Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Чума, являясь одной из наиболее шасных инфекционных болезнеіі человека, известна давно. В связи с <атастрофическнми последствиями эпидемий, сведения о наиболее массовых юраженнях люден были документированы в ряде стран мира, по крайней чере с V века до нашей эры (до н.э.). Однако эпидемические проявления чумы не имевшие масштабов национального бедствия, стали находить этраженне в литературных источниках лишь с VII века н.э., а сведения о проведении целенаправленных противоэпидемических мероприятий известны с конца XII - начала XIII веков. К восьмидесятым годам XIX столетня были созданы научная база и социальные условия обеспечивающие выявление и регистрацию не только вспышечных, но также групповых и спорадических случаев чумы в некоторых странах, число которых увеличилось в XX веке до 93. В этот период были разработаны все основные мероприятия по локализации и ликвидации эпидемических очагов, а также Международные санитарные правила, препятствующие межгосударственным и межконтинентальным завозам чумы.
Качественно новый взгляд на эпидемиологию чумы, возникший с конца XIX века, базировался на открытии в 1894 году Ш.Кнтозато и А.Иерсеном возбудителя чумы - бактерий Yersinia pestis (Lehmann, Neumann - van Loghem. 1944). С этого времени выявление новых экологических ниш возбудителя и получение данных о его взаимоотношениях с различными биотическими и абиотическими объектами, в большинстве случаев достигались с помощью лабораторных методов диагностики, совершенствование которых было связано преимущественно с прогрессом в изучении фенотипи-ческих свойств и генетической организации бактерий чумы. Так, использование бактериологического метода привело к выявлению чумы у сннантропных (А.Иерсен, 1894) и диких грызунов (П.Симон, 1898; Д.К.Заболотный 1911), а также их блох (А.Бако и С.Мартин, 1915). Полученные данные позволили Д.К.Заболотному в 1899 году предположить, а в 1912 году доказать возможность сохранения чумы в межэпидемическне периоды среди диких грызунов. Более поздние исследования отечественных и зарубежных авторов привели к созданию теории природной очаговости ряда болезней, блестяще сформулированной Е.П.Павловским (1939,1940,1946). К настоящему времени, с помощью микробиологических и иммунологических методов природные очаги чумы выявлены в 46 странах мира, где обнаружены более 250 видов теплокровных животных - носители-! ( основных, второстепенных, случайных) и 30 видов блох - переносчиков (активных и малоактивных) чумы. Полученные данные явились основой для создания системы профилактики чумы в природных очагах этой инфекции, проявившей свою
высокую эффективность в ряде стран , включая СНГ.
Обнаружение одной родо- и двух видоспецифнческнх плазмид, коді ющпх почти все известные детерминанты вирулентности чумного мпкро Ю.А.Погювссоавт., 1980; D.M. Ferber, R.R.Brubaker,1981; R.Ben-Gur A.Shafferman 1981; О.А.Проценко с соавт., 1982,1983), с учетом данш разнообразии плазмндного профиля у некоторых штаммов (СВ. Бал нов, 1989; А.А.Филиппов с соавт., 1992), во многом предопределило ин сивное изучение генетической организации возбудителя чумы до настояі времени. Однако диагностические приемы и средства, разработанные основании достижений в изучении генетики и молекулярной биол< бактерий чумы, еще не нашли широкого применения в практической ра чумологов.
Вопросам эпидемиологии и природной очаговости чумы t
посвящено много фундаментальных нсследова
(А. И. Суд аков, 1897; Ф. А. Дербек, 1905; Н.Ф.Гамалея, 19 Д.К.Заболотный, 1912; Г.Ф.Вогралик, 1935; Wu Lien-teh,l! Г.П.Руднев, 1938; В.Н.Федоров,1946; R.Pollitzer,1954; Ю.М.Ралль,1 M.Baltazard,1959; О.В. Бароян, 1967; Н.И .Николаев,1І А.К.Акнев,1970; Е.П.Голубинскнн, И.Ф.Жовтый, Л.Б.Лемешева, 1 И.С.Солдаткнн, Ю.В.Руденчик,1988; Ю.З.Рнвкус,1990; М.П.Ко, 1990,1993; И.В.Домарадский,1993) и значительно больше других н ных трудов, что свидетельствует о том внимании, которое прнвле проблема.
Часть вопросов эпидемиологии чумы, имеющих практическое и тео{ ческое значение, не решены до настоящего времени. Так не сопостав: динамика и интенсивность заболеваемости чумой в мире и СНГ, а пото> полностью установлены причинно-следственные связи между этими соб ями имеющие, вероятно, как социальную так и биологическую основу проведена комплексная оценка неравнозначности эпидемической актш ти чумы в различных, в том числе природно-очаговых, регионах СНГ конкретпзированны факторы, влияющие на это явление. Не имеется с щенной трактовки возможной роли в эпидемическом и эпизоотиче процессах штаммов чумного микроба, отличающихся по ряду фен генотипнческнх признаков, которые были изолированы в природных оч различного типа. Неясно, какие именно генетические особенности чум микроба обеспечивают ему способность, в отличие от возбудителей боль: ства других зоонозных инфекций, распространяться среди людей и жі ных и реализовать при этом несколько механизмов передачи ннфекщ
Между тем, современный уровень развития эпидемиологии н смєжї ней дисциплин (включая микробиологию и молекулярную биологию) воляет получить ответы или сформулировать обоснованные предложен!
решению большинства из перечисленных выше вопросов.
В связи с изложенным, мы предприняли попытку рассмотрения результатов ретроспективного анализа эпидемических и эпизоотических проявлений чумы по литературным и архивным данным, материалов собственных наблюдений в природных и эпидемических очагах, а также экспериментальных данных с позиции современной социально-экологической концепции в .эпидемиологии (Б..Л.Черкасский, 1988), используя в качестве инструмента анализа системный подход (И.И.Шмальгаузен,1968; M.D.Mesarovich, 1970; Gigch van V.P., 1981) подразумевающий изучение эпидемического процесса в качестве открытой системы, состоящей из двух основных подсистем -социальной и биологической (Б.Л.Черкасский, 1987,1988,1991). При этом на уровне изучения биологической подсистемы, мы в значительной степени исходили из концепции о саморегуляции паразитарных систем, особенно в ее части, касающейся возможной регулирующей роли молекулярно-генети-ческнх механизмов (В.Д.Беляков, Д.Б.Голубев, Г.Д.Каминский,В.В.Тец 1987).
Выбранный методический подход позволяет решить изложенные ниже задачи и достичь основной цели исследования.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ - получение новых сведений о роли социальных и биологических факторов в морфологической структуре эпидемиологического и эпизоотического процессов при чуме ( на соцэкоссистемном, экосистем-ном, органнзменном, тканево-органном и молекулярном уровнях).
-
Сопоставить особенности динамики и интенсивности заболеваемости чумой в мире и СНГ для выявления причинно-следственных связей этих явлений (соцэкосистемный глобальный уровень).
-
Оценить эпидемическую активность проявленні! чумы в различных регионах СНГ с учетом природной очаговости этой инфекции и выявить социальные и биологические факторы, влияющие на эпидемическую неравнозначность территорий (соцэкосистемный региональный и экоснстемный уровни).
-
С помощью современных методов (скрининг-электрофорез плазмнд и генетическое зондирование) изучить фено- и генотипнческую неоднородность штаммов чумного микроба, изолированных в природных очагах этой инфекции (экоснстемный, клеточный и молекулярный уровни).
-
Создать коллекции вариантов штаммов чумного микроба, содержащих разные сочетания собственных плазмид и пригодных для изучения эффективности различных механизмов заражения чумой и передачи инфекции на моделях лабораторных и диких грызунов.
-
Изучить роль вндоспецнфнческнх плазмид чумного микроба в реализации различных механизмов передачи чумы и сохранении в почве (экоснс-
темньїіі. организменньїіі н молекулярньїіі уровни).
6. Установить роль видоспецифических плазмид в способности воз дителя чумы вызывать различную тяжесть течения болезни у грьізуі (организменньїіі, тканево-органный и молекулярный уровни).
Систематизированы доступные литературные и архивные сведения эпидемических проявлениях чумы в мире и СНГ за 2495 лет, в связи с ' получены новые данные о причинно-следственных связях между зті событиями на глобальном соцэкосистемном уровне эпидемического прої са. На энзоотпчных территориях земного шара динамика числа поражені-чумоіі стран на разных континентах имела одинаковый циклический хар тер с периодическими подъемами и спадами, что свидетельствует в пол преобладания биологической сущности процесса, выражающейся вероя в изменениях эпизоотической активности природных очагов и риска зара ння людей в дикой природе. Последующее региональное антропоноз распространение инфекции было связано уже с преобладанием значиме социальных факторов. На неэнзоотнчных по чуме территориях, динам числа пораженных стран, в следствие межгосударственных и межконтш тальных завозов инфекции, отражала процессы, происходившие в стра выноса инфекции, а степень антропонозного распространения чумы зав ла в большей степени от социальных факторов, не исключающих значиме биологических, в частности изменений вирулентности возбудителя и восг нмчивости населения к инфекции.
Возникновение пандемических распространил чумы вероятно опред лось совпадением периодов наиболее высокой активности бнологичес факторов, способствовавших повышению частоты зараженні! людей в і роде и социальных, обеспечивавших бурное антропонозное, в том чі межгосударственное и межконтинентальное, распространение инфекш
Впервые, при анализе заболеваемости чумой на региональном соцэкс темном уровне, была установлена эпидемиологическая неравнозначн природных очагов чумы. В 18 из 43 природных очагов стран СНГ слу заражения чумой выявлено не было, а в 25 других - эпидемнче активность значительно отличалась , что было связано с влиянием ] установленных биологических (особенности свойств возбудителя, ЗКОЛі носителей и переносчиков) и социальных (промысловая ценность но( лей, условия трудовой, хозяйственной и бытовой жизни населения, нал блох жилья человека, грызунонепроницаемость жилья, миграцнонна; тнвность населения, его медицинская обеспеченность ) факторов. Забо. емость чумой на неэнзоотичной территории была связана как с внутри] дарственным распространением чумы из природных очагов (преиму твенно из регионов Северного Прикаспия и Забайкалья), так и с меж
дарственными завозами инфекции из пораженных антропонознон чумой сопредельных стран. Межконтинентальных завозов в страны СНГ установлено не было.
На экоснстемном уровне приоритетным является выявление среди циркулирующих в природных очагах Северного Прнкаспня до 61% «атипичных» штаммов, а среди них, не менее 10% штаммов чумного микроба, отличающихся по данным скрининг-электрофореза и изучения соответствующих фенотипическнх признаков отсутствием родо- и впдос-пецифнческих плазмид, которые в большинстве случаев были интегрированы в хромосому, что подтверждено молекулярным зоднрованнем с использованием специфичных структурным генам плазмндДНК-зондов. В связи с этим высказывается предположение, что интеграция плазмид в хромосому и выход их в автономное состояние является своеобразным регулятором вирулентности бактерии на молекулярном уровне, которая отражается особенностями проявлении чумы на органнзменном и интенсивности эпизоотических проявлений на экоснстемном уровнях. Показано, что возможен лабораторный контроль такой регуляции.
Впервые в экспериментах на лабораторных и диких грызунах была изучена роль собственных плазмид возбудителя при реализации различных механизмов передачи инфекции. При этом установлено, что видоспецифн-ческая плазмнда молекулярной массой (м.м) 6 мегадальтон (мДа) обеспечивает более эффективное, в сравнении с бактериями утратившими этот репликон, внедрение возбудителя в организмы грызунов (всех изученных видов) при аэрогенном, трансмиссивном и алиментарном заражении, а также развитие у животных острых генерализованных форм болезни с высокой летальностью. Аналогичная роль в развитии инфекционного процесса видоспецифической плазмиды возбудителя м.м 65 мДа выявлена на модели более резистентных к чуме, среди взятых нами в эксперименты животных - малых сусликов, но не на мелких песчанках и белых мышах, высокочувствительных к чуме. Экспериментально показана также роль плазмиды м.м 65 мДАав повышении эффективности трансмиссивной передачи чумы. Бактерии, утратившие этот репликон хуже образовывали блок преджелудка у насекомых и быстро элиминировались из эктопаразитов при повторных подкормках на здоровых животных.
Моделирование фекально-оральной передачи чумы показало,что грызуны хорошо заражаются через контаминированные возбудителем объекты внешней среды (корм, подстилка). Бактерии внедряются в организмы биопробных животных через лпмфоидную ткань по ходу пищеварительного тракта, вызывая соответствующие патоморфологнческне изменения и клиническую картину, чаще менее острую, чем при трансмиссивном и аэрогенном внедрении микробов. Больные чумой животные обильно выделяют
возбудитель инфекции с мочоіі и калом, инірицируя объекты внешн среды и обеспечивая возможность дальнейшего фекально-оральнс распространения инфекции. Таким образом, впервые эксперименталь показано, что отсутствие переносчиков в достаточном для обеспечен трансмиссии количестве не прерывает передачу чумы среди грызунов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Результаты исследований вклю ныв Руководство по профилактике чумы (под общей редакцией А. В. Науме и .П.В.Самойловой) Саратов, 1992; Кадастра и библиографии эпидемич кнх проявлений чумы в России и других странах СНГ с 1873 по 1992 год (г редакцией А.В.Наумова и А.М.Кокушкнна), рекомендованного копублн ванию Ученым Советом Рос НИПЧИ «Микроб» Протокол N11 от 4.10.9. проекта Санитарных правил по профилактике и борьбе с чумой человек животных, подготовленных к опубликованию в 1995 году Госкомсанэп надзором РФ.
Сконструированная коллекция из 11 штаммов возбудителя чумы, от чающихся по наличию собственных плазмид и обладающих надежн селективным маркером канамнщшорезпетентностн, депоннрованаЗО.ОЗ.' в Государственной коллекции патогенных микроорганизмов при М\ живых культур Рос НИПЧИ «Микроб* и используются в настоящее вр' в экспериментальной работе лабораторий молекулярной генетики, эпн: тологин и НОППМ института «Микроб».
Утверждены директором РосНИПЧИ «Микроб» по региональному yj ню «Методические рекомендации по оральному заражению жнвотні (протокол N7 от 17.05.92); «Методические рекомендации по использоваї аппарата для работы с инфицированными блохами» (протокол N3 3.04.93); «Методические рекомендации по выделению возбудителя чумі загрязненных посторонней микрофлорой объектов», «Методические р> мендации по хранению и транспортировке клеточных лизатов кулі чумы, холеры, псевдотуберкулеза для последующего выявления плазм (протокол N2, февраль, 1994г).
Разработанный способ дозированного орального введения чумного : роба в агаровых гранулах может быть использован на моделях др} энтеробактерпн, например возбудителей псевдотуберкулеза, кишечі иерсинеоза и сальмонеллеза грызунов.
Показана целесообразность и подтверждена на практике реальн эффективного использования в диагностических целях современных м кулярно-бнологическнх методов исследования (скрининг-электрофорез п мид и генетическое зондирование).
Разработан способ выделения бактерий чумы из контаминироваь сопутствующей микрофлорой образцов, основанный на выявлении у вс дителя естественной резистентности к селективному агенту -фосфомш
Чвторское свидетельство N 1730155 от 3.01.92.). На основе указанного зобретения были сконструированы селективные диагностические среды пя выделения бактерий чумы, из контаминированных посторонней мик-эфлорой проб .показавшие при полевых испытаниях более высокую эффектность, чем известные аналоги.
Теоретические положения и практически значимые результаты диссерта-[III включены в цикл лекций «Эпидемиология чумы» для слушателей урсов первичной специализации и усовершенствовання'врачей по особо тасным инфекциям при РосНИПЧИ «Микроб» (1993-1995).
