды птиц из отряда аистообразных (Ciconiiformes), пластинчатоклювых (Anseriformes), ржанкообразных (Charadriiformes) и чайковых (Lariformes). Из аистообразных это прежде всего многочисленные виды рода цапель (Ardea): серая цапля (Ardea cinerea), рыжая цапля (Ardea purpurea), большая (Egretta alba) и малая (Egretta garzetta) белые цапли прилетающие на места гнездования из Средиземноморья, а также Западной и Восточной Африки. В тропические области Средней Африки улетают на зимовку среднеевропейские популяции кваквы (Ardeola ibis)и малой выпи (Ixobrychus minutus). Европейские популяции белого (Ciconia ciconia) и черного (Ciconia nigra) аистов мигрируют к местам зимовки в Африке в двух главных направлениях: юго-западном через Испанию и Марокко и юго-восточном через Босфор и Малую Азию. Граница между юго-западной и юго-восточной линиями миграций белого аиста находится между Рейном и Эльбой, у черного аиста она идет восточнее. Из отряда пластинчатоклювых роль переносчиков арбовирусов в Средней Европе играют в основном виды семейства утиных (Anatidae). Так, например, главное место зимовки чешской популяции серого гуся (Anser anser) находится в Северо-Восточной Африке; через територию Средней Европы мигрируют также скандинавские популяции. Из 106 особей серого гуся, обследованных в Чехии, у пятнадцати были обнаружены антитела к вирусу Синдбис, у пяти - к вирусу Чалово и у шести – к вирусу Тягиня. Из 35 обследованных крякв (Anas platyrhynchos) у шести обнаружены антитела к вирусу Синдбис, у одной к вирусу Западного Нила, у двух – к вирусу клещевого энцефалита, у шести – к вирусу Чалово и у четырех – к вирусу Тягиня, хотя зимовки среднеевропейской популяции находятся главным образом в Юго-Западной Европе и только изредка в Северной Африке. Напротив, места зимовки европейской популяции серой утки (Anas strepera) находятся преимущественно в Северной Африке. Чирок-трескунок (Anas querquedula) зимует преимущественно в тропической Африке; из трех обследованных в Чехии экземпляров этого вида у одного были обнаружены антитела к вирусу Синдбис, у другого – к вирусу клещевого энцефалита, у третьего – к вирусу Тягиня. Подобная же картина наблюдалась у таких видов как шилохвость (Anas acuta), широконоска (Spatula clypeata), нырки (Aythya) и др. В Черноморском заповеднике, по данным украинского исследователя В.С. Грекова, антитела к арбовирусам группы B выявлены у малой белой цапли, большого баклана, грача, домового воробья и деревенской ласточки.
Неисследованным – в плане практической эпидемиологии и вирусологии, является наличие на территории Украины природных очагов арбовирусных инфекций, связанных как с лесными массивами (зона Полесья и Карпаты), так и с водно-болотными угодьями (поймы рек - Днепра и Десны). В 70-х годах ХХ-го столетия в Украине из природных очагов были выделены вирусы-возбудители клещевого энцефалита, лимфоцитарного хориоменингита, вирусы Укуниеми, из группы Буньямвера, вирус Кемерово. Описаны вспышки геморрагических лихорадок арбовирусной этиологии (И.А.Виноград, 1977).
Партнерами птиц по эпизоотическому процессу выступают различные позвоночные: рыбы, амфибии, рептилии, млекопитающие. Одни из них принимают участие в резервации возбудителя, другие - в его переносе, третьи - в прокормлении и переносе эктопаразитов. Позвоночные могут быть также временными или постоянными хозяевами эктопаразитов. Перечень млекопитающих, в той или иной степени контактирующих с птицами в природных очагах только вирусных инфекций, включает многие виды мышевидных грызунов и мелких хищников, в циркуляции вируса принимают участие и домашние животные.
Кроме птиц возбудителей на дальние расстояния переносят и летающие насекомые. Они часто становятся причиной формирования нового очага болезни в популяции позвоночных животных, не имевшей ранее контакта с данным вирусом. Например, в 1967 - 1968 гг. эфемерная лихорадка рогатого скота - арбовирусное заболевание, переносимое мокрецами, - после десятилетнего перерыва возникла в Северной Австралии и в течение пяти месяцев распространилась на 3 тыс. миль к югу. Характер ее переноса на юг и распространение по южной части страны были точно предсказаны на основании анализа преобладающих направлений ветра, который переносил зараженных насекомых на большие расстояния. Энцефалит, от которого в Нью-Йорке в 1999 году умерло 5 человек, мог быть занесен в США перелетными птицами. Вирус энцефалита был обнаружен у 37 жителей Нью-Йорка, еще 162 человека находились "под подозрением". Возбудитель был классифицирован как вирус лихорадки Западного Нила. Ранее этот вирус никогда не встречался в западном полушарии, он характерен для Африки и Азии. Весь Нью-Йорк дважды опрыскивали пестицидами для уничтожения комаров. Однако, по мнению доктора Дуэйна Габлера, большую опасность представляют птицы. В Нью-Йорке было обнаружено более 500 птиц, зараженных нильским энцефалитом. В соседних штатах также были обнаружены инфицированные пернатые. От птиц заболевание передается комарам, а от них - людям. В большинстве случаев, если вовремя оказана медицинская помощь, заболевание можно вылечить, однако для людей со слабой иммунной системой это может закончиться летальным исходом. В России летом 1999 года разразилась похожая эпидемия - в Волгограде 27 человек скончались от менингита, более 500 человек было госпитализировано с подозрением на это заболевание, возбудителем которой является вирус "лихорадки Западного Нила", передающийся людям от птиц через комаров (по материалам сайта lenta.ru).
Давно было замечено, что эпизоотии и эпидемии случаются в определенные временные периоды. В природе, окружающей нас, все явления или, по крайней мере, большинство из них происходят периодически. Смены сезонов года, дня и ночи проходят не бесследно для живых организмов, а вызывают периодические изменения физиологического состояния.
В начале ХХ-го века А. В. Чижевский установил периодические закономерности подъемов и спадов заболеваемости человека многими инфекционными болезнями. Сопоставляя периодичность эпидемий и солнечных вспышек, он выявил 33-летнюю и 11-летнюю периодичность в возникновении пандемий и эпидемий. По его наблюдениям, спады солнечной активности совпадали со спадами заболеваемости. Он объяснил влияние солнечной активности на биоритмы популяций микроорганизмов влиянием потока ионизирующего излучения. Последние годы исследователи обратили внимание на совпадение возникновения эпидемий с увеличением интенсивности различного рода космических излучений. Периодичность, или цикличность, подъемов и спадов заболеваний во многом объясняется, также, колебаниями численности популяций диких животных, их сезонными миграциями и рядом причин связанных с хозяйственной деятельностью человека. Сезонные подъемы интенсивности эпизоотического процесса происходят в связи с изменением температуры и влажности воздуха. Факторы среды, с одной стороны, понижают устойчивость организмов животных и человека к восприятию возбудителей болезней, а с другой - активизируют воздушно-капельный механизм передачи возбудителей. С ростом заболеваемости к определенному времени года говорят о весенне-летней или осенне-зимней сезонности инфекционных болезней. При бешенстве среди диких носителей бывает два сезонных подъема - в феврале - апреле (брачный период) и сентябре - октябре (расселение молодняка), аналогичная ситуация характерна и для вирусных энцефалитов. Механизм периодичности в принципе можно представить себе так. Какая-то часть популяции гибнет, а среди оставшихся образуется прослойка особей, имеющих естественный иммунитет. Со временем эта прослойка сокращается, и если в данной местности появляется источник возбудителя инфекции, то при достаточном числе восприимчивых особей вновь начинается эпизоотическая или эпидемическая вспышка. Подобная ситуация характерна для большинства вирусных инфекций. Вместе с тем сама по себе периодичность и масштабы заболеваемости зависят от целого ряда причин - это и степень инфекционности возбудителя, и иммунологическая структура популяции и многие другие факторы. Например, при бешенстве, подъемы эпизоотий следуют один за другим с частотой 3 - 4 года. В свою очередь, периодичность колебаний заболеваемости диких животных объясняется динамикой плотности популяций носителей вируса. Однако размеры самой популяции, например лисиц, в свою очередь, зависят от размеров популяций мышевидных грызунов.
Литература
1. Беклемишев В.Н. Биоценологические основы сравнительной паразитологии. М., 1970. 502 с.
2. Болотин Е.И. Функциональная организация природных очагов зоонозных инфекций (на примере очагов клещевого энцефалита юга Российского Дальнего Востока). – Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2002. 150 с.
3. Виноград И.А. Выявление очагов новых арбовирусов на Украине. - Тезисы докладов 16-го Всесоюзного съезда микробиологов и эпидемиологов. М., 1977, ч.3, с.193-194.
4. Греков В.С. и др. Биоценотические особенности инфицирования арбовирусами групп А и В птиц Северо-Западного Причерноморья. Доклады симпозиума 1976 г. Изд-во «Наука», 1978.с.163-164.
5. Дьяченко С.С. Патогенные вирусы человека. Киев. Изд-во Здоровье. 1980.с.269-359.
6. Зильбер Л.А. Весенний (весенне-летний) эндемический клещевой энцефалит // Арх. биол. наук. 1939. Т. 56, вып. 2. С. 9-37.
7. Наумов Р.Л., Гутова В.П., Чунихин С.П. Экспериментальное изучение взаимоотношений вируса клещевого энцефалита с позвоночными. Сообщение 1. Крупные и средние млекопитающие (обзор литературы) // Мед. паразитол. и паразитар. болезни. 1983. Т. 52, № 3. С. 78-83.
8. Павловский Е.Н. О природной очаговости инфекционных и паразитарных болезней // Вестн. АН СССР. 1939. Т. 10. С. 98-108.
9. . Павловский Е.Н. Руководство по паразитологии человека с учением о переносчиках трансмиссивных болезней. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1946. Т. 1. 521 с.
10. Павловский Е.Н. Руководство по паразитологии человека с учением о переносчиках трансмиссивных болезней. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1948. Т. 2. С. 527-1022.
11. Фолк Ч. О возможностях передачи арбовирусов птицами в Средней Европе. Доклады симпозиума 1976 г. Изд-во «Наука», 1978.с.59-60.
12. Чунихин С.П., Куренков В.Б., Решетников И.А., Хозинская Г.А., Коротков Ю.С., Окулова Н.М., Хозинский В.В. Экспериментальная характеристика роли грызунов в популяционном отборе вируса клещевого энцефалита // Экология арбовирусов. М., 1982. С. 11-16.
