Эволюционно-экологический подход к проблемам инфекционных заболеваний: непрерывная борьба микроорганизмов и человека - Общественное здоровье - Каталог статей - Управление здравоохранением
Главная » Статьи » Общественное здоровье

Эволюционно-экологический подход к проблемам инфекционных заболеваний: непрерывная борьба микроорганизмов и человека

Источник: журнал «Медицинская статистика и оргметодработа в учреждениях здравоохранения».

Наблюдаемый по всему миру феномен «появления и возрождения» инфекций привлекает к себе внимание с середины 1970-х гг. Речь идет не только о возникновении новых болезней, таких, как лихорадка Эбола, ВИЧ/СПИД и ТОРС, но и об одновременном росте заболеваемости хорошо известными инфекциями - туберкулезом, малярией, холерой. Вместе с тем такие заболевания, как криптоспоридиоз, лаймская болезнь и гепатит С, - хорошо известные, но ранее не игравшие большой роли или встречавшиеся лишь в отдельных районах, в последнее время распространились настолько, что стали обращать на себя пристальное внимание. Это происходит на фоне все более широкого распространения возбудителей, устойчивых к антимикробным средствам.

Подобные изменения эпидемиологической ситуации в мире - следствие непрерывной эволюционной борьбы между человеком и микроорганизмами. Человек как крупный многоклеточный организм может служить источником энергии и питательных веществ для бактерий и простейших, а также поставщиком клеточного синтетического аппарата для размножения вирусов. Таким образом, зараженный человек служит средой для размножения микроорганизма. Результатом такого паразитирования часто становится повреждение организма хозяина или нарушение его функций - то, что мы и называем инфекционным заболеванием. Микроорганизм стремится выжить и размножиться, а человек - свести к минимуму потерю питательных веществ и энергии и избежать повреждений и функциональных расстройств, то есть избежать болезни. Естественный отбор, беспристрастный по своей природе, сохраняет наилучшие генетические варианты и у паразита, и у хозяина.

Возбудители заболеваний современного Homo sapiens происходят в основном из двух источников. Во-первых, это так называемое «инфекционное наследие», полученное от предков - млекопитающих, в частности от приматов. Оно включает стафилококки, стрептококки и энтеробактерии, вызывающие, соответственно, раневые инфекции, заболевания горла и желудочно-кишечные расстройства. Недавно получены данные о том, что, туберкулез также мог быть унаследован человеком от приматов.

Во-вторых, возбудители многих болезней передаются человеку непосредственно от животных или из окружающей среды. Источником таких инфекций обычно служат сами животные, гораздо реже почва (например, легионеллез, мелиоидоз) или вода (например, холера). Преодолению возбудителем межвидового барьера между человеком и животным нередко способствуют культурные, социальные, технологические и поведенческие изменения. Наиболее известный пример - переход от собирательства и охоты к оседлому образу жизни и скотоводству. Почти из 1500 видов возбудителей инфекций у человека примерно 60% пришли к нам от животных. Но для большинства из них человек - «тупиковый» хозяин: дальнейшего распространения болезни не происходит.

Иногда микроорганизм, случайно попавший от животного к человеку, приобретает (возможно, благодаря удачной мутации) способность выживать и размножаться в организме нового хозяина. Если этот возбудитель способен также передаваться от человека к человеку, может возникнуть новое распространенное заболевание, свойственное исключительно человеку. Если же такой микроорганизм находит себе подходящего переносчика, как, например, возбудитель чумы, Yersinia pestis, переносимый блохами, или вирус реки Росс (Австралия), переносимый комарами, то он может сохранить свою экологическую нишу (животное - резервуар) и лишь иногда вызывать вспышки инфекции у людей. Так, наземные грызуны служат природным резервуаром чумы.

 

Генетическая изменчивость микроорганизмов

И в доисторические времена, и в нынешнее время люди сталкивались и продолжают сталкиваться с новыми и возрождающимися инфекциями. Микроорганизмы характеризуются чрезвычайно высокой генетической изменчивостью, которой способствуют сравнительно свободный обмен генетическим материалом, не слишком стесненный условностями полового размножения, и «экологический оппортунизм». За миллиарды лет своего существования микроорганизмы в ходе непрерывной генетической эволюции довели до совершенства свои адаптивные реакции на природные антибиотики, нехватку питательных веществ и сопротивление враждебных иммунных систем. Мы же, люди, в эволюционном масштабе появились на Земле лишь недавно.

В качестве примера рассмотрим штамм H5N1 вируса птичьего гриппа, вызвавший недавно столь серьезные опасения. Вирусы птичьего гриппа встречаются у многих видов диких птиц. Этими вирусами легко заражаются куры, утки, а также различные млекопитающие, в том числе свиньи и человек. Скорее всего, вирусы птичьего гриппа на протяжении тысячелетий вызывали у наших предков зоонозы, а иногда, благодаря перетасовке генов, приобретали способность передаваться от человека к человеку.

По мере роста численности свиней, домашней птицы и людей, а также по мере их все более тесного сосуществования возможностей для проникновения вирусов птичьего гриппа в популяции человека со временем становилось все больше. Практика совместного разведения свиней и уток в южном Китае создает особенно благоприятные условия для заражения свиней сразу несколькими штаммами вирусов птичьего гриппа, полученными от дикой или домашней птицы либо от человека. Мембраны клеток свиней несут рецепторы как для птичьих, так и для человеческих штаммов вируса. В результате свиньи могут послужить «реакционным сосудом», в котором благодаря обмену генами возникают новые штаммы вируса, в том числе способные заражать ухаживающих за свиньями людей.

Кроме того, в ходе перетасовки вирусных генов внутри организма зараженной свиньи каждая новая разновидность вируса может приобретать гены вируса обычного человеческого гриппа. Если некоторые из новых штаммов окажутся способными передаваться от человека к человеку, может возникнуть новая пандемия гриппа. Неудивительно, что возможность пандемии гриппа вызывает в последнее время серьезную озабоченность у работников здравоохранения.

В XX веке было три подобных пандемии: испанский грипп («испанка») - катастрофическая пандемия, унесшая около 30-40 млн жизней в 1918-1919 гг., азиатский грипп (1957 г.) и гонконгский грипп (1968 г.). Соответствующие вирусные штаммы обозначаются H1N1, H2N2 и H3N2. Эти обозначения указывают на характерные для данных штаммов разновидности двух ключевых антигенов, гемагглютинина (Н) и нейраминидазы (N), от которых в значительной мере зависят патогенность и вирулентность вируса соответственно.

Недавно появившийся опасный штамм H5N1 сочетает в себе антиген Н5 вируса диких гусеобразных или куропатковых и уже встречавшийся антиген N1 человеческого вируса. Данные о том, что штамм «испанки» (H1N1) мог приобрести способность передаваться от человека к человеку в результате спонтанной мутации вируса птичьего гриппа, заставляют опасаться, что то же самое может произойти и со штаммом H5N1, т.е. последний может приобрести способность передаваться от человека к человеку без всякого обмена генами со штаммами человеческого вируса.

 

Основные этапы взаимоотношений между микроорганизмами и человеком

Совместная эволюция человека и возбудителей инфекций имеет долгую историю. Приматы в целом и ветвь гоминидов в частности, отошедшая от основного древа приматов 7 млн лет назад и ведущая через австралопитеков (4-2 млн лет назад) к роду Homo и, в конце концов, к современному человеку, имеют богатое инфекционное наследие. Помимо стафилококков и стрептококков к этому наследию относятся различные гельминты. История человеческих инфекций становится более интересной и более специфичной для человека с момента, когда 2 млн лет назад, в период общего похолодания, начинает изменяться пищевое поведение, а вслед за ним и человеческая культура. Начались периоды оледенений, резко изменился ландшафт субэкваториальной Восточной Африки: возросшая сухость климата привела к сокращению площади тропических лесов и расширению площадей, занятых редколесьем и саванной.

Произошедший около 2 млн лет назад постепенный переход доисторических людей к регулярному употреблению мяса привел к учащению контактов с разнообразными возбудителями болезней животных. Гораздо позднее, когда Homo sapiens распространился из Африки в районы с иными природными и климатическими условиями, кочевые племена доисторических людей столкнулись с новыми для них микроорганизмами. Результатом, очевидно, стали новые инфекционные заболевания. Поначалу их возбудители, вероятно, были крайне вирулентными, поскольку вновь зараженные человеческие популяции не обладали ни иммунными, ни генетическими механизмами защиты.

Процесс взаимодействия человека и микроорганизмов пошел быстрее после того, как начался переход от собирательства и охоты к земледелию и скотоводству. Земледелие и скотоводство возникли, соответственно, около 11 тыс. и 7 тыс. лет назад, по-видимому, в пределах так называемого «плодородного полумесяца» в Восточном Средиземноморье. С того времени (впоследствии, около 5000 лет назад, появились письменность и исторические хроники) взаимоотношения между микроорганизмами и человеком прошли три важнейших этапа.

Во-первых, древние цивилизации Ближнего Востока, Египта, Южной Азии, Восточной Азии, Центральной и Южной Америки приобрели каждая свой характерный набор «болезней скученности». Эти болезни возникали в отдельных районах как следствие более тесных контактов между человеком и животными в условиях оседлых сельскохозяйственных общин, с появлением земледелия и скотоводства 7000-8000 лет назад, а также с ростом численности и плотности населения. Например, вирус кори появился очень рано и, по всей видимости, произошел от вируса чумы рогатого скота. Когда численность и плотность населения достигли уровня, достаточного для поддержания циркуляции вируса в отсутствие внешнего резервуара в виде животных, генетические изменения позволили этому вирусу стать возбудителем исключительно человеческой инфекции. Сходным образом натуральная оспа, вероятно, произошла от оспы верблюдов или иного близкородственного штамма и приобрела характер эпидемии около 4000 лет назад. Историк Alfred Crosby отмечает, что древние фермеры и пастухи успешно отгоняли волков и выпалывали сорняки, но мало что могли сделать, чтобы остановить болезни, атаковавшие их стада, поля и города.

Во-вторых, на протяжении примерно тысячи лет древние цивилизации Евразии, особенно Рим, Китай и Индия, вступали в контакт, «обмениваясь» инфекционными заболеваниями, пока после долгого и трудного процесса не установилось эпидемиологическое равновесие. Примерно 2000 лет назад Римская империя и Китай династии Хань, находившиеся на противоположных концах Евразии, соприкоснулись через сухопутный торговый путь, проложенный по Центральной Азии. Вскоре в обоих государствах разразились эпидемии полученных друг от друга заболеваний. Большая часть ближневосточных государств и Индия торговали между собой и обменивались возбудителями гораздо дольше и, судя по всему, меньше страдали от крупных эпидемий.

Сохранившиеся документы указывают, что во II веке н.э. как Римская империя, так и Китай были охвачены и, вероятно, политически ослаблены эпидемиями. Когда во II веке н.э. римские легионы вернулись домой после подавления (как обычно, жестокого) восстания в Сирии, в Римской империи появилась натуральная оспа. После первой вспышки так называемой «Антониновой чумы» в Риме в 165 г. н.э. оспа широко распространилась в западной части империи, сильно сократив население многих районов. С «Антониновой чумой» закончился период расцвета империи, достигнутого за время правления императоров Траяна, Адриана и Антонина. Империя не смогла справиться с одновременным натиском болезни и атаками германских племен с севера. В тот же период по Великому шелковому пути, связывавшему Рим с Китаем, в Китай неоднократно попадали корь и натуральная оспа. Это, по всей видимости, было причиной того, что население северного Китая в течение III-IV вв. н. э. сократилось вдвое.

Кульминацией общеевразийского процесса объединения болезнетворных микроорганизмов стали несколько опустошительных обменов инфекциями между Римской империей и Китаем династии Хань. Самым ярким примером, пожалуй, служит появление в Римской империи бубонной чумы и последующее распространение болезни по всему региону и за его пределы. Страшная «Юстинианова чума», опустошившая в 542 г. н.э. Константинополь, тогдашнюю столицу Восточной Римской империи, по-видимому, знаменовала первое появление в Европе возбудителя бубонной чумы, Yersinia pestis.

Масштабы третьего важнейшего этапа взаимоотношений человека и микроорганизмов были межконтинентальными. Начиная с XV века в Европе быстро развивалось мореплавание. Движимые смесью исследовательского любопытства, жажды заокеанских сокровищ и стремления к захвату новых земель, европейцы непреднамеренно занесли свои смертоносные микроорганизмы в обе Америки, а позднее - на острова южной части Тихого Океана, в Австралию и в Африку.

Триумф испанских конкистадоров принято объяснять совместным влиянием натуральной оспы и кори - инфекций, ранее не известных в Новом Свете. «Обмен» возбудителями инфекционных болезней в эпоху Колумба на самом деле носил односторонний характер. Единственным исключением, и то до сих пор не вполне доказанным, был сифилис, возможно, попавший в Европу в конце XV века. По всей видимости, в Новом Свете было значительно меньше инфекционных заболеваний, способных вызывать эпидемии. Кроме того, трансмиссивные инфекции (например, южноамериканская болезнь Чагаса) не могли попасть в Европу без соответствующих переносчиков. В то же время в Европу было завезено множество новых видов культурных растений из Америки - картофеля, томатов, кукурузы и многих других, заметно увеличивших продуктивность сельского хозяйства.

В XVIII и в первой половине XIX века европейские мореплаватели занесли инфекции Старого Света в Австралию, Новую Зеландию, Океанию и на прилегающие острова Тихого океана. Результат был таким же, как и в Америке: численность австралийских аборигенов, новозеландских маори и населения бесчисленных тихоокеанских островов резко сократилась.

В 1836 г., на обратном пути после своего исторического посещения Галапагосских островов, Чарльз Дарвин провел 2 мес. на восточном побережье Австралии. Его наблюдения за болезнями аборигенов вошли в «Путешествие на Бигле».

«Кроме этих нескольких явных причин гибели тут широко действует, по-видимому, еще какой-то другой, более загадочный фактор. Как видно, где бы ни ступила нога европейца, смерть преследует туземца. Куда мы ни бросим взор - на обширные ли просторы обеих Америк, на Полинезию, на Мыс Доброй Надежды или на Австралию, - повсюду мы наблюдаем один и тот же результат.»

Дарвин продолжает: «Неопровержимо установлено, что большинство болезней, свирепствовавших на островах во время моего пребывания там, было завезено кораблями, и обстоятельство это замечательно потому, что среди экипажа того корабля, который привозил с собой бедствие, могло не наблюдаться никаких признаков болезни».

Таким образом, за полвека до появления микробной теории Дарвин сделал проницательное наблюдение и нашел ему объяснение.

 

Сегодняшний день: четвертый, глобальный этап?

Недавнее усиление изменчивости в возникновении, распространении и проявлениях инфекционных заболеваний указывает на то, что во взаимоотношениях между человеком и микроорганизмами наступил четвертый этап, который имеет глобальные, планетарные масштабы.

Четвертый этап отражает масштабы и интенсивность современной деятельности человека (табл. 1). Злоупотребление антимикробными средствами, более интенсивное перемещение населения земного шара, трансконтинентальная торговля, интенсификация производства продуктов питания, строительство крупных плотин и ирригационных сооружений, урбанизация, расширение сексуальных контактов, растущее число беженцев, усиление нищеты в городских трущобах и среди бедных, страдающих от недоедания групп населения по всему миру - все эти тенденции имеют важные последствия для эволюции и распространения инфекционных заболеваний.

 

Таблица 1

 

Основные факторы, влияющие на вероятность появления новых инфекций и их распространение

 

Факторы

1.

Рост численности и плотности населения (часто сопровождается усилением нищеты в городах и пригородах).

2.

Урбанизация: изменения в социальных и сексуальных отношениях. Глобализация туризма и торговли (увеличение расстояний и скорости передвижения). Интенсификация животноводства.

3.

Рынки свежей продукции животноводства: ускорение поставок на большие расстояния.

4.

Разрушение экосистем: уничтожение лесов, вымирание видов и т.д. Глобальные изменения климата.

5.

Обмен человеческими тканями в медицине: переливание крови, пересадка органов.

6.

Неправильное применение антимикробных средств у человека и домашних животных.

7.

Рост восприимчивости к инфекциям в связи со старением населения, распространением ВИЧ-инфекции, употреблением инъекционных наркотиков.

 

Рассмотрим интенсификацию животноводства. Власти, общественное мнение и средства массовой информации видели в недавнем появлении новых болезней, передавшихся от животных к человеку - таких, как «коровье бешенство» (губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота), вирусный энцефалит Нипах (пришедший со свиноводческих ферм в Малайзии) и ТОРС, - лишь единичные эпизоды, «природные бедствия». В действительности эти вспышки - отражение общих изменений в практике земледелия и животноводства, в первую очередь растущей индустриализации. Сегодня наиболее интенсивное развитие промышленного растениеводства и животноводства наблюдается вблизи городских центров Азии, Африки и Латинской Америки. Традиционные взаимоотношения между мелкими фермерами, животными и средой обитания оказались нарушенными. В результате под угрозой оказались окружающая среда, уровень жизни людей, стабильность в обществе, а также, с появлением новых болезней, и здоровье человека.

Между тем ослабление моральных норм и культурных традиций, особенно в городах, провоцирует появление новых, более свободных форм поведения, в том числе более свободное сексуальное поведение и употребление наркотиков. Современные медицинские процедуры, например переливание крови и трансплантация органов, обеспечивают вирусам новые пути передачи от человека к человеку. В последние годы число зараженных вирусом гепатита С в США оценивается в 4 млн человек, причем большинство из них получили этот вирус в результате переливания крови в период до начала 1990-хгг. Новые порядки в больницах привели к созданию новых экологических ниш для различных бактерий, например из родов Proteus и Pseudomonas.

В последние полвека антимикробные препараты применяются повсеместно и зачастую неосмотрительно, в том числе в животноводстве и растениеводстве. Подсчитано, что примерно половина антибиотиков, производимых в США, скармливается скоту для стимуляции роста. У людей значительную часть антибактериальных средств назначают при вирусных инфекциях, при которых эти препараты бесполезны или почти бесполезны, так как неэффективны против вирусов. Столь неумеренное и зачастую необоснованное назначение антимикробных средств ведет ко все более широкому распространению устойчивых к ним микроорганизмов. К проблеме полирезистентного туберкулеза, появившегося в 1990-е гг., недавно добавилась новая угроза - сверхрезистентный туберкулез. Теперь кажется удивительным, что мы не предвидели столь быстрого и легкого приспособления микроорганизмов к антимикробным средствам путем естественного отбора.

Свой вклад в распространение инфекционных заболеваний вносит и международная торговля. В середине 1990-х гг. в Северной Америке и Европе произошло несколько вспышек инфекций, вызванных Escherichia coli серотипа 0157, который вырабатывает опасный для жизни токсин. Эти вспышки были обусловлены ввозом зараженной говядины из Латинской Америки. Строительство плотин, ирригационных сооружений, дорог и других крупных объектов часто способствует распространению трансмиссивных инфекций, таких, как малярия, лихорадка денге и шистосомоз.

Между тем над человечеством нависла еще одна угроза. Причины ее кроются в продолжающемся антропогенном изменении климата, вымирании местных видов и нарушении экосистем, с одной стороны, и в росте бедности в мире, где все большую роль играют рыночные законы, - с другой. Все это увеличивает риск появления и распространения инфекций. Нарушая сложившуюся в природе систему «сдержек и противовесов», человек способствует распространению оппортунистических видов (придерживающихся r-стратегии, то есть стремящихся к максимальной скорости размножения). Типичный пример - микроорганизмы, чья скорость размножения исключительно велика.

 

Закрепление на новой территории: эволюция заразности и вирулентности

Большинство микроорганизмов, получив возможность сменить хозяина, не реализуют ее. Те, что сумели использовать такую возможность, тоже зачастую достигают лишь временного успеха. «Английская потливая горячка», несколько раз поражавшая Англию в первой половине XVI века, затем попросту исчезла. ТОРС тоже может не вернуться. Однако иногда возбудителям удается закрепиться, пополнив список хрестоматийных инфекций, таких, как корь, ветряная оспа, туберкулез, брюшной тиф, холера, сифилис и т.д.

Тем не менее вероятность вымирания любого вида организмов (исчезновения или замещения новым видом в процессе видообразования) довольно высока. Никакой успех в природе не может быть вечным. Пинта, фрамбезия, беджель и затем сифилис образуют крайне интересный эволюционный ряд, в котором каждая последующая форма болезни, по-видимому, произошла от предыдущей. Натуральная оспа, которая была одним из главных инфекционных заболеваний у человека на протяжении нескольких тысяч лет, теперь искоренена.

Если в эволюционном масштабе возбудитель инфекции и хозяин встретились относительно недавно и еще недостаточно приспособились друг к другу, болезнь, как правило, протекает тяжелее из-за большей вирулентности микроорганизма. Однако возбудителю, как правило, выгодно, чтобы вред, который он наносит организму хозяина, был не слишком велик; хозяину же, разумеется, выгодно любое повыше­ние устойчивости к возбудителю. Отличным примером такого эволюционного взаимодействия может служить эксперимент с пред­намеренным заражением австралийских кроликов миксоматозом в 1950-х гг. Болезнь истребила почти всех кроликов; смертность среди зараженных особей превышала 98%. Такая ситуация создала сильное давление в пользу отбора генетически устойчивых кроликов, а также в пользу более слабых штаммов самого вируса, поскольку подобные штаммы с большей вероятностью успеют дать потомство. Теперь в Австралии преобладают кролики, устойчивые к миксоматозу, и слабовирулентные штаммы вируса.

Мир микроорганизмов хорошо иллюстрирует, насколько изобретателен гений биологической эволюции в микрокосме. Подхватывается все, что способствует выживанию. Преследуя собственные интересы (выживание, размножение, распространение), микроорганизмы иногда нарушают работу организма хозяина, приводя к заболеванию. Проявления болезни - понос, чихание, зуд, расчесывание - нередко необходимы микроорганизму для распространения. Вот два ярких примера.

• Ветряная оспа, как и другие острые высоко заразные инфекции, может исчерпать ресурс тех, кто лишен иммунитета, в отдельной популяции. Это грозит вирусу вымиранием в данной популяции. Поэтому иногда вирус скрыто внедряется в периферическую нервную систему, где остается невидимым для иммунной системы в течение 50-60 лет. Затем он распространяется по нервам до расположенных в коже нервных окончаний; в результате на коже образуются зудящие высыпания - опоясывающий лишай. Расчесывание высыпаний приводит к распространению вируса в популяции, где к этому времени уже выросло новое поколение молодых, лишенных иммунитета особей, и цикл повторяется сначала.

• Вирус бешенства, как и вирус ветряной оспы, использует нервную систему как укрытие от иммунной системы. Его стратегия выживания основана на том, чтобы, проникнув в головной мозг животного, вызвать ненормальное, агрессивное поведение и через укус, нанесенный другому животному, или, по случайности, человеку, попасть с зараженной слюной в другой организм. Человек, естественно, оказывается тупиковым хозяином, так как люди редко кусают друг друга.

После успешной колонизации нового вида организмов заразность и вирулентность микроорганизма меняются в сторону закрепления тех вариантов генотипа, которые обеспечивают более надежную передачу от организма к организму. Механизмы этой генетической адаптации могут быть разными. Например, эволюция антигенов на наружной поверхности микроорганизма обычно является результатом селективной выбраковки штаммов иммунной системой зараженного хозяина.

Уменьшение вирулентности обычно продлевает жизнь организму хозяина и, следовательно, может увеличить вероятность дальнейшей передачи возбудителя, но в некоторых случаях это не так. Например, чрезвычайно высокая вирулентность штамма H5N1 птичьего гриппа в последние несколько лет кажется труднообъяснимой. Этот штамм заразил и уничтожил целые популяции диких птиц (обычно не страдающих от вируса птичьего гриппа), а среди зараженных людей смертность составляла примерно 50%, то есть гораздо больше 5-10%, характерных для пандемий гриппа в прошлом. Возможно, это объясняется особыми, не встречавшимися ранее условиями, в которых происходила эволюция вируса: высокая численность популяции птиц, скученность и стресс, обусловленные промышленным птицеводством. В такой обстановке высокая вирулентность не является недостатком, поскольку восприимчивые организмы находятся в тесном контакте с уже зараженными птицами. И, если вирулентность положительно коррелирует с заразностью, отбор приводит к росту вирулентности.

Распространение в другие организмы - непростая задача для возбудителя. При низкой заразности (репродуктивное число R меньше 1) он может заразить лишь ближайших соседей хозяина, и распространение инфекции вскоре прекратится. Так происходило при коротких вспышках лихорадки Ласса и лихорадки Эбола. ТОРС почти достиг устойчивого самовоспроизведения, но был остановлен в первые 6 мес. после появления. В то же время новые инфекции, протекающие более скрыто, с длительным инкубационным периодом, выявить и подавить сложнее. В подобных случаях к моменту, когда заболевание, наконец, обнаружено, оно успевает широко распространиться и закрепиться в популяции, как это произошло с ВИЧ/СПИДом в начале 1980-х гг. С точки зрения микроорганизмов ВИЧ на данный момент добился колоссального успеха. Насколько этот успех долговечен, покажет время.

Интересно, что адаптация к возбудителю может оставлять в популяции хозяина биохимические и молекулярные «шрамы». Например, у некоторых представителей европейских народов наблюдается генетический дефект транспорта витамина D в клетку. Весьма вероятно, что это побочное следствие успешного в прошлом защитного механизма адаптации - изменения в строении клеточных мембран, препятствовавшего проникновению в клетку микобактерий туберкулеза. Дело в том, что молекула витамина D и возбудитель туберкулеза связываются с одним и тем же рецептором клеточной мембраны.

 

Изменение окружающей среды и новые инфекции

С экологической точки зрения человек - возмутитель спокойствия. Он влияет на экосистемы, меняя их состав, структуру и функции, особенно активно - в последние два столетия, за которые население Земли выросло с приблизительно 1 млн до 7 млрд, а механизация и рост потребительского изобилия интенсифицировали экономику. Все более масштабное воздействие на окружающую среду не проходит бесследно для взаимоотношений между человеком и микроорганизмами.

Один из главных выводов завершившегося недавно пятилетнего международного научного проекта «Оценка экосистем на рубеже тысячелетий» состоит в том, что начиная примерно с 1950-х гг. люди изменяли экосистемы быстрее и глубже, чем в любой другой сравнимый по длительности период в человеческой истории. Многие из этих воздействий привели к увеличению производительности, в первую очередь агропромышленного комплекса, и имели положительные последствия для здоровья человека. Однако вместе с тем был нанесен широкомасштабный ущерб почве (засоление, эрозия, заболачивание, насыщение химикатами), произошли значительные и по большей части необратимые потери в биологическом разнообразии. По данным проекта, скорость исчезновения видов сегодня на 3-4 порядка превышает естественный уровень. Спустя полмиллиарда лет после появления позвоночных животных мы, люди, стали причиной шестого массового вымирания живых организмов на Земле.

Разрушение и упрощение экосистем и связанная с этим утрата биологического разнообразия могут различными способами сказаться на здоровье и благосостоянии людей. Нарушаются природные механизмы очистки воды и воздуха, регуляции климата, сокращается количество продуктов питания, волокон и другого необходимого сырья, нарушается опыление, связывание углерода, регуляция численности комаров и многое другое.

Пока мы довольно мало знаем о проблемах и об опасностях, связанных с изменением экосистем под влиянием человека: исследования, посвященные этим вопросам, немногочисленны. Без сомнения, изменение экосистем сильно влияет на вероятность распространения инфекционных заболеваний. Например, нарушение экологических связей и биологического разнообразия может сдвигать равновесие между видами - резервуарами инфекции, видами - переносчиками инфекции и теми, кто на эти виды охотится. Исследования показали, что исчезновение некоторых видов млекопитающих из сложных природных сообществ повышает скорость размножения некоторых возбудителей, которые могут быть опасны для человека (например, возбудителя лаймской болезни спирохеты Воггеlia burgdorferi), и эффективность их передачи, а также увеличивает частоту нападения на людей комаров-переносчиков, лишенных других источников крови (Dobson et al. 2006).

Появление людей в ранее необитаемых или неосвоенных районах приводит к новым контактам между дикими животными, насекомыми-переносчиками, домашними животными и человеком, что усиливает риск межвидовой передачи инфекции. Например, строительство свиноферм вблизи тропического леса в штате Перак в северной Малайзии привело к тому, что в 1997-1998 гг. вирус Нипах сначала передался от плодоядных летучих мышей Pteropus spp. (летучие лисицы) свиньям, а от свиней - людям. Этот пример показывает, как интенсивное животноводство в сочетании с масштабным воздействием на природную среду и разрушением экосистем могут приводить к возникновению новых зоонозов. В данном случае уничтожение лесов и, возможно, местная засуха, вызванная Эль-Ниньо, подорвали пищевую базу летучих мышей, которые служат природным резервуаром вируса. Появившиеся на расчищенных от леса участках свинофермы и соседствующие с ними фруктовые сады стали новым источником пищи для летучих мышей, которые затем стали заражать свиней, а последние - фермеров.

Уничтожение и дробление лесов в целом сделали сельское население развивающихся стран более уязвимым для различных инфекционных заболеваний: примером могут служить геморрагические лихорадки, вызванные несколькими новыми аренавирусами, в Южной Америке. Другие исследования показали, что все более интенсивное уничтожение лесов бассейна Амазонки в Перу привело к тому, что численность комара Anopheles darlingi, основного местного переносчика малярии, возросла на несколько порядков.

 

Изменение климата и новые инфекции

Многие инфекционные заболевания зависят от климатических условий. В первую очередь это относится к трансмиссивным инфекциям, передающимся насекомыми, а также к болезням, которые передаются от человека к человеку через зараженную пищу или воду. Природные колебания климата и климатические явления могут способствовать появлению инфекционных заболеваний. Например, необычайно обильные летние дожди, связанные с Эль-Ниньо в 1991-1992 гг., содействовали росту числа грызунов на юго-западе США, что привело к неожиданной вспышке хантавирусного легочного синдрома у человека. Кроме того, исследования показали, что на вспышки одной из основных арбовирусных инфекций в Австралии (переносимой комарами лихорадки реки Росс) влияют характер выпадения осадков (особенно в связи с феноменом Эль Ниньо), температура, приливные циклы и экология позвоночных, которые служат резервуаром вируса.

Антропогенные изменения климата вновь привлекли внимание к этой теме: мало кто сомневается, что смена климата повлияет на эпидемиологию инфекционных заболеваний. Особое беспокойство вызывают малярия, лихорадка денге, холера и пищевые инфекции. Они широко распространены во всем мире и зависят от некоторых аспектов климата.

Данных о том, как влияют локальные изменения климата на географическое распространение инфекций или их переносчиков, а также на сезонность их появления, пока мало. В отдельности ни одно из изменений, характеризующих инфекционное заболевание, нельзя однозначно связать с переменой климата, однако, взятые вместе, подобные изменения свидетельствуют о том, что перемены климата начинают влиять на некоторые инфекции. Примерами могут служить связанное с теплыми зимами продвижение клещевого энцефалита на север Швеции с середины 1980-х гг.; распространение малярии в более высокогорные районы Восточной Африки; продвижение на север пресноводных моллюсков, распространяющих шистосомоз, в регионе Шанхай.

В ближайшем будущем можно ожидать, что по мере роста интенсивности глобальных изменений окружающей среды (в том числе изменений климата) будет расти угроза возникновения эпидемий и более широкого распространения инфекционных заболеваний. Все эти масштабные воздействия на эпидемиологию инфекционных заболеваний характеризуют упомянутый в предыдущих разделах четвертый этап непрерывно развивающихся взаимоотношений между человеком и окружающими его бесчисленными видами и штаммами микроорганизмов.

 

Заключение

В заголовке данной статьи мы употребили слово «борьба», но название главы не следует понимать в буквальном смысле. Скорее, оно напоминает нам, что достичь здорового образа жизни и поддерживать его на протяжении поколений непросто. Жизнь как таковая основана на заботе о собственном благе, иногда - о групповом благе. Изменения в физическом или биологическом окружении, зачастую быстрые, иногда даже хаотические, угрожают существованию видов. Жизнь на Земле эволюционировала как следствие случайных и в моральном отношении нейтральных процессов генетических мутаций и перестановок генов, в результате чего более приспособленное потомство процветало, размножалось и заполняло доступные экологические ниши. Эти процессы лежат в основе древнего, как мир, непрерывного процесса совместной эволюции микроорганизмов и человека, в котором каждая из сторон стремится к выживанию, здоровью и размножению. Отрезвляющий опыт новых эпидемий, поразивших человечество в последние десятилетия, позволит нам в будущем лучше противостоять угрозе инфекционных заболеваний, если будем мыслить и действовать в согласии с законами и принципами экологии.

 

Публикация подготовлена по материалам книги «Системы здравоохранения и проблемы инфекционных заболеваний. Опыт Европы и Латинской Америки» (2009). Редакторы: Richard Coker, Rifat Atun, Martin McKee.

 

 

Источник: журнал «Медицинская статистика и оргметодработа в учреждениях здравоохранения» 2014/03

Другие статьи по теме
Категория: Общественное здоровье | Добавил: relleu11 (26.08.2017)
Просмотров: 1221
Всего комментариев: 0
Яндекс.Метрика