Михаил Супотницкий - Биологическая война (Часть 1)

В классическом эксперименте, проведенном в начале 1960-х гг. в Форт-Детрике, данные, полученные на обезьянах и морских свинках, сравнивались с данными в экспериментах на людях. Добровольцами были члены церкви «Адвентисты Седьмого Дня». Шла «холодная война», СССР и Красный Китай были врагами США, а молодые люди из этой церкви не желали носить оружие. Вместо службы в армии им сделали предложение — поучаствовать в экспериментах по экспонированию к аэрозолям микроорганизмов. Первые испытания на людях проводились с аэрозолем Coxiella burnettii, возбудителем Ку-лихорадки (см. разд. 3.7). Затем стали использовать F. tularensis (см. разд. 3.3), а позднее — стафилококковый энтеротоксин В (см разд. 3.13).

Эти исследования были очень важны, поскольку вместе с добровольцами к аэрозолям, содержащим микроорганизмы, потенциальные агенты БО, экспонировались также обезьяны макаки-резусы и морские свинки. Таким образом, военными исследователями устанавливалось соотношение между человеческими и животными моделями, которые могли затем применяться к другим болезням, при испытании которых нельзя было использовать людей по этическим соображениям.

В табл. 1.4 в первой колонке приведены размеры аэрозольных частиц; во второй — количества клеток возбудителя туляремии, требуемых для гибели 50 % морских свинок, ингаляционная LD 50, и в третьей колонке — то же для обезьян. В четвертой колонке даны количества туляремийных клеток, необходимые для инфицирования, но не гибели, человека (ID 50).

Диаметр аэрозольной частицы (мкм) | Морская свинка, LD 50| Обезьяна, LD 50| Человек ID 50

1 | 2,5 | 14 | 10–52 |

6,5 | 4700 | 178 | 14-162 |

11,5 | 23000 | 672 | — |

18 | 125000 | 3447 | — |

22 | 230000 | >8500 | -

При аэрозоле, состоящем из 1 — мкм частиц, требуется всего 2,5 клетки, чтобы убить морскую свинку, 14 — обезьяну и от 10 до 52 клеток, чтобы заразить человека. Если аэрозоль состоит из 6,5-мкм частиц, для инфицирования респираторным путем требуется уже больше клеток, а в случае размера частиц от 18 до 22 мкм количество клеток возбудителя туляремии становится слишком большим, чтобы инфицировать человека. Таким образом, этот эксперимент показал, что аэрозоль биологического поражающего агента обязательно должен быть не только мелкодисперсным, но еще и находиться в очень узком диапазоне дисперсности (Patric W. III., 2001).

Такие эксперименты проводились в начале 1960-х гг. очень интенсивно. К аэрозолям микроорганизмов, агентов БО, экспонировались люди и животные, полученные результаты сопоставлялись. Они позволили военным подсчитать инфекционные дозы агентов БО для человека и, следовательно, определить количество конкретных образцов БО, необходимых для применения по конкретным целям. Но оставалась неуверенность в поражающем действии биологических аэрозолей, связанная с незнанием особенностей патогенеза при попадании патогенного микроба в организм несвойственным ему путем. Например, течение желтой лихорадки можно предсказать довольно успешно в том случае, когда заболевание связано с укусом инфицированного комара, но желтая лихорадка, обусловленная вдыханием возбудителя, может представлять собой совершенно иную болезнь.

Влияние дисперсности аэрозоля биологического токсина на развитие биологического поражения. В природе не происходит контакта человека с аэрозолями очищенных биологических токсинов. В конце 1950-х гг. военные США имели смутные представления о механизмах ингаляционного поражения такими токсинами. И это при том, что в годы Второй мировой войны в США было изготовлено только рицина 1,7 т.

После опытов W. F. Wells et al. (1948), показавших решающее значение для развития инфекции не количества вдыхаемых жизнеспособных бактерий, а величины частиц аэрозоля, прошло почти 10 лет, пока А. Корвин (А. Н. Corwin), сотрудник Университета Дж. Гопкинса (Johns Hopkins University), в опытах с тонкодисперсными порошками рицина показал такую же зависимость между размерами частиц распыленного токсина и тяжестью поражения экспериментального животного. Он обнаружил, что аэрозоль, содержащий частицы токсина с размером, не превышающим 2.1 мкм, в 2,75 раз более токсичен, чем аэрозоль, содержащий частицы токсина с размером 4,2 мкм. Уменьшение размеров частиц аэрозоля, по его мнению, представляет собой самый надежный путь к повышению его поражающей способности (цит. по Lamanna G., 1961). В те же годы был обнаружен еше ряд эффектов, значительно повысивших интерес разработчиков БО к ингаляционному применению биологических токсинов.

1. Оказалось, что верхние дыхательные пути являются проницаемыми для крупномолекулярных токсинов. Так, G. Lamanna (1961) в опытах на мышах, выполненных со столбнячным токсином, обнаружил, что закапывание в нос токсина примерно в 10 тыс. раз более эффективно, чем закапывание в рот. Для ботулинического токсина ими обнаружена та же закономерность, хотя естественным путем его проникновения в организм является алиментарный. Высокая активность этих токсинов при закапывании в нос указывала на их высокую способность к адсорбции из верхних дыхательных путей и носоглоточной области. Однако механизм данного явления G. Lamanna не понял. Нетоксичные крупномолекулярные белки такой способностью не обладали, а в доступной ему литературе он никаких объяснений своим данным не нашел.

2. Сотрудниками Форт-Детрика М. A. Cardella и J. V. Jemski показано, что при ингаляционном введении ботулинического токсина резко снижаются различия в чувствительности животных к разным его серотипам, наблюдающиеся при их парентеральном введении (цит. по Lamanna G., 1961).

3. При ингаляционном введении ботулинического токсина значительно увеличивалось количество антитоксина, необходимого для нейтрализации его действия. Например, А. М. Яковлевым (1956) было обнаружено, что при ингаляционном введении ботулинического токсина одна единица антитоксина предохраняет лишь против одной летальной дозы, при подкожном введении — против 20 летальных доз, при пероральном — против 50 летальных доз. Хотя при всех этих способах введения токсина в организм животного гибель животного наступала в результате поражения дыхательного аппарата. Сходные данные получены G. Lamanna (1961) в опытах со столбнячным токсином. Им было установлено, что введение фиксированного количества столбнячного антитоксина мышам увеличивает LD 50столбнячного токсина при внутрибрюшинном введении в 25 раз. Однако при введении того же количества токсина через нос, LD 50увеличивается только в 5 раз.

Результаты этих экспериментов тогда не нашли общепризнанного объяснения, но они открывали заманчивые перспективы перед разработчиками БО. Тем более что уже не оставалось никаких неясностей в отношении судьбы проникших в дыхательные пути частиц биологического аэрозоля.