Текст книги "История эпидемий. От чёрной чумы до COVID-19"

Вирусные инфекции человека

Наиболее известные вирусные заболевания – это простуда (хотя ее могут вызывать и бактерии), грипп, ветряная оспа и простой герпес.

Относительная способность вируса вызывать заболевание называется вирулентностью.

Некоторые заболевания исследуются на наличие вирусов, поскольку заболевание может быть как вирусным, так и нет. Например, пневмония. Меньше известно, что возможна связь между человеческим герпесвирусом 6 типа и нейрологическими заболеваниями, такими как рассеянный склероз и синдром хронической усталости.

У вирусов есть разные механизмы, вызывающие болезнь у хозяина, и эти механизмы сильно зависят от вида. При этом некоторые вирусы могут долгие годы существовать в организме хозяина относительно безвредно. Это так называемые «условно патогенные» вирусы. Такое состояние называется латентностью. Оно характерно для вирусов герпеса, в том числе вируса Эпштейна – Барр, вызывающего инфекционный мононуклеоз и синдром хронической усталости, а также родственных ему вирусов, вызывающих ветрянку и опоясывающий лишай.

Большинство людей за жизнь переболевают одним из этих заболеваний, и как ни странно, такие латентные вирусы могут и принести пользу, поскольку их присутствие может вызвать иммунный ответ против опасных бактерий, например чумной палочки.

Некоторые вирусы могут вызывать хронические инфекции, при которых вирус продолжает размножаться, несмотря на все защитные механизмы в организме. Так происходит, например, при инфекциях, вызванных вирусами гепатита B и C. Хронически больные люди становятся носителями вируса.

Передача вирусов может осуществляться вертикально, то есть от матери к ребенку, или горизонтально, то есть от человека к человеку. Горизонтальная передача наиболее распространена. Скорость передачи вирусной инфекции зависит от плотности популяции (количества людей, проживающих на определенной территории), количества чувствительных людей (то есть не имеющих иммунитета), качества здравоохранения и погоды.

Если начинается эпидемия, то важно найти источник (или источники) вспышки и идентифицировать вирус. Когда вирус определен, можно остановить инфекцию при помощи вакцин. Если вакцины нет, могут быть эффективными санация и дезинфекция. Часто зараженных людей изолируют от остального общества, то есть вирус помещается в карантин. У большинства инфекций человека и животных есть инкубационный период, в течение которого не проявляется никаких симптомов инфекции. Инкубационный период вирусных заболеваний может длиться от нескольких дней до недель.

Если вспышка приводит к высокому числу случаев заболевания в популяции или регионе, то она называется эпидемией. Если вспышка распространилась на многие страны, то говорят о пандемии (всемирной эпидемии).

Вирусы могут вызывать злокачественные новообразования у человека и других видов, хотя они возникают лишь у небольшой части инфицированных. Эти вирусы относятся к различным семействам; они включают и РНК-, и ДНК-содержащие вирусы, поэтому единого типа «онковирус» не существует.

Первой защитной линией организма против вируса является врожденный иммунитет. Однако в отличие от приобретенного иммунитета врожденный иммунитет не дает продолжительной и надежной защиты.

Когда система приобретенного иммунитета человека сталкивается с вирусом, то образуются специфические антитела, присоединяющиеся к вирусу и часто делающие его неопасным. Это называется гуморальным иммунитетом. Наиболее важными являются два типа антител. Первый, называемый IgM, эффективно нейтрализует вирусы, но образуется клетками иммунной системы только несколько недель. Синтез второго – IgG – продолжается неопределенно долго. Если у человека в крови находят IgM, то у него была или продолжается острая инфекция, а если есть IgG, то он перенес инфекцию в прошлом. Именно количество IgG измеряется при анализах на иммунитет.

Второй защитный механизм против вирусов называется клеточным иммунитетом. Его носители – особые иммунные клетки, T-лимфоциты. Клетки тела постоянно несут короткие фрагменты собственных белков на своих поверхностях, и, если Т-лимфоциты распознают здесь подозрительные вирусные фрагменты, клетка-хозяин разрушается Т-киллерами и начинается образование специфичных к вирусу T-лимфоцитов.

Важной защитной реакцией является производство интерферона. Интерферон – это гормон, образуемый организмом в ответ на присутствие вируса. Он останавливает вирус, прекращая образование новых вирусов пораженными клетками, убивая их и их близких соседей.

Не против всех вирусов работает такой иммунный ответ. Вирусу иммунодефицита человека удается избежать иммунного ответа, постоянно меняя последовательность аминокислот поверхностных белков вириона. Такие устойчивые вирусы уходят от иммунной системы. Другие вирусы, называемые нейротропными вирусами, распространяются среди нервных клеток, то есть там, где иммунная система не в состоянии добраться до них.

Так как вирусы используют для размножения клетки организма хозяина, то их сложно уничтожить без применения препаратов, токсичных для самих клеток-хозяев. Наиболее эффективными мерами против вирусных инфекций являются вакцинации, создающие иммунитет к инфекции, и противовирусные препараты, тормозящие воспроизводство вирусов.

Вакцины для предотвращения вирусных инфекций применялись еще задолго до открытия самих вирусов. С помощью вакцин можно предотвратить более 30 вирусных инфекций у человека, а еще больше вакцин используется для предотвращения вирусных заболеваний животных. Вакцины могут включать ослабленные и убитые вирусы, а также вирусные белки (антигены). Живые вакцины содержат ослабленные формы вирусов, которые не вызывают болезни, но, тем не менее, вызывают иммунный ответ. Такие вирусы называются аттенуированными. Живые вакцины могут быть опасны для людей со слабым иммунитетом (то есть имеющих иммунодефицит), так как даже ослабленный вирус у них может вызвать заболевание.

Для производства субъединичных вакцин используются только белки оболочек вирусов. Такова, например, вакцина против вируса гепатита B. Субъединичные вакцины безвредны для людей с иммунодефицитом, так как они не могут вызвать заболевание.

Противовирусные препараты часто представляют собой аналоги нуклеозидов. Они встраиваются в геном вируса в ходе репликации (то есть его воспроизведения вклетке), и на этом жизненный цикл вируса останавливается, поскольку новосинтезированная ДНК неактивна. Так действуют ацикловир, применяющийся против инфекций, вызванных простым вирусом герпеса, и ламивудин (против ВИЧ и вируса гепатита B). Другие противовирусные препараты воздействуют на другие стадии жизненного цикла вирусов.

Бактерии

Хоть они и являются одними из древнейших созданий, но известно о них стало совсем недавно, а первым бактерии увидел голландец Антони ван Левенгук в 1676 году с помощью микроскопа с одной линзой, который он изобрел. Он описал свои наблюдения в серии писем Лондонскому королевскому обществу. Размеры бактерий были почти на пределе разрешающей способности простых линз Левенгука, и еще сто лет после него никто не занимался их изучением. Левенгук также описал простейших, которых назвал «анималкули».

Сам термин «бактерии» предложил Христиан Готфрид Эренберг в 1828 году.

В 1859 году Луи Пастер показал, что в основе брожения лежит рост микроорганизмов. Он и его современник Роберт Кох стали первыми пропагандистами микробной теории болезней.

Роберт Кох работал с возбудителями холеры, сибирской язвы и туберкулеза. Он выяснил возбудителя туберкулеза, за что в 1905 году ему была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Так называемые постулаты Коха, которые он ввел как критерии для установления связи между микробом и болезнью, используются и по сей день.

Основателем бактериологии считается Фердинанд Кон, занимавшийся изучением бактерий с 1870 года. Он стал автором классификации бактерий.

Хотя в XIX веке стало известно, что многие болезни вызываются бактериями, эффективных антибактериальных препаратов не существовало. В 1910 году Пауль Эрлих получил первый антибиотик, превратив красители для специфического окрашивания бледной трепонемы (возбудителя сифилиса) в соединения, которые убивали бактерию. В 1908 году он был удостоен Нобелевской премии за свои работы в области иммунологии.

Когда бактерии только открыли, их отнесли к растениям и назвали «шизомицеты» (от греческих слов «делить» и «гриб»). В 1866 году Эрнст Геккель выделил бактерий в тип дробянки (Monera), который рассматривал в составе царства протисты (простейшие). Термин «прокариоты» для обозначения организмов, не имеющих клеточного ядра, был предложен Эдуардом Шаттоном в 1925 году наряду с термином «эукариоты». В 1938 году Херберт Коупленд выделил дробянок из царства протистов, которое переименовал в протоктисты.

В 1969 году Роберт Уиттекер предложил деление живого мира на пять царств: дробянки, протисты, растения, грибы и животные. А в 1977 году Карл Везе разделил прокариот (которых по-прежнему нередко называли дробянками) на бактерий и архей.

Бактерии, паразитирующие на других организмах, называют патогенами. Они вызывают такие инфекции, как столбняк, брюшной тиф, дифтерия, сифилис, холера, проказа и туберкулез.

Организм человека содержит более 1000 различных бактерий, и лишь 1 % из этого числа приходится на патогенную микрофлору.

Чтобы бактерии вызывали заболевание, они должны обладать определенными свойствами:

– патогенностью, то есть способностью внедряться в живой организм, размножаться и провоцировать развитие болезни;

– вирулентностью – способностью заражать;

– токсичностью – способностью вырабатывать биологический яд;

– контагиозностью – способностью передаваться от больного к здоровому организму.

Также важна степень устойчивости бактерий к воздействию внешних факторов (высоких и низких температур, солнечного излучения и уровня влажности). Бактерицидными, то есть убивающими бактерий свойствами обладают различные химические дезинфицирующие средства (хлорамин, формалин и т. п.).

По типу выделяемых токсинов бактерии могут быть:

– выделяющие экзотоксины, то есть ядовитые продукты жизнедеятельности бактерий;

– источники эндотоксинов, когда ядовитые вещества образуются при разрушении этих бактерий.

Наиболее известные бактерии, выделяющие экзотоксины: возбудители столбняка, ботулизма и дифтерии, а продуцирующие эндотоксины: возбудители брюшного тифа, дизентерии и холеры.

Риккетсии

Они относятся к бактериям, но живут внутри клетки-хозяина, как вирусы. Назвали эту группу по имени Ховарда Тейлора Риккетса (1871–1910). В 1909 году он первым описал возбудителя пятнистой лихорадки Скалистых гор. В 1910 году Риккетс погиб от сыпного тифа, который изучал в Мексике. В честь заслуг ученого возбудители этих инфекций были названы «риккетсиями».

В обычных условиях клетки риккетсий имеют форму коротких палочек размером в среднем 0,2–0,6 – 0,4–2,0 мкм, что сравнимо с размерами наиболее крупных вирусов (около 0,3 мкм). Их форма и размеры могут несколько меняться в зависимости от фазы роста.

У риккетсий есть две стадии: вегетативная и покоящаяся. В вегетативной стадии это палочковидные подвижные клетки. В покоящейся фазе это сферические неподвижные клетки, находящиеся в клетках членистоногих и теплокровных животных.

Как и вирусы, риккетсии растут и размножаются в клетках подходящего хозяина. У человека риккетсии вызывают острые лихорадочные заболевания – риккетсиозы. Наибольшее серьезные: возбудители эпидемического сыпного тифа, клещевого риккетсиоза, пятнистой лихорадки Скалистых гор.

Эти риккетсии, за редким исключением, передаются при укусе зараженных вшей, клещей и блох. Иногда заражение происходит через промежуточных хозяев, таких как крысы, мыши или собаки. Причем они выраженно не болеют, потому считается, что инфекция протекает у них в латентной (скрытой) форме. В случае сыпного тифа человек сам иногда служит резервуаром инфекции; она может оставаться латентной, но в соответствующих «благоприятных» условиях проявляется и, распространяясь, приобретает характер эпидемии.

Единственное известное заболевание млекопитающих, связанное с риккетсиями, – клещевая лихорадка овец, коз и крупного рогатого скота – встречается только в Африке.

Спирохеты

В этом классе объединяются три основных рода грамотрицательных микроорганизмов, имеющих спиралевидную форму тела. Все спирохеты – безъядерные одноклеточные организмы, которые размножаются поперечным делением и вырабатывают эндотоксины.

Три рода – это боррелии, лептоспиры и трепонемы. Каждый род включает в себя несколько видов.

Некоторые из них являются возбудителями болезней человека и животных. Они вызывают лептоспироз, лихорадку укуса крыс, болезнь Лайма (боррелиоз), сифилис, возвратный тиф и другие.

Спирохеты обитают в почве, воде, могут инфицировать человека и животных. Переносчиками некоторых видов являются насекомые.

Возвратный тиф отличается от других видов тифа тем, что возбудитель попадает в лимфатическую систему человека и размножается, после чего проникает в кровь. В крови боррелии частично погибают и высвобождают яд (эндотоксин). Этот токсин в крови провоцирует менингит, геморрагический инфаркт в печени и селезенке. Через 7–10 дней после инфицирования организм человека вырабатывает антитела к боррелиям, и те в большинстве своем гибнут. Наступает период улучшения состояния. Но оставшиеся боррелии дают новое потомство, и происходит повторное заражение крови. Такое противостояние организма и инфекции может длиться несколько недель (до 10 возвратных заражений).

Грибы

Патогенные грибки являются возбудителями микозов разных типов, от поверхностных до более глубоких. Они обитают на коже как человека, так и животных. При этом они не могут самостоятельно производить необходимые им питательные вещества, поэтому питаются клетками кожи организма-хозяина (такие грибки называют дерматофитами).

Все грибки разделяют на три крупные группы:

– актиномицеты. Самый обширный отряд, включающий в себя дрожжевые и плесневые грибки и определенные виды дерматофитов. Практически все они являются составной частью микрофлоры желудочно-кишечного тракта животных, много их и в почве;

– зигомицеты. В этот отряд входит более 600 разновидностей патогенных грибов. Они паразитируют не только на теле человека, их нередко можно встретить у животных, насекомых и на растениях;

– дейтеромицеты, также называемые незавершенными грибами. Они не имеют возможности размножаться половым путем. И сюда же относят несортированные грибы, способ размножения которых не был установлен в ходе исследований.

Патогенные грибки вызывают различные заболевания:

– кератомикозы, к которым относятся все виды лишая. Они поражают верхние слои кожи и волосы;

– эпидермомикозы затрагивают более глубокие слои эпидермиса, ногти и волосы. Это наиболее распространенные виды микозов. К ним относятся микроспория, трихофития, эпидермофития, рубромикоз;

– подкожные поражения (субкутанные микозы). Они затрагивают не только эпидермис, но также подкожную клетчатку и даже кости;

– оппортунистические заболевания. К ним относятся те болезни, которые провоцируются условно-патогенной микрофлорой организма при понижении имунитета. Самые распространенные из них: кандидоз, аспергилез, мукороз;

– глубокие микозы затрагивают практические любые органы и ткани. Это могут быть пневмомикозы, поражающие органы дыхания, гистоплазмоз, бластоплазмозы, кокцидиоидный микоз.

Однако в истории наиболее известен грибок, заражающий рожь, – спорынья, который вызывал характерное заболевание в Средние века и вплоть до наших дней.

Простейшие

Они имеют размер около 5–45 микрометров и видны в микроскоп. Некоторые одиночные и колониальные виды (крупные инфузории, радиолярии и др.) могут также достигать нескольких миллиметров, и их можно видеть даже невооруженным глазом. Наиболее мелкие простейшие (токсоплазмы и пироплазмиды) имеют размеры 1–2 мкм.

Простейшие обитают в воде и в почве. Некоторые их них питаются одноклеточными или нитчатыми водорослями, микроскопическими грибами, другими видами простейших, а другие – бактериями и останками живых существ.

Ранее простейших часто рассматривали как подцарство царства животных. Поэтому гетеротрофными простейшими занималась отдельная наука – протозоология, которая считалась разделом зоологии (науки о животных). Сейчас простейших обычно относят к царству протистов вместе с водорослями и рядом грибоподобных групп или относят в отдельное царство.

Простейших обычно классифицировали по способам передвижения, хотя данная характеристика не отражает реального родства.

Жгутиковые – простейшие, передвигающиеся с помощью одного или нескольких жгутиков. Некоторые из них способны выпускать ложноножки (самые известные из них – лямблии, трихомонады).

Корненожки (ризоподы). Их тело состоит из протоплазмы, образующей временные выросты различной формы (ложные ножки), служащие для захвата пищевых частиц и для передвижения. Многие корненожки имеют раковину или скелет. К ним относятся амебы, в то числе дизентерийная амеба, и фораминиферы.

Споровики (апикомплексы). Все представители этого типа являются паразитами позвоночных и беспозвоночных животных. Часть их жизненного цикла проходит внутри клеток хозяев. К этому типу относятся возбудители ряда болезней человека: малярии, токсоплазмоза, кокцидиоза, саркоцистоза.

Инфузории. Есть подвижные и прикрепленные формы, одиночные и колониальные. Форма тела инфузорий может быть разнообразной. Живут в морях и пресных водоемах. Самый известный представитель – инфузория-туфелька.

Солнечники. Характерной чертой солнечников является наличие лучевидных псевдоподий – аксоподий. Благодаря аксоподиям клетка имеет очертания, напоминающие солнечный диск с лучами, что и отражено в названии. Аксоподии служат солнечникам для питания, а часто и для передвижения. Солнечники распространены как в морских, так и в пресноводных биотопах, а также в почве.

Радиолярии. Это одноклеточные планктонные организмы, обитающие преимущественно в теплых океанических водах. У живой радиолярии скелет находится внутри клетки. Лучи служат для укрепления псевдоподий. Скелеты радиолярий использовались как корзинки в книге «Необыкновенные приключения Карика и Вали».

Самые опасные инфекции

Ближневосточный респираторный синдром

По английски Middle East respiratory syndrome (MERS) – воспалительное заболевание органов дыхания, вызываемое вирусом из подсемейства коронавирусов. В 2013 году он получил официальное название «коронавирус ближневосточного респираторного синдрома» (Middle East respiratory syndrome-related coronavirus, MERS-CoV).

MERS относится к семейству коронавирусов, в число которых входит множество других вирусов – как вызывающих обычную простуду, так и тяжелый острый респираторный синдром SARS.

По некоторым данным, носителями вируса в самом начале выступали верблюды (потому иногда MERS и называют «верблюжьим гриппом»), по мнению других экспертов, вирус стал передаваться от летучих мышей. В последнее время эксперты Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) склоняются к версии о «верблюжьем» происхождении вируса.

Первый случай заболевания MERS человеком был зафиксирован летом 2012 года в Саудовской Аравии. Это и стало стартом распространения инфекции среди людей.

Сейчас считается, что MERS имеет ограниченную способность к передаче. То есть он не так-то легко передается, иначе заболевших в мире было бы куда больше. Пока нет данных о том, что он передается воздушно-капельным путем. Для передачи нужен тесный и достаточно продолжительный контакт с зараженным, например через рукопожатие, если человек чихнет и т. п. Подавляющее большинство зараженных появилось в больницах, где с зараженными длительное время находились их друзья, знакомые, родственники, врачи, а также посторонние люди. В любом случае, как уверены медики сейчас, для передачи нужен тесный и прямой контакт с больным. Сам вирус за пределами организма не может существовать долго и погибает в течение максимум нескольких дней. Он также легко уничтожается обычными средствами дезинфекции.

Медики считают, что главная группа риска – это пожилые люди с ослабленной иммунной системой, с серьезными проблемами со здоровьем (диабет, рак и прочее). Есть также данные, что особенно уязвимы те, у кого серьезные заболевания органов дыхания.

Инкубационный период составляет от 7 до 14 дней, почему и важны меры карантина. Человек может ничего не чувствовать, но носить вирус в себе.

Каждый год продолжают регистрироваться случаи заболевания, вызванные MERS-CoV.

Течение болезни характерно для ОРВИ: лихорадка, кашель, одышка, по мере развития заболевание переходит в форму тяжелой вирусной пневмонии, в некоторых случаях сопровождается почечной недостаточностью.

При заболевании MERS обычно выявляется бледность, повышенная влажность кожи, одышка, повышенный пульс, температура.

Специфического лечения не разработано. Проти во вирусные препараты не рекомендованы. Лечение практически полностью является поддерживающим, пока организм пытается побороть вирус.

В настоящее время несколькими группами ведутся работы по получению вакцины, в том числе в России.