Введение к работе
Актуальность темы. Изучение инфекционной патологии животных и человека на популяционном уровне неизбежно связано с эпизоотическим и/или эпидемическим процессами. Оно сводится к изучению процесса взаимодействия популяций паразита и хозяина, механизмов функционирования систем паразит-хозяин или паразитарных систем.
Устойчивость паразитарных систем очень велика. Их полная ликвидация весьма проблематична и сомнительна (В.Ю. Литвин, 1986; С.И. Джупина, 1991; Г.П. Сомов, 1994; О.В. Бухарин, 1997; А.С. Донченко, 1998; В.В. Макаров, 1998 и др.).
Основными факторами, обеспечивающими высокую устойчивость паразитарных систем (О.В. Бухарин с соавт., 1997), являются их иерархическая организация, гибкость, гетерогенность популяций паразита и хозяина, резервация паразита, многочисленность хозяев и полигостальность паразита, неоднозначная зависимость паразита от хозяев.
В.Д. Беляковым с соавт. (1964-1994 гг.) разработана теория саморегуляции паразитарных систем и сформулировано одно из понятий эпизоотического процесса – процесс взаимодействия популяции возбудителя-паразита и популяции животных, проявляющийся при определенных социальных и (или) природных условиях единичными и (или) множественными заболеваниями животных, а также бессимптомными формами инфекций.
Многим инфекционным болезням свойственна природная очаговость (Е.Н. Павловский, 1960; Э.И. Коренберг, 1979; В.Ю. Литвин, 2003; Э.И. Коренберг, 2010). Поэтому в практической противоэпизоотической и противоэпидемической работе применительно к природно-очаговым инфекциям важно знать:
– механизмы формирования и функционирования эпизоотических очагов, возможность расширения границ, взаимосвязь с другими территориями, популяциями животных и людей;
– способность конкретных природно-очаговых патогенов вызывать болезнь у животных и людей, механизмы формирования такой способности.
В.В. Макаров с соавт. (2005), анализируя эпизоотический процесс, вызываемый природно-очаговыми патогенами, важную роль отводят их экологическому полиморфизму, который, как известно, проявляется как генотипическая и фенотипическая неоднородность конкретного вида в той или иной экосистеме и имеет важное эволюционное значение для выживаемости и распространения живых организмов, включая вирусные и бактериальные патогены, в новых экологических условиях.
В этой связи важное значение имеет изучение экологического полиморфизма и потенциала территориального распространения актуальных в эпизоотологическом, эпидемиологическом и экономическом отношении вирусных патогенов способных формировать природные очаги на той или иной территории.
Цель и задачи исследований.
Цель: обосновать и изучить эволюционные принципы экологического полиморфизма и территориального распространения некоторых актуальных в эпизоотологическом, эпидемиологическом и экономическом отношении вирусных патогенов.
Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи:
-
Теоретически обосновать эволюционные принципы экологического полиморфизма и территориального распространения вирусных патогенов.
-
Изучить эколого-эпизоотологические и молекулярно-биологические характеристики вируса бешенства с эволюционных позиций их экологического полиморфизма и территориальной значимости в условиях юга Западной Сибири.
-
Изучить эколого-эпизоотологические и молекулярно-биологические характеристики вируса Западного Нила с эволюционных позиций их экологического полиморфизма и территориальной значимости в условиях юга Западной Сибири.
-
Изучить эколого-эпизоотологические и молекулярно-биологические характеристики вируса гриппа птиц с эволюционных позиций их экологического полиморфизма и территориальной значимости в условиях юга Западной Сибири.
Научная новизна. Теоретически и практически обосновано, что основой критериев, определяющих степень эпизоотологической, эпидемиологической и экономической значимости тех или иных патогенов для конкретного региона, является их способность в резервационном и/или эпизоотическом вариантах циркулировать в природных экосистемах у максимума хозяев, распространяться на другие территории с реальными возможностями заболеваемости и гибели диких животных и птиц, «выхода» на сельскохозяйственных, домашних животных (птиц) и человека c их заболеваемостью и гибелью.
На территории юга Западной Сибири подтверждена ведущая роль диких плотоядных, прежде всего лисиц, в качестве основного резервуара вируса бешенства, обеспечивающих периодичность эпизоотий и служащих основным источником распространения возбудителя болезни за пределы природных эпизоотических очагов.
Молекулярно-генетическими методами показана возможность циркуляции вируса бешенства внутри конкретной популяции одного вида животных, «взаимопроникновения» из популяции одного вида животных в популяцию другого вида как внутри природного очага, так и за его пределами, в том числе без манифестации болезни.
Установлена различная эпизоотическая и/или эпидемическая значимость основных резервуаров бешенства в зависимости от принимаемых на конкретных территориях антирабических мер (в частности, иммунизации).
Показано наличие в лесостепной и степной зонах юга Западной Сибири природных очагов вируса Западного Нила (ВЗН) с различной степенью активности, во многом зависящей от численности комаров-переносчиков.
Молекулярно-генетическими методами доказана, наряду с оригинальностью сибирских вариантов ВЗН в результате адаптации к местной экосистеме, их высокая гомологичность (более 97-99% гомологии нуклеотидной последовательности) с высокопатогенными для человека штаммами этого вируса, выделенного ранее в Волгоградской области.
Показана важная роль территории юга Западной Сибири в распространении вируса гриппа типа А в популяциях диких птиц, в возникновении и развитии эпизоотий среди домашних птиц на различных территориях РФ.
У диких птиц, гнездующихся летом на юге Западной Сибири, установлено наличие различных субтипов вируса гриппа типа А, имеющих филогенетическое родство с вирусами гриппа, выделенными у диких птиц в Европе и Южной Азии.
В период эпизоотии вируса гриппа H5N1 в 2005 году среди диких и домашних птиц на территории юга Западной Сибири, а также в постэпизоотический период (2006-2007 гг.) отмечена циркуляция вирулентных вариантов вируса гриппа субтипа H5N1 c филогенетическим родством с вирусами, выделенными в Северном Китае в мае 2005 года (озеро Цинхай). Выделенные в этот период вирусы гриппа H5N1 обладали различной степенью патогенности для мышей.
Получены 2 патента РФ «Набор олигонуклеотидных праймеров для идентификации РНК вируса бешенства в образцах» (№ 2340673) и «Штамм вируса гриппа птиц А/ Goose / Krasnozerskoye/ 627/ 05 H5N1 субтипа для изучения биологии вируса гриппа, лечебной и профилактической эффективности противовирусных препаратов» (№ 2366709).
Теоретическая и практическая значимость. Использование доказанных в настоящей работе эволюционных принципов экологического полиморфизма и территориального распространения вирусных патогенов в процессе разработки оптимальных систем противоэпизоотических и противоэпидемических мероприятий позволит, при их практической реализации, эффективно купировать развитие инфекций в природных очагах и обеспечить защиту от них сельскохозяйственных, домашних животных и людей.
Внедрение полученных результатов. Созданная коллекция из 37 штаммов вируса гриппа типа А, в том числе из 16 высокопатогенного H5N1-субтипа, выделенных в России в 2005-2009 гг., принята на патентное депонирование в Коллекцию микроорганизмов ФГУН ГНЦ ВБ «Вектор» Роспотребнадзора.
По результатам работы 386 нуклеотидных последовательностей полных генов вируса бешенства, вируса Западного Нила и вируса гриппа типа А зарегистрированы в международной базе данных GenBank и могут в дальнейшем служить основой для конструирования праймеров и филогенетических исследований этих вирусов.
Кроме того, результаты, полученные при выполнении настоящей работы, были использованы для подготовки методических указаний «Организация и проведение лабораторной диагностики заболеваний, вызванных высоковирулентными штаммами вируса гриппа птиц типа А (ВГПА), у людей», утвержденных Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 09.11.2006 г; методических рекомендаций «Организация мониторинга заносов и распространения гриппа птиц в природных условиях на территории Российской Федерации», утвержденных Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 26.12.2008; «Эпизоотологический мониторинг гриппа типа А среди диких птиц в местах их обитания на территории полуострова Таймыр» (прот. № 5 от 28.05.2008 г.), «Система противоэпизоотических и профилактических мероприятий при бешенстве в Новосибирской области» (прот. №4 от 14.10.2008 г.) и «Профилактика заражения представителей семейства кошачьих вирусом А/H5N1 в период эпизоотии гриппа птиц» (прот. № 5 от 30.12.2009 г.), утвержденных подсекцией «Инфекционная патология животных в регионе Сибири и Дальнего Востока» отделения ветеринарной медицины Россельхозакадемии.
Апробация работы. Материалы исследований доложены и обсуждены на 68 Российских и международных конференциях, в том числе на: Международной научно-производственной конференции «Современные проблемы охотничьего собаководства» (Киров, 2004); III Российской конференции с международным участием «Проблемы инфекционной патологии в регионах Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера» (Новосибирск, 2006); Международной научно-практической конференции «Проблемы совершенствования межгосударственного взаимодействия в подготовке к пандемии гриппа» (Новосибирск, 2008); Бангкокской международной конференции по птичьему гриппу «Интеграция от знаний к управлению» (Бангкок, Таиланд, 2008); Третьей европейской конференции по гриппу (Виламора, Португалия, 2008); X международном симпозиуме по респираторным инфекциям (Сингапур, 2008); 3-ем Международном Симпозиуме по вопросам Интегративной Зоологии (Пекин, Китай, 2009); Первом всемирном конгрессе по вакцине WCV-2008 (Гуанджоу, Китай, 2008); Международной научно-практической конференции «Перспективы сотрудничества государств-членов ШОС в противодействии угрозе инфекционных болезней» (Новосибирск, 2009); 7-ом Международном Симпозиуме по птичьему гриппу: Птичий грипп у домашних и диких птиц (Афины, Джорджия, США, 2009); 8-ом Азиатско-Тихоокеанском конгрессе медицинской вирусологии (САР Гонконг, Китай, 2009); Международной конференции «Зоонозные инфекции и туризм» (Улан-Батор, Монголия, 2009).
Публикации результатов исследований. По теме диссертационной работы была опубликована 61 научная статья, 35 из которых опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК для соискания степени доктора наук, получено 2 патента.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 306 страницах машинописного текста, включает введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты собственных исследований, обсуждение результатов исследований, выводы, практические предложения и список литературы, содержащий 475 работ отечественных и зарубежных авторов, приложения. Диссертация иллюстрирована 33 таблицами и 32 рисунками.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Теоретическое обоснование эволюционных принципов экологического полиморфизма и территориального распространения вирусных патогенов.
2. Результаты изучения эколого-эпизоотологических и молекулярно-биологических свойств некоторых актуальных вирусных патогенов с эволюционных позиций их экологического полиморфизма и территориальной значимости (в условиях юга Западной Сибири).