CC BY
20
УДК 619: 616. 982. 17: 619: 615:6:371
Маслянко Р.П., д.б.н., професор.
Лаврмв П.Ю., доктор фшософп, к. вет. н. © Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та б1отехнологп
iмет С.З.Гжицького
ДО ПИТАННЯ ЕВОЛЮЦП 1НФЕКЦ1ЙНИХ ЗАХВОРЮВАНЬ ТВАРИН I
ЛЮДИНИ
У статтi розглядаються pi3mi аспекти боротьби теарин i людини 3i збудниками тфекщйних захеорюеань, роль патогеше е ееолюцИ теарин i людини. Проаналiзоеано бiологiчнi наслiдки езаемодИ теарин i патогенних органiзмiе та осноеш фактори генетичного еiдбору. Наеедено численн форми nолiморфiзму, що еизначають стутнь сприйнятлиеостi клШчного прояеу при багатьох тфекщях. Зроблено еисноеок, що селектиений престг мiкроорганiзмiе прояеляеться еiд прямого еiдбору за рахунок надлиште смертностi захеортих до ттеграцп е геном теарини. Ыдзначено, що ена^док iмунологiчного престгу, еикликаного масоеою еакцинащею, еiдбуеаються змти е популяцп збудника, що призеодить до пояеи його антигенно змтених еарiантiе. Ноеi знання про езаемодт теарин iз збудниками еимагають iншихпiдходiе у боротьбi з тфекцтнитми хеоробами людини i теарин.
Ключовi слова: тфек^йю хеороби, людина, теарини, полiморфiзм.
Вщомо, що взаeмодiя рiзних бюлопчних систем мiж собою, в тому чи^ з^кнення макро-i мiкроорганiзмiв почалося мшьйони роюв тому та подовжуеться до сьогодшшнього дня, реалiзуючись у мшливост та вщборг За усталеним звичаем людину виключають з цього мехашзму. Вважаеться блюзвiрством говорити про бюлопчну природу спещальних процеав, яю прийнято вважати проявом ментальностi. Останшм часом 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, нiж структурнiсть природи в цшому. Саме тому людина представлена не керiвником, як керований фактор еволюци.
За своею суттю соцiальнi фактори слщ розглядати як подальший розвиток, а не як заперечення бюлопчних факторiв. У поведшщ людини збереглося багато традицшних дiй, що стали суттю культурних традицiй. В джерелах багатьох таких ретуалiв лежить бюлопчна основа збереження виду. Чiтка формалiзацiя та регламентацiя ретуалiв у людини i тварин появилась внаслiдок селекцшного тиску несприйнятливих, часто бiологiчних факторiв як вiдповiдь спрямована на полегшення наслiдкiв негативних дiй [5]. Зокрема, найбшьш вiдомий приклад - це заборона на споживання свинини в iудаiзмi та iсламi. Ця заборона не що шше, як профшактика важкого гельмiнтозу -
© Маслянко Р.П., Лавр1в П.Ю., 2010
152
тpиxiнельозу, зapaження яким вiдбувaeться ^и по^дани iнфiковaноï свинини.
^остежуючи aнaлогiï в поведiнцi piзниx видiв xpебетниx твapин i людини лaуpеaт Нобелiвськоï пpемiï Конpaт Лоpенц ствеpджувaв, „що внутpiшньовидовa aгpесiя - це тайбшьш сеpьознa небезпекa, яга зaгpожуe людству" [5]. З щею позицieю можнa погодитись, оскiльки тав^ь пiд чaс вiйн -циx нaйбiльш гостpиx пpоявiв внутpiшньовидовоï боpотьби - виявляеться пеpевaжaючий вплив xвоpоб нa людське суспiльство.
У вс чaси кiлькiсть зaxвоpiвшиx i помеpлиx вiд xвоpоб пiд чaс воeнниx бaтaлiй бaгaтоpaзово пеpевaжaло число поpaнениx i вбитиx нa фpонтax. Це стввщношення збеpiгaeться до нaшиx дшв [10, 11]. Пiсля дpугоï св^овох' вiйни у свiтi в piзниx воeнниx конфлiктax зaгинуло 23 млн. вiйськовиx i цивiльниx осiб. Зa цей же пеpiод 150 млн. помеpли лише вiд тpьоx тайбшьш соцiaльно небеспечниx xвоpоб: мaляpiï, тубеpкульозу тa СН1Д-у. Зa словaми генеpaльного секpетapя ООН Кофi Аннaнa лише вщ xвоpоб , викликaниx нестaчею безпечноï води, щоpiчно в свт вмиpae 5 млн. людей, a це у 10 paзiв бшьше, нiж щоpiчно помиpae у вiйнax.
Численнi соцiaльнi звоpушення в минулому стaвaли нaслiдком pозповсюдження епiдемiй. Пpоникнення тpопiчноï мaляpiï i3 Афpики та швшчне узбеpежжя Сеpедземного моpя в I ст. н. е. сигало пгдшню гpецькоï цивiлiзaцiï. Кpiм того, pодючi землi гpецькиx колонiй в frann внaслiдок мaляpiï зглишилися зaнедбaними до почaтку XX столiття. Розповсюдження чуми Юстинiaнa в VI - ст. н. е. стгло дичиною зaнепaду Римськоï iмпеpiï. Зaвезення сифшюу в кiнцi XV ст. мaтpосaми Колумбa до Gвpопи i3 Нового Св^ пpизвело до кiнця епож вiдpодження.
Не менш дpaмaтичними е ^и^гли соцiaльноï пaнiки пpи виникненш pеaльниx i пpиxовaниx епiдемiй в кшщ XX i почaтку XXI ст. Знищення сотень тисяч твapин великоï pогaтоï xудоби супpоводжувaло виявлення спонгiфоpмленоï енцефaлопaтiï („коpовячого ск^у") в Зaxiднiй eвpопi, Японiï тa США. Тaкож пaнiкою тa мaсовим зaбоeм куpей супpоводжувaлaся появa „ш^шиного ^ипу" в Гонконзi, Китaю, Бельгiï тa iншиx кpaïнax. Необгpунтовaнi пpотиепiзоотичнi тa пpотиепiдемiологiчнi зaxоди iндуковaнi ВОЗ, уживмися у вiдношеннi епiдемiï „легеневоï чуми" в 1нди в 1994 p., я^ фaктично не було [15]. Появa тaк звaноï „aтипiчноï пневмонп" у 2003 p. тaкож супpоводжувaлось необгpунтовaними пaнiчними pекомендaцiями ВОЗ.
Усвщомлення нaдзвичaйно сильноï дiï пaтогенниx мiкpооpгaнiзмiв нa людське суспiльство несподiвaно ^оявилося в зaгpозi бiотеpоpизму. Всi пaм'ятaють, як у 2001p. 14 поштовиx пaкетiв 3i споpaми слaбковipулентного штaму сибipки викликнли мaсову iстеpiю тa пaнiку в США. Бiологiчнa суть явищa бiотеpоpизму - це спpобa нaпpaвленого викоpистaння мiжвидовоï боpотьби. 1ншими словaми, це - з метою знищення окpемиx людськиx aбо твapинниx особин aбо цiлиx гpуп. Пpоте тас лiкapiв ветеpинapноï медицини, в пеpшу чеpгу цiкaвлять бiологiчнi нaслiдки взaeмодiï твapин i пaтогенниx мiкpооpгaнiзмiв, що тaкож дуже вaжливо для пpедстaвлення iнфоpмaцiï гумaннiй медицинi.
153
Перш за все слщ вщзначити, що в значнш мiрi варiабельнiсть тварин i людини сформолювалася пiд дieю мiжвидовоl боротьби зi збудниками хвороб. Це виражаеться, зокрема, в характерному розподiлi виникнення епiдемiй. Уперше цю тезу постулював понад 50 рокiв тому вщомий бiолог I. ИаЫапе, визначивши шфекщю як селективний пресiнг для макрооргашзму, який веде до полiморфiзму.
Головним фактором генетичного вщбору у европовдв виступав туберкульоз. Фактично те, що зараз гордо iменуеться „бша людина„ або „бша раса", в значнш мiрi результат впливу туберкульозно! палички. Протягом останнiх п'яти столiть туберкульоз був пандемiчний у Захiднiй Сврот. Пiк епщеми туберкульозу припадав на ХУ1-ХУШ ст., коли ця шфекщя стала причиною смертi кожного п'ятого дорослого европейця [19].
1нфекцп, як мають переважаюче значення у формуванш людини е малярiя. Специфiчнi генетичш аномали виявлено у всiх людських рас. Вони знижують ризик летального наслщку при тропiчнiй маляри [1].
Найбшьш практичне значення для бюлопв мае дефiцит глюкозо-6-фосфатдегiдрогенази (Г-6ФД). Ця гемопоестатична абберащя була виявлена як фавiзм - гемолiз у птахiв, з цiею аномалiею, яка виникла пiсля вживання продуктiв забою, що мютили 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 важку генетичну патологiю представляе серповидно-клiтинна анемiя (гемоглобiноз типу-8), розповсюджена в Африщ та Океани. Гомозиготи за гемоглобшом 8 репродуктивно стерильнi, багато з них гине в ранньому вщ. Таким високим репродуктивним коштом повинш платити популяци за те, що гетерозиготи - носи цих аномалш не вмирають вiд тропiчноl малярп в умовах iнтенсивноl передачi ще1 смертельно1 хвороби [14].
У даний час вiдомi численнi форми полiморфiзму, що визначають ступiнь сприйнятливостi та особливоси клiнiчного перебiгу при багатьох шфекщях [8].
У результатi селективного пресшгу потогенiв система гiпстососумiсностi МНС, яка представляе комплекс гешв iмунноl вiдповiдi, стала найбiльш полiморфною серед уах вiдомих систем людини та тварин i викликае понад 2 тис. аллельних варiантiв [12]. Виявлено мутаци, якi визначають стiйкiсть до СНЩ-шфекци. До них зараховують делецп в генах, якi спрямовують синтез хемоюнового рецептору ССЯ5. Гомозиготи за щею ознакою е стшю до СН1Д при будь-яких умовох передачi вiруса. Приблизно у 20 вщсотюв европовдв ця мутантна аллель трапляеться в гетерозиготному сташ, а у 2 вщсотки - в гомозиготному. Серед представниюв iнших рас ця мутащя виявляеться значно рiдше, гомозиготи майже зовам не виявлеш [2]. Розповсюджешсть цiеl мутaцil серед европовдв аналогiчна розповсюдженню гемоглобiну 8 серед африкоамериканщв, багато поколiнь яких живуть в умовах вщсутноси селективного пресингу тропiчноl мaлярil.
Нaведенi дaнi дозволяють вважати патогенш оргaнiзми могутнiм
154
фактором природнього вщбору, що активно впливае на еволюцш людини i тварин. Селективний пресинг мiкроорганiзмiв проявляеться рiзними способами вщ прямого вiдбору за рахунок надлишюв смертностi захворiлих до iнтеграцiï в геном мжрооргашзму.
Але, якщо людина чи тварина вщповщае мiнливiстю на вплив збудника, то i збудники еволюцюшзують пщ впливом макроорганiзму. Найбшьш штенсивно цей процес вiдбуваеться в наш час. Зараз загальновизнано, що розвиток лжарсь^' резистентностi - це результат направленоï селекцiï мiкроорганiзмiв лшарськими препаратами, в першу чергу, при ïx нерацiональному застосуваннi. В багатьох крашах спостерiгаеться чiтка кореляцiя мiж рiвнем продажу антибiотикiв i розповсюджешстю антибiотикорезистентностi [13].
Усе це добре вщомо, однак поки-що недостатньо усвщомлюеться, що вакцинопрофiлактика викликае аналогiчний процес [19]. В результат iмунологiчного процесу, викликаного масовими вакцинацiями, вiдбуваються антигенш змiни в популяцiï збудника i переважного розпод^ набувають варiанти та клони, яю не входять до складу вакцин. Антигеннозмшеш штами будь-якого збудника викликали останнiм часом рют заxворюваностi в рiзниx крашах св^. Якi меxанiзми використовують збудники для захисту вiд атаки макроорганiзму? Шсля вiдкриття некультивованих форм бактерiй стало очевидним, що уявлення про долю патогенних мiкробiв в оточуючому середовищ^ основанi лише на бактерiологiчниx дослщженнях, неповнi. Було доведено, що L-форми та некультивованi форми бактерiй утворюються не тiльки у навколишньому середовищ^ але й в органiзмi хворих тварин та людини, особливо, при хрошзаци шфекцшного процесу. Бiльш того, бактеремiя, викликана морфологiчно змiненими збудниками, е характерною особливютю перебiгу багатьох хвороб, яю ранiше вважалися шфекцшними з обмеженою локалiзацiею збудника [4].
При видшенш в навколишне середовище таких форм збудникiв iнфекцiйниx захворювань, останннi можуть резервуватися в типовi вегетативнi форми поза органiзмом людини чи тварин i забезпечувати розвиток епщемюлопчного процесу. Це вже можна вважати новим в епщемюлоги, перш за все для кишкових шфекцш [9].
Здатнiсть мiкроорганiзмiв створювати асощацп була вiдома давно. Вiдкриттям мжробюлогп стало виявлення меxанiзмiв активного спшкування бактерiй. Виявилось, що мiкрорганiзми активно взаемодшть мiж собою за допомогою складное' xiмiчноï мови. Бактерiальну мову складають низькомолекулярнi xiмiчнi сполуки, рiзновиднiсть яких вповнi спiвставлена з побутовим словарним запасом людини. Сигнальш молекули нагромаджуються у позаклiтинному середовищi i тсля досягнення критичноï концентрацiï активуються гени лише збудника, а не макрооргашзму.
Для активного виживання бактерш також, як i людини чи тварини, широко використовують перевагу, яку дае колективна поведшка. Наприклад, синьогншна паличка включае систему видiлення факторiв патогенностi i атакуе
155
кл^ини господаря лише тсля досягнення в MaKpoopram3Mi критично1 маси 6aKTepianbH^ кл^ин, достатнiх для подолання захисних Mexam3MiB органiзму та переконливого розвитку iнфекцiйного процесу. Одночасно синьогншна паличка здатна синтезувати молекули, якi стимулюють продукцiю фaкторiв патогенност у мiкрооргaнiзмiв - синергiстiв i видiляe aнтибiотики, якi пригнiчують рют бaктерiй - aнтaгонiстiв. Подiбнi характеристики виявлено серед стрептокоюв та стафшокоюв. Феномен взаемодп мiж бaктерiями отримав назву «guorum sensing» (вiдсутнiсть кворуму). У багатьх бактерш вiн дiе через систему сигнaлiв N-ациклосерин-лактона або невеликих пост-трансляцшних пептидiв [3].
Одшею iз основних стрaтегiй виживання бактерш в навколишньому середовищi е створення бiоплiвок, оскiльки у склaдi останшх вони зaхищенi вiд несприятливих умов, включаючи aнтибiотики i фактори iмунiтету. Бaктерiaльнi клiтини становлять не бшьше 15 вiдсоткiв об'ему, решта - полiцукоридний матрикс. Така структура забезпечуе пiдвищену порiвняно з aнaлогiчними вшьно живучими бaктерiями стiйкiсть членiв ствтовариства. Утворення бiоплiвок лежить в основi багатьох захворювань, починаючи вiд туберкульозу до кaрiесу [3]. За сучасними даними ключевими факторами для розвитку шфекцшного процесу е «guorum sensing», який регулюе численнiсть патогенних збудниюв i ïx сукупну вiрулентнiсть [18].
Останшм часом у мiкрооргaнiзмiв вщкрито ще одну сигнальну систему на бaзi гена LuxS. Ця система використовуеться для мiжвидового спiлкувaння. Доведено, що бактерп шляхом передaчi сигнaлiв модулюють деякi фiзiологiчнi процеси в оргaнiзмi господаря. Зокрема, бaктерiaльний сигнал може впливати на aктивнiсть iнсулiну та ферменту глюкозотрансферази. Цi мехашзми взаемоди мiкробa i господаря отримали назву «cross - talk» (спшкування минаючи бар'ери). При вивченi запальних процесiв у кишечнику було виявлено мутаци генiв, якi кодують продукщю бiлкiв, вiдповiдaльних за реaкцiю на лшоцукориди оболонки бaктерiй. Вважаеться, що мутацп -результат дп бaктерiaльних iндукторiв, що вказуе про зв'язки мiж бaктерiями кишечнику та деякими запальними процесами в кишечнику, як ще вважаються неiнфекцiйними [18].
У даний час встановлено, що лише при наявност ешерихш у кишечнику людини i тварин моживе формування iмунноï вiдповiдi типу Th1. Напроти, нaявнiсть кишечних гельмiнтiв пригнiчуе Th1 iмунну вiдповiдь та стимулюе Th2 реaкцiю, що призводить до зниження продукцп iнтерферонiв i хронiзaцiï шфекцшного процесу [16].
Погляд на патологш як результат мiжвидовоï боротьби макрооргашзму зi збудниками iнфекцiй стимулюе новi нaуковi пiдходи до лiкувaння i профшактики хвороб. Розумiння полiморфiзму як результат природнього вiдбору, що вщбуваеться пiд дiею пaтогенiв, дае основу для планування iндивiдуaльного календаря вакцинацп при масових iмунiзaцiях [8].
Розшифрування низькомолекулярних хiмiчних сполук, якi регулюють генетичш мехашзми патогенност за принципом «guorum sensing» та «cross -
156
talk», дозволить створити антимжробш препарати, яю пригшчують утворення аутоiндукторiв здатних руйнувати механiзми сощально! поведiнки бактерiй i перешкоджають прояву ними патогенних властивостей. Переваги цього нового класу лтв у тому, що за хiмiчною структурою вони простш^ нiж бiльшiсть iснуючих препараив, а вiдповiдно дешевшi. Дослiдження над створенням таких лтв вже розпочато [21].
Отже, початок XXI ст. ознаменовано новими вщкриттями, яю в галузi епiдемiологii, так i в розумшш взаемовiдносин мiж збудниками хворого i господарем. Створення арсеналу збро! для забезпечення перемоги у мiжвидовоi боротьби з патогенними мiкроорганiзмами може бути досягнуто спiльними зусилями ветеринарно! та гуманiтарноi медицини. Як висловився лауреат Нобелiвськоi премii Джошук Ледербег «в боротьбi з мiкробними генами нашою зброею повинен стати людський розум, а не природний вiдбiр наших генiв за Дарвшими" , як це було в минулому [17].
Л^ература
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.
157
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.
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 discases 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 Maslianco R.P., Lavriv P.Y.
Lviv national University of Veterinary Medicine and biotechnology named of
Gzitskyy S.Z.
TO THE QUESTION OF EVOLUTION OF INFECTIOUS DISEASES OF
MAN AND 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 cooperation 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 et the cost of 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 nonyn^ii of exciter which results in appearance of him the antigen changed variants. New knowledges about cooperating of animals with exciters require new approaches in a fight against infectionsi illnesses of man and animals.
Keywords: infections disenses, man jnd animal, polymorphism.
Cmammx nadiumna do peda^i'i 23.09.2010
158
