ВНУТРЕННЯЯ РЕГУЛЯЦИЯ ЭПИДЕМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

В 70—80-е годы В. Д. Беляковым с сотрудниками при изучении антропо­нозов были впервые описаны механизмы внутренней регуляции эпидемического процесса. На этой основе обобщены многочисленные материалы, накопленные к тому времени в науках, изучающих инфекционную патологию, и разработа­на теория саморегуляции паразитарных систем.

Значение теории для эпидемиологии состоит не только в том, что и в этой науке была сформулирована концепция саморазвития. Наиболее суще­ственным является вскрытие механизмов саморегуляции. В теории выделены четыре положения, объясняющие эти механизмы:

1) генотипическая и фенотипическая гетерогенность популяций паразита и хозяина по признакам отношения друг к другу;

2) взаимообусловленная изменчивость биологических свойств взаимодей­ствующих популяций;

3) фазовая самоперестройка популяций паразита, определяющая неравно­мерность развития эпидемического процесса;

4) регулирующая роль социальных и природных условий в фазовых пре­образованиях эпидемического процесса.

Гетерогенность популяций паразита и хозяина. Универсальным свойством всех живых существ является их генотипическая и фенотипическая гетероген­ность, т. е. внутрипопуляционная качественная неоднородность особей.

Внутрипопуляционная вариабельность свойств популяций возбудителей выявляется при их сопоставлении между субпопуляциями, в том числе между

Рис. 8. Доля людей с различной частотой ОРЗ (I) и доля случаев заболеваний в выделенных группах (II) [Беляков В. Д„ 1976].

1 — не болели; 2 — болели 1 раз; 3 — болели 2 раза; 4 — болели 3 раза; 5 — болели 4 и более раз.

клонами, штаммами, изолятами. Феноти­пические различия генотипически детер­минированы, «поскольку степень и направ­ление допустимой пластичности фенотипа определяются генотипическими фактора­ми» (Майр, 1974).

В эпидемиологии длительное время бытовало неверное представление о всеобщей универсальной восприимчивости населения к отдельным возбуди­телям. В действительности же имеет место вариабельность степени восприим­чивости к заболеванию у отдельных индивидуумов. Она выражается, в част­ности, в характерном распределении часто и редко болеющих людей (рис. 8). Степень восприимчивости определяется резистентностью и иммунитетом (схе­ма 5).

C X е м а 5. Параметры, определяющие восприимчивость организма

Резистентность (лат. resistere — сопротивляться) характеризует степень восприимчивости отдельного организма, не имевшего до того встречи с воз­будителем; она наследственно детерминирована и носит генотипический ха-

>υ

рактер. Распределение индивидуумов популяции по степени резистентности к отдельным возбудителям достаточно стандартно. Оно закреплено в гено­фонде популяции хозяина, причем организм, высоковосприимчивый к одному возбудителю, может оказаться достаточно резистентным к другому. Таким образом, экологическая ниша каждого конкретного возбудителя-паразита определяется не только его тропностью к определенным органам и тканям, но и приуроченностью к определенным особям гетерогенной популяции хозя­ина.

Генетически закрепленные характеристики резистентности людей к возбу­дителям инфекционных заболеваний уточняются в процессе развития организ­ма в связи как с возрастными изменениями, так и под влиянием факторов внешней среды. Следовательно, фактическое распределение популяций людей по признаку резистентности является не только генотипическим, но и фенотипическим.

Фенотипический вклад в фактическое распределение популяции людей по степени восприимчивости к возбудителям инфекционных заболеваний усили­вается за счет процессов иммунизации. При этом следует иметь в виду, что способность организма к выработке иммунитета также генотипически детер­минирована. В организме одних людей наблюдается выработка напряженного и длительно сохраняющегося иммунитета. В организме других людей выра­батывается менее напряженный и непродолжительный иммунитет. Относи­тельно специализированный характер распределения людей по способности вырабатывать иммунитет проявляется в том, что при прививках ассоцииро­ванными вакцинами нередко наблюдается высокий иммунизационный эффект к одному антигену и слабый к другому, причем распределение ответов не­одинаково у разных людей.

Целесообразно дифференцировать диапазон, степень и характер гетеро­генности популяций паразита и хозяина по каждому из анализируемых при­знаков (табл. 20).

Таблица 20. Показатели гетерогенности популяций и их содержание

Разные популяции возбудителей антропонозов, приуроченные к опреде­ленным территориям, социальным, бытовым и возрастным группам людей, в каждый данный момент неодинаковы по степени и характеру гетерогенно­сти. В соответствии с этим можно говорить о втором уровне гетерогенности, который в отличие от внутрипопуляционной гетерогенности является межпо­пуляционным. Он характеризует пространственную гетерогенность популяций вида.

Рис. 9. Снижение вирулентности стрептококка группы А в ходе инфекционного процесса [Беляков В. Д., Ходы­рев А. П., 1975].

На оси абсцисс — день болезни (ангина); на оси ординат — содержание частично очищенного М-белка в микрограммах на IO⁹стрептококков, отражающее их вирулентность (указаны до­верительные интервалы),

Изменчивость популяций паразита и хозяина при их взаимодействии. В ми­кробиологии постепенно накапливались факты об изменчивости микроорга­низмов в лабораторных условиях их изучения. Наряду с этим в различной эпидемической обстановке от больных и носителей выделяли измененные формы микроорганизмов, которые получили название «атипичных штаммов». Результаты иммунологических исследований не согласовывались с эпидемио­логическими представлениями о «всеобщей восприимчивости населения» к возбудителям инфекционных болезней. Клинические наблюдения свидетель­ствовали об изменениях тяжести течения заболеваний в ходе эпидемии. Все эти наблюдения требовали нового эпидемиологического объяснения.

При исходном рассмотрении эпидемического процесса как популяционно­го взаимодействия паразита и хозяина стало ясно, что генотипическая и фено­типическая неоднородность популяций хозяина по степени восприимчивости к возбудителям инфекционных заболеваний определяет неодинаковые условия жизнедеятельности возбудителей в организме отдельных индивидуумов.

В адаптации паразитов как сформировавшихся биологических видов к среде обитания принимают участие те же типы отбора, что и в эволюцион­ном процессе видообразования. Из трех типов отбора наибольшее значение имеет направленный и стабилизирующий отбор. Действию направленного от­бора предшествует генерация гетерогенности относительно гомогенной до то­го популяции возбудителя на начальных этапах изменения среды обитания.

Для микропопуляции возбудителя такие условия создаются в ходе инфек­ционного процесса, заканчивающегося выздоровлением больного и развитием постинфекционного иммунитета (рис. 9). В разгар инфекционного процесса по мере формирования иммунитета в организме больного начинает увеличивать­ся гетерогенность микропопуляции возбудителя, состоящей до того из виру­лентных вариантов. В организме реконвалесцента происходит постепенное ос­вобождение иммунного организма от вирулентного возбудителя и отбор из гетерогенной микропопуляции маловирулентных вариантов (дифференциаль­ное выживание). Последние закрепляются стабилизирующим отбором в усло­виях новой среды обитания. Соответственно наступает относительная гомоге­низация микропопуляции возбудителя в иммунном организме, характеризую­щемся носительством.

Фактические материалы, иллюстрирующие процесс изменчивости стреп­тококка группы А в эпидемическом процессе, показаны на рис. 10. Обследова­ние коллектива, где изучался эпидемический процесс, было начато через 10 дней после его формирования. Через месяц после формирования коллектива, в течение которого увеличивалась вирулентность стрептококка и отбирался ведущий серовар, появились первые больные. Число их постепенно нарастало параллельно с нарастанием вирулентности возбудителя, а затем и массивно-

Рис.

На оси абсцисс — очередность обследования в период с 10.11 по 11.05 (стрелкой указано время формирова­ния коллектива); на оси ординат — шкала I: слева — показатели уровня заболеваемости ангиной (1), справа — доля носителей стрептококков группы А (2); шкала II: слева — медиана величины стрептококко­вых очагов у носителей в тысячах колониеобразующих единиц (3), справа — средняя вирулентность стреп­тококков по величине частично очищенного М-белка в микрограммах на IO⁹стрептококков (4).

сти очагов в организме носителей. Характерно, что снижение вирулентности стрептококка в циркулирующей популяции началось раньше пика заболевае­мости, т. е. в период нарастания иммунной прослойки. Это предопределило снижение заболеваемости и постепенное формирование маловирулентного ва­рианта возбудителя в организме носителей с относительно небольшой величи­ной микробных очагов. Количество таких носителей постепенно возрастало.

До установления факта снижения вирулентности возбудителей под дей­ствием иммунологического процесса угасание эпидемии до исчерпания прослойки восприимчивых при действующем механизме передачи возбудите­ля считалось «эпидемиологическим парадоксом». Выявленная изменчивость возбудителя под влиянием меняющейся среды обитания в организме хозяина объясняет это явление.

Фазовая самоперестройка популяций паразита. Неравномерность проявле­ний эпидемического процесса в отдельных территориальных, социальных, воз­растных и бытовых группах населения объясняется относительной автоном-

Рис. И. Фазовые изменения популяции возбу­дителя (схема) [Беляков В. Д., Каминский Г. Д., 1987].

На оси абсцисс — временные периоды; на оси ординат слева — показатели вирулентности (1) и численности (2) популяции возбудителя в ус­ловных единицах, справа - показатели заболе­ваемости (3) в условных единицах. Стрелками указано начало изменения среды обитания воз­будителя : а — достижение количественного по­рога восприимчивых; б — достижение количе­ственного порога иммунных в цепи циркуляции возбудителя. Фазы: I — резервация, II — эпиде­мическое преобразование, III — эпидемическое распространение, IV — резервационное преобра­зование. Периоды: А — межсезонный (межэпи­демический); Б — сезонный (эпидемический).

Рис. 12. Динамика основных характеристик эпи­демического процесса менингококковой инфек­ции в организованных коллективах [Ефимов Е. И., 1988].

а — заболеваемость (анализ 1400 историй болезни); б — тяжесть течения заболеваний (% тяжелых и средних форм); в — серологическая структура менингококков (в %): 1 — группа А; 2 — политипажные; г — биохи­мическая активность менингококков (в %); д — кон­центрация иммуноглобулинов, мг/100 мл.

ностью его развития, а неравномер­ность проявлений во времени, характе­ризующаяся сменой эпидемических и межэпидемических периодов, — внутрен­ними преобразованиями в паразитар­ной системе. Схематически в жиз­ненном цикле популяции возбудителя можно выделить че­тыре фазы: 1) резервации, 2) эпидеми­ческого преобразования, 3) эпидемиче­ского распространения и 4) резерваци- онного преобразования. Качественные и количественные характеристики по­пуляции возбудителей на разных фазах их жизненного цикла не совпадают полностью с фазами развития эпиде­мического процесса. Фазовые преобра­зования в популяции возбудителя опе­режают эпидемиологические проявле­ния. На примере инфекций, вызываемых возбудителями, фазовая самоперестройка которых определяется инфекционно­иммунологическими взаимоотношениями, принципиальная схема происходя- щих изменений показана на табл. 21 и рис. 11. При каждой нозологической форме инфекционной болезни действительные фазовые преобразования в сис­теме имеют те или иные отклонения от принципиальной схемы. Они строго индивидуальны и определяются эволюционно выработанными и заложенными в генофонде взаимодействующих популяций потенциями.

На рис. 12 представлены материалы, иллюстрирующие фазность разви­тия менингококковой инфекции. При анализе заболеваемости генерализо­ванными формами менингококковой инфекции в организованных коллективах взрослых было выявлено, что первые случаи болезни появлялись, как прави­ло, через 1—2 мес после формирования коллективов и заболеваемость стре­мительно нарастала в последующие 3-й и 4-й месяцы. Максимум тяжелых форм регистрировался за 1 мес до пика сезонных эпидемий. В это время от­мечалась наивысшая ферментативная активность менингококков и высокая доля менингококков серогруппы А. Затем наблюдалось стремительное сниже­ние менингококков серогруппы А и рост полиагглютинабельных менингокок­ков, которые ферментативной активностью не обладали. Заболевания связы­вались только с менингококком группы А. Увеличение доли полиагглютина­бельных, лишенных ферментативной активности менингококков, сопрово­ждавшееся снижением тяжести течения заболеваний, а затем и уменьшением заболеваемости, происходило на фоне нарастающего коллективного иммуни­тета. Фазность развития эпидемического процесса за счет внутренних регуля­торных механизмов подтверждается и тем, что заболевания генерализованны-

Таблица 21. Фазовые изменения популяции паразита (на п|ммере «інфекционно-иммунологичес

ми формами менингококковой инфекции с этиологическим участием менинго­кокков серогруппы А возникали в периоды, когда циркуляцию этой серогруппы не обнаружили в течение времени, превышающего продолжитель­ность инкубационного периода в 5 — 6 раз, а занос возбудителя извне полностью исключался условиями существования коллектива.

Регулирующая роль социальных и природных условий в фазовых преобразо­ваниях эпидемического процесса. Фазность развития эпидемического процес­са результат эволюционно приобретенных внутренних перестроек популя­ций паразита и хозяина в меняющихся социальны^ и природных условиях их взаимодействия. Многообразие выработанных экологических связей разных видов возбудителей предполагает и многообразие конкретных социальных и природных условий, регулирующих фазовые преобразования паразитарных систем. При инфекциях, регулируемых инфекццонно-иммунологическими взаимоотношениями, общим фактором, определяющим переход фазы резер­вации к фазе становления эпидемического варианта возбудителя, является ос­лабление популяционного иммунитета в цепи циркуляции возбудителя, а от фазы эпидемического распространения к фазе становления резервационного варианта — нарастание популяционного иммунитета.

Социальные и природные условия, определяющие фазность развития эпи­демического процесса при этих инфекциях, можно объединить в три обоб­щающие группы: а) факторы, определяющие различные формы ,«перемеши­вания» людей: формирование коллективов, естественные и искусственные миграции (рис. 13); б) факторы, определяющие активизацию механизма пере­дачи возбудителя (рис. 14); в) факторы, снижающие иммунитет и резистент­ность (рис. 15). Любые из перечисленных условий приводят в конечном счете к возрастанию прослойки высоковосприимчивых организмов в цепи циркуля­ции возбудителя, что является сигналом к перестройке внутренней организа­ции его популяции. C другой стороны, иммунизация коллектива и проведение мероприятий, снижающих активность механизма передачи возбудителя, уменьшают прослойку высоковосприимчивых организмов в цепи циркуляции возбудителя и являются условием формирования резервационного варианта возбудителя.

ких взаимоотношении с популяцией хозяина)

Основными факторами, определяющими скорость формирования эпиде­мического варианта возбудителя и его вирулентный потенциал, являются чис­ленность вновь сформировавшегося коллектива и активность механизма пере­дачи возбудителя, т. е. в конечном счете количество восприимчивых лиц в цепи циркуляции возбудителя за единицу времени. В результате интен­сивные показатели заболеваемости неодинаковы в коллективах разной числен­ности: заболеваемость выше в коллективах большей численности (рис. 16). Большие спальные комнаты в общежитиях, пионерских лагерях и других оз-

Рис. 13. Годовая динамика заболеваемости в зависимости от сроков формирования коллективов, а — заболеваемость стрептококковой ангиной (1) и ревматизмом (2); б — ОРЗ (3) и пневмонией (4); в — корью. Соотношение показателей заболеваемости ревматизмом и ангиной, пневмонией и ОРЗ — 1 :25 [Беляков В. Д., 1982].

Рис. 14. Годовая динамика заболеваемости дизентерией Флекснера (средние данные за 1958-1964 гг.)

1 — в Ашхабаде; 2 — в Самарканде; 3 — в Караганде; 4 — в Ленинграде [Беляков В. Д., 1976].

Рис. 15. Вспышки ОРЗ среди участников советских антарктических экспедиций (по материалам ВНИИ гриппа М3 СССР).

Светлыми кружками обозначены вспышки заболеваний, связанные с внешними контактами, красными — вспышки заболеваний в период полной изоляции.

доровительных учреждениях — один из основных неблагоприятных эпидемио­логических факторов.

При других группах инфекций- эволюционно сформировались иные пу­сковые механизмы фазовых преобразований популяций. Однако любая само­регуляция — это ответная реакция на регуляцию. Эпидемии развиваются там и тогда, где и когда создаются сначала социальные и (или) природные усло-

вия, стимулирующие переход от фазы резервации возбудителя к фазе эпиде­мического распространения за счет внутренних механизмов саморегуляции, а затем условия, способствующие распространению вирулентного возбудите­ля. Подлинная профилактика эпидемий основывается на знании границ адап­тационной изменчивости популяций возбудителя, резервов саморегуляции на управляющие воздействия.

Познание внутренних механизмов развития эпидемического процесса по­зволяет предвидеть возможные эпидемиологические последствия тех или иных социальных и природных изменений и, что особенно важно, найти в сложной цепи причинно-следственных отношений такие звенья, на которые можно по­влиять имеющимися средствами профилактики и тем самым предотвратить возможные неблагоприятные последствия социальных и природных явлений: не допустить внутренних перестроек популяции возбудителя с формированием вирулентного варианта и его распространения.

Универсальность положений теории саморегуляции паразитарных систем. Основные положения теории саморегуляции паразитарных систем являются универсальными независимо от вида хозяина и природы возбудителя-парази­та. Поэтому они в равной мере применимы при рассмотрении не только про­блем эпидемиологии, но и проблем эпизоотологии, а также инфекционной фи­топатологии. Конкретные механизмы саморегуляции строго индивидуальны. Они вскрыты при антропонозных инфекциях, эпидемический процесс при ко­торых регулируется инфекционно-иммунологическими взаимоотношениями популяций паразита и хозяина. Холерный же вибрион резервируется, очевид­но, во внешней среде.

Медицинское значение имеют проблемы саморегуляции эпизоотического процесса, в котором участвуют возбудители, опасные для человека. Фазность развития эпизоотического процесса обеспечивает сохранение возбудителей зоонозов как биологических видов и в то же время определяет их эпидемио­логическое значение. Заражение людей происходит при их контакте с очагами в фазу эпизоотического распространения возбудителя, когда он характери­зуется наиболее выраженной вирулентностью. Следовательно, механизм раз­вития эпидемического процесса при зоонозах связан с механизмом развития эпизоотического процесса, определяющего резервуар возбудителя и его эпиде­миологический потенциал, а также социальными условиями, определяющими контакт людей с очагами заболеваний.

Фазовые преобразования популяций сапронозов происходят при смене са- профиіической и паразитической фаз жизнедеятельности. Здесь также обнару­жено существование эпидемических и резервационных вариантов возбудителя.

Вопросы для самостоятельной работы.

1. ∙ Изложите эволюцию взглядов на механизм развития эпидемического процесса. Какие совре- менные теоретические обобщения эпидемиологии используются для раскрытия механизма развития эпидемического процесса? •

2. Дайте определение понятиям «механизм передачи», «стадии механизма передачи», «факторы передачи», «пути передачи», «источник инфекции», «резервуар инфекции». Иллюстрируйте ответ примерами.

3. На конкретных примерах укажите, как первичные факторы передачи сопряжены с первой ста­

дией механизма передачи, а конечные факторы — с третьей стадией механизма передачи. Ка­кие, по Вашему мнению, факторы передачи могут выполнять роль одновременно первичных, промежуточных и конечных, а какие не могут? Как Вы понимаете отнесение факторов пере­дачи к специфическим и неспецифическим? Сопоставьте с понятиями «специфический и неспе­цифический хозяин» паразита.

4. Сформулируйте основной закон механизма передачи возбудителей. Дайте объяснение пяти ти­

пам механизма передачи. При ответе на вопрос используйте рис. 7. Приведите характерные примеры.

5. Дайте определение понятию «природная очаговость инфекционных болезней человека». Опи­шите основные этапы развития учения о природной очаговости.

6. Изучите данные табл. 19. Раскройте содержание современного этапа изучения инфекционных болезней, когда основные положения теории природной очаговости распространяются на все инфекционные болезни с внечеловеческим резервуаром возбудителя. Используйте при ответе материалы табл. 16.

7. Используйте терию механизма передачи возбудителя для характеристики зоонозных инфек­ций. При ответе руководствуйтесь классификацией инфекционных болезней, приведенной на схеме 2.

8. Обдумайте вопрос о причине незаразительности больных людей при большинстве зоонозных инфекций и невозможности закрепления в организме людей тех возбудителей зоонозов, ко­торые передаются от человека к человеку.

9. Сформулируйте основные положения теории саморегуляции паразитарных систем, раскры­вающей механизмы внутренней регуляции эпидемического процесса. Почему, по Вашему мнению, они были сформулированы в конце 70-х — 80-е годы.

10. Изучите содержание рис. 8. Объясните представленное на рисунке распределение заболевае­мости в коллективах. Используйте также материалы схемы 5.

11. Изучите содержание табл. 20. В чем разница в понятиях «диапазон», «степень» и «характер» гетерогенности?

12. Почему, по Вашему мнению, в табл. 21, где говорится о перераспределении степени и харак­тера гетерогенности, не упоминается термин «диапазон гетерогенности» (см. табл. 20).

13. Рассмотрите рис. 9, 10, 12. Опишите механизм изменений вирулентности стрептококка группы А и менингококка.

14. Пользуясь данными табл. 21 и рис. 11, укажите узловые моменты фазовых изменений пара­зита. Отметьте общее и различное в понятиях «межэпидемический период» и «фаза резерва­ции возбудителя». Как Вы представляете предэпидемический период?

15. Пользуясь данными рис. 13, 14, 15, 16, сформулируйте Ваше понимание механизмов внутрен­ней регуляции эпидемического процесса.