CC BY
25
УДК 619: 616. 982. 17: 619: 615:6:371
Лаврiв П.Ю., доктор фшософп, к. вет. н. Маслянко Р.П., д.б.н., професор ©
Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологп iмет С.З.Гжицького
ДО ПИТАННЯ ЕВОЛЮЦП 1НФЕКЦ1ЙНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ ТВАРИН
В статтi розглядаються pi3mi аспекти боротьби теарин i людини i3 збудниками тфекцтних захеорюеань, роль патогеше е ееолюцп теарин i людини. Проаналiзоеано бiологiчнi на^дки езаемодп теарин i патогенних органiзмiе та осноеш фактори генетичного еiдбору. Наеедено числены форми nолiморфiзму, що еизначають стутнь сприйнятлиеостi клШчного прояеу при багатьох тфекщях. Зроблено еисноеок, що селектиений престг мiкроорганiзмiе прояеляеться еiд прямого еiдбору зарахунок надлиште смертностi захеорших до ттеграцп е геном теарини. Вiдмiчено, що ена^док iмунологiчного престгу, еикликаного масоеою еакцинащею, еiдбуеаються змти е популяцИ збудника, що приеодить до пояеи його антигенно змтених еарiантiе. Ноеi знання про езаемодт теарин i3 збудниками еимагають ноеих пiдходiе у боротьбi з тфекцтнитми хеоробами людини i теарин.
Ключоei слова: тфекцтш хеороби, людина теарини, полiморфiзм.
Вщомо, що взаeмодiя рiзних бюлопчних систем мiж собою, в тому чи^ зпкнення макро-i мiкроорганiзмiв почалося мшьйони роюв тому та продовжуеться до сьогодшшнього дня, реалiзуючись в мшливост та вщборг За усталеним звичаем людину виключають з цього мехашзму. Вважаеться блюзвiрством говорити про бюлопчну природу спещальних процеав, яю прийнято вважати проявом ментальностi. Бiльш того. Виникла тенденцiя протиставлення людини та природи, а всi прояви людсько! дiяльностi а priori стали вважати як щось вороже. Такий тдхвд, очевидно, не оправданий: по-перше структурнiсть людсько! популяцii менша, шж структурнiсть природи в цiлому. Тому людина представлена не керiвником, а керований фактор еволюци.
За своею суттю соцiальнi фактори слiд розглядати як подальший розвиток, а не як заперечення бюлопчних факторiв. В поведшщ людини збереглося багато традицшних дiй, що стали суттю культурних традицiй. В джерелах багатьох таких ретуалiв лежить бiологiчна основа збереження виду. Чiтка формалiзацiя та регламентащя ретуалiв у людини i тварин появилась внаслщок селекцiйного тиску несприйнятливих, часто бюлопчних факторiв як вщповщь спрямована на полегшення наслiдкiв негативних дiй [5]. Так, найбiльш вщомий приклад - це заборона на споживання свинини в iудаiзмi та iсламi. Ця заборона не, що шше як профiлактика важкого гельмштозу -трихiнельозу, зараження яким вщбуваеться при поiданнi iнфiкованоi свинини.
Простежуючи аналогii в поведiнцi рiзних вцщв хребетних тварин i
© Лавр1в П.Ю., Маслянко Р.П., 2010
115
людини лауреат Нобелiвськоl преми Конрат Лоренц стверджував, „що внутршньовидова агресiя - це найбшьш серьозна небезпека, яка загрожуе людству" [5]. З цiею позицiею не можна не погодитись, оскшьки навт пiд час вiйн - цих найбiльш гострих проявiв внутршньовидово1 боротьби -виявляеться переважаючий вплив хвороб на людське суспiльство.
У вс часи кiлькiсть захворiвших i померлих вiд хвороб пiд час военних баталiй багаторазово переважало число поранених i вбитих на фронтах. Це сшввщношення зберiгаеться до наших дшв [10, 11]. Пiсля друго! св^ово! вiйни у свiтi в рiзних военних конфлiктах загинуло 23 млн. вшськових i цивiльних осiб. За цей же перюд 150 млн. померли лише вщ трьох найбшьш сощально небеспечних хвороб: малярiя, туберкульозу та СН1Д-у. За словами генерального секретаря ООН Кофi Аннана лише вщ хвороб , викликаних нестачею безпечно! води, щорiчно в свт вмирае 5 млн. людей, а це у 10 разiв бшьш, нiж щорiчно гине у вшнах.
Численнi соцiальнi зворушення в минулому ставали наслiдком розповсюдження епiдемiй. Проникнення тротчно! маляри iз Африки на твшчне узбережжя Середземного моря в I ст. н. е. сприяло падшню грецько! цившзаци. Бiльш того, родючi землi грецьких колонiй в 1тали внаслiдок малярп залишилися занедбаними до початку XX стол^тя. Розповсюдження чуми Юстинiана в VI - ст. н. е. стало причиною занепаду Римсько1 iмперil. Завезення сифшсу в кiнцi XV ст. матросами Колумба до Свропи iз Нового Св^ призвело до кiнця епохи вщродження.
Не менш драматичними е приклади сощально1 панiки при виникненш реальних i прихованих епiдемiй в юнщ XX i початку XXI ст. Знищення сотень тисяч голiв велико1 рогато1 худоби супроводжувало виявлення спонпфорлено1 енцефалопати („коровячого сказу") в Захщнш европi, Япони та США. Також пашкою та масовим забоем курей супроводжувалася поява „пташиного грипу" в Гонконзi, Китаю, Бельгil та шших кра1нах. Необгрунтованi протиепiзоотичнi та протиепщемюлопчш заходи iндукованi ВОЗ, уживалися по вiдношенню епiдемil „легенево1 чуми" в 1нди в 1994 р., яко1 фактично не було [15]. Поява так звано1 „атипiчноl пневмонп" у 2003 р. також супроводжувалось необгрунтованими панiчними рекомендацiями ВОЗ.
Усвщомлення надзвичайно сильно1 дil патогенних мiкроорганiзмiв на людське суспiльство несподiвано проявилося в загрозi бiотероризму. Всi пам'ятають, як у 2001р. 14 поштових пакеив зi спорами слабовiрулентного штаму сибiрки викликали масову iстерiю та пашку в США. Бiологiчна суть явища бiотероризму - це спроба направленого використання мiжвидовоl боротьби. 1ншими словами, це - з метою знищення окремих людських або тваринних особин або цших груп. Проте нас лiкарiв ветеринарно1 медицини, в першу чергу цiкавлять бiологiчнi наслiдки взаемодп тварин i патогенних мiкроорганiзмiв, що також дуже важливо для представлення гуманно1 медицини.
Перш за все слщ вiдзначити, що в значнiй мiрi варiабельнiсть тварин i людини сформолювалося пiд дiею мiжвидовоl боротьби зi збудниками хвороб. Це виражаеться, зокрема, в характерному розподЫ виникнення епщемш. Вперше цю тезу постулював понад 50 рокiв тому вiдомий бюлог I. Иа1ёапе,
116
визначивши шфекцш як селективний пресшг для макрооргашзму, який веде до полiморфiзму.
Головним фактором генетичного вщбору у европовдв виступав туберкульоз. Фактично те, що зараз гордо iменуеться „бiла людина„ або „бша раса", в значнiй мiрi результат впливу туберкульозно1 палички. Протягом останшх п'яти столiть туберкульоз був пандемiчний у Захiднiй Gвропi. Шк епщеми туберкульозу припадав на XVI-XVШ ст., коли ця iнфекцiя стала причиною смерт кожного п'ятого дорослого европейця[19].
1нфекци, якi мають переважаюче значення у формуванш людини е малярiя. Специфiчнi генетичнi аномали виявлено у вах людських рас. Вони знижують ризик летального наслiдку при трошчнш малярп [1].
Найбiльш практичне значення для бiологiв мае дефщит глюкозо-6-фосфатдегiдрогенази (Г-6ФД). Ця гемопостатична абберащя була виявлена як фавiзм - гемолiз у птахiв з щею аномалiею, яка виникла тсля вживання продуктiв забою, що мштили оксиданти. Дефiцит Г-6 ФД едина зв'язана з малярiею генетична аномалiя, яка зустрiчаеться в багатьох крашах свiту. Частота виявлення ще1 аномали коливаеться вiд 3 до 30 вщсотюв.
Найбiльш серьозну генетичну патологш представляе серповидно-клiтинна анемiя (гемоглобшоз типу-8), розповсюджена в Африцi та Океани. Гемозиготи за гемоглобiном 8 репродуктивно стерильнi, багато з них гине в ранньому вiцi. Таким високим репродуктивним коштом повинш платити популяцп за те, що гетерозиготи - носи цих аномалiй не вмирають вiд тротчно1 маляри в умовах штенсивно1 передачi ще1 смертельное' хвороби [14].
В даний час вiдомi численнi форми полiморфiзму, що визначають ступшь сприйнятливостi та особливост клiнiчного перебiгу при багатьох шфекщях, як наприклад при сальмонельозi [8].
В результат селективного пресiнгу потогешв система гiпсосумiсностi МНС, яка представляе комплекс гешв iмунноl вiдповiдi, стала найбшьш полiморфною серед усiх вщомих систем людини та тварин i викликае понад 2 тис. аллельних варiантiв [12]. Виявлено мутац^, яю визначають стiйкiсть до СНIД-iнфекцil. До них зараховують делеци в генах, яю спрямовують синтез хемокiнового рецептору ССЯ5. Гомозиготи за цiею ознакою е стшю до СН1Д при будь-яких умовох передачi вiруса. Приблизно у 20 вщсотюв европовдв ця мутантна аллель зустрiчаеться в гетерозиготному сташ, а у 2 вiдсотки - в гомозиготному. Серед представниюв iнших рас ця мутащя виявляеться значно рщше, гомозиготи майже зовсiм не виявлеш [2]. Розповсюдженiсть цде1 мутац^ серед европовдв аналогiчна розповсюдженню гемоглобiну 8 серед африкоамериканщв, багато поколiнь яких живуть в умовах вщсутноси селективного пресингу трошчно1 маляр^.
Наведенi даш дозволяють вважати патогеннi органiзми могутшм фактором природнього вiдбору, що активно впливае на еволюцiю людини i тварин. Селективний пресинг мiкроорганiзмiв проявляеться рiзними способами вiд прямого вщбору за рахунок надлишкiв смертностi захворших до iнтеграцil в геном мжрооргашзму.
Але якщо людина чи тварина вщповщае мiнливiстю на вплив збудника, то i збудники еволюцiонiзують пщ впливом макроорганiзму. Найбiльш
117
штенсивно цей процес вщбуваеться в наш час. Зараз загальновизнано, що розвиток л^р^ко! резистентност - це результат направленоi селекцп мiкроорганiзмiв лiкарськими препаратами, в першу чергу, при !х нерацiональному застосуванш. В багатьох крашах спостерiгаеться ч^ка кореляцiя мiж рiвнем продажу антибютиюв i розповсюдженiстю антибiотикорезистентностi [13].
Все це добре вщомо, однак поки-що недостатньо усвiдомлюеться, що вакцинопрофiлактика викликае аналогiчний процес [19]. В результат iмунологiчного процесу, викликаного масовими вакцинащями, вiдбуваються антигеннi змiни в популяцп збудника i переважного розподiлу набувають варiанти та клони, якi не входять до складу вакцин. Антигеннозмшеш штами будь-якого збудника викликали останшм часом рiст захворюваностi в рiзних крашах свiту. Якi механiзми використовують збудники для захисту вiд атаки макрооргашзму. Пiсля вiдкриття некультивованих форм бактерш стало очевидним, що уявлення про долю патогенних мiкробiв в оточуючому середовищi, основанi лише на бактерюлопчних дослiдженнях, неповнi. Було доведено, що L-форми та некультивованi форми бактерш утворюються не тшьки у зовшшньому середовищi, але й в органiзмi хворих тварин та людини, особливо при хрошзацп iнфекцiйного процесу. Бшьш того, бактеремiя, викликана морфолопчно змiненими збудниками, е характерною особливютю перебiгу багатьох хвороб, якi рашше вважалися iнфекцiйними з обмеженою локалiзацiею збудника [4].
При видiленнi в навколишне середовище таких мiкробiологiчно не виявляемих носiями некультивованих форм збудниюв iнфекцiйних захворювань можуть резервувати в типовi вегетативнi форми поза оргашзмом людини чи тварин i забезпечувати розвиток епiдемiологiчного процесу. Це вже нове в епщемюлогп, перш за все кишкових iнфекцiй [9]. Здатшсть мiкроорганiзмiв створювати асоцiацii була вщома давно. Вiдкриттям мiкробiологii стало виявлення механiзмiв активного спiлкування бактерiй. Виявилось, що мiкрорганiзми активно взаемодiють мiж собою за допомогою складно1' хiмiчноi мови. Бактерiальну мову складають низькомолекулярш хiмiчнi сполуки, рiзновиднiсть яких вповш спiвставлена з побутовим словарним запасом людини. Сигнальш молекули нагромаджуються у позакл^инному середовищi i пiсля досягнення кретично1' кеонцентрацii активуються гени лише збудника, а не макрооргашзму.
Для активного виживання бактерш також, як i люди чи тварини, широко використовують перевагу, яку дае колективна поведшка. Наприклад, синьогншна паличка включае систему видiлення факторiв патогенностi i атакуе клiтини господаря лише тсля досягнення в макроорганiзмi критично!' маси бактерiальних клiтин, достатнiх для подолання захисних механiзмiв органiзму та переконливого розвитку iнфекцiйного процесу. Одночасно синьогншна паличка здатна синтезувати молекули, яю стимулюють продукцiю факторiв патогенностi у мiкроорганiзмiв - синергiстiв i видшяе антибiотики, якi пригнiчують рiст бактерш - антагошсив. Подiбнi характеристики виявлено серед стрептокоюв та стафiлококiв. Феномен взаемоди мiж бактерiями отримав назву «guorum sensing» (вiдсутнiсть кворуму). У багатьх бактерш вш дiе через
118
систему OTraaniB N-ациклосерин лактона або невеликих пост-трансляцшних nem^iB [3].
Одшею i3 основних стратегш виживання бaктeрiй в оточуючому сeрeдовищi е створення бiоплiвок, оскiльки у склащ остaннiх вони зaхищeнi вщ несприятливих умов, включаючи aнтибiотики i фактори iмунiтeту. Бaктeрiaльнi клiтини складають не бiльшe 15 вiдсоткiв об'ему, решта - полiцукоридний матрикс. Така структура забезпечуе пiдвищeну порiвняно з аналопчними вiльно живучими бaктeрiями стшюсть члeнiв спiвтовaриствa. Утворення бiоплiвок лежить в основi багатьох захворювань, починаючи вiд туберкульозу, сальмонельозу i до кaрiесу [3]. За сучасними даними ключевими факторами для розвитку шфекцшного процесу е «guorum sensing», який регулюе числeннiсть патогенних збудникiв i !х сукупну вiрулeнтнiсть [18].
Останшм часом у мiкрооргaнiзмiв вiдкрито ще одну сигнальну систему на 6a3i гена LuxS. Ця система використовуеться для мiжвидового спiлкувaння. Показано, що бактерп шляхом пeрeдaчi сигнaлiв модулюють дeякi фiзiологiчнi процеси в оргaнiзмi господаря. Зокрема, бaктeрiaльний сигнал може впливати на актившсть iнсулiну та ферменту глюкозотрансферази. Ц мeхaнiзми взаемодп мiкробa i господаря отримали назву «cross - talk» (стлкування минаючи бар'ери). При вивчeнi запальних процеав у кишечнику було виявлено мутацп гeнiв, якi кодують продукцiю бшюв, вiдповiдaльних за рeaкцiю на лшоцукориди оболонки бaктeрiй. Вважаеться, що мутацп -результат дп бaктeрiaльних iндукторiв, що свiдчить про зв'язки мiж бaктeрiями кишечнику та деякими запальними процесами в кишечнику, якi ще вважаються шфекцшними [18].
В даний час встановлено, що лише при наявност ешерихш у кишечнику людини i тварин моживе формування iмунноl вiдповiдi типу Th1. Напроти, наявшсть кишечних гeльмiнтiв пригнiчуе Th1 iмунну вiдповiдь та стимулюе Th2 реакцш, що приводить до зниження продукцп iнтeрфeронiв i хрошзацп iнфeкцiйного процесу [16].
Погляд на патологш як результат мiжвидовоl боротьби мaкрооргaнiзму зi збудниками iнфeкцiй стимулюе новi тдходи до лiкувaння i профiлaктики хвороб. Розумшня полiморфiзму як результат природнього вiдбору, що вiдбувaеться пiд дiею пaтогeнiв, дае основу для планування iндивiдуaльного календаря вакцинацп при масових iмунiзaцiях [8].
Розшифрування низькомолекулярних хiмiчних сполук, якi регулюють гeнeтичнi мехашзми пaтогeнностi за принципом «eguorum sensing» та «cross -talk», дозволить створити антимшробш препарати, якi пришчують утворення aутоiндукторiв, що руйнують мехашзми сощально! повeдiнки бaктeрiй i перешкоджають прояву ними патогенних властивостей. Переваги цього нового класу лтв в тому, що за хiмiчною структурою вони бiльш прост^ нiж бiльшiсть iснуючих прeпaрaтiв, а вщповщно бiль дeшeвi. Дослiджeння над створенням таких лтв вже розпочато [21].
Таким чином, початок XXI ст. ознаменовано новими вщкриттями яю в гaлузi eпiдeмiологil, так i в розумiннi взaемовiдносин мiж збудниками хворого i господарем. Створення арсеналу збро1 для забезпечення перемоги у мiжвидовоl боротьби з патогенними мжрооргашзмами може бути досягнуто спiльними
119
зусилями ветеринарноi та гуманiтарноi медицини. Як висловився лауреат Нобелiвськоi преми Джошук Ледербег «в боротьбi з мшробними генами нашою зброею повинен стати людський розум, а не природний вiдбiр наших гешв за Дарвшими" , як це було в минулому [17].
Лггература
1. Абрашкин - Жучков Р.Г. Эпидемиологическое значение деффицита Г-6ФД при трехдневной малярии в Азербайджане / Р.Г.Абрашкин - Жучков // Современные проблемы профилактики маляриии в Азербайджане.-М., 1975.-С. 67 - 73.
2. Бобкова М.Р. Молекулярно-генетические методы в изучении эпидемиологии инфекций, возбудители которых определяются парентеральным путем / М.Р.Бобкова // Автореф. дис.... д - ра. биол. наук.- М., 2002.- 360 с.
3. Гинзбург А.Л., Ильина Т.С. «Guorum sensing» или социальное поведение бактерий / А..Л.Гинзбург, Т.С.Ильина // Журн. микроб.- 2003. - № 5. - С. 86 - 93.
4. Диденко Л. В. Бактериемия: основы патогенеза при инфекционных и неинфекционных заболеваних / Л.В.Диденко // Дис. д-ра. мед. наук.- М., 2001.396 с.
5. Лоренц К. Агресия (так называемое „зло") / К.Лоренц.- Санкт Петербург., 2001.-172 с.
6. Покровский В.И., Онищенко Г.Г. Эволюция инфекционных болезней в России в ХХ веке / В.И.Покровский, Г.Г.Онищенко. - М.- Медицина, 2003. -148 с.
7. Семенов Б.Ф., Захарова Н.С., Матурова И.К. Подьем заболеваемости коклюшем на фоне массовой вакцинации / Б.Ф.Семенов, Н.С.Захарова, И.К.Матурова // Журн. микроб., 2003.- С. 70 - 76.
8. Сергеев В.П. Болезни человека как отражение межвидовой борьбы / Б.Ф.Семенов // М. ММА.им. И.М.Сеченова, 2003. - 78 с.
9. Сергеев В.П., Литвин В.Ю., Диденко И.Д. и др. Эпидемиология -развивающаяся система взглядов / В.П.Сергеев, В.Ю.Литвин, И.Д.Диденко и др. // Мед. паразит., 2003. - № 1.- С.3 - 14.
10. Сергеев В.П., Малышев Н.А. Дрынов И.Д. Инфекционные болезни и цивилизация / В.П.Сергеев, Н. А.Малышев, И.Д.Дрынов. - М.П. Центр, 200.- С. 42 - 49.
11. Смирнов Е.И. Войны и эпидемии / Э.И.Смирнов. - М.:, 1984. - 161 с.
12. Хаитов Р.М., Алексеев Л.П. Геномика HLA - новые возможности молекулярной генетики человека в диагностике и терапии / Р. И. Хаитов, Л.П. Алексеев // Мол. медицина, 2003.- № 11.- С. 17 - 31.
13. Bronzwair S. Cars O. Europan study on the relations hip between antimicrobial use and antimicrobial resistance // Emerg. Infect. Dis. - 2002. - V. 8.-P. 278 - 282.
14. Carter R., Mendis K.N. Evolutionarg and historical aspect of the burden of malaria // Clin. Microb. Rev.- 2002. - V.14. - P. 564 - 594.
15. Deodhar N.S. Yemul V.L. Plague that never was: a reviev of the alleged plague ontbreaks in India in. 1994 // J. Publ. Helth. Policy.- 1998. - V. 19. - P. 184 -199.
120
16. Laku K., Fowikes B.J. Receptor signals and nuclear events in Th1 and Th2 lineage commitment // Curr. Opin. Immunol. - 2005.- V. 14.- P. 116 - 121.
17. Lederberg J. Infections diseases as an evolutionary paradigm // Emerg Infect. Dis. - 1997. V. 3.- P. 417 - 423.
18. Lenoir-Wijnkoop J. The infectional microflora. Unders tanding the symbios / Montronge John Libberg. - Eurotext.- 2003. - 136 p.
19. Miller L.H. Jmpact malaria on genetic polymorphism and genetic diseases in Africans and African - Americans // In. Infections disease in the age of change. 2005. P. 99 - 115.
20. Oliveira M.J., Rota P.A. Curtis P.et al. Genetic homogenecity of measles viruses associated with a measles ourbreak //San Paulo, Brazil. - 1997. Emerg. Infect. Dis. - 2002. V.8. - P. 808 - 813.
21. Willians P. Guorum sensing: an emerging target for antimicrobial chemot herapy? Exp. Opin. Ther. Targets. - 2002. V.6. - P. 257 - 274.
22. Warray J.E. How the MHC select Th1/Th2 immunity // Immunol. Today. - 1998. - V. 19. - 157 - 163.
Summary Lavriv P.Y., Maslianco R.P.
Lviv national University of Veterinary Medicine and biotechnology named of
Gzitskyy S.Z.
TO THE QUESTION OF EVOLUTION OF INFECTIOUS DISEASES OF
ANIMALS
In the article the different aspects of fight of animals and timber-toe are examined by the exciters of infectious diseases, role of pathogens in the evolution of animals and man. The biological consequences of co-operation of animals and pathogenic organisms and basic factors of genetic selection are analysed. The numerous forms of polymorphism of, are resulted which determine the degree of receptivity of clinical display at many infections. A conclusion is done, that selective npecirn microorganisms shows up from the direct selection of 3apaxynoK surpluses of death rate of diseased to integration in the genome of animal. It is marked, that as a result of immunological npecimy, caused a mass vaccination, take a place change in nonynnuii of exciter which results in appearance of him the antigen changed variants. New knowledges about co-operating of animals with exciters require new approaches in a fight against in^exuiUnumMU illnesses of man and animals.
Keywords: infectious diseases, man of animal, polymorphism.
Cmammx nadiumna dopedaxuii 20.09.2010
121
