Михаил Супотницкий - Микроорганизмы, токсины и эпидемии

Выше мы отметили, что ВИЧ индуцирует синтез цитокинов (TNF, интерлейкины) инфицированными макрофагами, клетками микроглии и астроцитами. В последние годы появились доказательства того, что цитокины могут использоваться в качестве факторов роста для бактерий и паразитов [Denis M. et al., 1991]. Например, было показано, что IL2 и IL3 являются сильными факторами роста для Leismania major в условиях in vitro и in vivo [Mazingue et al., 1989]. Лейшмания относится к кандидатам на включение в перечень СПИД-индикаторных инфекций [Denis M. et al., 1991]. Также было показано, что сыворотки больных СПИДом, способные резко повышать чувствительность человеческих макрофагов к M. avium, содержат повышенные количества IL6 [Crowle et al., 1989]. Можно предположить, что не только концентрация Т4-лимфоцитов, но и разная специфичность взаимодействия с интерлейкинами, определяют спектр оппортунистических инфекций. Поэтому, во многом сходные с токсоплазмами по своим жизненным циклам и адаптированности к органам и тканям человеческого организма Entamoeba histolytica или Lamblia intestinalis versus, не стали возбудителями «СПИД-ассоциируемых» инфекций.

Другой, недавно открытый механизм «подбора» оппортунистических инфекций, предполагает участие различных структур самого ВИЧ. При сравнительном исследовании макрофагов бронхоальвеолярного лаважа ВИЧ-инфицированных и здоровых лиц, было выявлено, что присутствие gp120 ВИЧ усиливает размножение M. avium [Denis M., 1994]. Также было установлено присутствие в бронхоальвеолярных смывах лиц, инфицированных ВИЧ, сурфактантного белка A (SP-A) — фактора увеличивающего прикрепление М. tuberculosis к альвеолярным макрофагам. Причем повышение количества этого фактора в легких находится в обратной зависимости от количества CD4+ Т-лимфоцитов [Downing J.P. et al., 1995]. Учитывая, что микобактерии являются основной причиной гибели больных СПИДом людей, то такая «коэволюция» нам кажется не случайной и имеющей у приматов очень древнюю историю.

Эти данные позволяют предположить наличие и других эндогенных механизмов, регулирующих проникновение, рост и размножение различных паразитических организмов при СПИДе.

Эволюционные процессы в иммунодефицитных популяциях.Этот вопрос еще менее изучен, чем природа оппортунистических инфекций в таких популяциях. Однако постепенно накапливаются факты, свидетельствующие об очень опасных тенденциях в эволюции возбудителей инфекций, соприкоснувшихся со средой, где отсутствует давление со стороны иммунной системы (рис. 36).

Рис. 36. Развитие лекарственной устойчивости у М. tuberculosis в организме больного СПИДом.

Резистентность М. tuberculosis к изониазиду у иммунодефицитиых людей развивается не путем приобретения новых генов, а утратой имеющихся [Бердсли Т., 1993]. Это тот же механизм дегенеративной эволюции, что использует демон Дарвина для развития специализации к человеку у осповирусов (разрушение рамок считывания ряда генов ВНО) и у ленточных червей (упрощение до предела нервной системы и исчезновение пищеварительной). Отбор более специализированных дегенеративных вариантов осуществляется в организме больных СПИДом из большого количества мутантов неспециализированных микроорганизмов-оппортунистов, активно размножающихся в отсутствии селективного давления иммунной системы. Видимо это распространенный механизм эволюции паразитов в иммунодефицитных организмах. Согласно правилу «прогрессирующей специализации» Ш. Депре (1876), «группа, вступившая на путь специализации, в дальнейшем развитии будет идти по пути все более глубокой специализации». Для микроорганизмов это означает отбор из ранее не специализированных предков более вирулентных и контагиозных антропонозных вариантов, способных к воздушно-капельной передаче

Условия для эволюции. Такую возможность микроорганизмам-оппортунистам предоставляют высокий темп размножения и высокая плотность их популяций в иммунодефицитном хозяине. Эти же два фактора способствуют накоплению мутаций в популяциях микроорганизмов, колонизировавших эктопические органы и ткани. Так как практически все микроорганизмы, за исключением ретровирусов, гаплоидны, то новые признаки немедленно проявляются фенотипически и участвуют в естественном отборе.

Проникновение микроорганизма в новую для него экологическую нишу — организм человека и его проникновение в ранее недоступную для него среду организма, сопровождаются явлением, известным эволюционистам как популяционная волна или «волна жизни» [Яблоков А.В., Юсуфов А.Г., 1998]. Такие волны являются самостоятельными факторами эволюции микроорганизмов в иммунодефицитных хозяевах и касаются колебаний численности сразу многих их мутантных производных.

Поэтому, действие любых факторов, снижающих численность паразитов (действие лекарственных препаратов или сохранившихся звеньев иммунной системы, вытеснение другим паразитическим видом и др.), приводит к тому, что от многочисленной популяции могут остаться отдельные особи, имеющие уже измененный набор генов. Снятие такого давления, например, из-за прекращения введения лекарственного препарата после исчезновения клинических признаков болезни, дальнейшего нарастания иммунодефицита, либо прекращения колонизации органа (ткани) другим паразитом, приводит росту численности уже измененного возбудителя. Концентрация редких, ранее присутствующих в небольших количествах мутаций, может свестись к минимуму. Концентрация мутаций, способствующих закреплению адаптивного признака, резко возрасти. У факультативных микроорганизмов, вызывающих инфекционный процесс у иммунокомпетентного хозяина, обычно имеется возможность только для одной эволюционной волны, в результате которой должна произойти его передача новому хозяину, а затем либо наступит смерть хозяина, либо иммунная система очистит организм от возбудителя инфекции. Но поскольку иммунодефицитность — это не состояние, а процесс, то в иммунодефитных хозяевах такие волны будут повторяться многократно, каждый раз в различных условиях, периодически меняя генотипический состав одних и тех же возбудителей, и способствуя отбору более «удачных».

Для иммунодефицитных хозяев характерна не только борьба паразита с иммунной системой, но и борьба паразитов между собой. А поскольку пищевые ресурсы хозяина истощаются одновременно со снижением его способности противостоять паразитическим видам, то это приводит к дифференцированному размножению более адаптированных паразитов.

Важным элементом среды обитания формирующихся в иммунодефицитных популяция паразитов является градиент иммунодефицитности в эпидемических цепочках. Практически нельзя найти двух ВИЧ-инфицированных людей с одинаковой степенью иммунодефицитности. Это создает условия для последовательного пассирования вирулентных микроорганизмов через особи с большим иммунодефицитом, к ос обям с меньшим иммунодефицитом, а потом и через иммунокомпетентных хозяев.