Методические материалы, статьи

Микробы в резервации

Эпидемия — сестра голода, разрухи, войны. Но даже при благополучной жизни каждый год нас подстерегают — грипп, дизентерия, а то и хуже — вспышки холеры и малярии. Инфекционные заболевания — объект пристального внимания не только медиков, но и биологов. Результаты исследований, проведенных в Институте эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи, столь существенны,что привели к изменению некоторых коренных представлений эпидемиологии и классификации инфекционных болезней человека.

О формировании новых экологических подходов в эпидемиологии рассказывает член-корреспондент РАМН, профессор Виктор Юрьевич Литвин, руководитель лаборатории экологии возбудителей инфекций Института эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи. Его рассказ записала специальный корреспондент нашего журнала Екатерина Павлова.

В плену привычных взглядов
В микробиологии и эпидемиологии традиционно господствовало убеждение, что единственное и непременное условие жизни болезнетворного микроба — его пребывание в организме человека или теплокровных животных. Дескать, существуют определенные, эволюционно закрепленные способы попадания микроба из одного организма в другой, а внешняя среда для него — «кладбище». До сих пор вся эпидемиология, в основном, сводилась к исследованию инфекционного процесса и механизма передачи возбудителя инфекции. Именно на идее непрерывности процесса основаны представления об эпидемиях и эпизоотиях, а все другие взгляды до недавнего времени объявляли «антинаучными допущениями». Но как в нашей науке уже не раз случалось, в конце концов, именно «антинаучные допущения» оказались вполне научными.

Вроде бы очевидно, что не всегда популяции животных или людей поражены массовой болезнью. И все подспудно понимают, что если не длительные периоды, то уж межэпидемические и межэпизоотические сезоны точно существуют. Тем не менее длительные перерывы между вспышками чумы среди грызунов в природных очагах упорно стремятся объяснить тем, что выборки малы или территории не те, и только поэтому не удается в очаге обнаружить чумного микроба.

Все знают, что холерный вибрион может существовать в воде. Если его обнаружили, объяснение обычно простое: например, за 50 километров выше по течению идет сброс канализационных вод. При этом не сделано очень простых расчетов: какова концентрация возбудителя в сточных водах и какое разведение будет через 50 километров. Если это разведение (в тоннах и тоннах проточной воды) рассчитать, то окажется, что шансов выделить возбудитель нет, потому что его концентрация совершенно ничтожна. Часто бывает так: сколько территорию ни исследуй, ну нет там больных, а патогенный штамм возбудителя из сточных вод выделяется. А если он там есть, так значит он не от людей попал? Значит, он тут был! Такие, факты и доводы совершенно не действуют, холеру продолжают считать заболеванием, связанным исключительно с человеком.

«Мой адрес не дом, и не улица»
И все же есть и другие взгляды. Некоторых ученых давно мучает мысль, что в межэпидемические сезоны или даже периоды в десятки лет (как при чуме) возбудитель должен как-то выживать в природе. Если он не живет в организме человека или теплокровных животных, значит он сохраняется где-то еще — иначе откуда же он берется вновь? И механизмы его сохранения могут быть разными. Сам процесс такого пассивного сохранения получил (хотя и малопринятое) название резервации. Резервация возбудителя — это его существование в природе без активной непрерывной передачи от хозяина к хозяину. Он может тихонько сидеть и в организме человека, никуда не переходя. Может сохраняться в организме теплокровных животных или переносчиков — клещей и блох, иногда передаваясь при их размножении — потомству. Но он может прекрасно существовать и во внешней среде.

Многие болезнетворные микробы живут в почвенных и водных сообществах в теплое время года, кочуя от одного хозяина к другому по пищевым цепям. Хозяевами их могут быть амебы и инфузории, циклопы и дафнии, черви, моллюски, насекомые и рыбы. Осенью жизнь в водоеме замирает. Все основные хозяева уходят в анабиоз. Что же делать нашему осиротевшему герою? Выход только один: тоже уходить в анабиоз. Температура для размножения неподходящая, с питанием плохо, а главное — хозяев нет. Если какие и попадутся — они сами неактивны. Тогда и наступает стадия резервации — сохранения себя, дорогого, до следующего благоприятного сезона. Действует микроб разными способами. Если его «занесло» в простейшее, он попадает в цисту. Циста — форма существования простейших в неблагоприятных условиях: содержимое клетки уплотняется и она покрывается оболочкой «до лучших времен». Ну, а если спрятаться некуда?

С так называемыми спорообразующими бактериями, казалось бы, все понятно. При неприятностях они образуют споры — покоящиеся клетки с плотной оболочкой и сниженным обменом веществ. Если уж попадают в землю, то могут там находиться только в виде спор. В этом ни у кого сомнений не было. Так себя ведут возбудители газовой гангрены, столбняка, сибирской язвы и некоторые другие. Споры сохраняются десятилетиями, столетиями и … невесть сколько до наступления благоприятных условий. Каких? Подходящая температура и еда — органический субстрат. Теперь же выяснилось, что споры могут превращаться в микробные клетки и размножаться прямо в почве, а при ухудшении условий опять образовывать споры. Ни животное, ни человек им для этого не нужны.

Про бактерии, не образующие споры, ничего такого известно не было, их недолгое обнаружение в окружающей среде всегда трактовалось как временное переживание, непременно сменяющееся гибелью. Речь идет о широком круге бактерий, возбудителей разных инфекций: энтеробактериях, легионелле и многих других.

Где собака зарыта.
Но вот в последние 10 — 15 лет исследования стали все яснее показывать, что если бактерии не растут на искусственных питательных средах, это еще не означает, что их действительно нет в пробах почвы и воды, из которых их на искусственные среды пытаются «переселить». Бактерии там есть, и обнаружить их удается, например, под микроскопом. По каким причинам они не растут на питательных средах было непонятно. Но все-таки разобрались и с этим.

Для того чтобы выросла культура, бактериальные клетки должны размножаться, а они не размножались. Это были живые клетки, утратившие способность к размножению, вот где была собака зарыта. Дальше выяснилось, что у них снижен метаболизм и потребности в питании, транспорт электронов слабенький, то есть им почти ничего не надо, они находятся как бы в «летаргическом сне». Вполне очевидна аналогия со спорами — функция та же, переживание неблагоприятных условий. Такие клетки были названы некультивируемыми, но мне кажется, что название не вполне подходящее, оно отражает не состояние микроба, а нашу неспособность их культивировать. Адекватное название — покоящиеся формы. По-видимому, одна из причин перехода в некультивируемое состояние — голодание.

Интересные работы были проведены у нас в Институте эпидемиологии и микробиологии профессором А.Л.Гинцбургом вместе с противочумным институтом города Ставрополя. В межэпидемические периоды при полном отсутствии заболеваний холерой в Азербайджане взяли пробы речной воды для исследования. Обнаружить бактерии легко, если они размножаются и их достаточно много. Но если их присутствие не улавливается бактериологическими методами, можно использовать методы молекулярно-генетические, например, полимеразную цепную реакцию (ПЦР). Суть ее в том, что размножают до определяемого количества не сами микроорганизмы, а специфичные для данного вида фрагменты ДНК. В данном случае с помощью ПЦР была обнаружена ДНК холерного вибриона на фоне полного эпидемического благополучия и отрицательных бактериологических исследований. Вывод однозначен: холерные вибрионы могут существовать в водоемах в некультивируемом состоянии. И потому ускользают от внимания при применении обычных рутинных методов. Полученные данные настолько важны, что в купе с остальными фактами должны поставить всю эпидемиологию холеры с головы на ноги.

В самом деле, концепция, связывающая холеру только с человеком, бессильна дать ответы на многие ключевые вопросы, например:
почему холерные вибрионы постоянно обитают в водоемах на эпидемически благополучных территориях?
почему холерные вибрионы обнаруживаются в водоемах во время длительных межэпидемических периодов?
почему пик холеры всегда наступает в умеренных широтах в июле-августе?

Факты убеждают, что вспышки холеры — следствие постоянного обитания ее возбудителя в водных экосистемах, и именно здесь надо искать «пусковой механизм» эпидемии.

Нечто подобное происходит, вероятно, и с возбудителем чумы. Для чумы, которой больше всего занимались, известно пять или шесть только основных гипотез механизма сохранения возбудителя — значит вопрос не изучен.

Совместно с коллегами-противочумниками сотрудники нашей лаборатории исследовали образцы почв, взятые в межэпизоотический период из нор грызунов природного очага чумы. Эти образцы изучили с помощью полимеразной цепной реакции, бактериологических методов и биопроб на животных. ПЦР обнаружила уникальные фрагменты ДНК чумного микроба, доказав, что в образцах почвы были жизнеспособные клетки. Но при этом посевы на питательных средах, и биопробы дали отрицательные результаты, а это означает, что чумные бактерии находились в некультивируемой форме.

Такие сведения, безусловно, неудобны, осложняют привычную в науке и практике ситуацию, но может быть хватит обманывать себя? Очень тяжело отказываться от того, что все говорят, и от того, что ты сам всю жизнь говорил. Но факты заставляют мыслящих ученых крепко задуматься.

Если встретятся зоолог с медиком, кто кого поборет?
Нетривиальные гипотезы, пытающиеся объяснить перерывы в эпидемиях или эпизоотиях и возможность существования возбудителей во внешней среде обычно развивают экологи, а медики — отвергают. Медицинский подход идет от человека: человек — Венец творения — единственно возможный хозяин возбудителя, а иные условия существования для микроба гибельны. Подход биолога: возбудитель — один из элементов экосистемы, и далеко не всегда ему нужны мы или четвероногие. Он наших учебников не читает и прекрасно себе живет в природе.

Единомышленниками-биологами все-таки было объявлено, что эпизоотический процесс прерывен, всякая эпизоотия, как и всякая эпидемия конечны, а перерывы по времени могут во много раз превышать длительность самих эпизоотий или эпидемий. Формой существования возбудителя в природе может быть как циркуляция в организме хозяев, так и резервация — стадия покоя.

Именно упорное нежелание отказаться от принципа непрерывности эпизоотии завело в тупик проблему природной очаговости чумы. От отчаяния один из специалистов выдвинул гипотезу, что чумной микроб может быть обитателем прикорневой сферы растений, а грызуны заражаются, поедая растения. Кстати говоря, основные носители чумного микроба — почти все зеленоядные грызуны. Может быть, это не случайно? Убедительных доказательств того, что возбудитель чумы обитает в растениях, пока нет, но подобные работы с другими микробами были проведены в нашей лаборатории.

Оказалось, что если иерсений, возбудителей псевдотуберкулеза (близкого родственника чумного микроба), или листерий, вызывающих листериоз, поместить в стерильную почву, на которой растет растение, то через некоторое время бактерии обнаруживаются в вегетативных органах растений. Не только в корневой системе, но и в стеблях, и в листьях. Растения уже увядают, превращаясь в сено, а листерии из них по-прежнему выделяются. Листериоз — инфекция, которой болеют овцы и, очевидно, заражаются они на пастбищах.

И человек часто заражается листериозом и псевдотуберкулезом через овощи. Овощной салатик поставить в холодильник — самое оно! Там они так подрастут, ведь эти бактерии любят низкие температуры! Эпидемиологический смысл опытов в том, что они тоже могут испортить привычную картину. Если бактерии, проникая из почвы в корневую систему, находятся внутри растений, призывы: «Мойте руки перед едой», в большой мере теряют свой смысл. На поверку все гораздо сложнее.

В родной стихии
По мере нашего прозрения выяснилось, что все меньше остается антропонозов — заболеваний, связанных исключительно с существованием микробов в организме человека. Основная масса болезнетворных бактерий оказалась обитателями наземных теплокровных животных, почв и водоемов и паразитизм на человеке для них случаен. Там, в почве и воде, у них есть свои хозяева — беспозвоночные животные и они почти не изучены.

Переход в покоящееся состояние в неблагоприятных условиях — всего-навсего одна из многих возможностей, которыми обладают патогенные микробы для сохранения в природе. Они с легкостью адаптируются к любым естественным изменениям условий в родной среде обитания.

Заметьте, речь идет не о человеке и его болезнях. Пока мы не будем рассматривать всю эпидемиологию с позиций интересов самого возбудителя, а не наших собственных мы ничего не поймем. Только встав на точку зрения микроба, мы сможем разобраться в механизмах запуска и развития эпизоотии или эпидемии. Эти механизмы — экологической природы, и связаны они так или иначе с экологией возбудителя.

То, что положение со многими инфекциями кажется нам непреодолимым (и сегодня мы действительно с ними не справляемся), может означать только одно: у нас неадекватные представления о жизни возбудителя. Например, чтобы не заразить водоем холерными вибрионами, конечно же, нужно не допускать стока канализационных вод! Прекрасное средство, если не считать того, что микроб уже живет в водоеме, причем совершенно независимо от нашей деятельности. Человек — не источник заразы на планете, а «тварь дрожащая», жертва того могучего мира бактерий, который его окружает.

Вчера обитатель почвы — сегодня возбудитель инфекции.
Раньше люди не болели очень многими болезнями, которые становятся опасными сейчас. Спектр инфекционных болезней меняется. На арену инфекционной патологии стремительно выходят все новые и новые микроорганизмы. В этой «очереди» стоят пока вполне безобидные бактерии — когда они сыграют свою эпидемиологическую роль, — только вопрос времени, и виноваты мы в этом сами.

Наш нормальный иммунный статус изменился вовсе не потому, что нас окружают микробы, они нас всегда окружали. Это расплата за техническую цивилизацию. Иммунитет ослабляют вакцины, постоянные стрессы, загрязнение среды, да и вообще «цивилизованный» образ жизни современного человека. Мы сами снизили планку, которую микроб должен преодолеть, и он с легкостью ее преодолевает. Например, никогда раньше бактерии, живущие в кишечнике как нормальная микрофлора, необходимая человеку, не могли преодолевать кишечный барьер и выходить в кровь, разносясь по разным органам. Теперь они наносят страшные поражения, «переваливая» не только через кишечный, но и через гематоэнцефалический барьер и попадая в мозг. При нашем уровне иммунодефицита даже полезная микрофлора становится опасной, поскольку все бактерии обладают «талантом» болезнетворности, дабы выжить в борьбе за существование. Академик медицины Б.Ф.Семенов мудро заметил, что общество стало «вакцинозависимым», то есть мы уже не можем жить без прививок. Но в этой гонке мы проигрываем, микроорганизмы быстрее учатся использовать слабости нашего иммунитета, чем мы — создавать вакцины.

Мы привыкли мечтать о полной ликвидации болезней. Ну не можем мы жить без того, чтобы что-нибудь не ликвидировать. Единственный пока пример — исчезновение в мире оспы. Но, во-первых, еще неизвестно, чем закончится этот опыт, а во-вторых, — это скорее всего вовсе не ликвидация инфекции, потому что ликвидация инфекции — это полное искоренение возбудителя в природе. Можно уничтожить слонов на земном шаре, можно добить тигров, но не микробов. Из-за сложности их популяционной структуры, их повсеместности, многочисленности, многообразия форм передачи наследственной информации, колоссальной изменчивости и приспособленности.

Наконец пора уже отказаться от идеи, что патогенные микробы появляются в окружающей среде только потому, что мы все вокруг загрязняем. Они жили до нас и будут жить после нас, весь вопрос лишь в том, чтобы, контактируя с ними, мы были бы защищены подобно тому, как защищаемся от холода стенами домов, не пытаясь изменить температуру воздуха на улице. Единственная разумная и конструктивная стратегия в нашем положении — всеми возможными способами повышать устойчивость организма к инфекциям в неизбежном окружении микробов. Как это ни трудно, нам все-таки придется переосмыслить не только ряд фундаментальных научных представлений, но и стратегию эпидемиологического надзора. Чем скорее мы будем принимать новые факты, тем успешнее будут наши усилия в борьбе с инфекционными болезнями.

Екатерина Павлова



См. также:
Самые популярные стратегии онлайн-ставок
Микрозаймы на карту – быстро и удобно
Современные курсы ораторского мастерства
Порядок и особенности оформления инвалидности
Праздник в каждый дом
Все что вы хотели знать об онлайн-слотах
Зеркала игорных клубов
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
На хороших условиях кронштейны для lcd для всех клиентов.
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005