Параллельность пандемических процессов

С точки зрения эпидемиолога оспа - побежденное заболевание и таким оно останется навсегда. Для биолога-эволюциониста вирус натуральной оспы - лишь один из представителей многочисленного семейства поксвирусов. Вымирание же одного вида не означает вымирания всех представителей семейства и прекращения эволюции других его видов. Эколог мог бы заметить, что вытеснение возбудителя натуральной оспы освобождает экологическую нишу для другого паразитического вида. Историк легко приведет несколько примеров не только необъяснимого исчезновения на столетия отдельных инфекционных заболеваний, но и не менее необъяснимого их возвращения.

Нельзя не заметить, что недавно проникший в человеческую популяцию ВИЧ вызывает заболевание с определенным клинико-патогенетическим синдромом и эпидемиологической характеристикой. По мнению Жданова, это - характерный признак уже сформировавшейся болезни.

На основе анализа нуклеотидных последовательностей ретровирусов выдвинуто несколько взаимоисключающих гипотез о возможных сроках формирования возбудителя СПИДа. Так, данные, полученные Б.Мейджером, позволили ему предположить, что ВИЧ как патогенный для человека паразитический микроорганизм сформировался в Африке сравнительно недавно - в 50-е годы. Д.Хьюминер с коллегами сделали ретроспективный анализ медицинской литературы и выявили 14 случаев инфекционных заболеваний, описанных до 1981 г., которые соответствовали критериям, предложенным для СПИДа. Но география выявленных ими заболеваний не ограничивалась Центральной Африкой, а включала США, Канаду, Великобританию, Израиль, Бельгию и некоторые другие страны. Наиболее же старый случай произошел в 1953 г. в США. Его основным проявлением была цитомегаловирусная пневмония, обычно возникающая только на девятый год течения болезни, т.е. инфицирование ВИЧ было возможным уже в середине 40-х годов - во время миграционных волн второй мировой войны, что противоречит датировке появления эпидемического варианта ВИЧ, сделанной Мейджером. Следовательно, если ВИЧ и начал мутировать только в 50-е годы нашего столетия, то это не объясняет малую эпидемическую значимость вируса в предшествующие годы. Слишком простым выглядит объяснение возникновения пандемии СПИДа перемещением в африканские города, фабричные поселки и рудники избыточного мужского населения из деревень. По своей сути оно подразумевает те же механизмы распространения инфекционного заболевания, которые происходят при вспышках чумы и туляремии в годы высокой численности грызунов. В течение нескольких столетий из Африки вывозили миллионы рабов. Приобрети тогда среди них СПИД характер массового заболевания, он был бы неизбежно описан в виде отдельных патологических синдромов, снижающих качество товара. Более вероятно существование какого-то мощного фактора, сдерживавшего широкомаштабное распространение ВИЧ. Устранение этого фактора привело к тому, что возбудитель потерял связь с первоначальным резервуаром. Однако обратимся к данным других исследователей.

Высокий уровень инфицированности населения к югу от Сахары позволил Р.Андерсону и Р.Мейю предположить, что ВИЧ там существует в течение длительного времени. В отличие от Мейджера они по результатам анализа молекулярной структуры вируса определяют этот срок в 100, 200 и более лет. Он согласуется с наблюдениями Хьюминер. Но тогда что же способствовало ускорению мутирования и распространения ВИЧ в 60-е и 70-е годы нашего столетия?

Начало обоих процессов по времени отчетливо совпадает с другим явлением: с резким снижением заболеваемости натуральной оспой. В отличие от оспы и СПИДа среди населения Северной Африки, Европы и Американского континента, в странах к югу от Сахары эти заболевания были не заносными, а эндемическими. И население именно тех стран, где сейчас повсеместно распространен ВИЧ, к началу 50-х годов было поражено вирусом натуральной оспы в значительно большей степени, чем в других регионах Африки. В этих условиях люди, больные СПИДом, не могли сколько-нибудь долго существовать. Эндемический вирус натуральной оспы обрывал цепочки, по которым распространялся эндемический для данного региона ВИЧ. В результате ВИЧ не имел возможности эволюционировать и его законсервированные в более древних гоминидах варианты ничем не успевали проявляться у людей на фоне других массовых инфекций.

Противооспенная иммунизация, длительно проводимая скарификационным методом (т.е. нанесением вакцины на царапины!) в районах, для которых ВИЧ и вирус натуральной оспы были эндемичны, и последовавшее за этим сокращение заболеваемости населения натуральной оспой одновременно способствовали продлению жизни людей, больных СПИДом. Отсутствие же селективного давления на возбудитель, а также подавление в развитых странах с помощью вакцинопрофилактики, антибиотико- и химиотерапии других возможных конкурентов ВИЧ - возбудителей быстрых инфекций - благоприятствовали распространению в человеческих популяциях штаммов вируса, вызвавших в конце ХХ столетия пандемию СПИДа. Итак, СПИД имеет все признаки давно сформировавшейся болезни и как инфекционное заболевание существует значительно дольше, чем предполагалось несколько лет назад. Учитывая способность ВИЧ распространяться при невысокой плотности населения, можно предположить, что в дописьменный период инфицирование им людей было значительно большим, чем сейчас. Не исключено, что ВИЧ (либо возбудитель другого подобного заболевания) был мощным и длительно действующим фактором, сдерживающим размножение вида Homo sapiens. Но одновременно ВИЧ открывал ворота для проникновения в популяцию возбудителей, называемых оппортунистическими. Среди таких микроорганизмов могли оказаться многие из тех, которых мы сейчас считаем строгими антропонозами, т.е. вызывающими заболевания только у людей. Поясним это на примере возможного формирования возбудителя натуральной оспы.

Видимо, задолго до появления вируса натуральной оспы, в результате эволюционной дивергенции в семействе поксвирусов, произошло обособление отдельных видов в разных экологических нишах. Это снимало конкуренцию между подвидами и вело к образованию неконкурирующих между собой видов, при относительно небольшой генотипической дифференциации между ними. Малочисленность и разбросанность популяций диких животных позволяли распространяться среди них только возбудителям, вызывающим оспенные инфекции с длительным заразным периодом, наличием носительства и хроническим течением заболевания. Проникнув случайно в популяцию вида Homo sapiens, возбудитель подобной инфекции либо не вызывал специфического заболевания, либо не мог серьезным образом конкурировать в эпидемических цепочках с другими патогенными микроорганизмами человека. Однако иная ситуация могла сложиться в достаточно крупных иммунодефицитных популяциях людей.

Г.Т.Вернер с коллегами еще до обнаружения ВИЧ экспериментально показали, что в таких популяциях возможно значительное снижение специфичности заражения поксвирусами. По их данным, у облученных кроликов вирус вакцины (ортопоксвирус, используемый для иммунизации против вируса натуральной оспы) вызывал острое заболевание. У облученных крыс, обычно абсолютно невосприимчивых к вирусу этромелии (вирус оспы мышей), заражение этим вирусом вызывало острую инфекцию с 30-процентной смертностью. Аналогичное явление могло произойти и в иммунодефицитных популяциях (группах особей с ослабленным вследствие инфицирования ВИЧ-иммунитетом) вида Homo sapiens, только с той поправкой, что инфекционные процессы происходили при жесткой конкуренции между несколькими видами ортопоксвирусов, чьи экологические потребности оказались сходными. Полиморфизму вирусов (т.е. накоплению их мутантных форм) способствовало отсутствие селективного давления со стороны иммунной системы. Большую возможность сохраниться имели подтипы возбудителей, вызывающих заболевания с острым течением и массовым выделением вируса. Одновременно происходило их распространение среди особей с различной степенью иммунодефицитности. В жесткую конкуренцию с поксвирусами могли вступить более древние возбудители эктодермозов, например из семейства герпесвирусов, также способных к контактной передаче. В этой борьбе победил вирус, передающийся между людьми воздушно-капельным путем.

Появление же вируса, способного не только вызывать генерализованные накожные процессы у людей, но и передаваться воздушно-капельным путем, видимо, вызвало эпидемическую катастрофу в районах Африки, где СПИД был эндемичным заболеванием. Можно предположить, что вымерла не только вся иммунодефицитная популяция, но и значительная часть иммунокомпетентных людей региона. Известно, что экспансия негров банту в данный регион началась в очень позднее время - I в. до н.э. Остатки проживавшей в древности к югу от Сахары койсанской расы - бушмены - сохранились только в пустыне Калахари. Не исключено, что это переселение осуществлялось на уже обезлюженные вирусом натуральной оспы и ВИЧ территории. Затем эпидемическая ситуация к югу от Сахары законсервировалась. Постепенное, но повсеместное истребление вирусом натуральной оспы инфицированных ретровирусами популяций людей способствовало увеличению продолжительности жизни отдельных особей и увеличивало их репродуктивный период. Это послужило толчком для роста численности вида Homo sapiens 5 - 10 тыс. лет назад, чем, возможно, и объясняется формирование первых античных государств именно вдоль путей естественного распространения возбудителя натуральной оспы из регионов Центральной Африки (долина Нила, Ближний Восток, Месопотамия и др.).

Предостережение

Специалисты по поксвирусам уже в течение двух десятилетий твердо убеждены в своей победе над натуральной оспой. Но, возможно, такой же убежденностью страдали и специалисты по чуме IX в. Их победа продолжалась значительно дольше - почти четыре столетия, до 1347 г. Вернувшись, чума только в Европе унесла жизни более 100 млн человек. Участники Всемирной ассамблеи здравоохранения, которая вынесла в 1966 г. решение об интенсификации программы по ликвидации натуральной оспы во всем мире, не могли себе даже представить, что через 20 лет именно в тех регионах Африки, где был достигнут наибольший успех, образуется самая крупная иммунодефицитная популяция вида Homo sapiens. В связи с этим хочется обратить внимание на параллельные процессы, которые могут повлиять на изменение эпидемической ситуации в ближайшие годы.

Патогенный потенциал осповирусов. В работах Д.Баксби и В.И.Жданова приводятся сведения о нескольких разновидностях осповирусов (вирусов оспы обезьян, оспы Тана, коров и др.), поддерживающихся в настоящее время в природных резервуарах и способных вызывать инфекционные процессы у людей. Сопоставление их свойств лишний раз иллюстрирует универсальность закона гомологических рядов в наследственной изменчивости Н.И.Вавилова. Сыгравшие важную роль в расширении ареала вируса натуральной оспы такие признаки, как вирулентность и контагиозность, проявляются у других видов осповирусов, свидетельствуя о значительном патогенном потенциале семейства в целом.

Интересно, что нуклеотидные последовательности в центральных областях геномов ортопоксвирусов высококонсервативны. Различия сосредоточены в основном вблизи концов молекул ДНК. Концевые фрагменты геномов гипервариабельны, в них обнаруживаются крупные делеции и сложные перестройки генетического материала. Иными словами, представители рода ортопоксвирусов, подарившие человечеству возбудителя натуральной оспы, различаются между собой второстепенными последовательностями геномов, изменяя лишь те, которые участвуют в сохранении их популяций в постоянно меняющихся условиях среды. Но тогда увеличение размера инвертированного повтора у возбудителя натуральной оспы, сопровождающееся снижением смертности инфицированных - акт приспособительной мутации. Ее цель - продление существования вида-паразита в условиях многовекового противодействия со стороны вида-хозяина.

Образование крупных иммунодефицитных популяций у вида Homo sapiens создает условия сначала для воспроизводства, а потом и для возвращения в человеческую цивилизацию представителей данного семейства. Благоприятствуют этому процессу: высокая плотность иммунодефицитного населения в районах, где циркулируют ортопоксвирусы; фактически полное исчезновение формировавшейся столетиями иммунной к натуральной оспе прослойки; очень медленное распространение возбудителя при естественных эпидемиях; возможность его проявления в виде атипичных и стертых форм.

Опасные эксперименты.В опытах, проводившихся на кроликах и мышах сотрудниками компании Bionetics Research Inc. (США), изучалась возможность взаимодействия ВИЧ с вирусом лейкемии мышей Mu LV, который обладает тропизмом ко многим тканям. При совместном инфицировании животных обоими вирусами возросло цитопатогенное действие ВИЧ. Данное явление, видимо, обусловлено образованием псевдотипов вируса, содержащих в своем составе геномы обоих вирусов. При репликации таких псевдотипов появляются вирусные частицы, способные инфицировать клетки, лишенные специфичного для ВИЧ рецептора CD4 и обладающие тропизмом вируса лейкемии мышей. В сходных экспериментах японские исследователи также расширили специфичность вируса. Ими создана мутантная линия ВИЧ, поражающая фибробластоподобные клетки мозговой ткани человека, не несущие CD4 рецептор. Кроме усугубления тяжести инфекционного процесса, наиболее опасным следствием таких экспериментов может стать создание ретровирусов, использующих наследственный механизм передачи. В этом случае вообще никогда не удастся разорвать эпидемическую цепочку. Вирус будет существовать столько, сколько будет существовать реципиентный вид.

Гибрид ВИЧ и вируса иммунодефицита обезьян, способный вызывать модельную инфекцию у обезьян, был получен в США с помощью генно-инженерных методов. Во многих странах создаются трансгенные животные различных видов с иммунной системой человека, чувствительные к инфицированию ВИЧ и его производными. По своей сути это - искусственные резервуары ретровирусов человека. Весьма показательно то, что исследователи из Национального института рака (США) и Гарвардского университета (США) независимо друг от друга создали новые варианты ВИЧ, способные передаваться человеку от некоторых трансгенных мышей, используемых для изучения СПИДа. Эти вирусы, захватывая молекулярные фрагменты других вирусов, приобретают повышенную инфекционность. К сожалению, нет никаких международных соглашений, ограничивающих эти эксперименты или хотя бы предполагающие международный контроль, который осуществляется в отношении возбудителей особо опасных инфекций - потенциальных агентов биологического оружия.

На смену ВИЧ. В отсутствие селективного давления происходит полиморфизация популяции ВИЧ и ВИЧ-подобных вирусов. Проникновение в их популяцию других аналогичных видов ведет к конкуренции между ними, их отдельными подтипами, эндогенными ретровирусами и другими мобильными элементами. Конкуренция происходит в рамках генома хозяина, и ее конечная цель - усиление влияния на него. Поэтому можно предполагать, что дальнейшее развитие пандемии СПИДа приведет к появлению новой инфекционной патологии, связанной с избирательным поражением жизненно важных участков генома человека.

Повышение патогенности возбудителей. Японские ученые показали, что выделенная из очагов кавернозной пневмонии у больных СПИДом бацилла Rodococcus equi при инфицировании мышей приводит к смерти при значительно меньшей дозе, чем штаммы, полученные от иммунокомпетентных больных20.

Кроме того, у иммунодефицитных больных происходит более быстрое формирование полирезистентных штаммов микроорганизмов, чем у иммунокомпетентных после проведения курса химиотерапии. Такие процессы идут и в популяциях микобактерий и герпесвирусов, инфицирующих больных СПИДом. Одновременно у этих же больных формируются устойчивые к лечению пириметамином и сульфадиазином штаммы возбудителя токсоплазмоза. Возбудители кандидоза приобретают устойчивость к флюконазолу, котримоксазолу и азолу. Лечение флюконазолом грибковой инфекции приводит и к заметному увеличению количества больных СПИДом, инфицированных более устойчивым к препарату дрожжевым патогеном - Candida krusei, ранее практически не встречавшимся клиницистам.

Вероятность благополучного исхода при инфекционном заболевании зависит от чувствительности микроорганизма: в случае устойчивости возбудителя туберкулеза к двум или более химиопрепаратам вероятность смерти иммунокомпетентных людей близка к 50%, а те, кто заражен ВИЧ, погибают всего за несколько недель. Установлено, что благодаря воздушно-капельному механизму передачи такие штаммы Mycobacterium tuberculosis быстро распространяются и среди людей, неинфицированных ВИЧ

Доминирование механизма воздушно-капельной передачи. В качестве примера можно привести передачу от человека к человеку возбудителей пневмонии - Pneumocystis carni, менингита - Cryptococcus neoformans, туберкулеза - Mycobacterium tuberculosis. Надо отметить, что как и пневмоцистная пневмония, так и эстрапульмонарный криптококкоз в последние годы все чаще диагностируются среди иммунокомпетентных людей в разных странах мира.

Формированиe новых и возвращение старых возбудителей опасных инфекций. В России сейчас этот процесс малозаметен, так как количество больных СПИДом относительно количества иммунокомпетентных людей пока незначительно. Однако власти Кении, где плотность ВИЧ-инфицированного населения уже весьма велика, опасаются распространения среди больных СПИДом смертельно опасного даже для людей со здоровой иммунной системой инфекционного заболевания - мелиоидоза. Заболевание вызывается почвенным микроорганизмом Pseudomonas pseudomallei, попадающим в легкие человека с пылью. В Танзанию, где более 10% населения инфицировано ВИЧ, вернулось уже почти забытое заболевание - проказа.

О том, насколько широко иммунодефицитная популяция открывает ворота для колонизации вида Homo sapiens различными организмами, неконтролируемыми ни средствами иммунопрофилактики, ни антибиотико- и химиотерапии, свидетельствует сообщение о первом документированном случае менингита у больного СПИДом, вызванного водорослями Prothesa wickerhamii. На аутопсии обнаружены массивные скопления криптококков и водорослей в мозге.

По мере увеличения численности иммунодефицитных людей наибольшие преимущества в эпидемических цепочках будут приобретать возбудители контагиозных быстрых инфекций, способные к воздушно-капельной передаче и устойчивые к средствам антибиотико- и химиотерапии. В постоянно сокращающейся иммунокомпетентной составляющей вида какое-то время инфекционные процессы будут вызывать возбудители, отобранные в результате многолетнего медикаментозного давления на паразитические виды микроорганизмов. Их основные свойства уже известны: умеренная вирулентность, продолжительные инкубационный период и носительство, относительно выраженная устойчивость к антимикробным препаратам, способность длительно поддерживаться в немногочисленных изолированных группах населения. Между такими паразитами и теми, которые благодаря воздушно-капельному механизму передачи проникают из иммунодефицитных популяций в иммунокомпетентные, складывается неустойчивое равновесие. Если не произойдет внезапного вымирания всех иммунодефицитных особей вида (или значительной их части), то после исчерпания возможностей современных технологий лечения и профилактики инфекционных заболеваний реально масштабное проникновение в человеческое общество новых видов контагиозных микроорганизмов - возбудителей быстрых инфекций. Таким образом, закончится один из глобальных многовековых циклов, в который последовательно вовлекались возбудители быстрых инфекций (их наиболее упорное проявление в современной человеческой цивилизации - вирус натуральной оспы) и медленных (в ХХ столетии - ВИЧ).