Эксперт ТГУ: эпидемии – ответ природы человеку
Эпидемия коронавируса пробудила острый интерес к летучим мышам, которых ранее не причисляли к виновникам эпидемий. Основными переносчиками инфекций считали грызунов. В 21 веке летучие мыши оказались в центре внимания. Они были признаны отправной точкой сразу нескольких вспышек серьёзных заболеваний. О том, как рождаются новые инфекции, почему возвращаются старые и какую роль играют в развитии эпидемий животные, мы поговорили с Александром Жигалиным – сотрудником лаборатории мониторинга биоразнообразия Биологического института ТГУ, одним из немногих в РФ экспертов, занимающихся изучением летучих мышей.
Болезней столько же, информации больше
– Александр, в последние пару десятилетий на планете периодически возникают новые инфекции: птичий грипп, свиной, теперь коронавирус. Чем это можно объяснить?
– Действительно, может сложиться впечатление, что сейчас возросла общая заболеваемость и эпидемии следуют одна за другой. На самом деле, если сравнивать заболеваемость людей в 20 и 21 веке, то, безусловно, в прошлом болели значительно чаще. Не было эффективных средств диагностики, лечения и так далее.
Вместе с тем два прошедших десятилетия 21 века характеризуются тем, что появились так называемые эмерджентные инфекции. Это инфекции либо абсолютно новые, либо вернувшиеся. То есть когда-то ими болели, это было актуально, потом по каким-то причинам заболеваемость сошла на нет, но сейчас вновь наблюдаются вспышки. Например, лихорадка Эбола. Она известна достаточно давно, с середины прошлого века, но только в 2014 году была крупная вспышка. То есть с точки зрения эпидемиологии появление таких инфекций – главная особенность 21 века.
– Что представляют собой эмерджентные инфекции?
– Эмерджентные свойства есть у любой системы, но проявляться они начинают только если все части системы начинают друг с другом взаимодействовать. Например, возьмём велосипед, у него есть эмерджентное свойство – он едет. Если разобрать его на части, количество деталей то же, но ехать невозможно. Так и с инфекциями. Как правило, есть некий очаг, в определенный момент в нем могут появиться новые возбудители, переносчики. После этого система меняет свою конфигурацию и свойства, зачастую, это приводит к увеличению заболеваемости.
– Какова причина увеличения случаев инфекционных заболеваний?
– Одна из причин – совершенствование методов диагностики. Очевидно, что раньше тоже чем-то болели, но чем именно, никто не знал. Яркий пример, когда говорят: «Вот раньше раком не болел. А теперь экология плохая и посмотрите, сколько онкобольных стало». На самом деле всё гораздо проще: раньше не могли диагностировать онкопатологии, поэтому не знали, от чего человек умер. Теперь же появилось множество диагностических инструментов – и формируется ощущение, что произошла вспышка заболевания. Безусловно, рост есть, но сравнивать ситуацию в прошлом, позапрошлом веке и сейчас без учёта совершенствования средств диагностики неправильно.
Вторая причина довольно формальная, но очень важная, она касается способов сбора информации. Например, в больницу приходит человек, ему ставят диагноз. Данные передают в какую-нибудь организацию, чтобы случай зафиксировали. В России данные поступают в органы Роспотребнадзора, в частности, в Центр гигиены и эпидемиологии. Как только в больнице выявлен случай, например, клещевого энцефалита, об этом сообщают в Центр, оттуда информация передаётся в Москву, где аккумулируются данные со всех регионов. Из столиц разных стран эта статистика поступает в международные базы данных. В конечном счёте всю эту информацию анализирует ВОЗ. Несколько лет назад Всемирная организация здравоохранения ввела новые правила, согласно которым собирать новые данные можно не только из официальных источников, но и из СМИ, соцсетей и других.
– Это хорошо или плохо?
– Однозначно ответить на этот вопрос сложно. Но плюсы в этом точно есть. Сделано это было не случайно. В 2002 году, когда началась вспышка тяжелого острого респираторного синдрома, или, как чаще говорят, атипичной пневмонии в Китае, КНР долгое время не сообщала об этом. Несколько месяцев люди болели, власти знали, но чтобы не наносить ущерб экономике страны, умалчивали о проблеме. В 2003 году один из заболевших отправился в Гонконг и на празднике заразил многих гостей из разных стран, болезнь начала распространяться сразу на нескольких континентах. Только после этого власти признались в том, что есть новый вирус. Кстати, это был тоже коронавирус, но несколько другой. После этого случай ВОЗ решил, что ориентироваться только на официальные данные не стоит, поскольку иногда важная информация просачивается в социальные сети и СМИ независимо от государства.
Человек ставит себя под удар
– Александр, по какой причине появляются новые возбудители?
– Это происходит, во-первых, потому, что любой живой организм эволюционирует, во-вторых, человек всё теснее контактирует с окружающей средой и пытается её изменить. Вмешательство в природные процессы приводит к тому, что человек чаще становится мишенью для разных вирусов, бактерий.
Наглядным примером для Сибири являются клещевые инфекции. Многие знают байки о том, что клещевой энцефалит придумали японцы, китайцы. На самом деле, вирус КЭ существует очень долгое время. В начале прошлого века, когда началось активное освоение Дальнего Востока, туда приехали люди, которые заготавливали лес для строительства и в качестве топлива. Начали поступать сведения, что у них появляется инфекция, которая никому не известна. Мало того, что они ей болеют, впоследствии они становятся инвалидами либо и вовсе погибают. Эта болезнь получила название «лихорадка лесорубов», потому что болели в основном люди, которые работали на заготовке леса.
Была сформирована экспедиционная группа, которую возглавлял известный зоолог и паразитолог Евгений Павловский. По итогам экспедиции стало понятно, что заражаться и болеть могут не только лесорубы, но и все остальные. В честь учёного позже назвали один из видов иксодового клеща, сейчас он все чаще встречается на территории Томска.
Очаги клещевых инфекций появились давно, но именно человек порой делает так, что этот очаг активно встраивается в городскую среду. Это подтверждают и данные, собранные лабораторией мониторинга биоразнообразия БИ ТГУ под руководством Нины Москвитиной. 15 лет лаборатория изучает ситуацию с клещевыми инфекциями в городе и пригороде. Установлено, что у нас в регионе есть возбудители клещевого энцефалита двух типов – дальневосточного и урало-сибирского. Генетическое разнообразие этого вируса очень велико. Это, в свою очередь, указывает на то, что очаг сформировался сотни, а может и тысячи лет назад, при этом он активно развивается.
Например, люди вырубают в окрестностях города лес, строят коттеджные поселки, – и захватывают территорию, которую изначально занимали клещи. Сами паразиты никуда не уйдут, они приспособятся, а вот каково будет человеку – вопрос другой. Но самое главное – это то, что мы добавляем новые компоненты в очаг.
Очаг – структура очень сложная. Там может быть большое количество переносчиков и возбудителей. Один из новых компонентов, которые привносит человек, – это домашние и бродячие животные (собаки и кошки). В Томске их чрезвычайно много. Зачастую животные выбегают за пределы города, где кормятся на несанкционированных свалках. Там к ним цепляются клещи, которых бродячие собаки приносят в город. Поэтому найти этих кровососущих можно порой в самых неожиданных районах Томска.
Несколько лет назад сотрудники лаборатории мониторинга биоразнообразия БИ ТГУ проводили расширенный мониторинг в городе и его окрестностях. В ходе исследования клещей, собранных при учетах и снятых с животных (собак, грызунов, птиц), были выявлены возбудители семи инфекционных заболеваний: клещевого энцефалита, эрлихиоза, боррелиоза (болезни Лайма), бабезиоза, гранулоцитарного анаплазмоза человека (ГАЧ), риккетсиоза и бартонеллеза. Причем, немалая часть клещей была обнаружена в излюбленных местах отдыха томичей – Лагерном саду, Университетской роще, на стадионе «Кедр», в Академгородке.
– А какие ещё известные инфекции человек приобрел, вторгаясь в природную среду?
– Их очень много, в том числе одно из самых смертоносных заболеваний – лихорадка Эбола. Человечеству она известна давно, но этот недуг поражал очень ограниченное количество людей, которые жили изолированно глубоко в джунглях. Если вспышка возникала, община (20-30 человек) могла погибнуть, но дальше вирус не распространялся.
Но в последние 50 лет на территории, где распространен возбудитель лихорадки Эбола, человек начал вести активную деятельность – идёт вырубка тропических лесов. Люди всё чаще контактировал и с приматами, и с рукокрылыми, которые несут в себе возбудителя. В результате несколько лет назад на планете произошла крупная, самая известная из всех вспышка лихорадки Эбола. Закончилось это довольно трагично, количество заболевших и умерших было очень большим. По данным ВОЗ смертность среди заразившихся достигала 47 процентов.
Другой пример – болезнь Лайма, или иксодовый клещевой боррелиоз. Первые случаи инфицирования были зарегистрированы в пригороде Олд-Лайма после того, как там начали вырубать леса. Это привело к увеличению численности грызунов, которые являются основным переносчиком клещей в том регионе. Довольно быстро инфекция начала активно распространятся в человеческой популяции.
Схожая ситуация с лихорадкой Западного Нила. Человек может заболеть ею в результате укуса клеща либо насекомых, но распространяют её птицы. В своё время в США построили новый порт, который оказался на пути миграции птиц. Во время перелёта с юга, где лихорадка Западного Нила была распространена, на север пернатые отдыхали в порту. Это бухта, где нет сильного ветра, зато там были люди, которые выбрасывали всякий мусор, в том числе пищевые отходы, которыми кормились птицы. Таким образом, птицы несли вирус, их во время отдыха кусали комары, и уже от комаров лихорадка Западного Нила передавалась человеку.
SARS, MERS и другие
– Александр, большинство людей считают, что нынешний коронавирус – это что-то очень новое. Был ли этот вирус известен раньше?
– На самом деле, ничего сверхнового в коронавирусах нет. Более того, в 21 веке они уже приводили к вспышкам заболевания, но они происходили, как правило, достаточно локально. До массового распространения по земному шару тогда не дошло. Так в 2002-2003 году в КНР произошла вспышка коронавируса SARS-CoV, который приводил к развитию тяжёлого острого респираторного синдрома. В народе его называли «пурпурной смертью», а в СМИ – атипичной пневмонией. Смертность среди заразившихся SARS была весьма высокой и составляла около 9-10 процентов.
Спустя десять лет в 2012 году произошла вспышка другого коронавируса – MERS-CoV, который вызывал ближневосточный респираторный синдром (БВРС). Первые заболевшие были зарегистрированы в Саудовской Аравии, затем вирус попал в Южную Корею. Тогда смертность была еще выше и составляла около 35 процентов. Есть предположение, что основным резервуарным хозяином для вируса и источником заражения людей выступали одногорбые верблюды, получившие коронавирус от летучих мышей. Но и тогда до широкого распространения не дошло, поскольку вирус передавался преимущественно от животных к животным. От человека человеку он мог передаваться только при тесном контакте, например, в процессе ухода за больным.
– Объясните, как происходит появление новых вирусов или штаммов? Как происходит передача возбудителя от летучих мышей верблюдам или другим животным?
– Это связано с высокой способностью вирусов видоизменяться. Собственно, поэтому и появляются новые инфекции и новые вспышки. Как и все живое, вирусы эволюционируют, в результате появляются новые вариации. Причем, люди этому активно способствуют. Нередко они сталкивают вместе животных, которые в дикой природе практически не пересекаются, и это дает свои совсем нежелательные плоды.
Возьмем эпидемию 2002-2003 года. Когда занялись выяснением ее причин, установили, что вирус начал распространяться с похожего рынка, как в Ухане. Такие рынки очень популярны у китайцев, которые доверяют народной медицине. У них есть «живые» и «мокрые» рынки. Это места, где продаётся огромное количество морепродуктов. Одновременно там присутствует огромное количество диких живых животных. Их используют и для лечения, и для питания. На таких рынках на прилавках в соседних клетках находятся животные, которые в дикой природе не контактируют. Условно говоря, в одной клетке летучие мыши, в другой – опоссум. Здесь же изо дня в день они друг на друга чихают, кашляют, мочатся и так далее. То есть обмениваются биологическим материалом, в том числе и возбудителями.
Для любого организма, в том числе и для вируса, главная цель – размножиться и продлить своё существование. Попадая в новую среду, вирус может быть отторгнут, но при повторных контактах он с высокой долей вероятности приспособится и проникнет в чужой организм, где уже есть свои вирусы и микробы.
Сегменты геномов разных вирусов могут собираться во множество комбинаций, при этом новый вариант возбудителя приобретает новые свойства, например, способность передаваться от человека к человеку, лучше «уклоняться» от иммунитета или вызывать особые формы течения заболевания, ту же самую атипичную пневмонию. В случае с коронавирусом, который ее вызвал в 2002-2003 годах, отправной точкой послужили летучие мыши. Затем от них вирус попал в китайскую цивету (нечто среднее между кошкой, енотом и соболем), которая живёт на деревьях. В природе они практически не контактируют, а на рынке оказались на одном прилавке. В итоге вирус передался цивете, видоизменился и попал к человеку.
Другой пример – вирус, который вызвал эпидемию так называемого «свиного гриппа» – А (H1N1) – представляет собой генетическую рекомбинацию вирусов человека, свиньи и птиц в организме свиньи.
– Александр, а что касается коронавируса, с которым мы столкнулись сейчас, путь его возникновения уже известен?
– Рассчитано, что эта разновидность коронавируса появилась около двух лет назад. Видимо, до определённого момента не было оптимальных условий для массового распространения. Могли быть заражены отдельные люди, которые достаточно легко переносили заболевание. Если говорить о его особенностях, то уже понятно, что дети до 10 лет коронавирусом практически не болеют, хотя, именно они чаще всего подвержены всяким респираторным заболеваниям. Молодых людей среди заразившихся тоже мало. Причина в том, что у детей и молодёжи не вырабатывается белок АТЕ-2, с которым связывается COVID-19. Он вырабатывается в организме человека с возрастом и при наличии сердечно-сосудистых заболеваний. Поэтому подавляющее число жертв коронавируса – это люди в возрасте за 70 лет.
– В возникновении этого коронавируса тоже обвиняют летучих мышей. Действительно, все началось с них?
– Есть информация о том, что генотип COVID-19 на 95 процентов схож с генотипом, выделенным у подковоносых летучих мышей несколько лет назад. Есть оставшиеся пять процентов, но пока у исследователей нет единства мнения о том, чей это генетический материал. Предположительно промежуточно звено – это панголин, или длиннохвостый броненосец. Вполне возможно, что на рынке в Ухане произошла рекомбинация их вирусов.
То же самое может произойти и без участия промежуточных хозяев в ситуации, когда человек неоднократно попадает в ту среду, на ту территорию, где он может встретиться с новым возбудителем.
COVID не страшнее гриппа
– Александр, весь мир напуган эпидемией коронавируса. В сети интернет и в СМИ появляется большое количество информации на эту тему. Так ли страшен COVID, как про него пишут?
– Думаю, что самую объективную оценку даст время. Конечно, СМИ сейчас пестрят громкими заголовками. Ситуация складывается в некотором смысле парадоксальная – от гриппа, ВИЧ, туберкулёза ежегодно умирают сотни тысяч людей, но никто не паникует. Общество недооценивает риск этих заболеваний, население перестало их бояться – и совершенно напрасно. Например, согласно свежим данным, размещённым на сайте Министерства здравоохранения РФ, туберкулез является одной из 10 ведущих причин смерти в мире. Согласно данным ВОЗ ежегодно в мире туберкулезом заболевают до 10 миллионов человек, около 1,5 миллионов человек умирают от этой болезни, в том числе 20% от ко-инфекции ВИЧ и туберкулеза. В 2019 году в России от него умерло более 7 тысяч человек. В 2000 году – почти 30 тысяч граждан. От осложнений гриппа, согласно данным ВОЗ, каждый год погибает более 600 тысяч человек, поэтому нельзя сказать, что коронавирус страшнее.
– Какие ещё факторы влияют на распространение инфекции? Почему в Италии коронавирус распространялся настолько быстро?
– Масштабы распространения в первую очередь зависят от стратегии борьбы и профилактики, которую выберет правительство. Например, в России после выявления двух первых заболевших очень быстро закрыли границу с Китаем.
Что касается Италии, там упустили момент с «нулевым» пациентом (первый завозной случай). Несмотря на то, что информация о COVID-19 уже была известна, до получения результата анализа медики не подстраховались, человека поместили в общее отделение, где он заражал других.
Ещё один момент – самодисциплина. Китай смог достаточно оперативно выйти из пика заболеваемости именно за счёт особенностей их менталитета. Там рекомендациям и приказам следуют неукоснительно. В России у многих людей с дисциплиной дела не очень. Пресловутый «русский авось» может сослужить плохую службу. Даже сейчас, когда количество больных новым коронавирусом в России увеличивается с каждым днем, граждане продолжают игнорировать многие рекомендации.
Как просчитать риски?
– Александр, компьютерные технологии позволяют прогнозировать многие явления. Как обстоят дела с вирусами? Можно ли заранее просчитать риски?
– Чтобы что-то прогнозировать, необходимо иметь достаточно много исходных данных. То есть должен быть регулярный мониторинг. На основе его показателей математики и биоинформатики совместно с медиками строят прогностические модели, основанные на сложных аналитических методах. Чтобы эти модели работали и давали объективный прогноз, должно быть учтено множество факторов. В России биоинформатиков высокого уровня пока не так много, как, например, в Америке. В нашей стране биоинформатика и прогнозирование тоже начали развиваться, и можно найти много моделей и прогнозов по ситуации с COVID-19. Однако ввиду сложности эпидемиологического процесса и нехватки данных понять, какая модель более реалистична, очень сложно.
– Насколько полно можно предсказать ситуацию?
– Прогнозные модели не могут обрисовать всю картину, но определить ряд аспектов возможно. Например, когда в США была вспышка птичьего гриппа, в одном из штатов вычислили, что закрывать школы на карантин неэффективно, поскольку на уровень заболеваемости это не влияет. В другом штате показали, что нет необходимости в перекрытии транспортных потоков, нет необходимости останавливать учёбу в школах, но есть смысл закрыть детские сады, поскольку дети дошкольного возраста наиболее восприимчивы к возбудителю.
– Александр, а учёные ТГУ могут строить какие-то прогнозы относительно распространения инфекций?
– По отдельным позициям да. Например, лаборатория мониторинга биоразнообразия Биологического института ТГУ уже почти 15 лет из года в год изучает ситуацию с клещами в нашем регионе. Выявляются новые псевдоочаги в областном центре и пригородах. Исследуются инфекции, которыми заражены членистоногие, их хозяева, степень зараженности в зависимости от условий окружающей среды. В частности, год назад мы проводили анализ и выяснили, что загрязнённость тяжёлыми металлами повышает процент заражённости членистоногих.
На основе данных, накопленных лабораторией, уже можно строить прогностические модели относительно того, каким будет новый клещевой сезон (активность вредителей, количество покусанных, какие территории следует обработать).
Мониторинг биологического разнообразия для того и нужен, чтобы вовремя фиксировать новые факторы влияния. Например, регулярные исследования позволяют обнаруживать новые виды животных, которые появляются у нас за счет расширения ареала. Они приносят с собой новых паразитов, которые являются переносчиками многих вирусов и бактерий. Именно так в прошлом сезоне мы обнаружили новый для Томской области хантавирус. Сделано это было в ходе первых целенаправленных исследований насекомоядных животных на носительство этих вирусов.
Мониторинг очагов инфекций важен и по многим другим причинам. В первую очередь он необходим для обеспечения профилактических мер. Не зная о присутствии того или иного возбудителя в регионе, врачи не будут бдительными. Они могут пропустить редкое или новое заболевание или неправильно диагностировать его. Хочется верить, что ситуация, сложившаяся в мире из-за COVID-19, заставит власти многих стран по-новому посмотреть на роль учёного и необходимость проведения масштабного мониторинга биоразнообразия, способного выступать инструментом для предупреждения вспышек и эпидемий опасных заболеваний.
Автор: Елена Фриц
Фото из архива учёного БИ ТГУ Александра Жигалина