CC BY
74
© Андрюков Б.Г., Сомова Л.М., 2018 г doi: 10.5281/zenodo.1194901
Удк 579.262 (579.8:616-092)
Б.Г. Андрюков1'2, Л.М. Сомова1
у истоков экологической микробиологии: история открытия и изучения сапронозов
1 Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова, Владивосток
2 Дальневосточный Федеральный университет, Владивосток
В последние десятилетия наблюдается бурный рост исследований в области экология патогенных микроорганизмов и их влияния на земные экосистемы. Противоречивость формулировок и терминов в инфектологии и медико-биологических научных дисциплинах обусловила необходимость в XXI веке необходимости коррекции понятия «сапронозы» и «сапронозные инфекции» на новом этапе интеграции знаний о них. Это связано с появлением новых молекулярно-генетических методов, которые дали возможность охарактеризовать микробные сообщества в такой степени, которая была немыслима всего лишь несколько лет назад. Кроме того, экологическая микробиология сформировалась как наука, которая играет все большую роль в изучении влияния микроорганизмов и экосистем на здоровье человека. Все большее научное и практическое значение приобретают вопросы экологических особенностей патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, резервирующихся в почвах региона в сапрофитической фазе существования. Невозможно представить возможность появления экологической микробиологии без победы экологической концепции в споре о резервуарной роли окружающей среды для патогенных бактерий.
Ключевые слова: сапронозы, сапронозные инфекции, паразитарные системы, окружающая среда, эпидемический процесс, межэпидемический период.
Для цитирования: Андрюков Б.Г., Сомова Л.М. У истоков экологической микробиологии: история открытия и изучения сапронозов // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2018; 1(73): 55-62. doi: 10.5281/zenodo.1194901
Для корреспонденции: Андрюков Б.Г., e-mail: [email protected]
Поступила 11.11.17
B.G. Andryukov1'2, L.M. Somova1
at the origins of ecological microbiology:
the history of discovery and study of sapronoses
1 Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology, Vladivostok, Russia
2 Far Eastern Federal University, Vladivostok. Russia
In recent decades there has been rapid growth of research in the field of ecology of pathogens and their impact on terrestrial ecosystems. The contradictory nature of the formulations and terms in infectology and biomedical scientific disciplines necessitated a correction in the 21st century for the concept of «sapronosis» and «sapronosis infection» in a new stage of integrating knowledge about them. This is due to the emergence of new molecular genetic methods that have made it possible to characterize microbial communities to an extent that was unthinkable just a few years ago. In addition, environmental microbiology emerged as a science which plays an increasingly important role in the study of micro-organisms and ecosystems effects on human health. Increasing scientific and practical importance are the issues of ecological characteristics of pathogenic and conditionally pathogenic microorganisms that are reserved in the soils of the region in the saprophytic phase of existence. Can not to imagine the possibility of the emergence of ecological microbiology without the victory of the ecological concept in a dispute about the reservoir role of environmental for pathogenic bacteria.
Keywords: sapronosis, sapronosis infections, parasitic systems, the environment, the epidemic process, the in-terepidemic period.
For citation: Andryukov B.G., Somovа L.M. At the origins of ecological microbiology: the history of discovery and study of sapronoses. Health. Medical ecology. Science. 2018; 1(73): 55-62. doi: 10.5281/zenodo.1194901
For correspondence: Andryukov B.G., MD, e-mail: [email protected]. Conflict of interests. The authors are declaring absence of conflict of interests. Financing. The study had no sponsor support.
Received 11.11.17 Accepted 20.01.18
К 100-летию со дня рождения Георгия Павловича Сомова, заслуженного деятеля науки РФ, академика РАМН, доктора медицинских наук, профессора
Введение. В последнее время наблюдается повышенное внимание к изучению экологии сапронозных инфекций, находящихся на стыке паразитологии, микробиологии и эпидемиологии. Возможность существования и размножения некоторых патогенных микроорганизмов в окружающей среде в наши дни не вызывает сомнений, однако, так было не всегда. Это связано, в частности, с совершенствованием методов, которые дают возможность характеризовать микробные сообщества в такой степени, какая была бы немыслима всего лишь несколько лет назад. Завоевывает все более широкое признание значение возбудители сапронозов, способных размножаться во внешней среде, в здоровье человека и состоянии природных экосистем. В последующие годы внешняя среда стала называться «абиотической», а возбудители сапронозов - естественными обитателями природных экосистем (почв и наземных водоемов), случайными или факультативными паразитами человека и животных [9, 10].
Значительная часть важнейших концепций теории и практики экологических исследований были разработаны без непосредственного изучения экологии микроорганизмов, которые представляют собой основную часть филогенетического и функционального разнообразия на Земле. Это явилось следствием, отчасти, несравненно большей методологической сложностью наблюдения бактерий в природе и их по-пуляционного анализа. Очевидно, что экология патогенных микроорганизмов как научное направление, в том виде, в каком она представлена сегодня, является продуктом исторического противостояния самых различных научных концепций и взглядов. Они в течение длительного времени определяли пути развития микробиологии, экологии, эпидемиологии и патогенеза инфекционных болезней [6, 9, 10].
Противоречивость формулировок и терминов в инфектологии и медико-биологических научных дисциплинах обусловила необходимость в XXI веке необходимости коррекции понятия «сапронозы» и
«сапронозные инфекции» на новом этапе интеграции знаний о них. Сегодня трудно представить себе возможность появления экологической микробиологии без победы экологической концепции. Она легла в основу эволюционной теории о сапронозах, у истоков которой стоял академик Г.П. Сомов.
В 1988 году была опубликована монография Г.П. Сомова и В.Ю. Литвина «Сапрофитизм и паразитизм патогенных бактерий: экологические аспекты». В этом труде были не только подведены итоги научного противостояния, но и дано обоснование возможности непаразитического существования патогенных бактерий, что даже в тот период воспринималось «весьма болезненно» в научном мире, где господствовала антропоцентрическая концепция. Академик Д.К. Львов, автор предисловия к монографии, отметил «экологичность» и новизну теоретических позиций авторов, по сути, предвосхитивших рождение новой науки - экологической микробиологии [6, 8].
В эпидемиологии инфекционных болезней долгое время существовало представление о том, что патогенные микроорганизмы могут размножаться и длительное время выживать только в теплокровном организме, попадая же в иные условия, они погибают. Это положение было приемлемо для облигатных паразитов, которые имеют единственную среду обитания -теплокровный организм. Внешней среде отводилось мало места в экологии патогенных микроорганизмов.
В классической паразитологии, изучающей широкий спектр патогенных простейших и гельминтов, совершенно неоправданно выпадают из поля зрения патогенные микроорганизмы (вирусы, бактерии и грибы), паразитическая природа которых традиционно изучается независимо и параллельно [3]. Такая же ситуация сохраняется до настоящего времени. Очевидно, что она во многом связана с острой дискуссией, развернувшейся в отечественной науке вокруг понятия «паразитизм микроорганизмов», проходившей на протяжении XX века (рис. 1).
Средой обитания патогенных бактерий может быть ...
...только организм ... не только организм ... только внешняя
хозяина хозяина, среда
но и внешняя среда
Ф. Бернет, 1947 Ш.Д. Мошковский, 1946
B.C. Киктенко, 1954 Л.В. Громашевский, 1965
E.H. Павловский,1934
A.A. Филиппенко, 1937 В.А. Догель, 1947
B.Н. Беклемишев, 1970
В.В. Скворцов, 1930 Н.Р. Дядичев, 1949
Рис. 1. Точки зрения отечественных ученых в XX веке о среде обитания патогенных бактерий (по Г.П. Сомову)
В основе противоречивости суждений научного спора о возможных экологических свойствах бактериальных паразитов стояли различные эпидемиологические подходы того времени: антропоцентрический и экологический.
В 1958 году известный отечественный микробиолог В.И. Терских в статье «Сапронозы (о болезнях людей и животных, вызванных микробами, способными к размножению во внешней среде)» предложил выделить группу патогенных микроорганизмов (сапрофитов), свободноживущих в природе видов. Они, являясь сочленами естественных биоценозов, способны длительное время существовать и размножаться во внешней среде, не нуждаясь в теплокровном организме [10]. На основании эколого-эпидеми-ологического своеобразия инфекции, вызываемые этими возбудителями, автор назвал сапронозами. Несмотря на то, что данное положение основывалось на известных к тому времени фактах, предложение В.И. Терских не было принято, а сама новаторская работа и ее автор подверглись в научном мире резкой критике. Новое теоретическое обобщение вступало в противоречие с основными законами эпидемиологии, сформулированными в 1950-е годы академиком Л.В. Громашевским [2].
Относительно источника заразного начала в природе (только зараженный человеческий или животный организм) в 1949 году Л.В. Громашев-ский так сформулировал один из основных законов эпидемиологии: «Паразитарная природа возбудителей инфекций определяется отношением их к разным элементам внешней среды. Ни один из них не может быть первоначальным и постоянным носителем заразного начала. Все наши знания в этой области дают основание считать внешнюю среду для патогенных микробов чужеродной средой, в которой паразит не может найти благоприятных для своего существования условий» [2]. По логике Л.В. Громашевского паразит перестает быть паразитом, если он сохраняется и размножается в объектах внешней среды.
Таким образом, критика со стороны сторонников канонизированной в «официальной» отечественной эпидемиологии привела к тому, что новые идеи В.И. Терских были не приняты, а представление о сапронозах было полностью исключено из эпидемиологии и даже не упоминалось в учебниках, что задержало ее развитие на 25-30 лет [6, 7].
Однако многочисленные данные, полученные отечественными и зарубежными учеными при изучении экологии возбудителей псевдотуберкулеза, лептоспироза, листериоза, мелоидоза, легионеллеза и сибирской язвы свидетельствовали о возможности размножения и обитания ряда патогенных бактерий в окружающей среде и, следовательно, о доказательстве ее резервуарной роли [4, 7, 9, 16].
В основе патогенных свойств возбудителей сапронозов лежат генетически детерминированные факторы и свойства (адгезины, инвазины, ферменты, токсины и др.). Они сформировались у них в процессе эволюции для существования в объектах окружающей среды для проникновения в клетки и ткани представителей почвенной, водной, морской флоры и фауны [8, 10]. Эти универсальные факторы патогенности благодаря комплементар-ности детерминант могут действовать на химически аналогичные мишени, как в объектах внешней среды, так и в организме теплокровных животных и человека [6, 8, 9].
Таким образом, адаптивные факторы, сформировавшиеся у сапрофитов в процессе эволюции для обитания в окружающей среде, становятся факторами патогенности при взаимоотношении их с теплокровным организмом, обеспечивая возникновение инфекционного процесса.
Положение о существовании большой группы факультативных паразитов, которые могут использовать в жизненном цикле две среды обитания - внешнюю среду и организм теплокровных животных, подвергал корректировке первый закон эпидемиологии. Становилось, все очевиднее, что резкая граница между паразитизмом и иными формами симбиоза отсутствует, а патогенность не является исключительным свойством определенного микроорганизма [цит. по 7].
Кроме указанной группы непатогенных сапрофитов («истинные», «облигатные») выделяется группа возбудителей сапронозов, которые обладают двойственной (сапрофитной и паразитической) природой и способны в зависимости от среды обитания вести двойной образ жизни. Жизненный цикл таких факультативных паразитов состоит в непрерывном переходе их окружающей среды (сапрофитная фаза) в организм теплокровных, где они реализуют свои паразитические свойства (рис. 2).
Как показали дальнейшие исследования, возбудители сапронозов и сапрозоонозов могут длительно существовать, размножаться, сохранять и повышать свою вирулентность при взаимодействии с почвенной и водной (в т.ч. морской) био-той за счет селективного отбора наиболее жизнеспособных клонов [4, 15].
Целесообразность выделения такой группы факультативных паразитов (Г.П. Сомов считал удачным для этой группы инфекций термин «сапрозоо-нозы») поддерживают многие ученые, обоснованно отделяя ее от группы истинных сапронозов [9, 11].
Выделение сапронозных инфекций из группы антропонозов и зоонозов привело к возникновению противоречий в терминологии и медицинской микробиологии. Предметом дискуссий стали представления о резервации возбудителей инфекции и
Рис. 2. Эволюционно-экологические взаимоотношения бактерий с окружающей средой и теплокровным организмом [по 8-10]
связанных с ними категориях: «окружающая среда», «симбиотические и паразитарные системы», принципы и условия их функционирования [2, 3].
Характеристика источника инфекции является одним из ключевых понятий современной эпидемиологии. Согласно современному представлению, по
основному экологическому признаку - резервуару возбудителя - все инфекционные заболевания человека могут быть классифицированы в зависимости от источника инфекции и экологической специфичности связей возбудителей с хозяевами на антропо-нозы, зоонозы и сапронозы (рис. 3).
Рис. 3. Классификация инфекционных болезней в зависимости от источника инфекции и экологической специфичности связей возбудителей с хозяевами
Антропонозы (от греческих: «антропос» - человек, «nosos» - болезнь) являются примером наиболее простой паразитической системы - возбудитель-человек [6, 16]. При антропонозах, возбудитель и человек (организм-хозяин) тесно взаимосвязаны. Резервуаром возбудителя является человек (больной или здоровый носитель). Передача инфекции от больного другому человеку является типичной. Источником инфекции при антропонозе является только человек: больной, реконвалесцент или здоровый носитель [15].
Типичными микробными антропонозами являются брюшной тиф (возбудитель - Salmonella typhi), дизентерия (Shigella spp), коклюш (Bordetella pertussis), дифтерия (Corynebacterium diphtheriae), сифилис (Treponema pallidum), гонорея (Neisseria gonorrhoeae) и другие.
Зоонозы (от греческих: «зоо» - животное, «nosos» -болезнь) - это инфекции, естественным образом передающиеся от позвоночного животного человека (ВОЗ) [цит. по 15]. Этот термин был предложен Рудольфом
Вирховом в 1855 году. Резервуаром возбудителя являются животные. Как правило, зоонозы характеризуются более сложной паразитарной системой, как в структурном, так и в функциональном отношениях. Специфичность взаимоотношений возбудитель-хозяин имеет экологическую природу. Высокая экологическая пластичность возбудителей зоонозных инфекций позволяет им иметь одновременно несколько хозяев, относящимся к разным таксономическим видам. Из зарегистрированных около 1500 известных патогенов человека, более 60% имеют зоонозное происхождение [17]. При зоонозных инфекциях источником является инфицированное животное. Передача инфекции осуществляется от животного - человеку, при этом заражение от больного другого человека происходит редко (геморрагические лихорадки Ласса, Эбола, чума и другие). Примерами зоонозных инфекций являются бруцеллез, сибирская язва, ящур, туляремия, боррелиоз, клещевой энцефалит, ГЛПС и другие.
Сапронозы (от греческих: «сапрос» - гнилой и «nosos» - болезнь) - это болезни, передающиеся человеку из абиотических субстратов окружающей среды (почвы, воды, разлагающихся растений, экскрементов животных и других) [5, 10]. Этот термин и определение были впервые предложены российским микробиологом В.И. Терских (1958) [10]. Наиболее важной особенностью является то, что бактерии-возбудители не только сохраняются, но и активно размножаются в абиотических субстратах (сапрофитическая фаза), а попав в организм теплокровного животного (или человека), продолжают репликацию и в нем (паразитическая фаза) [3, 7].
Таким образом, источником инфекции не является животное или человек, передача инфекции от человека к человеку происходит лишь в исключительных случаях. Возбудители сапронозов обычно имеют чрезвычайно широкий круг хозяев. К возбудителям инфекций, относящихся к данной группе, относятся Legionella pneumophila, Pseudomonas pseudomallei, Listeria monocytogenes, Vibrio cholerae, Erysipelothrix, Bacillus anthracis, Leptospira interrogens, Yersinia pseudotuberculosis и Yersinia enterocolitica.
Таким образом, возбудители типичных сапронозов представляют собой группу микроорганизмов, которые могут существовать и размножаться в природе без всякой связи с теплокровными животными (случайные паразиты). Например, Y pseudotuberculosis, L. pneumophilia, L. monocytogenes вызывают заболевания человека и поражают значительное число видов теплокровных животных. Они, по мнению Г.П. Сомова, могут быть отнесены к факультативным паразитам («полусапрофитам»), которые могут рассматриваться в качестве переходной формы между сапрофитами и паразитами [6, 7].
В признании парадигмы о возможности размножения ряда патогенных бактерий, относящихся к факультативным паразитам, в объектах внешней среды
существенную роль сыграла теория психрофильно-сти патогенных бактерий, разработанная во Владивостокском НИИ эпидемиологии и микробиологии в конце 80-х годов ХХ века под руководством Г.П. Сомова. В ходе многолетних исследований были выявлены многочисленные генетико-биохимические механизмы, обеспечивающие высокую экологическую пластичность патогенных бактерий [7, 8, 11, 13].
Прошли годы и аналогичные исследования, проведенные в России и за рубежом в XXI веке на более высоком уровне, с использованием современных молекулярно-генетических методов подтвердили теорию психрофильности.
Выявлено, что характерным биохимическим признаком патогенных видов Yersinia является наличие у них двух изоферментных систем, функционирующих самостоятельно во внешней среде и в теплокровном организме и способных переключаться в зависимости от конкретных условий существования микроорганизма [цит. по 1]. Установлено, что при понижении температуры наблюдается интенсивное поглощение этими микроорганизмами питательных веществ и расщепление их внутри клетки. Кроме того, способность патогенных бактерий расти при низких температурах зависит от строения и липидного состава клеточной мембраны.
В частности, в липополисахаридах (ЛПС) клеточных мембран иерсиний содержится больше ненасыщенных кислот, чем в липидах мембран мезофилов, вследствие чего цитоплазматическая мембрана постоянно находится в жидкокристаллическом состоянии даже при низких температурах. Было выявлено, что при выращивании бактерий при 37°С, каждый из энтеропатогенных видов Yersinia синтезирует ЛПС, содержащий, главным образом, тетра-ацилирован-ную форму липида А, а при понижении температуры окружающей среды происходило относительное увеличение гекса-ацилированных форм. При этом некоторые отличия были выявлены в количестве и типах ацильных групп между видами иерсиний.
Однако указанные конформационные изменения ЛПС не дали ответа на главный вопрос: каким образом происходит регулирование метаболизма иер-синий в зависимости от температуры окружающей среды и какие структуры бактериальной клетки ответственны за её «измерение». Ответ был получен в 2009 году К. Herbst et al., из Центра инфекционных исследований им. Гельмгольца, которые открыли ранее неизвестный механизм контроля температуры патогенными видами Yersinia. [цит по 1, 18, 19].
Было установлено, что энтеропатогенные виды Yersinia обладают инструментом, обладающим свойствами уникального белкового термометра, в роли которого выступает протеин RovA (один из ДНК-связывающих белков), который воспринимает изменения температуры непосредственно через изменения в конформации белка, тем самым модулируя его
ДНК-связывающей способностью. Этот же протеин в зависимости от температуры окружающей среды регулирует активность биологических функций бактерий, в том числе факторов патогенности. Было выявлено, что протеин RovA представляет собой многофункциональный сенсорный белок, измеряющий как температуру окружающей среды, так и контролирующий широкий спектр метаболических процессов в бактериальной клетке [цит. по 1, 19].
Таким образом, психрофильные свойства патогенных видов Yersinia способствуют сохранению их эпидемиологической опасности в объектах окружающей среды, поскольку холод не только позволяет этим бактериям размножаться и накапливаться в объектах земных и водных экосистем, но и является пусковым фактором молекулярно-генетических механизмов, обеспечивающих регуляцию их вирулентности [цит. по 1]. Таким образом, был окончательно раскрыт механизм теории психрофильности, главную роль в открытии которой принадлежит научной прозорливости академика Г.П. Сомова.
Теоретические положения о психрофильности патогенных бактерий в свое время существенно бы обогатили паразитологию, однако до настоящего времени в перечень объектов изучения традиционной паразитологии патогенные микроорганизмы не входят. Однако, как полагал Г.П. Сомов, изучение вопросов их паразитизма с точки зрения современных представлений общей паразитологии могло бы ее существенно углубить и расширить [9, 10].
Хотя патогенные бактерии функционируют как паразиты, использование термина «паразитарное заболевание», как правило, более ограничены. Три основных типа микроорганизмов, вызывающих эти заболевания являются простейшими (вызывающими протозойные инфекции), гельминтами (гельмин-тозы) и эктопаразитами. Простейшие и гельминты обычно являются эндопаразитами (как правило, живут внутри тела хозяина), в то время как эктопаразиты обычно живут на поверхностных покровах хозяина. Иногда определение «паразитарного заболевания» ограничивается заболеваниями, связанными с эндопаразитами [11, 13].
Паразитизм, так же, как и другие формы взаимоотношений между паразитами и их хозяевами, возник, развивался и совершенствовался в процессе эволюции микроорганизмов. Полагают, что свободноживущие микроорганизмы-сапрофиты появились свыше 3 млрд. лет тому назад во время зарождения жизни на нашей планете, а микроорганизмы-паразиты значительно позже - по мере образования эукариотов [15, 19].
С экологической точки зрения, микроорганизмы, населяющие организмы человека или теплокровных животных, находятся с ними в различных симбиоти-ческих взаимоотношениях от взаимовыгодных (мутуа-листических) до антагонистических (паразитических).
Паразитические отношения свойственны всем патогенным микроорганизмам, которые являясь паразитами своих хозяев (человека, животных или растений), вызывают инфекционные заболевания. При этом в научной литературе ХХ века приводятся многочисленные доказательства об отсутствии четких границ между паразитизмом и иными формами симбиоза, а патогенность не является исключительным свойством определенного микроорганизма [цит. по 6, 7].
С точки зрения эволюция, паразитизм современных патогенов трансформировался по пути: сапрофи-ты (синантропные) ^ факультативные паразиты ^ облигатные паразиты. В основе паразитизма сапро-фитов лежат расширение и обновление экологических условий, открывающих перед ними новые экологические сферы распространения. Так, возникли факультативные (необязательные) паразиты, многие из которых, не нанося заметных повреждений организму хозяина, извлекают для себя пользу [7, 15].
В классической схеме трансформации паразитизма не указаны условно-патогенные (оппортунистические) микроорганизмы. Они являются по отношению к организму-хозяину комменсалами и составляют значительную часть нормальной флоры человека, не вызывая заболеваний. Примером могут служить сапрофитные гнилостные микроорганизмы, которые освоили новую экологическую нишу -кишечник животных и человека. К ним относятся условно-патогенные, или оппортунистические, виды бактерий (эшерихии, протей и др.), дрожже-подобные грибы, популяции которых в нормальных условиях не наносят ущерба хозяину. Однако в экстремальных ситуациях данные микроорганизмы вызывают патологические процессы [13, 18].
Инфекции, обусловленные условно-патогенными возбудителями, являются результатом нарушения симбиотических отношений и связаны с определенными условиями [16, 18]. В современных условиях эта группа бактерий составляет основную часть госпитальных штаммов и является основной этиологической причиной возникновения внутригоспиталь-ных инфекций, устойчивых к антибактериальным препаратам. Данный пример показывает условность границы между симбиозом и паразитизмом, что, опираясь на учение академика Е.Н. Павловского [5], постоянно подчеркивал Г.П. Сомов [8].
С утверждением экологического подхода в паразитологии становится понятно, что критерием паразитизма должна служить среда обитания возбудителей. При этом характерной особенностью большинства зоонозов и сапронозов является то, что при попадании возбудителя в организм человека обычно происходит обрыв эпидемической цепи, при этом клиническая картина заболевания может быть достаточно тяжелой и иметь серьезные последствия, вплоть до смертельного исхода [8, 16].
По мере увеличения зависимости от организма хозяина происходило дальнейшее совершенствование паразитизма, которое привело к появлению патогенных видов - возбудителей инфекционных заболеваний людей и животных. Многие из них утратили сапрофитную форму в своем развитии в отличие от условно-патогенных микроорганизмов. Они оказались неспособными не только размножаться, но даже сохраняться в окружающей среде [7, 15].
Так, трепонема сифилиса, бактерии коклюша и другие патогены выживают во внешней среде всего несколько минут, энтеробактерии - несколько недель и месяцев и т.д. Однако спорообразующие патогенные (бациллы сибирской язвы) и условно-патогенные бактерии (клостридии столбняка и газовой гангрены) сохраняются в течение многих месяцев и лет в виде спор [16].
По мере увеличения зависимости от организма хозяина происходило дальнейшее совершенствование паразитизма, которое привело к появлению патогенных видов - возбудителей инфекционных заболеваний людей и животных. К ним относятся гонококки и менингококки, микобактерии туберкулеза, шигеллы и другие бактерии, способные размножаться в клетках организма человека. Перечисленные виды не утратили способности размножаться на искусственных питательных средах, что свидетельствует о сохранении у них набора ферментов, необходимых для анаболических и катабо-лических реакций. На более поздних этапах эволюции появились облигатные внутриклеточные паразиты, к которым относятся хламидии, риккетсии и патогенные простейшие. Эти возбудители сохранили клеточную организацию, но лишились генов, контролирующих образование ряда ферментов, необходимых для важнейших метаболических реакций, вследствие чего они утратили способность расти на питательных средах [3, 4, 8, 16].
Таким образом, в результате регрессивной эволюции появились облигатные внутриклеточные паразиты с редуцированными метаболическими реакциями, полностью зависящие от своего хозяина. Как у внеклеточных, так и у внутриклеточных паразитов, подавляющее число которых относится к патогенным видам, в процессе эволюции появились факторы, защищающие их от неспецифической и иммунной защиты организма хозяина.
Основной движущей силой эволюции микробного паразитизма, во время которой сформировались патогенные виды, явились мутации и рекомбинации генов. В результате направленного отбора особей, наиболее приспособленных к конкретным условиям существования в организме человека, происходило совершенствование вирулентных и токсических свойств возбудителей, формирование новых их разновидностей и видов. Основные селективные факторы направленного отбора, действующие в организме человека и животных, относятся к неспецифической и иммунной защите организма хозяина, а также постоянно увеличиваю-
щемуся арсеналу этиотропных химиотерапевтических и иммунных (вакцины, иммуноглобулины) препаратов. При этом число новых генотипов, выживших в результате направленного отбора, находится в прямой зависимости от количества действующих селективных факторов. Это приводит к постоянному обновлению генофонда микробной популяции [8, 16].
Особое значение в эволюции патогенов играет постоянная миграция информации с внехромосомными факторами наследственности или транспозируемыми элементами (транспозоны, плазмиды). Как уже отмечалось, они контролируют образование самых разнообразных продуктов: токсинов, ферментов, антигенов, которые в определенных случаях придают селективные преимущества несущим их клеткам возбудителя [8, 14].
В этой связи встает вопрос о происхождении и роли транспозируемых элементов в эволюции патогенных микроорганизмов. Наиболее вероятно, что транспози-руемые элементы произошли из хромосомных генов, которые приобрели способность выщипываться из состава бактериальных ДНК. Об этом свидетельствует тот факт, что хромосомные гены, как правило, ответственны за образование тех же факторов патогенности, которые контролируются транспозируемыми элементами. В автономном состоянии последние существуют в циркулярной форме, способной обратно встраиваться в бактериальную хромосому. При этом нередко в месте интеграции возникает инсерта-ционная мутация вследствие сдвига считывания [14].
Таким образом, эволюционная роль внехромосом-ных факторов наследственности состоит в повышении гетерогенности бактериальных популяций, что в конечном итоге способствует выживанию тех биоваров с измененной антигенностью и патогенностью, которые наиболее приспособлены к данным конкретным условиям существования в организме своего хозяина.
Прошло много лет, прежде чем концепция о сапроно-зах, предложенная В.И. Терских и развитая Г.П. Сомовым с сотрудниками завоевала международное признание. В наши дни является общепринятым фактом, что возбудители сапронозов обладают особыми эволюционными и эпидемиологическими свойствами, отличающими их от других инфекционных агентов.
История открытия и изучения сапронозов - это многолетняя борьба за пересмотр установившихся представлений в эпидемиологии. Выдвинутые в середине ХХ века новаторские теоретические положения открыли новые пути для изучения экологии сапрофитов, способствовали утверждению представлений о новом классе инфекций, а также появлению нового направления в науке - экологической микробиологии.
Посвящая статью 100-летию со дня рождения нашего Учителя, нельзя не сказать, что богатое научное наследие академика Георгия Павловича Сомова стало теперь достоянием отечественной эпидемиологии и микробиологии, и мы всегда будем помнить его, следо-
вать его традициям в жизни и научном поиске. Развивая далее его идеи, мы всегда будем оживлять в памяти слова, выражающие его жизненное убеждение: «Парадоксы редко воспринимаются сразу и безоговорочно, раздражая явным противоречием с общепринятыми положениями и устоявшимися теориями, однако именно они двигают науку, ибо... наука развивается не путем накопления окончательно установленных истин, а путем смены господствующих концепций».
ЛИТЕРАТУРА
1. Андрюков Б.Г., Запорожец Т.С., Сомова Л.М., Тимченко Н.Ф. Температурозависимые вариации им-муногенности иерсиний как молекулярная стратегия выживаемости бактерий в патогенезе инфекций // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2015. Т. 63. № 5. С. 4-14.
2. Белов А.Б., Кузин А.А. Сапронозные инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи: проблемные вопросы теории эпидемиологии // Пермский медицинский журнал, 2017; 4(34); 94-102.
3. Белов А.Б., Куликалова Е.С. Сапронозы: экология возбудителей, эпидемиология и систематика. Эпидемиология и вакцинопрофилактика, 2016; 86 (1): 5-16.
4. Брусина Е.Б. Эпидемиология инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, вызванных возбудителями группы сапронозов. Эпидемиология и вакцинопрофилактика, 2015; 81 (2): 50-56.
5. Громашевский Л.В. Общая эпидемиология. -М.: Медгиз, 1949. 320 с.
6. Жданов В.М., Львов Д.К. Эволюция возбудителей инфекционных болезней. - М.: Медицина, 1984. 266 с.
7. Литвин В.Ю., Гинцбург А.Л., Пушкарева В.И., Романова Ю.М., Боев Б.В. Эпидемиологические аспекты экологии бактерий. - М., Фармус-принт, 1998. 229 с.
8. Павловский Е.Н. Природноочаговые болезни. - М.: Медицина, 1961. 304 с.
9. Сомов Г.П., Литвин В.Ю. Сапрофитизм и паразитизм патогенных бактерий. - Новосибирск: Наука, 1988. - 208 с.
10. Сомов Г.П. Экология патогенных бактерий (некоторые итоги и перспективы исследований) / Сб. научн. работ. - Новосибирск, 1994. С. 3-17.
11. Сомов Г.П. Бузолева Л.С. Адаптация патогенных бактерий к абиотическим факторам окружающей среды. - Владивосток: ОАО «Полиграфкомби-нат», 2004. 168 с.
12. Сомова Л.М., Андрюков Б.Г., Плехова Н.Г. Проблема иерсиниозов в современном мире // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2015; 12(4): 661-7.
13. Терских В.И. Сапронозы (о болезнях людей и животных, вызываемых микробами, способными размножаться вне организма во внешней среде, являющейся для них местом обитания) // Журн. микробиологии, 1958;8: 118-120.
14. Тимченко Н.Ф., Сомов Г.П. Патогенетическое значение психрофильности Y pseudotuberculosis // Журн. микробиологии, 1986; 3: 34-8.
15. Чайка С. Ю. Паразитизм и паразитарные системы // Вет. патология. 2004. №3. URL: http:// cyberleninka.ru/article/n/parazitizm-i-parazitarnye-sistemy (дата обращения: 15.03.2017).
16. Adgamov R.R., Timchenko N.F., Zaitseva E.A. Ecological and genetic mechanisms of development of epidemiological^ significant strains of sapronosis causative agents. Biol Bull Rev. 2013; 3 (2): 125-38. doi:10.1134/S2079086413020023
17. Chen S., Thompson K.M., Francis M.S. Environmental Regulation оf Yersinia Pathophysiology. Front Cell Infect Microbiol. 2016; 6: 25. doi: 10.3389/ fcimb.2016.00025. eCollection 2016.
18. Hubalek Z. Emerging Human Infectious Diseases: Anthroponoses, Zoonoses, and Sapronoses. Emerg Infect Dis. 2003; 9(3): 403-404. doi: 10.3201/ eid0903.020208.
19. Hubalek Z., Rudolf I. Microbial Zoonoses and Sapronoses. - Springer Science&Business Media B.V. 2011. p. 456. doi: 10.1007/978-90-481-9657-9_2.
20. Krauss H., Weber A., Enders B., Schiefer H.G., Slenczka W., Zahner H. Zoonosen. - Aufl. Deutscher Ärzte, Köln., 1997. p. 400.
21. Kuris A.M., Lafferty K.D., Sokolow S.H. Sapronosis: a distinctive type of infectious agent. Trends Parasitol. 2014; 30(8): 386-93. doi: 10.1016/j. pt.2014.06.006. Review.
22. Prosser J.I., Bohannan B.J.M., Curtis T.P. The role of ecological theory in microbial ecology. Nature Reviews Microbiology, 2007; 5: 384-392. doi:10.1038/ nrmicro1643.
23. Taylor L.H., Latham S.M., Woolhouse M.E. Risk factors for human disease emergence. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2001; 356(1411): 983-9. doi: 10.1098/rstb.2001.0888.
Сведения об авторах
Андрюков Борис Георгиевич - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии и микробиологии ФГБНУ «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова», телефоны: 8(924)230-46-47; 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, д. 1; e-mail: [email protected];
Сомова Лариса Михайловна - доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории морфологии ФГБНУ «НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г.П. Сомова», 690087, г. Владивосток, ул. Сельская, 1; e-mail [email protected].
