Учеба
Разная информация
Наш выбор
Партнеры
  

Опрос
Помог ли вам мой сайт?


Обмен WebMoney WMZ, WMR, WME, WMU, WMB.
Отдадите:
Получите:
{BJ_LINK}
Топ новости


Некоторые положения экологии вирусов гриппа

Около двадцати лет идут в среде специалистов оживленные споры в отношении природы гриппозной инфекции. Обсуждается проблема: относится ли грипп к чистым антропонозам или является антропозоонозом.

Справедливости ради начало этого спора следует датировать еще 1931 г., когда Шоуп опубликовал результаты изучения гриппа свиней (а печальной памяти «испанка» считалась обусловленной именно вирусами свиного гриппа). Правда, общее развитие вирусологии, и гриппа в частности, в то время не только не позволяло делать однозначные выводы, но и в принципе ставить вопрос в такой плоскости.

В 40-е гг. (на русском языке — в 1948) вышла монография нобелевского лауреата Бернета «Вирус как организм», которую можно считать первым экологическим трудом. Вирусам гриппа в ней посвящена лишь 1/6 часть объема, но тем не менее вывод делается вполне определенный: «Если бы вторичные резервуары вируса такой острой инфекции дыхательных путей, как инфлюэнца, отсутствовали, то, несомненно, вирус был бы заранее обречен на отмирание». Под вторичными резервуарами, не называя конкретно, автор имел в виду какие-то популяции животных.

Надо сказать, что долгое время и названные, и некоторые другие работы по экологии вирусов гриппа просто сосуществовали с исследованиями по эпидемиологии гриппозного процесса и не приводили к альтернативным дискуссиям. Даже вот и книга Бернета, прочитанная вирусологами, никак не повлияла на взгляды эпидемиологов, которые в большинстве своем не понимали, зачем нужно изучать или по меньшей мере знать экологию вирусов гриппа, если все три звена эпидемического процесса находятся в популяции человека. Какую полезную информацию для себя могли вынести эпидемиологи большинства стран мира из монографии другого крупнейшего специалиста — Эндрюса (1969), в которой, например, утверждалось, что все гриппозные эпидемии в странах юго-восточной Азии начинаются или в период дождей или в течение ближайших 1—3 недель после этого периода, то есть, очевидно, связаны с максимальной активностью кровососущих комаров. Ведь эпидемии гриппа в средних и высоких широтах начинались зимой, когда никаких комаров не было!

Необходимо отметить и еще одно немаловажное обстоятельство. К середине 60-х гг. были достигнуты весьма впечатляющие успехи в ликвидации или ограничении ряда массовых инфекционных заболеваний, причем иногда усилиями только эпидемиологов, без привлечения помощи экологов. И пусть экология возбудителей натуральной оспы, полиомиелита, холеры, детских инфекций была изучена еще меньше, чем вирусов гриппа, это не помешало создать научно обоснованные программы, полное претворение которых в жизнь и предопределило
успех.

На этом фоне отдельные голоса о необходимости глубокого изучения экологии возбудителей, о невозможности решения проблемы гриппа только за счет защиты от него популяции человека не привлекали особого внимания, не вызывали практического интереса.

Положение изменилось в 1968 г. Причина была одна: среди людей начал циркулировать вирус гриппа, названный А/Гонконг/1/68 с антигенной формулой H3N2. А медицинская общественность всколыхнулась из-за двух связанных непосредственно с этим возбудителем фактов: во-первых, гемагглютинин, входящий в состав вируса, оказался идентичным этому антигену из вируса гриппа уток, изолированного советскими исследователями от птиц в одном из хозяйств Украины за несколько лет до этого (Л. Я. Закстельская и соавтор, 1969); во-вторых, путем изучения сывороток крови пожилых и старых людей, собранных до 1968 г., удалось установить, что вирус А/Гонконг/1/68 не такой уж и новый для человечества, что люди с ним встречались в последний год XIX и первое десятилетие XX вв. (Т. Я. Лузянина и соавт., 1974; Marine и соавт., 1969; Masurel и соавт., 1973).

Конечно, и после этого далеко не все безоговорочно согласились «допустить» экологию в сферу борьбы с гриппом, уверовав в то, что без нее добиться успеха невозможно. Еще довольно долго, до середины 70-х гг., по словам академика АМН СССР В. М Жданова,
«мысль об экологических связях гриппа человека и животных считалась вредной ересью». Да и сегодня, спустя десятилетие, многие такую связь оспаривают.

А между тем проблема эта носит далеко не академический, абстрактный характер, а весьма непосредственно влияет на практическую стратегию ликвидации или КОТЯ бы существенного снижения потерь, наносимых гриппом как здоровью людей, так и экономике. Более чем полувековая история (считая с момента открытия вируса гриппа человека) свидетельствует: все усилия эпидемиологов не только не приносят положительных результатов, по не в состоянии даже приостановить бурный рост заболеваемости в масштабах страны.

Почему? В самой общей форме можно ответить так: Грипп оказался гораздо более сложной и многогранной загадкой, чем все или, по крайней мере, большинство из известных острых распространенных заболеваний чело-века инфекционной природы. Да, не зная ничего о вирусах, не зная даже такого термина, Пастер сумел создать вакцину Против бешенства; да, не имея представления не только о вирусах, но и о микробах, нашел путь к спасению человечества от натуральной оспы Дженнер. Повезло этим исследователям, еще больше повезло человечеству...

Гриппозная инфекция отличается от уже названных, да практически и любых других вирусных инфекций рядом особенностей, которые делают ее поистине уникальной. Часть этих особенностей, прежде всего относящихся к экологическим, будет подробно рассмотрена в книге, поэтому мы не станем перечислять их, но осмелимся утверждать, что, не изучив этих особенностей, не познав закономерностей циркуляции вирусов гриппа в биосфере, не установив механизма антигенных изменений в структуре вирионов, не разобравшись в характере иммунологических реакций организма человека на попавший в него возбудитель гриппа, невозможно всерьез говорить о снижении эпидемических и экономических потерь.

Очень важным, на наш взгляд, является и такое соображение: грипп оказался инфекцией, которая, хотя и появилась среди людей тысячи лет назад, но только сейчас получила свое истинное развитие, ибо только в XX в. сложились максимально благоприятные условия для широкого) распространения вирусов. Бурная «вторая молодость» древнего биологического вида сделала возбудителем гриппа чрезвычайно активными, увеличила их пластичность и способность противостоять многим неблагоприятным для них факторам, начиная от специфического иммунитета и кончая ремантадином. Не учитывать этих экологических закономерностей нельзя.

Наконец, только вирусы гриппа из всего многообразия царства virae (по крайней мере являющихся патогенными для человека и домашних животных) способны поражать так много различных видов живых существ. Даже если, как считают некоторые исследователи, это является лишь отражением общих корней эволюции, изучать эти корни необходимо, поскольку, возможно, именно в них заложены ответы на многие трудные загадки.

Экология вирусов вообще и вирусов гриппа в частности возникла совсем недавно и многие теоретические и методологические аспекты ее еще не устоялись, не откристаллизовались. Отсюда — отсутствие единой терминологии, понятий, предмета исследований. Так, до настоящего времени не решен окончательно основополагающий вопрос— считать ли предметом экологии изучение взаимоотношений вируса и любого макроорганизма, включая человека, или только вируса и макроорганизма во внечеловеческой цепи циркуляции.

Если стать на традиционный путь (хотя он также вряд ли правильный) изучения экологии арбовирусов, то есть первых вирусов, экология которых была «узаконена», то надо отнести к экологическому разделу лишь изучение взаимоотношений между возбудителями и их вне-человеческими хозяевами. Но ведь не меньший, а, пожалуй, и больший интерес представляет изучение взаимоотношений в системе «человек — вирус гриппа». Как происходит взаимная адаптация на уровне микропопуляций (клетки одного человека и вирионы, попавшие и репродуцировавшиеся в организме этого человека) и на уровне популяций (клетки всех людей и вирионы, попавшие и репродуцировавшиеся в организмах этих людей), как влияет различная степень напряженности индивидуального и коллективного иммунитетов, что происходит с вирусами, если они попадают в организм, страдающий тем или иным дефектом иммунной системы, какое значение имеют факты специфической и неспецифической защиты и многое другое?

Поэтому нам кажется более правильным не противопоставлять друг другу эти два раздела экологии вирусов гриппа (другой разговор, что состояние изученности их далеко не одинаковое), а считать их разными сторонами одной медали и изучать параллельно. Тем не менее поскольку это понимание возникло у автора уже после проведения значительного числа исследований по «традиционной» программе, в данной книге будут изложены факты и гипотезы лишь о взаимоотношениях между вирусами гриппа и их внечеловеческими хозяевами.

Главным предметом спора между эпидемиологами и экологами является вопрос о происхождении эпидемических и пандемических штаммов вирусов гриппа. Надо сказать, что термин «происхождение» нельзя признать удачным, поскольку сразу же возникает аналогия с названием основополагающего труда Дарвина и появляется желание дискуссию по этой причине прекратить. Однако поскольку данный термин уже около десяти лет устно и письменно широко обсуждается в среде вирусологов, к нему привыкли специалисты,— предлагать взамен него другой вряд ли целесообразно.

Суть спора заключается в следующем: существует три точки зрения на происхождение пандемических и (в меньшей степени) эпидемических штаммов. Согласно первой (условно эпидемиологической), вирусы гриппа после активной циркуляции переживают в человеческой популяции какой-то определенный срок, а затем, когда наступает «нужный период», вновь активизируются.

Согласно второй (условно экологической «рекомбинационной»), эпидемические вирусы гриппа возникают заново в результате процессов рекомбинации вирусов гриппа, циркулирующих среди людей и животных, в которые «вкраплены» отдельные гены из вирусов гриппа человека.
Согласно же третьей (условно экологической «резервуарной»), вирусы гриппа постоянно находятся в природном резервуаре, из которого периодически попадают в популяцию человека.

Решение проблемы происхождения пандемических штаммов вирусов гриппа имело бы громадное значение для практики здравоохранения. Оно позволило бы дать ответ на вопрос о том, конечен ли набор пандемических возбудителей в природе, дало бы возможность выработать методы борьбы с гриппом и защиты от него путем заблаговременного создания препарата и своевременной вакцинации. К сожалению, и сегодня решения проблемы не видно, а потому приходится вновь возвращаться к материалам всесоюзной дискуссии по этому поводу, состоявшейся в конце 1979 г. на совместном заседании Ученого совета Института вирусологии им. Д. И. Ивановского АМН СССР и Научного совета «Вирусы и вирусные заболевания» АМН СССР. (Третья точка зрения, разрабатываемая автором данной книги, на дискуссии не обсуждалась).

Поскольку материалы дискуссии были достаточно подробно изложены в печати («Вопросы вирусологии», № 4, 1980, с. 499—506), здесь нет необходимости полностью повторять все аргументы оппонентов, а целесообразно привести лишь нашу оценку их и изложить собственную концепцию.
Для того чтобы спор приобрел конструктивный характер, следует, видимо, договориться о порядке его ведения, в частности, условиться, что та или иная точка зрения (гипотеза) имеет право на существование только в одном случае: если она не противоречит известным законам природы. Определенная аналогия здесь может быть проведена с историческим решением Парижской Академии паук, которая отказалась рассматривать любые проекты вечного двигателя не вникая в их конструктивные особенности только на том основании, что такой двигатель не может существовать в природе, как бы не изощрялись инженеры.

Эта аналогия побудила нас сформулировать критерии, нарушение которых объективно делает гипотезу нереальной вне зависимости от количества фактов, которые она может объяснить.

На наш взгляд, таких критериев по меньшей мере два. Первый из них, в соответствии с эволюционной теорией Дарвина, развитой и дополненной его многочисленными последователями, должен звучать примерно так: поскольку невозможно воссоздать в биосфере точно такие же условия, какие существовали в ней когда-то в прошлом, невозможно и возникновение вновь однажды образовавшихся и затем исчезнувших любых биологических видов.
Как теперь общепризнано, набор вирусов гриппа, вызывающих пандемии, ограничен пятью подтипами (по предложению некоторых авторов, видами) вирусов гриппа А. И если в отношении повторяемости двух из них — A(H2N2) и A(H3N2) еще нет полной уверенности, поскольку ни в 1889, ни в 1900 гг. вирусы гриппа выделять и идентифицировать еще не умели и изолированные соответственно в 1957 и 1968 гг. агенты сравнивать было не с чем, то в отношении вируса гриппа с антигенной формулой H1N1 сомнений нет: в 1977 г. циркулировать начал тот же подтип, который вызывал заболеваемость в период с 1947 по 1956 гг.

Конечно, эволюция ни в одном из своих звеньев не остановилась, а если говорить конкретно о вирусах гриппа, то, видимо, наоборот, ускорилась. Это ускорение связано с резкими изменениями, произошедшими с популяцией человека. За время, проходящее от пандемии до пандемии, даже вызываемой разными вирусами (то есть в среднем за И лет), существенно увеличивается численность населения планеты, растет продолжительность жизни, улучшаются контакты между странами и континентами, сокращается время на преодоление больших расстояний и т. д. А все это в определенной степени влияет на скорость эволюции циркулирующих в популяции человека вирусов гриппа и может привести к тому, что уже в самое ближайшее время, даже до выхода в свет этой книги, к тем пяти подтипам (видам) вируса гриппа А, которые уже вызывали пандемии в XX веке, добавится какой-то шестой, ранее неизвестный. Но это будет именно шестой, а не один из тех пяти, что циркулировали прежде.

Однако если очередную пандемию в 1986—1987* гг. вызовет, как считают авторы некоторых публикаций (В. 3. Солоухин, А. С. Шадрин, 1979), возбудитель печально известной «испанки», то произойдет это не потому, что вирус с таким антигенным набором образовался в природе заново, какими бы механизмами (мутация, рекомбинация и т. д.) это не объяснялось, а лишь потому, что данный подтип (вид) вируса сохранялся в биосфере в неизменной форме.

Вообще скорость образования новых видов в природе, с точки зрения продолжительности жизни человека, очень медленная: новый вид появляется примерно один раз в 10 000 лет (Шредингер, 1948). При этом, оказывается, совсем не важно, о каком организме идет речь — вирусе, бактерии или млекопитающем. Как совершенно справедливо указывает Б. М. Медников (1982), «... легче набрать без опечаток газету, чем книгу достаточно большого объема. Когда пересчитали частоту мутаций на единицу содержания ДНК. в геноме, скорости мутагенеза у всех земных организмов практически совпали».
Конечно, рекомбинационный процесс не идентичен мутациям и теоретически можно было бы ожидать за его счет у некоторых существ большей скорости эволюции. На первый взгляд, у вирусов вообще и гриппа в частности особенно, так как геном их сегментирован. Новый парадокс: природа, «сделав» вирусы, бактерии, сине-зеленые водоросли, то есть наиболее просто организованные существа, простыми, в то же время «позаботилась» о придании им высочайшей степени консервативности. И достигается это тем, что все названные существа имеют одинарный набор генов (гаплоидный), а это приводит к резкому затормаживанию эволюции (Б. М. Медников, 1982).

Используя для оценки аргументов и гипотез аксиому невозможности возникновения вновь единожды утраченного биологического вида, мы можем без всяких объяснений отказать в праве на существование любым теоретическим построениям, пытающимся обосновать возникновение пандемических штаммов вирусов гриппа de novo. Нет, никакие механизмы — мутации ли это будут, рекомбинации или сегодня еще не известные и не имеющие названия — не в состоянии воссоздать спустя десятилетия снова такой же подтип гриппозного возбудителя.

Вторым критерием можно считать положение о необратимости эволюционных процессов, в результате которых происходит отбор наиболее приспособленных к конкретным условиям тех или иных видов.

Любое живое существо (на уровне популяции, вида) стремится к двум взаимно связанным процессам — экспансии и уменьшению удельных энергетических затрат на существование. Оба эти процесса могут быть достигнуты только в результате эволюции, движущей силой которой является адаптация к условиям внешней среды. При этом чем сильнее и чаще условия среды меняются, тем энергичнее проходит адаптация, тем дальше от исходного состояния может увести эволюция. И наоборот, если условия внешней среды на протяжении длительного (в масштабе истории биосферы) периода изменялись незначительно, адаптационные, а следовательно, и эволюционные процессы происходили вяло. При этом уменьшалась экспансия, но уменьшалась и величина удельной энергоемкости. Если бы данные процессы развивались в указанном направлении и дальше, наступила бы для конкретного вида энергетическая смерть — остановка эволюции.

При контакте двух систем, например, вирусной популяции и популяции многоклеточного хозяина, по меньшей мере для одной из них вторая будет являться внешней средой, поэтому взаимные изменения в этой новой системе (вирусная популяция — многоклеточный хозяин) также можно рассматривать как адаптационные, следовательно, приводящие к эволюции. Не в этом ли и заключается главная роль вирусов в биосфере: являться фактором, оживляющим, «раскачивающим» склонный к самопроизвольному (как борьба живого с энтропией) затуханию процесс адаптации.
Если несколько отвлеченно рассмотреть проблему взаимной адаптации в различных биологических системах, то характер взаимоотношений двух входящих в нее сочленов можно выразить следующей кривой .
Некоторые положения экологии вирусов гриппа

Фаза «а» отражает активное противоборство двух агентов, вынужденных образовать одну систему. Энергичные всплески чередуются с глубокими провалами: победу поочередно одерживает то популяция макроорганизма, то популяция паразита. Естественно, в реальных условиях далеко не всегда удается выжить обеим встретившимся популяциям, но тогда не возникает биологической системы в данном сочетании. После нескольких активных вспышек осцилляции становятся ниже и мельче: уменьшение амплитуды свидетельствует о наступлении взаимной адаптации. Как в одной, так и в другой популяциях накапливаются элементы, менее чувствительные к повреждающим механизмам другой стороны.

Фаза «б» еще взрывоопасна — неожиданный ход «противника» может привести к активизации процесса, однако в любом случае дело закончится более скромными амплитудами, чем в фазе «а».

Принципиальные отличия от двух предыдущих фаз во взаимоотношениях между сочленами системы наблюдаются в фазе «в». Если в предыдущей фазе уменьшение амплитуды борьбы вызывалось накоплением в популяции резистентных особей, что происходило под влиянием естественного отбора, то в третьей фазе наблюдается более высокая степень адаптации: «использование» противостоящей популяции с какой-либо выгодой для себя.
Впервые данная кривая и названия фаз были обнародованы автором на Всесоюзной школе по теоретической биологии в г. Чернигове в апреле 1982 г. Пока речь шла о формализованном, чисто абстрактном материале, возражений не было. Но как только вместо термина «паразит» автор употребил словосочетание «вирус гриппа», многие ученые начали сомневаться в правильности теоретических предпосылок.

Действительно, может ли иметь какую-нибудь пользу макроорганизм (не важно, птица, лошадь, человек) от контакта с вирусами гриппа? Или любыми другими вирусами? И если может, то не превысит ли эта польза вреда от того, что мы лишим каким-либо путем популяцию макроорганизма возможности контактировать с вирусной популяцией? Пусть сегодня наши возможности ограничиваются победой только над одним вирусным заболеванием— натуральной оспой, но надо думать и о завтрашнем дне!

Истинная роль вирусов в биосфере пока совершенно не ясна. Если говорить о возбудителях гриппа, то в доступной литературе вообще нет ни одной статьи, посвященной этой проблеме. В принципе же о возможной положительной роли вирусов в природе высказано несколько гипотетических предположений (редакционная статья в журнале «Вопросы вирусологии», № 3, 1973; работы К. Г. Уманского, 1980; И. Н. Воинова, 1984), авторы которых неоднократно подчеркивали, что с общебиологических, диалектических позиций нельзя считать глобальное распространение вирусов только негативным явлением, что обязательно должно быть и что-то позитивное в нем, однако что именно, они не знают.

В одной из своих лекций академик АМН СССР В. М. Жданов назвал вирусы «распространителями передового опыта в биосфере», К- Г. Уманский (1980) считает их инструментом адаптации макроорганизмов. Как бы то ни было, но о конкретных механизмах «передачи опыта», или адаптации, о том, могут ли эти механизмы срабатывать в отсутствие вирусов, любые ли вирусы выполняют такие функции или нет, сегодня ничего не известно. Но поскольку более 90 лет за вирусами числились только «преступления против человечества», поскольку даже само название «вирус» переводится как «яд», для абсолютного большинства ученых мысль о возможной пользе для макроорганизма от внедрения в него вирусной популяции казалась неприемлемой.

Тем не менее в принципе, если говорить о взаимоадаптации любых биологических систем, никто не сомневался в теоретической обоснованности данной кривой и правильности разделения ее на три фазы. Фазность процесса имеет принципиальное значение. По нашему мнению, наступление третьей фазы (возможно, она не последняя, а после нее вирус интегрирует в геном клетки и теряет свою индивидуальность, переходя в «собственность» макроорганизма. Кто знает, не в этом ли и заключена позитивная роль вирусов?) свидетельствует о необратимости взаимной адаптации, о невозможности вновь стать активными «противниками» друг друга обоих сочленов системы.

Внешними проявлениями этих трех фаз адаптации применительно к конкретным представителям системы (например, популяция человека-—популяция вируса гриппа) можно считать следующие: эпидемия—манифестная форма заболевания и выздоровление значительной части популяции людей (фаза «а»); появление коллективного иммунитета и антигенный дрейф штаммов (фаза «б»); персистирующая форма инфекции (фаза «в»).

Конечно, какие-то экстраординарные воздействия могут, видимо, так повлиять на «хозяина» или его «паразита», что и в фазе «в» вдруг появится манифестная форма инфекции. Но не более чем в нескольких элементах системы (в нашем случае у отдельных людей), в целом же популяция останется в фазе «в».

Хорошим примером фазы «в» является система «человеческая популяция — вирус простого герпеса». В силу ряда причин, главными среди которых, по-видимому, являются стабильность антигенной структуры, длительность совместной адаптации, тропность вируса, в этой системе взаимоотношения продвинулись гораздо дальше, нежели между человеком и вирусами гриппа, и находятся или на границе фаз «б» и «в» или уже непосредственно в фазе «в».

Под влиянием переохлаждения, другой инфекции, каких-то стрессов вирус простого герпеса способен вызвать у отдельных элементов популяции клиническую форму заболевания (почти всегда не острую), но не в состоянии обусловить возникновение эпидемии или даже более или менее обширного очага.

Сегодня известны пусть пока не многочисленные, но достоверные факты персистенции вирусов гриппа у человека. Известно также, что клинически выраженные формы инфекции при гриппе отмечаются далеко не всегда. По данным А. С. Шадрина и соавт. (1973); Т. Л. Поповой и соавт. (1973), клинические признаки болезни отсутствовали в 8,9 % случаев при первом инфицировании детей младшего возраста, в 26,2 % — при реинфицировании через год, в 53,9 %—при инфицировании школьников, в 52,9%—взрослых и 78,0 % случаев — престарелых.

Из приведенных данных можно сделать однозначный вывод: система «популяция человека — популяция вирусов гриппа» довольно быстро адаптируется друг к другу и срок продолжительности циркуляции одного вируса (в среднем 11 лет) оказывается достаточным для перехода ее из фазы «а» в фазу «б» и даже, пусть в виде исключения, в фазу «в».

Но тогда спрашивается, какие вмешательства извне, какие внутренние перестройки способны возмутить наступившую степень адаптации, сделать вирус вновь агрессивным, а макроорганизм излишне чувствительным? На наш взгляд, ни таких вмешательств, ни таких перестроек в природе нет или по крайней мере не наблюдалось в 60—70-е гг. И, следовательно, если спустя 20 лет среди людей вновь начал циркулировать, вызвав пандемический рост заболеваемости, вирус гриппа А-прим(Н1N1), то лишь при одном условии — эти два десятилетия его не было в популяции людей, он находился где-то вне ее и только благодаря этому сохранил способность поражать организм человека, несмотря па достаточно напряженный иммунитет у большинства лиц, родившихся в период от 1947 по 1957 гг.

Таким образом, исходя из второго критерия — о невозможности обратного хода эволюции, можно отказать в истинности любым гипотезам, которые основываются па представлениях о гриппе как чисто антропонозной инфекции.
плоскости, имел, вторичными, дыхательных, следует, трудом, начало, среде, ради, организм, посвящена,
Поиск
Партнеры