Экология вирусов: общие сведения
Традиционные направления эпидемиологических исследований накопили в отношении большинства вирусных инфекций достаточно большой опыт по борьбе с уже возникшими эпидемиями. Эффектным примером является ликвидация заболеваемости оспой среди людей в мире. Но в большинстве случаев причины, ведущие к возникновению эпидемии, остаются до сих пор невыясненными. Как происходит выплеск вирусных популяций из обычных экологических ниш (начало эпидемии), где популяция сохраняется в период между эпидемиями (сохранение возбудителя в межэпидемическом периоде), почему время от времени меняются свойства популяций, что часто определяет развитие эпидемий? Ответы на эти вопросы позволили бы улучшить составление прогнозов возникновения вспышек и наметить наиболее рациональные и эффективные пути их предупреждения, тем самым снизив ущерб. Это основная конечная цель исследований по экологии вирусов для практики. В теоретическом плане эти исследования должны раскрыть основные закономерности, обеспечивающие сохранение вирусов как биологических видов в биосфере, выявить пути их эволюционной изменчивости, определить основные законы движения генетического материала в вирусных популяциях и формирования их генофонда.
Эволюция вирусов в эру научно-технического прогресса в результате мощного давления факторов, определяемых ускоряющимися темпами антропогенного преобразования экосистем, протекает значительно быстрее, чем прежде. В качестве примеров таких интенсивно развивающихся в современном мире процессов можно указать на загрязнение внешней среды промышленными отходами, повсеместное применение пестицидов, антибиотиков, вакцин и других биопрепаратов, урбанизацию с огромной концентрацией населения в современных мегаполисах, развитие современных транспортных средств, хозяйственное освоение ранее неиспользованных территорий, создание индустриального животноводства с крупнейшими по численности и плотности популяций животных хозяйствами. Все это приводит к значительным нарушениям в структуре экосистем, способствует включению в эпидемический процесс ранее неизвестных возбудителей, изменению свойств и путей циркуляции известных ранее вирусов, а также реактивности и восприимчивости человеческих популяций.
Возникновение, развитие и спад эпизоотической и эпидемической волн определяются характером взаимоотношений между популяциями возбудителя и восприимчивого хозяина. В процессе эволюции складываются наиболее удачные, с точки зрения сохранения вида, взаимоотношения между вирусами и хозяевами. Это чаще всего соответствует среднему уровню вирулентности возбудителя и восприимчивости хозяина. В ряде случаев наиболее удачным для вирусной популяции типом взаимоотношений с хозяевами является персистирующая инфекция. Особенно важное значение такой тип взаимоотношений имеет в период, неблагоприятный для передачи данного возбудителя и для состояния популяции хозяев. Персистенция вирусов в организме птиц и летучих мышей может обеспечить диссеминацию адаптированных к этим хозяевам возбудителей на огромной территории в период сезонных миграций. Вирусная персистенция в ряде случаев приводит к изменению свойств вирусной популяции. Хронические и латентные формы, вероятно, играют решающую роль в сохранении вирусов в межэпидемический период. Но эпидемия и эпизоотия чаще всего являются лишь эпизодом в существовании вирусной популяции.
Одним из важнейших условий в возникновении вспышки заболевания является рост плотности восприимчивой к данному возбудителю популяции хозяев. Существует пороговая плотность популяции, допускающая развитие эпизоотии. Человек играет значительную роль в этих процессах, постоянно изменяя структуру экосистем, создавая экосистемы с новой, необычной структурой. Организация, например, животноводческих хозяйств с очень высокой плотностью животных определяет возможность возникновения обширных эпизоотии, создавая тем самым предпосылки к развитию эпидемических ситуаций.
До сих пор существует точка зрения об исключительности вирусов, поражающих человека. Трудно назвать вирусные инфекции человека, возбудители которых не имели бы гомологичных или аналогичных схем циркуляции в мире животных. Это имеет серьезные эпидемиологические последствия. В случае природно-очаговых вирусных инфекций человека вследствие отсутствия адаптации к возбудителям население обладает высокой чувствительностью к ним. Это всегда таит угрозу возникновения вспышек среди контингентов, попавших на неосвоенную территорию. В ряде случаев эти вспышки, если территория была недостаточно заблаговременно обследована, могут быть вызваны неизвестными ранее эндемичными вирусами.
Наличие природных резервуаров возбудителя делает малореальной, во всяком случае, на современном этапе возможность его искоренения. С другой стороны, разумно изменяя экологическую обстановку в очаге инфекции, в ряде случаев можно создать условия, несовместимые с возможностью существования данных вирусных популяций.
За время становления человеческого общества (примерно 400 поколений людей на протяжении около 10 тыс, лет) человек постоянно соприкасался с возбудителями диких, а затем и домашних животных. Часть из них адаптировалась к человеческим популяциям, некоторые превратились со временем в облигатные или факультативные антропонозы. Другие остались зоонозами, сохранив способность вызывать как эпизоотический, так и эпидемический процесс. Таким образом, эволюция возбудителей инфекционных болезней является результатом взаимодействия эволюционирующих популяций возбудителей и хозяев в определенных экосистемах, подвергающихся изменениям под влиянием природных, а в последние 10 тыс. лет и антропогенных факторов.
Для многих биологических видов характерно перемещение вида в целом или некоторых его популяций на более или менее значительные расстояния. Эти процессы ведут к перемещению адаптированных к ним возбудителей. При этом могут возникать новые природные очаги инфекций, а в ряде случаев - драматическое обострение эпизоотической и эпидемической ситуации. Очаги могут быть эфемерными, сезонными или же перманентными, существующими тысячи либо миллионы лет.
Особо важное значение в глобальных перемещениях вирусных популяций имеют сезонные миграции животных и, прежде всего, птиц. Птицы в эволюционном плане - один из древнейших (порядка 300 млн лет) резервуаров вирусов. Плотность популяций ряда видов очень высока, что является одним из условий развития эпизоотии. Ряд видов относится к числу синантропов, тесно контактируя с человеческим жильем и домашними животными. Миграции многих миллионов птиц можно сравнить с гигантским насосом, дважды в год перекачивающим адаптированные к ним вирусы с континента на континент по основным миграционным руслам ( рис. 1.21 и рис. 1.22 ). При чем в процессе миграций происходят тесные контакты между разными популяциями и видами, а следовательно, и обмен адаптированными к ним возбудителями во время промежуточных остановок и в местах зимовок ( рис. 1.23 ). Установлены экологические связи с птицами более 100 вирусов 43 семейств.
В России разработана теоретическая база проведения мониторинга в различных экосистемах с использованием методов молекулярной экологии и эпидемиологии. Методологический подход предусматривал меридиональное экологическое зондирование территорий со сбором полевых материалов на всей территории Северной Евразии. Таким образом обследована территория свыше 15 млн кв.км. Реализовано 12 зондов, которые проходили через ландшафтные пояса Арктики, тундры, тайги, лиственных лесов, степей, пустынь в пределах 18 физико-географических стран с уникальными экосистемами ( рис. 1.24 ). Выделено более 90 вирусов, из которых 24 оказались новыми для науки ( рис. 1.25 ). Выявлена этиологическая роль выделенных вирусов в патологии человека, описаны неизвестные ранее инфекции. Определена потенциальная опасность возникновения эпидемических ситуаций в различных ландшафтных поясах. Сделан прогноз ареала некоторых вновь открытых инфекций в мире ( табл. 1.9 ).
Смотрите также:
