Науку, которая изучает закономерности течения эпидемий, то есть исследует причины возникновения и распространения инфекционных болезней и применяет полученные знания для борьбы с ними, называют эпидемиологией (от греч. эпидемия и логос - наука). Значительный вклад в развитие этой науки сделал известный украинский ученый Д.К. Заболотный. Главное положение эпидемиологии гласит о том, что эпидемический процесс возникает и поддерживается только при условии общего воздействия нескольких первичных факторов: наличие источника возбудителя; осуществление механизма его передачи; высокая степень восприимчивости популяции хозяев к инфекции. Если исключить хотя бы один из этих факторов, эпидемический процесс прекращается. Именно на этом основаны средства предупреждения (профилактика) инфекционных заболеваний.

Для осуществления профилактических мероприятий необходимо правильно определить (диагностировать) возбудителя заболевания. Такая диагностика позволяет учитывать биологические особенности вируса: пути его передачи, способность поражать те или иные клетки и органы, а также правильно применять средства профилактики. Подробнее рассмотрим развитие эпидемического процесса на двух конкретных примерах вирусов, которые значительно отличаются по своим свойствам: гриппа и иммунодефицита человека.

• Вирус гриппа, как мы уже знаем, относится к сложным вирусам (вспомните, какие признаки им присущи). Его генетическая информация закодирована в восьми одноцепочных молекулах РНК (рис. 32.1).

Вирус гриппа передается воздушно-капельным путем, поражая слизистые оболочки верхних дыхательных путей. Прикрепляясь с помощью рецепторных молекул (найдите их на рисунке 32.1) к клеткам эпителия, вирусная РНК проникает через цитоплазму в ядро клетки. В ней происходит самосборка вирусных частиц, сопровождаемая разрушением клеточных структур и выходом вирионов в межклеточное пространство (рис. 32.2). Когда в эпителиальной ткани накапливается много разрушенных клеток, развиваются симптомы инфекции: кашель, повышение температуры. Вирусные частицы во время кашля со слюной больного попадают на слизистые оболочки здоровых людей. Так может начаться эпидемия гриппа. Чаще всего это происходит осенью и зимой (подумайте,, почему).

Почему почти ежегодно люди болеют гриппом? Ведь иммунная система должна была бы обеспечить невосприимчивость организма к этому вирусу. Ответ простой: каждый раз, когда начинается эпидемия, мы имеем дело с новым вирусом, генетическая информация которого изменилась (произошла мутация). Именно поэтому наша иммунная система не может его обезвредить.

Рис. 32.1. Схематическое строение вируса гриппа: NA и НА - разные поверхностные белки

Рис. 32.2. Жизненный цикл вируса гриппа: 1 - прикрепление вируса к чувствительной клетке; 2 - образование эндосомы (пузырька) с вирусом; 3 - слияние мембран и попадание РНК вируса в цитоплазму; 4 - проникновение РНК вируса в ядро клетки; 5 - транскрипция и репликация вирусной РНК; 6 - синтез вирусных структурных белков и сборка вирионов; 7 - «выход» вирионов из клетки

Как возникают вирусы-мутанты с измененной генетической информацией? В первую очередь РНК вируса способна изменяться сама по себе (в результате ошибок во время перезаписи генетической информации). Но главная причина в другом — вирусы гриппа человека по своему строению и свойствам напоминают вирусы возбудителей похожих на грипп заболеваний диких птиц и свиней. Существует гипотеза о том, что вирус гриппа попал в популяцию человека именно от птиц. Это подтверждает тот факт, что в оболочке вирионов птичьего гриппа обнаружено 25 разновидностей поверхностных белков, а у возбудителя свиного и человеческого гриппа - лишь некоторые из них. Озабоченность мирового сообщества возможным развитием эпидемии «птичьего гриппа» среди людей связывают с тем, что в оболочке вирионов этого заболевания найден белок, который раньше не обнаруживали у вирусов человека, - H5N1.

Как вирус приобретает новые признаки? Часто в одну клетку попадают не одна, а две или больше разновидностей (штаммов) вирусов, между которыми возможен обмен одной или несколькими участками РНК (рис. 32.3). Так возникают новые вирусы с ранее неизвестными свойствами. Считают, что именно так появился вирус гриппа, который повлек эпидемию «испанки» в 1918 году (рис. 32.4).

Рис. 32.3. Обмен участками молекул РНК между разными штаммами вируса гриппа; 8 красных и 8 желтых полосок - элементы РНК двух разных штаммов

Рис. 32.4. Последовательные штаммы (эволюция) вируса гриппа

• Вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) приводит к развитию смертельно опасного заболевания - синдрома приобретенного иммунодефицита, то есть СПИДа. СПИД могут вызывать и некоторые другие причины, связанные с отказом иммунной системы реагировать на возбудителей тех или иных заболеваний. ВИЧ был открыт в 1983 г. учеными Пастеровского института (Париж) JI. Монтанье и Ф. Барре-Синусси, за что они в 2008 году получили Нобелевскую премию в области физиологии и медицины.

Вы уже знаете об основных биологических свойствах ВИЧ, поэтому рассмотрим эпидемиологические проблемы СПИДа. Заражение ВИЧ происходит во время половых контактов с ВИЧ-инфицированными, при нарушении санитарных правил переливания крови, инъекций лекарственных препаратов и наркотиков с помощью шприца, который перед этим использовал инфицированный человек. Кроме того, вирус может поступать от матери к ребенку во время беременности, родов или вскармливания молоком. ВИЧ не передается воздушно-капельным путем, с едой, через укусы кровососущих насекомых и клещей, через вещи и при рукопожатии.

С момента проникновения вируса в чувствительную клетку начинается скрытый период ВИЧ-инфекции - вирусоносительство, который может продолжаться 7-10 лет и более. В это время инфицированный человек чувствует себя полностью здоровым. Рано или поздно начинается само заболевание - СПИД, которое длится обычно 1-3 года и всегда заканчивается смертью. На сегодняшний день не зарегистрировано ни одного случая выздоровления ВИЧ-инфицированного человека. Это связано с тем, что ВИЧ встраивает свою генетическую информацию в виде двухцепочной ДНК в хромосому клетки, которая (а соответственно и организм) пожизненно становится носителем вируса. Поскольку вирус поражает клетки иммунной системы, в частности Т-лимфоциты и макрофаги, в случае развития СПИДа инфицированные клетки массово гибнут. Иммунная система перестает обезвреживать возбудителей различных болезней. Поэтому больной погибает не от воздействия вируса иммунодефицита, а в результате других инфекций, возбудителей которых в норме наша иммунная система активно подавляет (например, молочницы, которую вызывает паразитический грибок). Вирус иммунодефицита человека за последние 25 лет значительно распространился среди населения разных стран. Украина занимает одно из первых мест по проценту заболевших. В настоящее время СПИД приобрел характер пандемии (от греч. пандемия - весь народ) - эпидемии, которая охватывает большинство стран на нашей планете.

Пандемия СПИДа — уникальное явление в истории человечества по скорости распространения, масштабам и глубине последствий. Начиная с 1981 г., когда был зарегистрирован первый случай заболевания, от СПИДа уже умерло 20 млн людей, и еще около 44 млн во всем мире живут с ВИЧ-инфекцией. Рост заболеваемости СПИДом часто бывает непрогнозируемым, поскольку пути передачи вируса меняются. Например, раньше в Украине основным путем передачи ВИЧ был инъекционный, а в последнее время начал преобладать гетеросексуальный. Если в начале эпидемии количество ВИЧ-инфицированных мужчин значительно превышало количество инфицированных женщин, то теперь женщины составляют около 50 % зараженных людей. Половина новых случаев инфицирования ВИЧ в мире приходится на возрастную группу 15-24 года. В течение последних лет свыше 6 тыс. молодых людей ежедневно заражаются этим опасным вирусом.

За это время человечество научилось эффективно противостоять эпидемии благодаря внедрению лечебных препаратов и профилактике распространения вируса. Широкая осведомленность общества и интенсивные профилактические средства позволили некоторым странам снизить уровень передачи ВИЧ-инфекции. Но в целом в мире количество инфицированных людей ежегодно возрастает.

Подытоживая проблему распространения вирусов и эпидемиологии вирусных заболеваний, следует отметить ведущую роль человека в появлении новых и увеличении опасности давно известных вирусных инфекций. Такие факторы, как широкомасштабные транспортные перевозки людей, продуктов питания и т. п., загрязнение воздуха, миграции диких животных в результате разрушения сред их обитания, расширение ареалов (интродукция) домашних животных и культурных растений, длительное выращивание на определенной территории одних и тех же культур, нарушение правил переливания крови, случайные половые контакты, употребление наркотиков, неконтролируемый рост больших городов приводят к распространению инфекций среди человеческих популяций и наследственных изменений самих вирусов.

Ключевые термины и понятия. Патогенность, эпидемиология, пандемия.

Кратко о главном

• Распространение вирусов как внутриклеточных паразитов в биосфере определено ареалами чувствительных к ним организмов. Определенные виды вирусов всегда имеют определенную совокупность (круг) видов хозяев; в частности, вирусы растений не инфицируют человека, животных и бактерий, вирусы бактерий - соответственно растения и животных и т. п.
• В организмах одного вида могут обитать различные виды вирусов, которые паразитируют в клетках разных тканей и органов. Некоторые вирусные инфекции характерны только для человека или определенных видов животных, растений, грибов или бактерий. Другие виды вирусов имеют широкий круг хозяев, например известны вирусные заболевания, общие для человека и разных видов диких или домашних животных (клещевой энцефалит, бешенство, желтая лихорадка).
• Приспособления вирусов к внутриклеточному паразитизму проявляются в разнообразии способов эффективного заражения хозяев. Вирионы возбудителей заболеваний органов дыхания попадают к хозяевам воздушно-капельным путем (грипп); пищеварения - с едой и питьем (гепатит А); покровов тела - через слизистые оболочки (герпес, оспа, папиллома). Переносчиками вирионов часто служат разные членистоногие, в частности кровососущие комары (желтая лихорадка) и клещи (клещевой энцефалит). Заражение возможно также при несоблюдении санитарных норм во время переливания крови или хирургических операций (гепатит В, ВИЧ). Для некоторых вирусов установлена возможность передачи при половых контактах (герпес, ВИЧ, гепатит С).
• Науку, изучающую причины возникновения и распространения инфекционных болезней и применяющую полученные знания для борьбы с ними, называют эпидемиологией.
• Вирусы способны к наследственным изменениям путем мутаций или обмена участками РНК между разными видами. Это их свойство способствует появлению новых вирусных частиц и инфекционных заболеваний, например вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), который вызывает смертельную болезнь - синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД).

Вопросы для самоконтроля

1. Какие вы знаете пути передачи возбудителей вирусных инфекций человека, животных и растений в природе? 2. Какие вы знаете способы предотвращения вирусных инфекций? 3. Что такое эпидемический процесс? 4. Какие основные характеристики вирусов гриппа и ВИЧ?

Подумайте

Почему больше всего ВИЧ-инфицированных людей зарегистрировано в слаборазвитых странах?