Роль обратных связей в развитии эпидемического процесса и теория саморегуляции паразитарных систем В. Д. Белякова.

Структура ответа: Основные положения теории саморегуляции паразитарных систем. Четыре фазы, характеризующие фазовую перестройку возбудителя.

В 70–80-е годы В. Д. Беляковым с сотрудниками при изучении возникновения и распространения антропонозов среди различных групп людей и на различных территориях впервые были объяснены механизмы внутренней саморегуляции эпидемического процесса, а, соответственно, объяснена наблюдающаяся цикличность заболеваемости инфекционными болезнями. Саморегуляция это приведение элементов системы в соответствие с изменяющейся средой обитания за счет внутренних механизмов изменчивости.

Основные положения, лежащие в основе теории саморегуляции паразитарных систем В. Д. Белякова с соавторами, объясняющие эти механизмы, следующие:

1. фенотипическая и генотипическая неоднородность (гетерогенность) популяций паразита и хозяина по отношению друг к другу – это материальная основа возникновения и развития эпидемического процесса;

2. взаимообусловленная изменчивость биологических свойств взаимодействующих популяций, это результат управляющей роли обратных положительных или отрицательных связей в процессе саморегуляции;

3. фазовая самоперестройка популяций паразита, определяющая неравномерность эпидемического процесса;

4. регулирующая роль социальных и природных условий в фазовых преобразованиях эпидемического процесса.

В первом положении теории саморегуляции указано, что материальной основой возникновения, развития и функционирования эпидемического процесса и, как следствие этого, появление и распространение инфекционных заболеваний, их спады и подъемы, являются следствием взаимодействия двух гетерогенных популяций возбудителей-паразитов и популяций хозяев-людей или животных.

Как указывалось выше, эта гетерогенность распределяется по формулам или кривым Гаусса.

Для развития эпидемического процесса среди признаков гетерогенности наибольшее значение для популяций возбудителей имеет вирулентность, т. е. способность при попадании в организмы людей вызывать заболевания. Для популяций возбудителей имеет значение неоднородность по манифестации, по антигенным свойствам, т. е. по способности вызывать иммунитет, его напряженности и длительности: антимикробный или антивирусный, клеточный и гуморальный, местный и общий и т. п. Также имеет значение, обнаруживаемая лабораторно, неоднородность популяций возбудителей по биологическим свойствам: биовар, серовар, фаговар, антибиотиковар, хемовар, по чувствительности к антибиотикам, дезинфектантам, по выживаемости в процессе высушивания и т. д. Для развития эпидемического процесса важное значение имеет неоднородность популяции людей по восприимчивости. Восприимчивость – это эволюционно выработанное свойство человека реагировать развитием инфекционного процесса на внедрившуюся популяцию патогенных возбудителей. В эпидемиологии имеют значение две категории восприимчивости: организма и коллектива. Восприимчивость организма определяется наследственной (видовой) неспецифической резистентностью и приобретенным специфическим иммунитетом, т. е. способностью организма человека отвечать инфекционным процессом (инфицированность, носительство) или инфекционной болезнью (манифестацией) на внедрившуюся популяцию патогенных и вирулентных возбудителей. Коллективная восприимчивость складывается из суммы восприимчивости организмов, а также соответствующих природных и социальных условий. Динамическая изменчивость соотношения людей в коллективах по признаку восприимчивости определяется возрастными изменениями специфической и неспецифической восприимчивости, увеличением числа восприимчивых в результате рождаемости, миграционными (перемешивание) и некоторыми стрессовыми воздействиями, снижающими резистентность организмов и в целом определенной популяции людей. Изменчивость биологических свойств популяций хозяина и паразита при их взаимодействии – это материальная основа возникновения и развития эпидемического процесса и его саморегуляции. В этом особенно активно проявляется стабилизирующая (управляющая) роль обратных положительных или отрицательных связей в процессе саморегуляции. Так, популяция возбудителей, в ходе эпидемического процесса, попадая в популяцию организмов, вызывает не только инфекционный процесс или инфекционную болезнь, но также вызывает и развитие иммунитета. В свою очередь срабатывают иммунологические регулирующие факторы. Циркуляция (пассаж) популяций возбудителей в иммунных коллективах приводит к снижению вирулентности возбудителей, уменьшению их количества, снижению активности эпидемического процесса и снижается заболеваемость – обратная отрицательная связь.

Циркуляция (пассажи) популяций возбудителей в высоко восприимчивых популяциях людей приводит к усилению вирулентности возбудителей, к увеличению их количества, к активизации эпидемического процесса и к росту заболеваемости. Это обратная положительная связь.

Взаимодействием неоднородных и динамически изменяющихся популяций паразита и хозяина объясняется неравномерность эпидемического процесса на отдельных территориях (территории риска), во времени (время риска) и среди отдельных социальных, возрастных и бытовых групп населения (группы риска), а также фазовая перестройка возбудителей и эпидемического процесса с последовательной сменой четырех фаз:

1. резервации;

2. эпидемического преобразования;

3. эпидемического распространения;

4. резервационного преобразования.

Фазность развития эпидемического процесса, уровня инфекционной заболеваемости в многолетней динамике, т. е. цикличность или волнообразность, а именно периодические спады и подъемы ее, объясняются изменением или активностью внутреннего регулятора – иммуногенетическими факторами и регулирующей ролью природных и социальных факторов (внешний регулятор). Это наглядно видно из представленного рисунка 4.

Фаза резервации – это наиболее низкая активность эпидемического процесса (фаза затухания) и самый низкий уровень инфекционной заболеваемости в пределах цикла, но наиболее высокий уровень иммунитета у резистентных лиц (обратная отрицательная связь – самая низкая численность популяции возбудителя, самая низкая вирулентность их и самый высокий иммунитет у людей). Существование возбудителя в этой фазе при антропонозах обеспечивается за счет различных форм носительства в организмах людей со своеобразным иммунологическим гомеостазом, а также бессимптомных и субклинических форм инфекции у иммунных людей. В иммунных организмах сохраняются маловирулентные варианты возбудителя. Отдельные виды возбудителей в этой фазе могут находиться во внешней среде (холерный вибрион и др.). Фаза резервации соответствует межэпидемическому периоду и характеризуется почти отсутствием заболеваний или наличием их в виде единичных спорадических случаев у людей наиболее восприимчивых, т. е. с отсутствием иммунитета у них. Состояние популяции возбудителей соответствует состоянию среды обитания: авирулентная или маловирулентная популяция возбудителей – высоко иммунная среда обитания. Но бесконечно долго эта фаза продолжаться не может. В процессе жизни в естественных условиях, т. е. без применения искусственной иммунопрофилактики, наблюдается снижение иммунитета и увеличивается число восприимчивых лиц, а вирулентность возбудителей возрастает. Так начинается вторая фаза – эпидемического преобразования.

Фаза эпидемического преобразования начинается с того, что авирулентная или мало вирулентная популяция возбудителей среди людей с неодинаковым и со сниженным иммунитетом начинает циркулировать среди этих групп людей, что приводит к появлению гетерогенной популяции возбудителей с увеличивающейся вирулентностью. Переход от фазы резервации к фазе эпидемического преобразования (положительная обратная связь – снижение иммунитета у людей и рост популяции возбудителя и повышение его вирулентности) достигается за счет внутренних и внешних механизмов функционирования системы «возбудитель-паразит-хозяин», т. е. под воздействием внутреннего и внешнего регуляторов. Кроме того, нарастание количества восприимчивых лиц происходит за счет рождаемости и подрастающего поколения, разнообразных процессов «перемешивания» людей (миграция, туристические, торговые поездки и т. п.), приводящих к тому, что в коллективах людей, появляются лица, ранее не встречавшиеся с циркулирующей популяцией возбудителей и восприимчивые к ним. Снижение иммунитета у раннее иммунных происходит и под влиянием неблагоприятных природных и социальных факторов (радиация, воздействие химических веществ, гербициды, пестициды, температуры, питания и т. д.), стрессовых воздействий на организм людей (войны, военные конфликты, психические факторы и др.). Кроме того, усиление вирулентности возбудителей происходит за счет активизации механизма передачи при «перемешивании» людей с низким иммунитетом, создающими многочисленные контакты, т. е. происходят пассажи через восприимчивые организмы. Так, у авирулентных или мало вирулентных возбудителей, пассирующихся через организмы восприимчивых людей, происходят генетические изменения, повышающие вирулентность. Происходит направленный отбор вирулентных возбудителей и закрепление по наследству. В фазе эпидемического преобразования может наблюдаться незначительный рост заболеваемости, и эта фаза может быть выявлена по снижению иммунитета у людей по сравнению с напряженностью его в фазе резервации, и в то же время может быть выявлено (при исследовании) увеличение вирулентности популяций возбудителей. Это значит, что постоянно должен проводиться мониторинг иммунитета у людей и изменения вирулентности возбудителей инфекционных болезней.

В естественных условиях иммунитет снижается далее и при неблагоприятных природных и социальных условиях популяция людей становится высоко восприимчивой. При пассажах среди таких высоко восприимчивых людей возбудителей-паразитов, они становятся высоко вирулентными, нарастает их количество, поэтому активизируется эпидемический процесс и заболеваемость резко возрастает, т. е. эпидемический процесс перешел в качественно новое состояние - фазу эпидемического распространения.

Появление заболеваний и их резкий рост свидетельствуют, что в популяции людей с низким иммунитетом циркулирует высоко вирулентный сформировавшийся эпидемический вариант возбуди гели. В этой фазе численность популяции возбудителя максимальная, а заболеваемость переросла в эпидемический подъем или эпидемию. В это время заболевают как не иммунные лица, так и лица со слабым иммунитетом. В фазе эпидемического распространения многие люди заболевают, а часть людей с высокой невосприимчивостью становятся микробоноентелями или инфицированными, но у всех зараженных развивается иммунитет. Поэтому фаза эпидемического распространения продолжается определенный срок, но происходит, так называемая, фаза опережающего отражения, т. е. у всех больных, микробопоситслей и инфицированных развивается и повышается иммунитет, Популяция возбуди гелей начинает циркулировать, пассироваться среди людей с повышенным иммунитетом, а поэтому срабатывает внутренний регулятор – иммуногенетическое взаимодействие. Под воздействием иммунных факторов людей у популяций возбудителей происходят генетические изменения, обусловливающие снижение вирулентности. Так возникает следующая четвертая фаза – фаза резервационного преобразования.

В фазе резервационного преобразования циркулируют лишь те варианты возбудителей, которые снизили вирулентность и приспособились к иммунной среде обитания, а значительная их часть погибает, и уровень заболеваемости снижается вплоть до полной ликвидации определенной болезни.

Таким образом, саморегуляция эпидемического процесса, как и любой другой живой системы в естественных условиях, представляет собой приведение взаимодействующих элементов системы в соответствие меняющимся условиям ее существования за счет внутренних механизмов функционирования – иммуногенетических факторов, а также этому способствуют и внешние природные и социальные факторы, как внешний регулятор эпидемического процесса. Особенностью саморегуляции эпидемического процесса является то, что здесь нет активного регулирующего механизма. Паразитарная система регулируется пассивно, т. е. без вмешательства людей. В качестве управления выступает взаимодействие гетерогенных и динамически изменяющихся популяций паразита и хозяина в меняющихся условиях жизнедеятельности, иначе говоря, в условиях соответствующей экологической ниши.

Принцип саморегуляции – приведение системы в соответствие с меняющимися условиями жизнедеятельности за счет внутренних и внешних механизмов – универсален для всех паразитарных систем. Однако сами механизмы, посредством которых реализуются управление и регуляция, не одинаковы для разных паразитарных систем.