Микроорганизмы, токсины и эпидемии. 3.1. До СПИДа
Автор:Михаил Васильевич Супотницкий
← Предыдущая глава | Оглавление книги | Следующая глава →
Нам не известны возбудители инфекций, циркулирующие среди людей дописьменного периода своей истории, однако эпидемическая ситуация последних, по крайней мере, 3000 лет поддается некоторому документальному анализу.
Пандемии, вызываемые микроорганизмами, использующими первую стратегию паразитизма
Объединение людей в древние времена в социально организованные сообщества и приручение домашних животных благоприятствовали инфекционной патологии, вызываемой микроорганизмами, использующими первую стратегию паразитизма. Для вызываемых ими болезней характерны следующие особенности: короткий инкубационный период, острое течение болезни, массовое выделение возбудителя в окружающую среду (см. подраздел 1.2). С развитием речи, укрупнением человеческих популяций и усложнением их социальной организации контагиозные возбудители с воздушно-капельным механизмом передачи стали получать преимущества при распространении по эпидемическим цепочкам [Жданов В. М., 1963].
В старинных научных трактатах есть описания контагиозных инфекций, приводивших даже к более тяжелым последствиям, чем те, которые считаются в XX столетии особо опасными. Историкам частично удалось реконструировать клиническую картину некоторых из них.
Чума Фукидида. Появилась в 430 г. до н.э. в Афинах. В Грецию, как тогда считали, была занесена кораблем, пришедшим из Малой Азии. В течение последующих 5 лет возникли три крупные вспышки болезни. Их максимум приходился на позднюю осень. Люди, пережившие болезнь, повторно не заболевали. Отмечена заболеваемость и среди домашних животных. Болезнь возникала внезапно, на фоне полного здоровья. Ее первым проявлением были сильный жар, краснота и воспаление глаз. Язык становился кроваво-красным, дыхание зловонным и сопровождалось сильным кашлем. Тело приобретало синевато-красноватый оттенок, покрывалось нарывами. Больные испытывали сильную жажду. Большинство из них умирали на 7-е или 9-е сутки, еще сохраняя силы. У тех, кто жил дольше, начинался неудержимый понос. Смертность достигала 80 %. Многие выздоровевшие не помнили себя и не узнавали окружающих. У некоторых заболевших омертвевали концы рук или ног, другие теряли зрение. Советский эпидемиолог Г.Ф. Вогралик (1935) считал, что эту болезнь по клиническим проявлениям нельзя отнести ни к одной известной сегодня.
Моровая язва Антонина. Историки считают, что она была занесена в Рим римскими войсками из Сирии в 166 г., где была широко распространена среди местного населения. Болезнь послужила причиной смерти императора Марка Аврелия (121—180). Колеблясь по интенсивности, вспышки моровой язвы длились в течение 15 лет. Болезнь охватила огромные пространства от Персии до Галлии и Рейна. Для современников (Гален, 131—200) она была «новой великой болезнью», т.е. пандемией. Первыми признаками заболевания были грязновато-синеватая краснота языка и полости рта. Больные страдали от «внутреннего жара». На 7-й день наиболее выраженным клиническим признаком был понос. У многих больных отмечались высыпания на коже «черной сыпи». Из гнойничков жидкость не выделялась, но они покрывались струпами, которые в дальнейшем отпадали. Образовавшийся дефект заживал через два дня. После этого больные поправлялись [Гезер Г., 1867]. Г.Ф. Вогралик (1935) считал, что во время правления императора Марка Аврелия имели место массовые заболевания дизентерией, брюшным тифом и оспой. Однако ему можно возразить. Для первых двух болезней характерна сезонность. Для оспы не типично бесследное исчезновение «струпов». Очевидно и то, что данная болезнь не имеет ничего общего с чумой и оспой. Скорее всего, ее этиология неизвестна.
Английская потовая лихорадка. Первая эпидемическая волна этой болезни поднялась в Англии в период борьбы между королями Генрихом и Ричардом в 1486 г. Болезнь быстро распространялась по путям передвижения армии Генриха (от Валлиса до Лондона) и отличалась высокой этнической избирательностью (преимущественно поражала англичан). Продолжительность болезни измерялась часами. В разгар эпидемии из 100 заболевших выживало двое-трое. Всего историки насчитывают пять вспышек потницы (последняя эпидемия началась в 1551 г. в Англии, в городе Шрюсбери, но быстро закончилась). Иммунитет к возбудителю болезни не возникал. Некоторые люди заболевали по три раза подряд через небольшие промежутки времени. Инкубационный период составлял 1–2 сут. Болезнь начиналась внезапно ночью ознобом, сменяющимся сильным жаром с симптомами общей интоксикации. Дыхание становилось неправильным, но кашля не отмечалось. Появлялись судороги в икрах и мучительное ощущение жажды. Наблюдалось интенсивное потоотделение. В тяжелых случаях присоединялись судороги, бред. Если больной не умирал в первые 2 часа, то на его коже выступала сыпь. Сначала на шее и на груди, затем по всему телу. Сыпь бывала кореподобной, скарлатиноподобной и геморрагической, поверх которой наблюдались пузырьки, которые в дальнейшем подсыхали и давали мелкое шелушение. Если больной не умирал, то жар спадал, и к концу недели наступало выздоровление. Осложнения включали фурункулез, невриты, атаксию, невралгии [Гезер Г., 1867]. Г. Ф. Вогралик (1935) считал, что английская потница после 1551 г. больше не диагностировалась. Критически он относился и к попыткам некоторых исследователей представить ее как форму эпидемического гриппа.
Касаясь этиологии известных нам с древних времен быстроразвивающихся и смертельных инфекций, лауреат Нобелевской премии Дж. Ледерберг (1997) заметил, что мы привыкли к их стереотипизации. В действительности мы знаем очень немногие детали о генетических особенностях вызвавших их возбудителей. По мнению Ледерберга, еще не выяснены причины болезни, возникшей в XIV столетии и названной «черной смертью». Действительно ли ее возбудителем была Yersinia pestis? Хотя клиническое течение не вызывает сомнений, но мы ничего не можем сказать, была ли она вызвана генотипами, идентичными современным штаммам Yersinia. Заметим, что мы ничего не знаем и о генотипах людей, в популяциях которых эти эпидемии приобретали такой размах, не знаем мы и о других «кофакторах» таких эпидемий. Ведь за последние пять столетий не было ни одной эпидемии чумы, которая по масштабу, размаху, клинике и чудовищной смертности заболевших была бы сопоставима с чумой 1346–1351 гг.
Самые страшные инфекционные болезни оказались способными исчезать на столетия, а потом неожиданно, как кара Божья, обрушиваться на потомков тех, кто их пережил ранее.
Гиппократ (IV в. до н.э.) ничего не пишет об оспопе, хотя из истории древней культуры Востока мы узнаем, что вариоляция там была известна еще в XII в. до н.э. Зная особенности эпидемического распространения этой болезни, трудно представить, чтобы возникнув в какой-то стране средиземноморского бассейна, она не проникла бы затем и в Грецию. Можно предположить, что оспа была известна на Европейском континенте в те же годы, когда на Востоке практиковалась вариоляция, но потом о ней забыли, и в средние века она возвращается уже как «новая болезнь».
В IX веке практически повсеместно исчезла свирепствовавшая с античных времен чума. Ее появление в 1346 г. сначала в Приазовье, а затем в европейских странах также было для современников неожиданностью. И хотя в XVIII веке она снова «исчезла» из стран Западной Европы, однако предыдущие четыре столетия чума была «значительным лицом европейской истории» [Демомо Ж., 1994].
В первой половине XIX века имели место несколько сильных и обширных эпидемий гриппа, но после 1850 г. эта болезнь не возникала на большей части территории земного шара почти 40 лет (до 1886 г.). В 1918 г. так называемый вирус «испанки» унес жизни миллионов людей [Эндрюс К., 1969]. Но даже он не был для человечества новым. Эпидемия дала исключительно высокую смертность только среди молодых людей и почти не затронула пожилое население планеты. Это означает, что штамм вируса, вызвавший пандемию 1918 г., не представлял опасности для иммунной системы людей старшего возраста. С тех пор вирус гриппа А очень прочно закрепил свои позиции в человеческой цивилизации.
С первой половины XIX века стала уменьшаться заболеваемость натуральной оспой, что приписывают исключительно иммунизации. Но беспрецедентные по своим масштабам и последствиям эпидемии «черной оспы» в XVII—XVIII столетиях возникали при наличии значительных иммунных прослоек среди населения Европы. Следовательно, причиной «исчезновения» пандемической инфекционной болезни не обязательно является формирование популяционного иммунитета у населения. Образованием иммунных популяций можно объяснить лишь затихание пандемического процесса на непродолжительный период времени, но его прекращение на десятки, а то и сотни лет и последующее возвращение нуждаются уже в другом объяснении. Поэтому, говоря о возбудителях чумы Фукидида, английской потницы и язвы Антонина в прошедшем времени, мы не можем все же утверждать с полной уверенностью, что они исчезли окончательно, а не сохранились в каком-то недоступном для человека природном резервуаре.
Пандемии и эпидемии
Для возникновения пандемии недостаточно проникновения в человеческую популяцию нового высоковирулентного и контагиозного возбудителя. Возбудители лихорадок Ласса, Марбург, Эбола контагиозны и неоднократно вызывали вспышки крайне тяжелых болезней, но не пандемии. ВИЧ никак нельзя отнести к высоковирулентным и контагиозным вирусам по распространенным сегодня критериям их оценки, однако в его способности к пандемическому распространению уже никто не сомневается.
Смену пандемических болезней не объясняет и теория саморегуляции паразитарных систем, выдвинутая В. Д. Беляковым с соавт. (1987), рассматривающая «любой пандемический процесс как саморегуляцию в системе генетически и фенотипически гетерогенных популяций паразита и хозяина». Этой теории больше бы соответствовала ситуация, когда в течение нескольких столетий с промежутками от 1 до 20 лет (но не больше жизни одного поколения людей) в человеческом обществе возникает один и тот же пандемический процесс. Она может в некоторых частных случаях объяснить эпизоотии и отдельные вспышки антропонозных болезней, смену серотипов их возбудителей, но на ее основе нельзя понять, почему высоковирулентные возбудители пандемий чумы, оспы, гриппа сначала сменяют друг друга, а потом неожиданно «уступают дорогу» вроде бы маловирулентному ВИЧ.
Пандемия — это не просто большая эпидемия. Это явление качественно иного порядка. На уровне субъективного восприятия каждая новая пандемия выглядит так, как будто она учитывает неудачи предыдущей и хотя бы на шаг опережает возможности науки данного исторического периода. Опустошившие Европу и Азию в Средние века чума и оспа не могли быть остановлены средствами, которыми располагала медицина того времени. Вот с каким отчаянием пишет очевидец чумы 1346–1351 гг.: «Ничего не могли с ней поделать догадливость и предусмотрительность человеческая, очистившая город от скопившихся нечистот руками людей, для этой цели употребленных, воспрещавшая въезд больным, распространившая советы медиков, как уберечься от заразы; ничего не могли с ней поделать и частые усердные моления богобоязненных жителей, принимавших участие как в процессиях, так равно и в других видах молебствований…» [Бокаччо Дж., 1351]. Люди при возникновении таких пандемий делали все возможное, но смерть преследовала их повсюду (рис. 62).
Рис. 62. Бегство лондонцев из города при первых вспышках чумы 1665 г. Эпидемия чумы в Лондоне началась на фоне экономического процветания страны и роста материального благополучия ее населения. Население города какое-то время даже не могло поверить, что к ним вернулась чума. Власти столицы сделали все возможное, чтобы остановить эпидемию, однако они оказались перед ней бессильны. Эпидемия, собрав свою смертельную жатву, завершилась сама [рисунок из книги Д. Дефо, 1732].
Обе пандемии не привели к вымиранию вида Homo sapiens. Этого не случилось не из-за предпринятых людьми усилий по борьбе с возбудителями чумы или оспы, а благодаря тому, что они распознавались иммунной системой большинства из составляющих вид индивидуумов и немногочисленные переболевшие становились менее восприимчивыми к новому заражению. Растянутость этих пандемических процессов во времени и по территории, обусловленная тем, что массовая смертность обрывала контакты между инфицированными популяциями, позволила сформироваться популяциям людей, чья устойчивость к чуме и оспе закреплялась уже на генетическом уровне [Ampel N., 1991; см. рис. 47]. Однако распространившийся в начале XX века вирус гриппа А как бы «учел» возможные усилия противоэпидемических служб по созданию искусственного коллективного иммунитета и благодаря постоянной смене своего серотипа более полувека (до появления эффективных вакцин и еще по каким-то неизвестным причинам) был им неподконтролен.
Таким образом, можно прийти к выводу, что пандемии инфекционных болезней сопровождались двумя дополняющими друг друга процессами. Один из них — биологический, проявлялся в том, что вид Homo sapiens периодически сокращал свою численность под воздействием микроорганизмов-паразитов, временно использовавших человеческие популяции как территории своего обитания и размножения. Отдельные популяции приобретали способность распознавать эти микроорганизмы и препятствовать их размножению, а в последующем восстанавливали свою численность (рис. 63).
Рис. 63. Схематическое изображение стадий эпидемического процесса, вызванного микроорганизмом, использующим первую стратегию паразитизма. Границы между описанными стадиями условны, продолжительность стадий также может колебаться в широких пределах [Бакулов И. А. и др., 1997]. Эпидемии самоограничиваются в пределах отдельных популяций, либо их приостанавливает активное вмешательство человека.
Возбудитель такой болезни не мог существовать исторически долго в человеческих популяциях. Он либо параллельно существовал в другой экологической нише, как, например, возбудитель чумы, либо удалялся из популяций людей без формирования нового резервуара, что, по мнению многих эпидемиологов, и произошло с возбудителем натуральной оспы.
Социальный процесс проявлялся в постоянном наращивании возможностей человеческого общества по активному воздействию на распространение и размножение патогенных микроорганизмов. Благодаря этому процессу значительно возросла численность популяций Homo sapiens. Но одновременно нарушилось соблюдавшееся в природе в течение миллионов лет равновесие между отдельными видами семейства гоминид и их паразитами, а также между самими паразитами, конкурировавшими за данную среду обитания и взаимно регулировавшими плотность своих популяций.
Побежденные инфекции
Нарушенное биологическое равновесие чаще всего восстанавливается на каком-то другом уровне биологической системы. Для нас вопрос в том, в чем это проявится. Массовая иммунизация и антибиотико(химио)терапия резко сузили возможный ареал видов, использующих первую стратегию паразитизма до единичных реципиентных особей, по каким-то причинам не иммунизированных или не прошедших курсы неспецифического лечения (профилактики) антибиотиками или химиопрепаратами. Существующие у современного человеческого общества возможности по распознанию такого возбудителя инфекционной болезни и по проведению карантинных мероприятий, ограничивающих контакт заболевших лиц с еще не заболевшими, а также осуществление им иных действий, препятствующих распространению возбудителя в окружающей среде (дезинфекция, дератизация и др.), создают для возбудителей инфекций ситуацию, сходную с той, которая наблюдалась десятки тысяч лет назад, т. е. до образования крупных поселений людей, когда инфицированные единичные особи вида Homo sapiens обитали на обширных территориях и, заболев, не взаимодействовали друг с другом длительное время. В этом, видимо, и заключается биологический и эволюционный смысл понятий «побежденные» и «контролируемые» инфекции. Появление же в человеческом обществе возбудителей, способных распространяться при невысокой плотности населения, можно рассматривать как неизбежный эволюционный ответ более древних (и, следовательно, более адаптированных) форм жизни на сложившуюся ситуацию.
Направленность отбора
В отношения с микроорганизмами по типу «хозяин-паразит» сегодня вступают чрезвычайно плотные популяции вида Homo sapiens. Одновременно они взаимодействуют с не менее плотными популяциями домашних животных, птиц, грызунов, насекомых и их микроорганизмами-паразитами. Последние, если им удастся расширить территорию своего обитания, проникнув в какую-то крупную популяцию вида Homo sapiens, могут быть там распознаны и оказаться в условиях, когда их взаимодействие с другими представителями популяции будет резко ограничено. Отсюда и направленность селективного отбора признаков новых для иммунокомпетентных особей вида Homo sapiens паразитов — умеренная (по ощущению времени человеком!) вирулентность, длительный (по ощущению времени человеком!) инкубационный период и носительство, отсутствие характерных симптомов у вызываемых ими инфекционных болезней, устойчивость к средствам антибиотико- и химиотерапии, невозможность контроля с помощью средств иммунопрофилактики, восприимчивость переболевших к повторному инфицированию этими же возбудителями, пути передачи, исключающие контроль над распространением возбудителей с помощью ограничительных мероприятий и воздействий в окружающей среде, т. е. отбора микроорганизмов, использующих вторую стратегию паразитизма.
Пандемическая тенденция
Представленная на рис. 64 эволюционная модель показывает, что каждый пандемический процесс, наблюдавшийся в последние шесть столетий, не походил на предыдущий и не повторялся в последующих.
Рис. 64. Эволюционная модель пандемий инфекционных болезней [Supotnitskii, 1995].
Во-первых, бактериальный возбудитель пандемий (чума) был сменен сначала вирусным с относительно консервативным ДНК-геномом (натуральная оспа), а затем с мутирующими с более высокой частотой РНК-геномами (грипп, ВИЧ/СПИД). Этот процесс сопровождался изменением механизмов передачи паразитов. Трансмиссивный и воздушно-капельный механизмы (чума) вытеснены воздушно-капельным (оспа, грипп), затем половым и гематогенным (ВИЧ), как значительно менее зависящими от влияния факторов внешней среды. Одновременно меняются мишени и повышается специфичность поражающего действия пандемически распространяющихся возбудителей. Высоковирулентные возбудители пандемических болезней (оспа и чума), использующие первую стратегию паразитизма, сначала заменяются на менее вирулентный, но способный непрерывно изменять антигенную структуру возбудитель (грипп), а затем на использующий вторую стратегию, а поэтому воспринимаемый как маловирулентный, ВИЧ.
Во-вторых, в ходе смены пандемических возбудителей последовательно уменьшались объективные возможности человеческого общества по ограничению их распространения в собственных популяциях. В конце XX века наиболее «побежденным» выглядит возбудитель чумы. Осуществление карантинных мероприятий, иммунопрофилактики, неспецифической экстренной профилактики и лечения антибактериальными препаратами привело к вытеснению возбудителя чумы из человеческого общества и к его параллельному существованию (консервации) в другой экологической нише. Считается «побежденным» и возбудитель натуральной оспы, хотя вакцинопрофилактика и карантинные мероприятия до настоящего времени остаются единственными средствами для предотвращения его распространения в человеческом обществе. Значительно ограничены возможности изоляционных мероприятий, вакцинопрофилактики и химиотерапии при контроле над гриппом. Что касается ВИЧ, то у человечества нет инструментов, ограничивающих его распространение.
В-третьих, в конце XX века глобальное селективное давление на микроорганизмы-паразиты способствует отбору и пандемическому распространению тех их видов, которые сохраняют себя путем интегрирования с геномом человека.
Homo sapiens, выделившиеся в отдельный вид значительно позже, чем другие гоминиды, заселяли территории, где они были либо единственными представителями данного семейства, либо условия их существования исключали постоянные контакты с другими гоминидами. Быстро формирующаяся и постоянно усложняющаяся социальная организация вида сначала способствовала, а затем противостояла возникновению инфекций, вызываемых микроорганизмами, использующими первую стратегию паразитизма. Эти инфекции характеризуются острым течением, коротким инкубационным периодом, контагиозностью и выраженным протективным иммунным ответом. Вызывающие их микроорганизмы, как правило, «забрасывались» в человеческое общество из других биоценозов. Некоторые из них оказались способными вызывать инфекционные болезни пандемического характера. Ответная реакция вида Homo sapiens приобретала все более сложный социальный характер и была направлена на распознавание таких микроорганизмов и их вытеснение из собственных популяций. Благодаря использованию карантинных мероприятий, методов иммунопрофилактики, антибиотико- и химиотерапии пока удалось свести к минимуму возможность появления масштабных эпидемических процессов этого типа.
Вместе с тем увеличение численности вида Homo sapiens без селективного отбора и расширение его ареала неизбежно вели к проникновению в его популяции паразитов, использующих другую стратегию паразитизма. В некоторых африканских регионах вид Homo sapiens снова оказался «краевым участком» ареала ретровирусов более древних гоминид и стал осваиваться теми их разновидностями, которые имели наибольшие адаптационные возможности. Этот процесс постепенно приобрел характер пандемии.