Эпидемии следующего тысячелетия

Об авторе : Михаил Васильевич Супотницкий - кандидат биологических наук.

КАКИМИ будут эпидемии XXI столетия? Способны ли вновь вернуться сокрушительные эпидемии античности и средневековья, собирательно называемые тогда "чумой"? Эти вопросы в конце ХХ столетия кому-то сегодня могут показаться излишними. Мы очень сильны! Мы победили чуму, оспу, холеру и многие другие смертоносные инфекции. Победим и СПИД, для этого у нас есть технологии! Но так ли это на самом деле?

Время и микроорганизмы

Самые страшные эпидемии начинались на фоне социального благополучия или крупных успехов в борьбе с самими же эпидемиями. Как в 1665 г. лондонцы не могли поверить, что к ним вернулась чума, так и наши современники, добившиеся блестящего успеха в глобальной борьбе с вирусом натуральной оспы (ВНО), не могли в начале 1980-х годов поверить, что в "мире без оспы", их поджидает СПИД.

Глобальное распространение среди людей кажущегося малозаразного и уж точно неконтагиозного вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) - возбудителя СПИДа произошло столь стремительно, что невольно приходишь к выводу о существовании очень серьезных оснований для этого процесса. Одновременно СПИД стал своеобразным индикатором отсутствия инстинкта самосохранения у нашей цивилизации. Обнаружились не только несоответствие методического уровня проводимых исследований сложности задач, которые необходимо решить для ликвидации данной болезни, но и удивительная близорукость имевшихся в первой половине 80-х годов прогнозов будущей эпидемической ситуации. Оказалось, что их создатели основывались не на плохо изученных, но все же объективно существующих внутренних закономерностях появления и смены эпидемий, а на экстраполяции вроде бы вполне очевидных внешних проявлений этих процессов - количестве, структуре и динамике появления инфекционных больных за доступный им период времени. И в конечном итоге они ошиблись.

Микроорганизмы не знают смерти как разделения пространства и времени. Размножаясь делением (бактерии), либо реплицируясь с использованием ферментативного аппарата клеток хозяина (вирусы), они фактически являются бессмертными. Поэтому смерть как фактор биологической эволюции, значима только для их жертв. А сами они существуют вне времени в нашем понимании. Отсюда следует, что тот критерий опасности возбудителя инфекционной болезни, в котором учитывается "фактор времени", лишь отражает нашу потребность в определенном комфорте при исследовании события.

Например, мы не сомневаемся в чрезвычайной патогенности ВНО по сравнению с ВИЧ, так как вызываемая им болезнь способна проявиться в тяжелой форме и привести к смерти в течение нескольких дней. Однако если патогенность микроорганизма будем определять по "конечному результату", то окажется, что среди инфицированных ВНО погибли только 30% и эпидемия давно закончилась, а среди первично инфицированных ВИЧ - погибли все. Мало того, эпидемический процесс продолжается уже в масштабах пандемии, приводя к инфицированию и гибели все большего числа людей. То есть ВИЧ достиг предела патогенности паразита - 100% смертности своих жертв, но при сохранении возможности смены хозяина. В сравнении с ним ВНО даже безобиден.

Поэтому та патогенность, которая характеризуется быстрым инкубационным периодом и непродолжительной болезнью, завершающейся смертью, - это только проявление определенной (условно назовем ее первой) стратегии паразитизма. В этой стратегии продолжительность инфекционного процесса лимитируется иммунной системой хозяина (вернее, эволюционно сложившейся для данного биологического вида нормой иммунного ответа). Отсюда можно прийти к выводу о существовании стратегий паразитизма, при которых продолжительность болезни хозяина будет ограничена продолжительностью его жизни (вторая стратегия) и даже продолжительностью жизни его вида (третья стратегия).

Пандемическая тенденция

Эволюционная модель показывает, что каждый пандемический процесс, имевший место в последние шесть столетий, не походил на предыдущий. Во-первых, бактериальный возбудитель пандемий (чумы), был сменен сначала вирусным возбудителем с ДНК-геномом (ВНО), а затем вирусными с РНК-геномами (грипп, ВИЧ). Этот процесс сопровождался изменением механизмов их передачи. Механизм передачи через укусы насекомых (чума) вытеснен воздушно-капельным (оспа, грипп), затем значительно менее зависимыми от влияния внешней среды, половым и гематогенным (ВИЧ). Одновременно повышается специфичность их поражающего действия.

Во-вторых, в ходе смены пандемических возбудителей последовательно уменьшались объективные возможности человеческого общества по ограничению их распространения в собственных популяциях. Что касается ВИЧ, то в нашем распоряжении вообще нет механизма, способного ограничить его распространение.

В третьих, пандемия - явление качественно иного порядка, чем эпидемия. 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.

После СПИДа

Дальнейшее развитие пандемии СПИДа порождает две взаимоисключающие тенденции.

1) ВИЧ - только одним из представителей множества вирусов, которые интегрируются с геномом человека. Между представителями данного семейства вирусов также возможна конкуренция за территорию своего обитания (то есть за геном человека), в результате которой на ней останется лишь наиболее приспособленный вид.

2) Распространение СПИДа, лейкозов, сывороточных гепатитов, широкое использование в клинической практике цитостатиков (препаратов, блокирующих размножение раковых клеток) и иммунодепресантов ведет к постепенному снижению иммунной защиты у миллионов компактно проживающих представителей вида Homo sapiens. Это, в свою очередь, создает условия для проникновения, а потом и "заселения" новых микроорганизмов-паразитов. В этих условиях значительно облегчается отбор и формирование среди микроорганизмов высокоспециализированных и контагиозных эпидемических вариантов с упрощенным геномом.

Например, сформировавшийся в эндемичных по ВИЧ регионах Африки высокоспециализированный к человеку ВНО, является дегенеративным производным от широко специализированного и поэтому обладающего более сложным геномом вируса оспы коров.

Третья стратегия

Внутренняя логика и преемственность приведенных в эволюционной модели событий позволяют предположить, что если пандемия СПИДа не самоограничится, то следующая пандемия будет вызвана микроорганизмом, использующим третью стратегию паразитизма. Этот процесс начнется из-за конкурентной борьбы ретровирусов за влияние на геном хозяина как между собой, так и с теми мобильными элементами хромосом, которые, возможно, играют роль "защитных экранов" генома от таких вирусов. Преимущество получит тот микроорганизм, который будет способен к более эффективной интеграции с геномом и к противодействию защитным системам хозяина.

Клинические проявления новой болезни представить довольно трудно. Ими могут быть быстро прогрессирующие онкологические болезни, иммунодефициты, мышечная дистрофия, психические нарушения, дефекты развития и другие поражения генетического характера. Однако если исходить из того, что новый возбудитель окажется способен осваивать экологические ниши вытесняемого им ВИЧ, то наиболее вероятна патология, связанная с дефектами ДНК Т-лимфоцитов, клеток, выстилающих внутреннюю поверхность кровеносных и лимфатических cосудов, эпителиальных клеток кожи и нейронов мозга. Инфекционистам клинические проявления болезни могут напоминать СПИД. Но им не удастся подтвердить диагноз фактом обнаружения антител к ВИЧ-1 или ВИЧ-2 и добиться улучшения состояния больного обычно применяемым азидотимидином. Инкубационный период болезни, по-видимому, будет превышать таковой у СПИДа. К механизмам переноса нового возбудителя может добавиться еще один - наследственный.

Отсюда возможная длительность пандемического процесса - от нескольких десятилетий и, вполне вероятно, до столетий. При активном же использовании технологий генной терапии и формировании трансгенных популяций людей возможно частичное стирание различий между патологией наследственной и инфекционной. Отдаленным последствием пандемического распространения такого микроорганизма станет формирование обширных популяций генетически обреченных людей.

Генетические шрамы

Исследователями отмечена значительно большая устойчивость людей белой расы к ВИЧ, чем у африканцев. Совсем недавно, в 1997 г., установлено, что это различие вызвано распространением среди белых дефектов в гене рецептора ССR5. У лиц белой расы с этим дефектом, развитие клинических симптомов болезни наступает значительно позже, чем у тех, кто не имеет его. Повышенную частоту встречаемости дефектов гена ССR5 в популяциях можно рассматривать как своеобразный генетический шрам, оставленный прошлыми эпидемиями СПИДа. Но вот что любопытно. Африканцы, тесно контактирующие с природным резервуаром ВИЧ, находящимся среди африканских приматов, оказывается менее знакомы со СПИДом, чем европейцы!

В какой-то мере ответ на этот вопрос дает отсутствие следов древних цивилизаций в регионе Африки южнее Сахары. Хотя считается, что Центральная и Восточная Африка являются очагами зарождения человечества, однако каких-либо признаков материальной культуры, появившихся ранее I в. н.э., южнее Сахары не находят. В европейских популяциях ВИЧ присутствовал, видимо, еще с тех времен, когда разрозненные и малочисленные праевропейские племена шли за отступающими ледниками на север Европы. Из-за небольшой численности и рассеянности они были менее уязвимы для возбудителей быстрых контагиозных инфекций, в том числе и ВНО. Однако эпидемические цепочки ВИЧ и подобных паразитических организмов среди европейцев действовали сравнительно долго, так как для их поддержания не требовалось высокой плотности популяции хозяина. Возможно, это продолжалось до античных и даже до раннесредневековых эпидемий, собирательно называемых тогда чумой. Эти эпидемии неоднократно устраняли ВИЧ-инфицированные прослойки среди европейцев. После чего начинался его быстрый рост.

Последний демографический взрыв в Европе начался в конце XVII столетия, то есть после окончания последней великой оспенной эпидемии. Английский историк Маколей писал про те времена: "Моровая язва, или чума, была более смертельна, чем оспа, но зато она посещала наши берега лишь однажды или дважды на памяти людей, тогда как оспа неотступно пребывала между нами, наполняя кладбища покойниками, терзая постоянным страхом всех тех, которые еще не болели ею, оставляя на лицах людей, жизнь которых она пощадила, безобразные знаки, как клейма своего могущества".

Любопытно и то, что формирование первых государств в истории человеческой цивилизации (V-IV веках до н.э.), происходило вдоль путей естественного распространения вируса натуральной оспы из регионов Центральной Африки (долина Нила, Ближний Восток, Месопотамия). Люди негроидной расы, пришедшие в Центральную Африку с севера уже после образования там ВНО, подвергались его селективному давлению на протяжении по крайней мере двух тысяч лет. Эпидемические цепочки, тянущиеся к людям от резервуаров ВИЧ в популяциях приматов, весь этот период были блокированы ВНО, смертельного даже для людей со здоровой иммунной системой. И это продолжалось до проведения поголовной иммунизации населения региона в 60-70-х годах ХХ столетия. Поэтому африканцы не имеют мутантных генов рецептора ССD5 и более чувствительны к ВИЧ, чем европейцы. Таким образом, вирус натуральной оспы являлся мощным фактором, сдерживавшим широкомасштабное распространение ВИЧ из эндемичных по нему регионов Африки южнее Сахары. Но вот его больше нет, что же дальше?

Глобальный цикл

На рисунке представлена модель глобального многовекового цикла быстрых (использующих первую стратегию паразитизма) и медленных (использующих вторую и третью стратегии паразитизма) инфекций. Цикл заканчивается масштабными, трудно контролируемыми эпидемиями инфекций, вызываемыми возбудителями с коротким инкубационным периодом и массированным выделением возбудителя в окружающую среду (в средние века их роль играли сначала возбудитель чумы, затем, до 70-х годов ХХ столетия, ВНО). Такие эпидемии могут охватывать отдельные регионы и страны, вызывать огромные опустошения и упорно тянуться, периодически затихая, десятилетиями. После чего они на длительный период прекращаются.

Нынешнее глобальное распространение туберкулеза, возможно, является проявлением такого цикла. Плотность иммунодефицитных популяций достаточна для глобального образования эпидемических цепочек контагиозных инфекций с длительным течением (туберкулез, проказа), но еще не достигла "критической массы" для появления контагиозных инфекций с коротким инкубационным периодом. Однако такая ситуация уже складывается на севере Заира, где плотность ВИЧ-инфицированного населения достигает 10%. Индикатором этого процесса стало то, что эндемичный для этих мест вирус оспы обезьян начал передаваться не только от обезьян к людям, но и между людьми. Причем в зафиксированных случаях все заболевшие ранее не были иммунизированы против ВНО.

Какой конкретно возбудитель вызовет эпидемическую катастрофу в XXI , сегодня сказать трудно. Можно лишь утверждать, что по мере совершенствования средств борьбы с возбудителями инфекционных болезней, цикл становится все более растянутым, но и последствия пандемий все более губительными.