Оценка трансмиссивного пути передачи возбудителя чумы и структура коэффициента трансмиссивности

Началом изучения природной очаговости чумы как явления, носящего трансмиссивный характер, можно считать открытие А.Бэкотом и К.Мартином феномена «блокообразования» у блох (Bacot, Martin, 1914), что послужило доказательством их участия в передаче возбудителя инфекции.

Передача возбудителя складывается из двух чередующихся звеньев — попадания микробных клеток в пищеварительный тракт блохи с кровью больного грызуна и инокуляции возбудителя в кровяное русло здорового животного во время очередного кровососания. Эта схема проста лишь на первый взгляд. Реализация первого звена возможна только тогда, когда заболевание грызуна чумой сопровождается бактериемией и, как правило, завершается его гибелью. Бактериемия достаточной интенсивности наступает лишь при оптимальном сочетании инфекционной чувствительности животного, вирулентности штамма возбудителя и введенной дозы. Некоторую роль в наступлении бактериемии играют и другие факторы. Второе звено реализуется при блокировании преджелудка блохи, питавшейся кровью зверька с бактериемией. Блокирование происходит лишь у способных к этому видов и экземпляров блох при получении ими достаточного количества микробных клеток, зависящего от интенсивности бактериемии. Возможность заражения грызуна обеспечивается физической способностью блокированной блохи совершать попытки кровососания в момент нападения, а эта способность ограничивается сроком ее жизни.

170

Осуществление отдельных передач и всей цепи в целом зависит от перечисленных выше и других условий экологического и физиологического характера, соблюдение которых обеспечено далеко не всегда или не полностью. В одних случаях передача чумы вообще не может происходить, в других — возможность передач оказывается очень высокой и это особенно благоприятно сказывается на развитии эпизоотий.

Подобная неоднозначность чумной энзоотии привлекала пристальное внимание исследователей и порождала различные, порой противоположные оценки и толкования отдельных сторон этого явления, остающегося и в наши дни экологической проблемой (Фенюк, 1944). При этом наиболее проблемными были и остаются количественные характеристики элементов эпизоотического процесса. Важным шагом в познании трансмиссии как механизма природной очаговости чумы была серия работ американских ученых К.Уиллера и Дж.Дугласа (Douglas, Wheeler, 1943; Wheeler, Douglas, 1945), в которых они оценивали эффективность переносчика, вычисляя вероятность заражения носителей укусами зараженных блох. Как первый опыт количественной оценки элементов передачи возбудителя чумы блохами в эксперименте эти работы были замечены отечественными исследователями. После этого последовало опубликование ряда отечественных статей, посвященных изучению эффективности различных видов блох как переносчиков чумной инфекции (Флегонтова, 1951; Бибикова, Сахарова, 1956; Бибикова с соавт., 1958; Флегонтова, Малафеева, 1960).

Опыты А.А.Флегонтовой (1951) подтвердили данные Дж.Дугласа и К.Уиллера (Douglas, Wheeler, 1943), что для заражения грызунов достаточно одного укуса одной блокированной блохи любого вида. Поэтому она предложила оценивать эффективность того или иного вида блох в переносе возбудителя по частоте образования у них «блока» и по продолжительности его сохранения, не вычисляя вероятность заражения грызуна укусом такой блохи. В то время казалось вполне достаточным

171 ограничиться одним показателем (частота блокообразования) и считать его главной характеристикой эффективности переносчика. Однако и до этого, и в последствии многие исследователи отмечали, что блокированная блоха способна заражать последовательными укусами разное, иногда большое количество животных. Кроме того, некоторые зарубежные исследователи (Kartman, 1957) указывали, что для определения потенциала переносчика необходимо знание нескольких «компонентов» (показателей) переноса возбудителя, как в природных условиях, так и в лабораторном эксперименте.

Следующим шагом в изучении трансмиссии стала разработка метода радиоактивного мечения блох через кровь грызунов (Новокрещенова с соавт., 1961; Солдаткин с соавт., 1961), пригодного для имитационного моделирования процесса передачи инфекции в природных очагах. Важным достижением явилась разработка коэффициента передачи возбудителя чумы и необходимых для его вычисления элементов эпизоотического процесса (Солдаткин, 1963; 1968), получение которых также

осуществлялось с помощью радиоактивного мечения блох. В последующие годы многими исследователями велось активное накопление данных об основных параметрах факторов очаговости чумы, в том числе указанными методами. Изучали число блох, заражающихся на одном грызуне в природе, разнос эктопаразитов по поселениям хозяев, частоту блокообразования, вероятность развития бактериемии у зверьков, укушенных блокированной блохой и т. д.

Большинство исследований было проведено в Среднеазиатском пустынном очаге чумы, где природные условия этой обширнейшей территории с богатой фауной и высокой численностью грызунов и блох служили благодатной почвой для получения удовлетворительных результатов. В других природных очагах работы в этом направлении были эпизодическими, но и их результаты обычно соответствовали теоретическим представлениям о трансмиссивном эпизоотическом

172

процессе. Такое положение продолжалось, по крайней мере, до 80-х годов и, казалось, торжеству теории природной очаговости чумы ничто не угрожает. Споры велись в основном вокруг того, как сохраняется возбудитель между эпизоотиями, — в микроочагах или в виде цепочек спорадических случаев, рассредоточенных и кочующих по всей территории очага (Акиев, 1970; 1978; Акиев, Штоль, 1990), либо путем сочетания этих форм (Бурделов, Варшавский, 1980). Существовало также мнение и о том, что возбудитель сохраняется в измененной форме, однако, циркулирует ли он в такой форме в популяциях носителей и переносчиков или переживает этот период в другом месте — обсуждалось мало и без какой-либо серьезной аргументации.

При обсуждении гипотез о микроочаговой и кочующей чуме возникают вопросы принципиального характера. Если возбудитель может сохраняться на ограниченной территории микроочага классическим способом (по цепочке «грызун-блоха-грызун») с развитием бактериемии и гибелью чувствительных грызунов, с блокированием (и гибелью) блох, то насколько долго «хватит» обитающего там количества животных? Изначально микроочагу приписывается свойство практически вечного сохранения циркулирующего возбудителя. Из знания об ограниченном запасе носителей и переносчиков в любом микроочаге следует, что, рано или поздно, возбудитель должен быть перенесен в другой микроочаг (точнее, просто на другой участок, где затем формируется новый микроочаг). Только в этом случае обеспечивается выживание возбудителя чумы как вида. О необходимости кочевок микроочагов (гипотеза «кочующей чумы») говорили и ранее (Наумов с соавт., 1959; Бибиков с соавт., 1963; Варшавский, 1965; Бурделов, Варшавский, 1980). Так есть ли разница в этих двух гипотезах? Складывается впечатление, что четкого

173 видения различий не существовало, а разногласия должны были проявиться в оценке постоянства или непостоянства пассирования чумы в границах либо целых очагов чумы, либо крупных их частей.

Кризисная ситуация долго не заставила себя ждать, хотя для многих довольно неожиданным оказалось появление статьи И.С.Солдаткина с соавторами (1986), в которой впервые была предпринята попытка на фактах показать отсутствие эпизоотического процесса, реализуемого путем трансмиссии, не только в межэпизоотические периоды, но и во время активных проявлений чумы в ее очагах. Фундаментом для доказательства этого утверждения послужил коэффициент передачи инфекции, величина которого, вычисленная для конкретной ситуации, указывает, по мнению авторов статьи, на необеспеченность трансмиссивного пути передачи и вынуждает осуществить ревизию классической концепции природной очаговости чумы (Солдаткин с соавт., 1988).

Известно, что любое новое утверждение всегда подвергается сомнению и поэтому тщательно анализируется оппонентами. Естественно, что на авторов этой идеи обрушился шквал критики со стороны несогласных с такой точкой зрения (Обзор рецензий..., 1988). Однако, по настоящему серьезного продвижения вперед в поиске аргументов в пользу как прежней, так и новой позиций не отмечено ни у кого из их сторонников, несмотря на продолжающуюся дискуссию (Попов с соавт., 1990; Бур делов, 1992; 2001; Бурделов с соавт., 1992; Берберов, Протопопян, 1997; Ефимов с соавт., 2000).

Чтобы прояснить ситуацию потребовалось проанализировать многое из того, что известно о трансмиссии возбудителя чумы. Этот анализ

174 позволил сделать заключение, что на данный момент у нас нет полной и точной информации для окончательного суждения о роли блох в поддержании энзоотии чумы вообще и даже об их роли в развитии эпизоотического процесса в те периоды, когда этот процесс легко обнаруживается в природе.

Для оценки изученности эпизоотического процесса с участием переносчиков необходимо дать теоретическое обоснование того, что о нем должно быть известно и лишь после этого попытаться установить степень соответствия имеющихся фактических данных этому обоснованию. Предыдущими исследователями говорилось об эпизоотическом процессе неоднократно (Солдаткин, 1963; 1968), однако, их теоретические

построения не всегда воспринимались однозначно (Найден, 1970 а). Очевидно, есть смысл еще раз провести теоретический анализ проблемы, но уже с теми дополнениями, необходимость в которых, на наш взгляд, существует.

Если согласиться с тем, что передача чумы в природе от одного грызуна другому осуществляется с помощью блох, то завершение полного цикла передачи должно происходить в два этапа: сначала от больного грызуна «стерильной» блохе, затем от заразившейся блохи, здоровому грызуну.

175 несколько дней и этот срок редко превышает две недели. В подавляющем большинстве случаев состояния «заразительности» носителей и переносчиков заканчиваются гибелью тех и других. Встреча грызуна или блохи с возбудителем, которая не приводит ни к бактериемии, ни к блокообразованию, обычно бесперспективна для дальнейшей передачи инфекции. Имеющиеся данные о передаче возбудителя чумы укусами неблокированных блох лишь подтверждают положение об очень низкой ее вероятности (Бибикова с соавт., 1963; 1968 и другие).

Процесс передачи микроба чумы от одного грызуна другому (или другим) разбит на два звена, обладающих структурным подобием. Это подобие можно пояснить следующим. И у носителей, и у переносчиков, находящихся в заразительном состоянии, есть время и возможности для передачи инфекции нескольким особям — представителям следующего звена передачи. Это значит, что кровь бактериемийного зверька могут пить много блох. Указанное обстоятельство хорошо известно и не требует дополнительных доказательств. Конкретное число блох, питающихся на погибающем от чумы животном, зависит от длительности бактериемии, от численности самих блох и в каждом конкретном случае будет различным. Точно также и блоха, находящаяся в инфекциозном состоянии в течение нескольких дней, имеет возможность передать возбудителя нескольким теплокровным носителям. Это обстоятельство обычно не отрицается, но редко и неактивно обсуждается, хотя имеет экспериментальное подтверждение. Именно поэтому оно нуждается в специальном и подробном рассмотрении.

И первое, и второе звено характеризуются числом потенциальных реципиентов инфекции. В случае передачи чумы от носителя переносчику — это среднее число блох, питавшихся кровью больного зверька за время, пока у него продолжалась бактериемия. В случае передачи чумы от переносчика носителю — это среднее число грызунов, на которых нападает блокированная блоха за остаток своей

176 жизни. Оба этих числа теоретически могут иметь любое положительное значение.

И питание блох кровью носителя с бактериемией, и нападение блокированной блохи на здорового зверька не гарантируют стопроцентной передачи инфекции. Следовательно, и в том, и в другом случае учитывают вероятность заражения, а точнее — развития очередного «заразительного» состояния. В первом случае — это вероятность блокообразования у блохи, питавшейся на бактериемийном грызуне, во втором — вероятность развития бактериемии у животного, подвергшегося нападению блокированной блохи.

Итак, для количественной оценки первого звена передачи возбудителя от грызуна блохе необходимо знание двух показателей — среднего числа блох конкретного вида, питающихся в природе на одном носителе с бактериемией, и вероятности формирования чумного блока преджелудка у этих блох. Произведение этих двух величин даст среднее число блокированных блох, «продуцируемых» одним грызуном, находящемся в состоянии бактериемии.

Во втором звене передачи участвуют блокированные блохи и здоровые грызуны, а зверьки, находившиеся в состоянии бактериемии, к моменту образования блока преджелудка у заразившихся блох уже погибают. Для количественной оценки этого звена необходимо знание также двух показателей — среднего числа прокормителей, на которых может напасть блокированная блоха данного вида в природе за оставшийся отрезок ее жизни и вероятности развития бактериемии у такого прокормителя после нападения на него блокированной блохи этого вида. Произведение этих двух показателей даст среднее число грызунов, у которых в результате укусов одной блокированной блохи разовьется инфекционный процесс, сопровождающийся бактериемией и септицемией. Указанные выше требования к отмеченным показателям носят самый

∖T1 общий характер, хотя каждый из них обладает достаточно сложной структурой.

Таким образом, в результате общих теоретических рассуждений определено четыре показателя, характеризующие полный цикл двухзвенной цепочки передач возбудителя (от одного грызуна другому). Альтернативные варианты развития инфекционного процесса в организмах носителей и переносчиков приводят к обрыву конкретных цепочек. Если у блохи так и не образуется блок преджелудка, она не сможет заразить ни одного прокормителя (не считая редких исключений). И далее, если у зверька, укушенного блокированной блохой, не разовьется бактериемия, на нем не сможет заразиться ни одна блоха, сколько бы их не нападало на него.

Можно представить себе различные ситуации, когда число не обрывающихся цепочек с каждой новой передачей будет либо увеличиваться (за счет ветвления), либо уменьшаться (за счет преобладающего числа обрывов). Чтобы количественно охарактеризовать процесс передачи возбудителя чумы от больных зверьков здоровым, необходимо перемножить все четыре показателя. При этом получают число (коэффициент), показывающее при умножении на него, каким станет количество вновь зараженных носителей с развившейся у них бактериемией после одного полного периода (цикла) передачи инфекции, по сравнению с количеством погибших от чумы в начале этого периода. Если этот коэффициент превышает единицу, то число вновь зараженных будет больше числа погибших зверьков и наоборот. По сути, это усовершенствованный коэффициент передачи инфекции (Солдаткин, 1963; Солдаткин с соавт., 1986). Алгоритм приведенного нами показателя несколько отличается от указанного первыми разработчиками, — в нем присутствует четвертый, недостающий элемент — поэтому мы предложили называть его «коэффициентом трансмиссивности» (Кузнецов, 1997 б).

178

Каждый из четырех обозначенных нами показателей можно, как это было сделано ранее (Солдаткин, 1963; Солдаткин, Фенюк, 1968), именовать элементом эпизоотического процесса. Наша задача — выяснить, что известно об этих элементах из научной литературы по чуме, поскольку их вычислению посвящено значительное число отечественных публикаций.

Среднее число блох, питающихся кровью больного чумой грызуна во время бактериемии, как показатель, характеризующий соответствующий элемент эпизоотического процесса, определялось методом радиоактивного мечения. В кратком изложении суть метода заключалась во введении в организм грызуна вещества, содержащего радиоактивный изотоп, в выпуске зверька в свою нору и последующем его отлове через сутки. Через несколько дней, соответствующих сроку массового блокирования блох, нора (колония) раскапывалась, отлавливались все зверьки и собирались блохи. Так же поступали с некоторым количеством (4-5) соседних колоний. Главной целью, при этом, был максимально полный сбор всех встреченных блох (их счесывали и с меченого зверька, изымаемого через сутки). Затем методом авторадиографии среди собранных блох выявляли всех получивших радиоактивную метку. Абсолютное количество найденных меченых насекомых и составляло число блох, питавшихся кровью зверька, имевшего имитацию бактериемии суточной продолжительности.

Анализ литературных данных показал, что авторы довольно часто получали высокие значения описанного выше показателя несмотря на значительную потерю меченых насекомых во время раскопок. Надо заметить, что моделируемая суточная бактериемия во многих случаях превышает истинную, о чем писали сами экспериментаторы и что могло обеспечить «заражение» большего числа блох, чем в реальной ситуации. В любом случае, будь то завышение или занижение показателя, его величина

179 весьма сильно колебалась в зависимости от фенопериода и специфических особенностей природного очага, в котором проводились опыты.

C помощью радиоактивного мечения определяли среднее число блох, питающихся за сутки на большой песчанке (Солдаткин с соавт., 1961; 1966; Солдаткин, Левошина, 1968), полуденной и гребенщиковой песчанках (Мокриевич с соавт., 1969), краснохвостой песчанке (Петров с соавт., 1968), обыкновенной полевке (Лабунец с соавт., 1966), сером сурке (Берендяева с соавт., 1966), малом суслике (Шевченко с соавт., 1983; 1984; Вахрушева, Пешков, 1984).

Схема проведения опытов выглядела следующим образом. После изъятия меченого грызуна из природы, блох, счесанных с него, также изымали и подвергали авторадиографии. Остальных блох, пометившихся и покинувших зверька, добывали через 10-15 дней, раскапывая опытную и 4-5 соседних колоний. При этом какое-то количество меченых эктопаразитов могло попасть в более удаленные норы, которые не раскапывались. Эта схема применялась для изучения сразу двух вопросов — о числе пометившихся блох и об их разносе по территории. Мы считаем, что для получения более правильных и точных результатов подобные исследования необходимо проводить отдельно. При этом для определения числа «заразившихся» эктопаразитов раскопку колоний требуется начинать сразу после изъятия и очеса меченого грызуна, а для изучения разноса (в других экспериментах) — тут же выпускать блох, счесанных с отловленного зверька, и после необходимой экспозиции приступать к раскопкам нор и отлову обитающих по соседству животных. Первый показатель образуется из абсолютного числа найденных меченых насекомых, а второй — должен быть относительным. Надо сказать, что в литературе имеется пример раскопок нор сразу после вылова меченого зверька (Дмитриева, Аваков, 1964), однако авторы тезисов не привели данных об абсолютном числе найденных меченых блох. Работ, в которых говорилось бы о выпуске блох, счесанных с меченого грызуна, нет.

180

В итоге можно констатировать, что в результате исследований получены данные разной точности о числе блох, питающихся кровью зверька с бактериемией в некоторых (преимущественно Среднеазиатских) природных очагах чумы, которые можно использовать для приближенных оценок эпизоотического процесса при чуме.

Наиболее полные сведения получены о частоте блокообразования у многих видов блох, обитающих как в природных очагах чумы России и стран СНГ, так и за рубежом (Eskey, 1938; Eskey, Haas, 1940; Blanc, Baltazard, 1942; Douglas, Wheeler, 1943; Burroughs, 1947; Флегонтова, 1951; Hirst, 1933; Бибикова, Сахарова, 1956; Kartman, Prince, Quan, 1956; Kartman et al., 1958; Флегонтова, Малафеева, 1960; 1962; Штельман, 1961 а; Елкин, Емельянова, 1962; Островский, Солдаткин, 1965; Солдаткин с соавт., 1968; Новокрещенова, Кочетов, Старожицкая, 1969; Елкин, Осипова, 1970; Бибикова, Классовский, 1974; Москаленко с соавт., 1975; Мокриевич с соавт., 1985; Князева, 1987; Блюммер, Островский, 1989; и другие). Хотя методы проведения лабораторных экспериментов у всех авторов схожи, принципы подсчета конечных результатов не были одинаковыми, что делает их не всегда сравнимыми. Тем не менее, эти данные можно использовать для вычисления коэффициента трансмиссивности.

Значительно меньше данных имеется о вероятности заражения грызунов одним укусом блокированной блохи. В ряде случаев проверялась инфекциозность только одного (первого) укуса у большого числа задействованных в эксперименте блох (Kartman, Prince, Quan, 1956; Флегонтова, Малафеева, 1960; 1962; Елкин, Емельянова, 1962; Островский, Солдаткин, 1965; Елкин, Осипова, 1970), в других более редких случаях получали информацию о нескольких последовательных укусах единичных особей (Douglas, Wheeler, 1943; Флегонтова, 1951; Бибикова, Сахарова, 1956; Kartman, Prince, Quan, 1956; Москаленко с соавт., 1975). И те, и другие данные далеки от полноты и касаются весьма ограниченного списка

181 изученных видов блох, но некоторые все же могут быть использованы для приближенных расчетов коэффициента трансмиссивности.

В упомянутых ранее статьях И.С. Солдаткина с соавторами (1986; 1988) главным аргументом в пользу отсутствия эпизоотического процесса с участием блох служил коэффициент передачи инфекции, величина которого по расчетам авторов оказалась значительно меньше единицы. Для его вычисления были использованы три показателя — среднее число заражающихся на одном зверьке блох (приравненное к индексу обилия), вероятность их блокирования и вероятность заражения одного грызуна блохой. О существовании четвертого показателя (среднее число зверьков, подвергающихся нападению блокированной блохи) в этих работах не упоминается.

Обнаружить в доступной научной литературе какие-либо упоминания о числе носителей, на которых может напасть блокированная блоха в природе, нам не удалось. Однако эта проблема не осталась совсем без внимания исследователей. В лабораторных условиях были осуществлены единичные эксперименты по заражению нескольких зверьков последовательными укусами одной и той же блокированной блохи (Флегонтова, 1951; Бибикова, Сахарова, 1956; Москаленко с соавт., 1975). Даже эти весьма ограниченные опыты говорят о высокой заражающей способности блох при искусственном их пересаживании на новых хозяев. В обобщающей работе В.И. Бибиковой и Л.Н. Классовского (1974) сказано о том, что одна блокированная блоха способна заразить многих грызунов, если ей предоставить такую возможность, однако экспериментальных данных об этом не приведено. Тем не менее, до углубленного изучения этого вопроса дело так и не дошло. В частности, о процессе смены блохой своих прокормителей, в результате которого, собственно, и появляется возможность передачи инфекции нескольким носителям, вообще ничего не известно.

182

При анализе литературных источников нам удалось обнаружить возможную причину недостаточного внимания экспериментаторов к заражению нескольких грызунов укусами одной блохи. Этой причиной является, на наш взгляд, рекомендация А.А. Флегонтовой (1951) оценивать эффективность (активность) переносчика только по частоте блокообразования. Следует отметить, что прецедент иного подхода к количественной оценке эффективности переносчика в мировой практике уже был. К.Уиллер и Дж. Дуглас (Wheeler, Douglas, 1945) экспериментально определяли заражающую способность блох, предоставляя каждой из них возможность ежедневно питаться на новом здоровом хозяине. За показатель эффективности переносчика было принято среднее число передач чумы, осуществляемых одной блохой из всех взятых в опыт с момента заражения до гибели. Подобная методика требовала очень большого числа экспериментальных животных и поэтому была отвергнута отечественными исследователями как слишком расточительная (Флегонтова, Малафеева, 1960; 1962). Приходится

признавать, что с этого момента исследования по заражающей способности блох в нашей стране приобрели односторонний характер — почти единственным изучаемым вопросом стала частота (вероятность) блокообразования, а заражение грызунов с помощью блох проводилось и проводится до сих пор исключительно лишь для констатации возможности такого явления. Разумеется, частота блокообразования является важной характеристикой переносчика и незаменима для сравнительной оценки различных видов блох, но ее недостаточно для вычисления истинной заражающей способности блокированных насекомых, а, следовательно, и коэффициента трансмиссивности.

183

5.1.1.