Михаил Супотницкий - Микроорганизмы, токсины и эпидемии

Рис. 3. Взаимосвязи между малярийными паразитами людей и приматов. У обезьян находят более 26 видов плазмодий. Молекулярный и морфологический анализ показали, что возбудители малярии приматов и людей имеют сходные филогенетические деревья. Получены предварительные доказательства того, что эта группа паразитов имеет: 1) сходный диапазон коэволюционных сценариев, включающих видообразование P. vivax и близких к нему паразитов у азиатских приматов; 2) недавний обмен паразитами между людьми и обезьянами Нового Света; 3) и, возможно, произошедший в давнее время обмен falciparum-подобным паразитом от птиц и ящериц к африканским гоминоидам. Вирулентность малярийных плазмодиев варьирует, но сохраняется миллионы лет, Дальнейший анализ преподнесет еще другие сюрпризы [Escalante A. et al., 1998]

Однако существуют факты, которые трудно объяснить, если отбросить возможность коэволюции вообще и исходить только из гипотезы о закреплении естественным отбором патогенности за паразитическими микроорганизмами. Основное препятствие гипотезе создает то обстоятельство, что вызываемые этими микроорганизмами патологические симптомы, болезнь и смерть хозяина, не придают им никаких дополнительных преимуществ в процессе трансмиссии.

Эта группа возбудителей довольно большая. В нее входят как возбудители «новых» (легионеллез, болезнь Лайма, хантавирусная пневмония), так и «старых» инфекционных болезней (сибирская язва, мелиоидоз). На основе гипотезы закрепления патогенности естественным отбором трудно объяснить, зачем полиовирусу нужна инвазия и пролиферация в корешках спинного мозга. Полиовирус обычно реплицируется в клетках слизистого эпителия кишечника, а передается по фекально-оральному механизму. Размножившись в ЦНС, он не сможет передаться в другие организмы. То, что такой паразитизм не случайность и не свойство только вирусов, свидетельствуют примеры с бактериальными патогенами. Возбудители менингитов — Haemophilus influenzae и Neisseria meningitidis, обычно «проживают» в носоглотке и передаются воздушно-капельным путем. Проникновение в спинномозговую жидкость, по крайней мере для этих бактерий, является началом их конца. Организм отвечает неспецифическим воспалительным ответом на их размножение в ликворе, что приводит к симптомам менингита и смерти Хозяина [Levin В., 1996]. Эпидемическая цепочка, как и при инвазии вируса полиомиелита в корешки спинного мозга, обрывается.

Не объясняет гипотеза закрепления патогенности естественным отбором и приобретение микроорганизмами некоторых «факторов патогенности». Адгезины, продуцируемые уропатогенными E. coli и ответственные за болезненные проявления инфекции в уринарном тракте, необходимы для поддержания возбудителя в кишечнике. Однако болезненные симптомы инфекции уринарного тракта, генерируются через неспецифический воспалительный ответ на эти же адгезины и не создают никаких преимуществ E. coli. Их экспрессия может привести только к «очищению» уринарного тракта от кишечной палочки. Какие преимущества дают E. coli 0157 токсины, вызывая гибель хозяина от гемолитической уремической комы [Levin В., 1990]? А «суперантигены», вызывающие сверхответ иммунной системы и, в конечном итоге, приводящие хозяина к гибели от сепсиса [Whitnack E., 1993], зачем они закрепляются естественным отбором в качестве «факторов патогенности»?

Неспособность обоих рассмотренных гипотез (коэволюции паразита и хозяина, и закрепления за паразитом патогенности естественным отбором) объяснить патогенные свойства одних микроорганизмов, при их полной релевантности в объяснении патогенности других, свидетельствует о многовариантности самого явления патогенности, препятствующей созданию какой то «единой теории патогена». Поэтому мы вернемся к первопричине патогенности микроорганизмов — их паразитическому существованию.

Типы паразитов. О.В. Бухарин и В.Ю. Литвин (1997) выделяют три типа паразитов. Облигатные паразиты — их единственной средой обитания всегда служит какой-то другой хозяин. Поэтому независимо от путей передачи такие возбудители отличаются наиболее выраженной зависимостью от хозяев. Среди возбудителей инфекционных болезней облигатными паразитами являются те, которые при пассажах от одного организма к другому не попадают во внешнюю среду (трансмиссивный, половой, трансплацентарный, лактационный пути передачи, а также укусы животных). Факультативные паразиты — помимо организма хозяина, в процессе циркуляции могут в разной мере использовать внешнюю среду, так что эта категория паразитов очень не однородна. Отличие их от облигатных паразитов состоит в возможности выхода во внешнюю среду различными нетрансмиссивными путями, а также в способности использовать внешнюю среду в процессах циркуляции и резервации. Случайные паразиты — эту группу составляют возбудители типичных сапронозов, для которых внешняя среда (почва, вода, растительные и другие органические субстраты) служит нормальной и наиболее обычной средой обитания. Особенность случайных паразитов состоит в обязательности внешней среды как их основной среды в той же мере, в какой для облигатных и факультативных паразитов обязателен организм хозяина.

Патогенность микроорганизмов без критерия времени. Прежде чем перейти к установлению связей между типами, паразитов и их патогенностью, вернемся к понятию «патогенность», но опустив фактор времени из его толкования. Такой подход вполне оправдан, если учитывать то обстоятельство, что микроорганизмы не знают смерти как разделения пространства и времени [Вернадский В.И. 1965].

Размножаясь делением (бактерии), либо реплицируясь с использованием «ферментативного аппарата» клеток хозяина (вирусы), паразитические микроорганизмы фактически являются бессмертными. Поэтому, смерть, как фактор биологической эволюции, значима только для их жертв. А сами они существуют в нашем понимании вне времени. Отсюда следует, что тот критерий патогенности возбудителя инфекционной болезни, в котором учитывается «фактор времени», лишь отражает нашу потребность в определенном комфорте при исследовании события. Давайте проверим этот тезис. Если мы определим патогенность (вирулентность) через временной интервал — от момента инфицирования паразитом хозяина, до момента гибели хозяина, то убедимся в чрезвычайной патогенности возбудителя натуральной оспы (гибель людей наступит в течение 2–3 нед.) и непатогенности ВИЧ. Однако если эту патогенность будем определять по «конечному результату», то окажется, что среди инфицированных вирусом натуральной оспы погибло только 30 % и эпидемия давно закончилась, а среди первично инфицированных ВИЧ — погибли все, а эпидемический процесс продолжается, приводя к инфицированию и гибели все большего числа людей, т. е. ВИЧ достиг предела патогенности, возможной для паразита — 100 % смертности своих жертв при сохранении способности к смене хозяев. Вирус натуральной оспы, в сравнении с ним, даже безобиден. По нашему восприятию времени полная гибель инфицированных займет 10 лет, однако для ВИЧ ни этот период, ни даже миллион лет, не означают ничего. Поэтому та патогенность (вирулентность), которая характеризуется быстрым инкубационным периодом и непродолжительной болезнью, завершающейся смертью, это только проявление определенной (условно назовем ее первой ) стратегии паразитизма, где продолжительность инфекционного процесса лимитируется иммунной системой хозяина (вернее, эволюционно сложившейся для данного биологического вида нормой иммунного ответа). Отсюда можно прийти к выводу и о существовании стратегий паразитизма, при которых продолжительность болезни хозяина будет ограничена продолжительностью его жизни (вторая стратегия), и, даже, продолжительностью жизни его как вида (третья стратегия). Однако о последних двух стратегиях мы поговорим позже.